API 650 立式圆筒形钢制焊接储罐设计计算书



立式圆筒形钢制焊接储罐设计计算书
	设备名称	TAILINGS DECANT WATER TANK （2020-TK-003）
1. 设计基本参数：
	设计规范：	API Std 650-2013 《钢制焊接石油储罐》
	设计内部压力	Pi	0	kPa
	设计外部压力	Pe	0	kPa
	设计温度	T	50	°C
	设计风速	V	160	km/h
	设计雪压	S	0	kPa
	罐顶动载荷	Lr	0	kPa
	罐壁内径	D	7.5	m
	罐壁高度	H1	8	m
	充液高度	H	7.2	m
	液体比重	G或ρ	1.22
	腐蚀裕量	罐壁CA	2	mm
		罐底CA	2	mm
	焊缝系数	E	0.85
2. 罐壁分段及假设壁厚：
	罐壁尺寸、材料及许用应力如下：
从下至上分段号		高度（m）	厚度（mm）	材料	设计Sd（MPa）	Rp0.2（MPa）	Rm（MPa）	水压试验St（MPa）	重量（kg）
	1	1.6	8	Q235-B	140	235	375	140	2415.3
	2	1.6	8	Q235-B	140	235	375	140	2415.3
	3	1.6	6	Q235-B	140	235	375	140	1811.0
	4	1.6	6	Q235-B	140	235	375	140	1811.0
	5	1.6	6	Q235-B	140	235	375	140	1811.0
	6
	罐壁总高度	8					罐壁总重：	m1	10263.6
3. 罐壁计算：
	1) 设计厚度计算（储存介质）：
	计算结果：
从下至上分段号		计算液位高度H（m）	计算壁厚td（mm）	名义厚度tn（mm）
	1	7.2	4.6	8.0
	2	5.6	4.0	8.0
	3	4	3.4	6.0
	4	2.4	2.8	6.0
	5	0.8	2.2	6.0
	2) 水压试验厚度计算：
	计算结果：
	从下至上分段数	计算液位高度H（m）	计算壁厚tt（mm）
	1	7.2	2.13
	2	5.6	1.64
	3	4	1.14
	4	2.4	0.65
	5	0.8	0.15
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4. 罐顶与罐壁连接处的面积计算
	4.1 几何参数计算
	型钢规格：			∠100×100×8
	型钢截面积：		A1				1563.8	mm2
	罐壁内侧半径		Rc				3750	mm
	罐壁有效厚度		tc				4	mm
	罐壁板材料密度		ρ				7850	kg/m3
	罐壁连接有效宽度		Wc	Wc=0.6（Rctc）0.5			73.48	mm
	连接处材料设计温度下的屈服限		Fy				445.00	MPa
5. 抗风圈计算
5.1.顶部抗风圈计算
	顶部抗风圈所需的最小截面模数
			Z=	18.8	cm3
	罐壁高度		H2＝	8	m
	顶部抗风圈的实际截面模数		W=	112.92	cm3
	因 W≥Wz,故顶部抗风圈满足要求。
5.2.中间抗风圈计算
	未加强罐壁的最大高度： H1—中间抗风圈与罐壁顶部包边角钢或敞口罐顶部抗风圈之间的垂直距离
			H1＝	20.81	m
	t—除非另有规定，否则为顶层壁板的默认厚度				t=	4	mm
	按下公式计算壁板当量高度
	HE=∑Hei=	5.96	m
	Wtr——各层壁板的当量宽度，m；
	W——各层壁板的实际宽度，m；
	tuniform——为默认的顶层壁板的厚度，mm；
	tactual——用以计算当量宽度的那层壁板的厚度，mm；
	tuniform＝	4	mm
	罐壁各段当量高度如下：
	罐壁段号	实际高度Wi（m）	tactual（mm）	当量高度Wtri（m）
	1	1.6	6	0.58
	2	1.6	6	0.58
	3	1.6	4	1.60
	4	1.6	4	1.60
	5	1.6	4	1.60
	6	0	-2	#NUM!
	因 HE≤H1,故不需设置中间抗风圈。
6. 储罐倾覆稳定性校核
	6.1非锚式储罐应满足的条件
	1、0.6MW+MPi＜MDL/1.5+MDLR
	2、MW+FP(MPi)＜(MDL+MF)/2+MDLR
	3、MWS+FP(MPi)＜MDL/1.5+MDLR
	设计内部压力产生的罐壁到底部接头的力矩				MPi=PiπD2/4*(D/2)		0	KN.m
	横向和纵向风压共同产生的罐壁到底部连接的力矩				MW=PWSASH'/2+PWRAR(D/2)		146.37	KN.m
	横向风压产生的罐壁到底部连接的力矩				MWS=PWSASH'/2		146.37	KN.m
	柱面垂直投影面积上的压力					PWS＝0.86(V/190)2	0.6099	kPa
	罐壁迎风面积					AS＝D*H'	60.00	m2
	罐体总高					H'=H1+Hg	8.00	m
	罐壁的重量产生的罐壁到底部连接件的力矩					MDL＝m1gD/2	377.19	KN.m
	压力组合因子					FP＝	0.40
	液体重量产生的罐壁到底部连接件的力矩					MF＝WLπD2/2	671.80	KN.m
	液体重量			WL=MIN(140.8HD,59tb(FbyH)0.5)		WL=	7603.20	N/m
						140.8HD=	7603.20	N/m
						59tb(FbyH)0.5	33396.29	N/m
	罐底板厚					tb=	10	mm
	罐底板外径					φ外＝	12.68	m
	罐底重量					m2=	9912.84	kg
	罐总质量					m=m1+m2=	20176.49	kg
	罐底板屈服限					Fby=	445	MPa
	1、非锚式储罐抗倾覆条件1：0.6MW+MPi＜MDL/1.5+MDLR
						0.6MW+Mpi=	87.82	KN.m
						MDL/1.5+MDLR	251.46	KN.m
	第一项条件满足，无需锚固。
	2、非锚式储罐抗倾覆条件2：MW+FP(MPi)＜(MDL+MF)/2+MDLR
						MW+FP(Mpi)	146.37	KN.m
						(MDL+MF)/2+MDLR	524.49	KN.m
	第二项条件满足，无需锚固。
	3、非锚式储罐抗倾覆条件3：MWS+FP(MPi)＜MDL/1.5+MDLR
						MWS+FP(MPi)	146.37	KN.m
						MDL/1.5+MDLR	251.46	KN.m
	第三项条件满足，无需锚固。
	6.2 空罐时风载荷下的滑动校核
	滑动摩擦系数					fr=	0.4
	横向风推力		FWS			FWS=PWSAS	36.59	kN
	摩擦力		Fr			Fr=mgfr	79.09	kN
	因Fws＜Fr，无需锚固。