《立式圆筒形钢制焊接储罐设计标准（征求意见稿）》.doc

UDC 中华人民共和国国家标准 P GB 50341 – 20 立式圆筒形钢制焊接储罐设计标准立式圆筒形钢制焊接储罐设计标准 Code for design of vertical cylindrical welded Steel oil tanks 征求意见稿 20--发布 20--实施 联合发布 中华人民共和国住房和城乡建设部 国家市场监督管理总局 1 目目 次次 1总则总则.................................................................................................................1 2术语术语.................................................................................................................2 3基本规定基本规定 .........................................................................................................6 4材料材料.................................................................................................................8 4.1一般规定.........................................................................................................8 4.2钢板.................................................................................................................9 4.3钢管...............................................................................................................12 4.4锻件...............................................................................................................14 4.5螺栓、螺母...................................................................................................15 4.6结构型钢.......................................................................................................16 4.7焊接材料.......................................................................................................16 4.8其它材料.......................................................................................................17 5罐底设计罐底设计........................................................................................................18 5.1罐底板尺寸...................................................................................................18 5.2罐底结构.......................................................................................................19 6罐壁设计罐壁设计........................................................................................................24 6.1罐壁排板与连接...........................................................................................24 6.2罐壁包边角钢...............................................................................................25 6.3罐壁厚度.......................................................................................................26 6.4抗风圈...........................................................................................................27 7固定顶固定顶 ...........................................................................................................35 7.1一般规定.......................................................................................................35 7.2构件的许用应力...........................................................................................38 7.3自支撑式锥顶...............................................................................................40 7.4柱支撑式锥顶...............................................................................................41 2 7.5自支撑式拱顶...............................................................................................43 8外浮顶外浮顶 ...........................................................................................................46 8.1一般规定.......................................................................................................46 8.2外浮顶的结构与连接...................................................................................47 8.3外浮顶支柱...................................................................................................48 8.4外浮顶排水系统...........................................................................................48 8.5紧急排水装置...............................................................................................50 8.6转动浮梯及轨道...........................................................................................50 8.7自动通气阀与呼吸阀...................................................................................51 8.8导向及限位装置...........................................................................................51 8.9密封及静电导出装置...................................................................................52 8.10外浮顶人孔...................................................................................................53 8.11隔舱人孔.......................................................................................................54 8.12刮蜡装置.......................................................................................................54 8.13泡沫挡板.......................................................................................................54 9内浮顶内浮顶 ...........................................................................................................56 9.1一般规定.......................................................................................................56 9.2单盘式和双盘式内浮顶...............................................................................59 9.3浮筒式内浮顶...............................................................................................60 9.4浮箱式内浮顶...............................................................................................61 9.5金属蜂巢式内浮顶.......................................................................................61 9.6整体加强模块式内浮顶...............................................................................62 9.7玻璃钢内浮顶...............................................................................................63 9.8内浮顶支柱...................................................................................................64 9.9环形空间的密封...........................................................................................65 9.10自动通气阀和呼吸阀...................................................................................66 9.11通气孔...........................................................................................................66 9.12高液位保护...................................................................................................67 3 9.13导向及限位装置...........................................................................................67 9.14人孔和检查孔...............................................................................................68 9.15量油取样设施...............................................................................................69 9.16泡沫挡板.......................................................................................................69 10 附件附件...............................................................................................................71 10.1一般规定.......................................................................................................71 10.2罐壁开孔及补强...........................................................................................71 10.3罐 壁 人 孔..................................................................................................73 10.4罐壁开孔接管...............................................................................................77 10.5齐平型清扫孔...............................................................................................81 10.6固定顶人孔...................................................................................................86 10.7固定顶开孔接管...........................................................................................87 10.8排水弯头.......................................................................................................90 10.9排水槽...........................................................................................................90 10.10盘梯、平台及栏杆 ...................................................................................92 10.11吊挂支柱...................................................................................................94 10.12搅拌设施接口 ...........................................................................................94 10.13加热器.......................................................................................................94 10.14防雷、防静电接地及其它........................................................................95 11 储罐抗风稳定计算及锚固设计储罐抗风稳定计算及锚固设计......................................................................96 11.1抗风稳定计算...............................................................................................96 11.2锚固设计.......................................................................................................98 12 预制、组装、焊接及检验与试验预制、组装、焊接及检验与试验 ................................................................102 12.1一般规定.....................................................................................................102 12.2预制.............................................................................................................102 12.3组装.............................................................................................................105 12.4焊接.............................................................................................................111 12.5焊缝无损检测及试验.................................................................................113 4 12.6几何形状及尺寸检查.................................................................................117 12.7充水试验.....................................................................................................120 12.8固定顶试验.................................................................................................121 12.9浮顶排水系统试验.....................................................................................122 附录附录 A 微内压储罐微内压储罐..........................................................................................123 附录附录 B 外压储罐设计外压储罐设计......................................................................................129 附录附录 C 提高储罐设计温度的附加要求提高储罐设计温度的附加要求............................................................140 附录附录 D 储罐抗震设计储罐抗震设计......................................................................................142 附录附录 E 储罐对地基和基础的基本要求储罐对地基和基础的基本要求............................................................150 附录附录 F 荷载及荷载组合荷载及荷载组合...................................................................................154 附录附录 G 罐壁厚度计算变设计点法罐壁厚度计算变设计点法...................................................................156 附录附录 H 带肋球壳拱顶计算带肋球壳拱顶计算..............................................................................159 附录附录 J 罐壁开口许用外荷载罐壁开口许用外荷载 ...........................................................................161 本标准用词说明本标准用词说明.................................................................................................175 引用标准名录引用标准名录.....................................................................................................176 附条文说明附条文说明............................................................................................................176 1 1总则总则 1.0.1 为了规范立式圆筒形钢制焊接储罐的设计，做到技术先进、经济合理、 安全适用、确保质量，制定本标准。 1.0.2 本标准适用于储存石油、石化产品及其它类似液体的常压和接近常压立 式圆筒形钢制焊接储罐的设计，不适用于埋地、人工致冷液体储罐的设计。 1.0.3 立式圆筒形钢制焊接储罐设计除应执行本标准外，尚应符合国家现行有 关标准的规定。 2 2术语术语 2.0.1 罐底边缘板 annular/sketch bottom plates 位于罐壁板下部的最外侧罐底板。 2.0.2 罐底环形边缘板 annular bottom plates 内边缘为正多边形或圆形的罐底边缘板。 2.0.3 罐底中幅板 bottom plates 除边缘板以外的罐底板。 2.0.4 固定顶 fixed roofs 周边与罐壁顶端固定连接的罐顶。主要包括以下型式 1 自支撑式锥顶罐顶形状为正圆锥形，荷载仅由罐壁周边支撑； 2 柱支撑式锥顶罐顶形状为正圆锥形，荷载由罐壁、梁、柱或其它结构 支撑； 3 自支撑式拱顶罐顶形状为球冠形，荷载仅由罐壁周边支撑。 2.0.5 浮顶 floating roofs 随液面变化而上下升降的罐顶，包括外浮顶和内浮顶。在敞口储罐内设置 的浮顶称为外浮顶；在固定顶储罐内设置的浮顶，称为内浮顶。 外浮顶主要有以下型式 1 单盘式外浮顶外浮顶周圈设有环形密封浮舱，中间为单层密封盘板， 一般采用钢制焊接结构，为全液面接触设计结构； 2 双盘式外浮顶整个外浮顶均由隔舱构成，至少最外圈浮舱为密封浮舱， 一般采用钢制焊接结构，为全液面接触设计结构。 内浮顶主要有以下型式 1 单盘式内浮顶内浮顶周圈设有环形密封浮舱，中间为单层密封盘板， 一般采用钢制焊接结构，为全液面接触设计结构； 2 双盘式内浮顶整个内浮顶均由隔舱构成，至少最外圈浮舱为密封浮舱， 一般采用钢制焊接结构，为全液面接触设计结构； 3 浮筒式内浮顶内浮顶由浮筒和处于浮筒上方的金属密封盘板组成，浮 3 筒提供浮力，金属密封盘板与液体不接触，包括铝制浮筒式内浮顶和不锈钢制 浮筒式内浮顶； 4 浮箱式内浮顶内浮顶由既提供浮力又连续覆盖储液表面的箱式浮力元 件和加强梁构成，应符合全液面接触内浮顶的结构特征。浮力元件内部设有筋 板加强件，材质一般为铝合金或不锈钢； 5 金属蜂巢式内浮顶内浮顶由连续覆盖储液表面的蜂巢芯浮力元件和加 强梁构成，应符合全液面接触内浮顶的结构特征。浮力元件由上下层壳体和蜂 巢芯共同组成，上下层壳体和蜂巢芯构成大量密集连续且相互密闭的蜂巢浮力 单元，每个蜂巢浮力单元都具有气密性和液密性，材质一般为铝合金或不锈钢； 6 整体加强模块式内浮顶内浮顶由连续覆盖储液表面的内部有加强芯浮 力元件的模块构成，应符合全液面接触内浮顶的结构特征。浮力模块内部布满 起加强作用、相通的蜂巢芯等加强件，外部由不锈钢板箱体包覆密封。浮力模 块内部设置的加强芯仅起结构加强作用，其加强芯单个腔体不具有气密性和液 密性； 7 玻璃钢内浮顶内浮顶由连续覆盖液面的蜂巢芯浮力元件和加强件构成， 应符合全液面接触内浮顶的结构特征。浮力元件由上下玻璃纤维加强树脂表面 层和蜂巢芯组成，上下层壳体和蜂巢芯构成大量密集连续且相互密闭的蜂巢浮 力单元，每个蜂巢浮力单元都具有气密性和液密性，材质为玻璃钢复合材料。 2.0.6 全液面接触式内浮顶 the roofs are in full contact with the liquid surface 除人孔、导向装置、自动通气阀、呼吸阀等部位外，全液面接触式内浮顶 下表面应连续覆盖储液表面，不应存在油气空间。单盘式内浮顶、双盘式内浮 顶、箱式内浮顶、金属蜂巢式内浮顶、整体加强模块式内浮顶和玻璃钢内浮顶 均可实现全液面接触式内浮顶； 2.0.7 非全液面接触式内浮顶 the roof decks are not in full contact with the liquid surface 除人孔、导向装置、自动通气阀、呼吸阀等部位外，非全液面接触式内浮 顶的密封盘板位于浮力元件上部不接触储液液面，或内浮顶下表面不连续接触 储液表面，存在其他油气空间。浮筒式内浮顶为非全液面接触内浮顶； 2.0.8 装配式内浮顶 assemble internal floating roofs 4 由工厂预制的模块单元在现场装配而成或采用粘接工艺现场制作的内浮顶， 浮筒式内浮顶、浮箱式内浮顶、金属蜂巢式内浮顶、整体加强模块式内浮顶和 玻璃钢内浮顶均属于装配式内浮顶。 2.0.9 设计压力 design pressure 设定的储罐顶部气相空间的最高压力（表压，下同） ，其值不应低于正常使 用时可能出现的最高操作压力。 2.0.10 金属温度 metal temperature 罐壁板及受力元件沿截面厚度的平均温度。 2.0.11 设计温度 design temperature 储罐在正常工作情况下，设定的罐壁板及受力元件的金属温度。 2.0.12 计算厚度 calculated thickness 按本规范相应公式计算得到的厚度。 2.0.13 设计厚度 design thickness 计算厚度与腐蚀裕量之和。 2.0.14 名义厚度 nominal thickness 设计厚度加上材料厚度负偏差后向上圆整至材料标准规格的厚度。 2.0.15 有效厚度 available thickness 名义厚度减去厚度附加量。 2.0.16 抗风圈 wind girder 设置在罐壁上，增加罐壁抗风稳定性、防止罐壁因风荷载造成屈曲的构件。 抗风圈包括顶部抗风圈和中间抗风圈。 2.0.17 加强圈 stiffening ring 设置在罐壁上，增强罐壁稳定性，防止罐壁因内外荷载造成失稳的构件。 2.0.18 转动浮梯 rolling ladder 连接罐壁顶部平台和浮顶，随浮顶升降且能自动旋转的人行梯子通道。 2.0.19 自动通气阀 automatic bleeder vent 浮顶浮起或恢复支撑状态时，可自行启闭的通气装置。 2.0.20 浮顶排水系统 primary roof drains 在正常情况下，将外浮顶上的雨水排出罐外的装置。 2.0.21 紧急排水装置 emergency roof drains 5 在紧急情况下，直接将浮顶上超载积水排到储罐内的安全装置。 2.0.22 环向通气孔 circulation vents 设置在内浮顶储罐罐壁上部或固定顶外边缘，沿环向分布的通气装置。 2.0.23 罐顶通气孔 dome vents 设置在储罐固定顶顶部的通气装置。 6 3基本规定基本规定 3.0.1 固定顶常压储罐的设计负压不应大于 0.49 kPa，正压产生的举升力不应 超过罐顶板及其所支撑附件的总重量；当符合本规范附录 A 的规定时，最大设 计压力可提高到 18kPa；当符合本规范附录 B 的规定时，最大设计负压可提高 到 6.9kPa。外浮顶储罐的设计压力应取常压。 3.0.2 储罐的设计温度取值应符合下列规定 1 储罐的设计温度取值不应低于油罐在正常操作状态时罐壁板及受力元件 可能达到的最高金属温度，不应高于储罐在正常操作状态时罐壁板及受力元件 可能出现的最低金属温度； 2 储罐的最高设计温度不应高于 90℃。当符合本标准附录 C 的规定时，固 定顶储罐的最高设计温度可提高到 250℃。 3 对于既无加热又无保温的储罐，储罐的最低设计温度应取建罐地区的最 低日平均温度加 13℃。 3.0.3 在抗震设防烈度为 6 度及以上地区建罐时，应按本标准附录 D 的规定进 行抗震设计。 3.0.4 储罐的罐底板应放置于连续均匀的基础上，储罐对地基和基础的基本要 求应符合本标准附录 E 的规定。 3.0.5 对于储存毒性程度为极度和高度危害介质的储罐，应在设计文件中针对 储存介质的特性及其泄漏危害性，提出安全环保技术措施，以及储罐结构及检 验要求。 3.0.6 储罐的设计条件至少应包括下列内容 1 设计荷载 1）） 本标准附录 F 规定的荷载； 2）） 由附属设备和连接管道所引起的附加荷载。 2 储存介质的成分及物性； 3 介质的储存温度； 4 气象及工程地质资料； 7 5 储罐的类型、直径、高度和容量 1）） 最大储存容量为储存介质液面达到设计液位 图 3.0.7时的容量； 2）） 有效操作容量为正常操作液位与最低操作液位之间的容量图 3.0.7。 图 3.0.7 储罐容量与液位 Vmax-最大储存容量；V1-正常操作残留容量；V2-有效操作容量；V3-预留保护容量 h0-罐底板上表面；h1-最低操作液位；h2-正常操作液位；h3-设计液位；h4-罐壁顶部 3.0.7 厚度附加量应按下式计算 （3.0.8） 21 CCC 式中厚度附加量，mm； 1 C 钢材厚度负偏差，mm；按钢材标准或订货要求确定； 1 C 腐蚀裕量，mm；根据使用环境、介质腐蚀特性、防护措施等因 2 C 素确定。 8 4材料材料 4.1 一般规定一般规定 4.1.1钢材选用应综合考虑储罐的设计温度、介质特性、材料使用部位、材料 的化学成分及力学性能、工艺性能、焊接性能等，并应符合安全可靠和经济合 理的原则。 4.1.2储罐用钢材应采用氧气转炉或电炉冶炼，对于标准屈服强度下限值大于 390MPa 的低合金钢钢板，以及设计温度低于-20℃的低温钢板和低温钢锻件， 还应当采用炉外精炼工艺。 4.1.3选用钢材和焊接材料的化学成分、力学性能、焊接性能，应符合国家现 行相关标准的规定。 4.1.4对所选用钢材有特殊要求时，应在图样或有关技术文件中注明。 4.1.5碳素钢和低合金钢钢材及其焊接接头的冲击试验应满足下列规定 1 碳素