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第 32 卷 　第 3 期
　石 　油 　化 　工 　设 　备
Vol32 　No3
　　　　　　　 　　　　　
　　 　　　　 　　　　　　
2003 年 5 月
PETROCHEMICAL
　May 　2003
文章编号 :
外浮顶原油储罐主要结构设计
( 1 茂名石化设计院 ,
广东 茂名 　525011 ;
2 茂名石化建安公司 , 广东 茂名 　525011 ;
3 北京设计院 ,
北京 　100011)
摘要 : 简述了国内最大的 125 万 m3
外浮顶原油储罐主要结构的设计 ,提出了利用宽板建造罐壁
的观点 ,介绍了浮顶结构 、罐底结构 、排污及脱水结构以及对基础不均匀沉降的限制要求等 ,使储罐
结构的合理性 、安全性及实用性进一步提高 。
关 　键 　词 :
储罐 ;浮顶 ;结构 ;设计
中图分类号 :
97202 　　　文献标识码 :
　　大型储罐具有节省钢材 、占地少 、投资小及便于
在边缘板与中幅板间的对接接头处 ,将边缘板按照
操作管理等优点 。日本自20 世纪 60 年代开始建造
1 ∶3 削边 ,使两相焊件在焊接处等厚 。为了宜于控
制中幅板的焊接变形 ,在中幅板对接焊缝的垫板适
10 万 m 以上的储罐 ,单罐最大容量 177 万 m
当位置处预留活 口, 降低垫板对控制中幅板变形的
包括半地下式 。近年来 ,我国也设计过许多 80～
81 m 的 10 万 m3
油罐 。笔者为茂名石化公司设计
不利影响 。
的2 座 125 万 m
储罐为国内最大的外浮顶原油储
底圈壁板与边缘板间的 T 形内角焊缝 大角焊
罐 ,其直径 90 m ,罐壁高 2 18 m 。现就该罐主要结
缝 承受着储液静压力 、地震等载荷的作用 ,焊接接
构设计做简要介绍 。
头周围应力水平较高 ,产生较大的角变形 ,在储罐操
作过程中 ,随着储液高度的变化 ,该区域的应力也随
采用J IS B8501 进行设计 。国内 10 万 m3
之变化 ,如果焊接接头有缺陷存在 ,缺陷扩展易造成
罐壁板一般为 9 圈 ,宽度为 244 m ,受罐壁与罐底边
低周循环疲劳破坏 。国内外很多油罐事故都发生在
缘板间边缘效应的影响 ,最大环向应力出现在距离
这一部位 ,所以获得高质量的大角焊缝就显得非常
罐底边缘板 24～29 m[ 1]
,即第 2 圈罐壁板上 ,而第
重要 。大角焊缝的焊角尺寸直接影响该区域的应力
1 与第 2 圈罐壁板之间的环焊缝置于其中。为了降
水平及抗疲劳能力 ,焊角尺寸过小焊缝强度不够 ,尺
低罐壁与罐底边缘板间边缘效应对第 1 道罐壁环焊
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12[1].5万m3外浮顶原油储罐主要结构设计
第 +! 卷 第 + 期 !&&+ 年 ) 月 （!&&+） 文章编号：$&&&#*’%% &+#&&+)#&!石 油 化 工 设 备 7/.:;#&=/&3&?@ /9A37&/B.8CD,+! BC,+ &EF !&&+!& # $ 万 %& 外浮顶原油储罐主要结构设计吴云龙$ ，王小珊! ，武铜柱+（$, 茂名石化设计院，广东 茂名 )!)&$$；!, 茂名石化建安公司，广东 茂名 $&&&$$） )!)&$$； +, 北京设计院，北京摘要：简述了国内最大的 $!,) 万 -+ 外浮顶原油储罐主要结构的设计， 提出了利用宽板建造罐壁 的观点， 介绍了浮顶结构、 罐底结构、 排污及脱水结构以及对基础不均匀沉降的限制要求等， 使储罐 结构的合理性、 安全性及实用性进一步提高。 关 键 词：储罐； 浮顶； 结构； 设计 文献标识码： 0 在边缘板与中幅板间的对接接头处， 将边缘板按照 使两相焊件在焊接处等厚。为了宜于控 $6 + 削边， 制中幅板的焊接变形， 在中幅板对接焊缝的垫板适 当位置处预留活口， 降低垫板对控制中幅板变形的 不利影响。 底圈壁板与边缘板间的 . 形内角焊缝 （大角焊 缝） 承受着储液静压力、 地震等载荷的作用， 焊接接 头周围应力水平较高， 产生较大的角变形， 在储罐操 作过程中， 随着储液高度的变化， 该区域的应力也随 之变化， 如果焊接接头有缺陷存在， 缺陷扩展易造成 低周循环疲劳破坏。国内外很多油罐事故都发生在 这一部位， 所以获得高质量的大角焊缝就显得非常 重要。大角焊缝的焊角尺寸直接影响该区域的应力 水平及抗疲劳能力， 焊角尺寸过小焊缝强度不够， 尺 寸过大则造成接头刚性过大， 接头处所受的应力也 会增大。为了降低大角焊缝应力集中水平， 提高抗 疲劳能力及安全性， 采取了下列对策： !选用韧性及 可焊性良好的 478’&&9 材料， 并控制所用材料的屈 强比。&采用合理的焊接工艺， 减少焊接变形， 严格 控制咬边、 裂纹等缺陷， 通过磁粉探伤保证焊接接头 的质量。#采用合理的结构形式， 具有良好的圆弧 过渡。设计的大角焊缝结构见图 $， 最终焊缝尺寸 不得小于图中规定值。 & 浮顶 （$） 结构形式 浮顶主要有单盘式和双盘式这 中图分类号： ./ &*!,&!大型储罐具有节省钢材、 占地少、 投资小及便于 操作管理等优点。日本自 !& 世纪 %& 年代开始建造 单罐最大容量 $*,* 万 -（不 $& 万 - 以上的储罐， 包括半地下式） 。近年来， 我国也设计过许多 ! (& 1+ +! ($ - 的 $& 万 - 油罐。笔者为茂名石化公司设计+的 ! 座 $!,) 万 - 储罐为国内最大的外浮顶原油储+罐壁高 !$,( -。现就该罐主要结 罐， 其直径 ! && -， 构设计做简要介绍。 ! 罐壁 采用 234 0()&$ 进行设计。国内 $& 万 -+ 储罐 宽度为 !,’’ -， 受罐壁与罐底边 罐壁板一般为 & 圈， 缘板间边缘效应的影响， 最大环向应力出现在距离［$］ 罐底边缘板 !,’ 1 !,& ， 即第 ! 圈罐壁板上， 而第$ 与第 ! 圈罐壁板之间的环焊缝置于其中。为了降 低罐壁与罐底边缘板间边缘效应对第 $ 道罐壁环焊 缝的影响， 通过对本储罐罐壁的应力分析， 在对储罐 施工单位卷板机、 焊接设备及安装能力等施工技术 水平进行全面调查后， 首次提出利用 + - 宽的钢板 建造罐壁。这不仅有效降低了罐底边缘效应对第 $ 道罐壁环焊缝的影响， 使罐壁应力分布更趋合理， 而 且减少了 $ 圈罐壁板， 仅需 ( 圈。采用该措施使罐 壁环焊缝减少了 $$5 ， 降低了施工费用， 提高了储 罐的安全性。 & 罐底 罐底中幅板及边缘板采用带垫板的对接结构，收稿日期：!&&!#$$#!%作者简介：吴云龙 （$&%’#） ， 男 （汉族） ， 辽宁人， 高级工程师， 学士， 现从事石油化工 $&() 年毕业于抚顺石油学院化机专业， 设备设计及研究。? +$ ?石油化工设备&’’+ 年第 +& 卷方便， 性能可靠， 为油罐长周期操作提供了必要保证。 （7） 自动通气阀 在浮顶设置了 !& 个自动通气 阀， 设计通气能力为收发油的最大流量 8 &’’ %+ * 9， 可保证收发油时浮顶的安全。 （#） 导向管及量油管 作为浮顶的导向装置， 导 向管及量油管的刚度直接影响浮顶的上下浮动， 若图! 油罐大角焊缝结构刚性不足， 则导向管和量油管将会产生弯曲变形。 设计中采用了 & 根 :;#’’ %% 及 :;&#’ %% 钢管作 为导向管及量油管， 它既具有导向作用， 且量油口、 高液位报警口和雷达液位计均设置其上， 便于操作 和观察。 ! 排污及脱水结构 虽然齐平清扫孔便于油罐清污作业， 但其受力 复杂， 受力状态较差， 存在着开孔应力集中， 并有高 应力低周疲劳破坏的危险， 安全性难以准确评估， 故 决定不采用齐平清扫孔。为便于清罐， 设计了如图 + 所示的排污及脱水结构。这种结构除可以实现油 罐脱水功能外， 清罐时还可将罐内污油抽净， 克服了 因不设齐平清扫孔而带来的弊端。且适合茂 & 种。单盘式浮顶建造费用低于双盘式， 名的气候条件， 故采用单盘式浮顶， 共 #& 个宽 $ % 的边缘浮舱。当单盘式浮顶漂浮在 &’’ () * %+ 的液 体上时， 应保证在单盘板和任意 & 个舱室泄漏或在 整个罐顶上平均有 &#’ %% 雨水积存在单盘上时浮 顶不沉没， 且能保持结构的完整性， 不产生强度和稳 定性破坏。此外， 正常操作条件下， 单盘与储液之间 不应存在油气空间。 在设计浮顶结构时， 对浮顶安全性进行了全面 评估， 充分考虑了一、 二次密封对浮顶的影响。储罐 建于海边， 经常受强风的影响， 外浮顶油罐为敞口 罐， 当风从罐上部吹过时， 其抽力将会使单盘产生上 下振动， 易于造成单盘疲劳失效。目前， 尚不能从理 论上对在变化风载荷作用下的单盘抗疲劳能力进行 评估， 只能从结构上采取适当措施。我们在单盘下 设置一定数量的径向和周向加强筋， 单盘上刚性较 大的附件周边 +’’ %% 范围内的搭接焊缝上下表面 采用连续焊， 边缘浮舱与单盘之间采用环形板连接。 采取这些措施可提高单盘板的强度， 减小施工时的 焊接变形， 缓和由强风引起的波动， 提高抗疲劳能 力， 使单盘边缘受力趋于均匀。 （&） 设置中央浮舱 有无中央浮舱的情况见图 并在单盘 &。中央浮舱的作用是增强单盘整体刚性， 破裂和浮顶积水时为单盘提供浮力， 减小单盘向下 的挠度， 减轻边缘浮舱承受的载荷。图+排污及脱水结构示图&基础沉降要求 基础不均匀沉降将使罐底与罐壁间的角焊缝和罐底边缘板受力状况急剧恶化， 甚至会使罐壁的环 向应力增加， 造成罐体变形， 严重时还会影响浮顶密 封， 卡住浮船， 直接影响储罐各部件的安全。故要求 油罐基础沿罐壁圆周方向任意 !’ % 弧长内的不均 匀沉降差不大于 &# %%， 支承罐壁的基础部分 （环 墙） 与其内侧的基础之间不应发生沉降突变， 基础任 意直径方向上的沉降差小于 !&’ %%。 # 结语 储罐大型化已成为必然趋势， 我国大型储罐设图&有无中央浮舱时浮顶变形示图计技术还有待进一步发展。合理的结构是保证储罐 安全的重要因素之一。笔者通过认真设计分析， 采 取了一些措施， 使储罐结构更加合理， 进一步提高了 储罐的安全性及适用性。参考文献：［!］ 陈涤非， 李学通 &!’ 万 %+ 浮顶油罐应力测试与分析 ［ =］ & 油气 储运， （ ： !&88， & $） &&?+&& （张编）（+） 浮顶排水系统浮顶排水系统在迅速排空罐顶积水方面起着非常重要的作用， 它随浮顶的升 降而伸缩。老式的浮顶排水系统大都采用较为笨重 的旋转接头， 其动密封容易失效泄漏。本次设计采 用了 ,-./0 123045 柔性排水枢轴， 该结构的优点是不 会产生偏置， 无动密封， 无 6 形环， 抗弯曲疲劳能力 强。枢轴通过法兰直接与钢管连接， 结构简单， 安装
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【题　名】中国大型储罐建设现状及发展趋势
【作　者】陈德志 米广生 张继军 瞿帆
【机　构】中国石化集团第十建设公司 山东淄博255000
【刊　名】《石油化工建设》2009年 第1期 28-32页　共5页
【关键词】发展趋势 大型储罐 全球经济一体化 中国 石油储备 经济发展 石油价格 石油资源
【文　摘】全球经济快速发展的当今石油依然是世界经济发展的重要资源，因全球经济一体化的发展及国际局势影响，石油价格的异常波动，争相开采和储备有限的石油资源成为各国经济发展及应对重大政治、经济危机的重要战略措施。大型石油储备设施成为有效快速降低石油储备成本的主要发展趋势。
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发展趋势,大型储罐,全球经济一体化,中国,石油储备,经济发展,石油价格,石油资源
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