立式圆筒型储罐综述
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摘要:本文介绍了立式圆筒型储罐的组成部分、分类、设计标准等问题，并阐述了储罐的容积、经济尺寸以及材料的确定方法，并提出储罐大型化给设计、制造、使用带来的问题，引起相关人员的注意。
关键词:立式圆筒型；储罐；
中图分类号：S611文献标识码： A
一、前言
近几年，我国的工业飞速发展，国家加大了对石油与原油的资金投入力度，储罐的需求量也必将逐渐增多，国家对于储罐的要求也越来越严格，科学合理安全的储罐成为以后的趋势。现在最为常用的就是立式圆筒型储罐，本文针对立式圆筒型储罐的特点，对立式圆筒型储罐的设计进行了探讨与研究，希望在不久的未来我们可以生产出最为科学，最安全合理的储罐。
二、立式圆筒形储罐的组成
立式圆筒形储罐由以下部分组成：罐底板、罐壁板、罐顶以及其它附属部件。
1、罐顶
罐顶是储罐重要的组成部分之一，由于抽空和储存油品温度变化在气相空间形成负压，因此要求罐顶能承受负压以及罐顶自重、雪荷载、活荷载的能力，从而保证储罐整体的稳定性。目前储罐顶结构主要有三种：锥顶结构、拱顶结构和钢网壳结构。
2、罐壁板
在储罐罐体总质量中，罐壁钢材的质量占到35%-50%，是储罐最重要的组成部分。罐壁板厚度的大小是整个储罐的钢材使用量和总重量的决定性因素，是判断储罐是否经济合理最关键的标准。目前，储罐各层壁板间的连接方法均采用对接形式。国内储罐设计标准GB50341-2003中规定，当各圈板厚度不同时，以内径齐平为标准。如何使储罐的罐壁在满足储罐的强度、刚度和稳定性的前提下，使罐壁的重量最小，并且使各圈壁板的纵环焊缝长度最短，是罐壁设计时最先考虑的方面之一。
3、罐底板
储罐的罐底板与罐基础是紧密连接的，因此对罐底板日后的维修是非常困难的。所以，罐底板质量的优劣对储罐寿命和储罐存储液体的产品质量起着决定性的影响。罐底板一般由多张钢板按照一定的排版形式焊接组成。因此，焊接质量的好坏将成为整个罐底板质量鉴定的重要标准。所以，如何使罐底板在满足它的力学性能要求的基础上，降低罐底板焊接的难度，是罐底板设计中最重要的考虑因素。由此可见，罐底板排版形式的选择和设计在整个储罐整体的设计中具有非常重要的地位。
三、立式圆筒形储罐的分类
目前国内常用并有较成熟设计、制造和使用经验的大型立式储罐主要有以下几种：
（1）按压力分类
常压罐，其设计压力在-0. 49kPa至6kPa范围内。现行的设计规范有SH3046- 92《石油化工立式圆筒形钢制焊接储罐设计规范》及GB50341- 2003《立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范》。
低压罐，其设计压力为上述设计压力上限至105kPa范围内。针对这种大型立式储罐，我国还没有与之相适应的设计、制造规范，国内的设计制造行业当遇此种储罐时，多数采用美国石油学会的API620《大型焊接低压储罐设计与建造》标准。
( 2)按温度分类
由于大型立式储罐结构的特殊性，如密封材料的耐温性、罐底罐壁及扶梯平台的温差影响、罐底板的热膨胀等，使其对所储存的介质有温度范围的要求。目前国内常见的有低温罐(
(3)按罐顶形式分
根据储罐内储存介质的性质及储存介质蒸发损耗的要求不同，大型立式储罐主要可分为固定顶及浮顶储罐，对于浮顶储罐又有外浮顶、内浮顶、单浮盘、双浮盘等形式。
四、常用设计标准
1、中国标准
目前国内立式圆筒形储罐的设计标准规范有两个：GB50341-2003《立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范》与SH3046-1992《石油化工立式圆筒形钢制焊接储罐设计规范》。
2、国外储罐的主要标准
主要有美国石油学会标准《钢制焊接油罐》API650、日本工业标准《钢制油罐焊接结构》JIS B8501以及英国标准《石油工业立式钢制焊接油罐》等等。
上述标准中，美国石油学会标准是国际上应用最为普遍的设计和建造储罐的通用标准，我国的标准参照美国标准API650等国外规范，结合我国现阶段工程实际编制。
五、储罐的容积、经济尺寸以及材料的确定
1、计算容积
计算容积是指按罐壁高度和内径计算得到的几何容积。
2、公称容积
公称容积是指圆筒几何容积、计算容积圆整后以整数得到的容积。在设计储罐时，是以公称容积来选择储罐的高度和直径的。通常我们所说的1000立方米储罐、5000立方米储罐指的是公称容积。
3、实际容积
实际容积是指储罐实际可以储存的最大容积。一般储罐有一个安全容量，因为温度变化时，储液膨胀会引起液位升高，另外，许多石油化工储罐装有易燃介质，储罐上泡沫接管与储液之间应留有一定的高度，当储罐着火时，可保证储液面上的泡沫覆盖层有足够的厚度来隔离。
4、操作容积
储罐使用时，出料口距底有一定的高度，储罐底部的液体不能通过出料口流出，这些液体称为死量。操作容积=实际容积减去死量。
5、储罐经济尺寸的选择
储罐总体尺寸的确定主要坚持的两个原则，即材料最省和费用最省。储罐按给定的设计容积进行设计，在满足给定的设计容积时，变换直径和高度，可以得出多种组合，其中肯定有某种尺寸组合使材料和投资费用最省。
6、材料的选择
储罐选择材料时必须考虑储罐的使用条件如温度、储液的特性、腐蚀性、材料的焊接性能、加工制造性能及经济合理性。同时，还要根据设备的使用寿命来判断，储罐用材料类别可分为碳素钢和低合金钢、不锈钢、铝及其合金。罐壁板的基本要求是强度、可焊性、v型缺口)冲击功。由于罐体是由许多块钢板通过焊接方法拼接而成的，所以钢板的焊接性能也很重要。钢板的韧性――冲击功，是防止储罐脆性破坏的一个重要依据，影响罐壁钢板冲击韧性的主要因素有最低设计温度、钢板的强度、厚度、时效性、晶粒度和使用状态。底圈壁板和罐底的边缘板对选材来说最重要，它们之间的焊接受力复杂，承受着较大的力，为了保证强度和焊缝质量，它们应该选择同种材料。碳素钢及低合金钢中的Q235B和Q345R是储罐的常用材料，它们价格低，材料来源广。液体化学品腐蚀物料的储罐可选不锈钢材质，也可选铝及其合金。设计温度低于-20℃的储罐应选择低温用钢或不锈钢，随着储罐大型化的发展，选用高强度的钢板在适当的高径比下，可取得较小的罐壁壁厚，从而节省投资。
六、储罐大型化给设计、制造、使用带来的问题
储罐的容积增大，其危险性也增大，无论是储存油品还是储存化工原料，容积大了，一旦出了事故，所造成的危害也相应增大。储罐的容积增大，其罐底占地面积大，对储罐的基础沉陷要求就要提高。
(1)储罐基础的沉陷状况直接影响到储罐的安全，如果基础沉陷过大，就有可能造成罐底板变形，若罐底板变形所造成的应力过大，储罐底板焊缝就可能会出现裂缝。
(2)储罐基础沉降出现严重不均匀时会造成储罐罐壁倾斜，这种倾斜达到一定程度时，会对前面所提到的浮顶罐的操作造成影响，即由于罐壁的垂直度的原因，可能使在储罐内上下运行的浮盘出现卡盘现象。
(3)储罐基础周边沉降不均匀，危害最大。由于罐壁底圈板与罐底板的连接处属高应力区，如果基础周边沉降的不均匀量过大，会造成罐壁与底板的角焊缝及罐底边缘应力增大，可能会出现罐壁底圈板与罐底板间的焊缝撕裂。
以上这些都会给设计、制造、使用大型立式储罐带来困难，在设计中应引起足够的重视。
七、结束语
随着我国工业的发展，对储罐的需求量不断增加，对储罐的要求也更加严格。本文介绍了立式圆筒形储罐的特点及其设计标准等相关问题，并提出由于储罐不断大型化给设计、制造和使用带来的相关问题，希望可以引起相关人员的注意，为立式圆筒形储罐的发展提供帮助。
参考文献
[1]唐悦影.关于大型储罐加强圈设计计算的探讨[J]《油气田地面工程》，2004.(23):40.
[2]SH3046-1992.石油化工立式圆筒形钢制焊接储罐设计规范.
[3]GB50341-2003.立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范.