- · 《真空科学与技术学报》[09/30]
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中美规范大型储罐外压失稳设计对比分析(4)
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摘要:考虑形状偏差,则GB 常压储罐罐壁许用临界压力可修正为: 式中:φ——形状偏差系数。 GB 对存在内压的固定顶常压储罐罐壁设计总外压可修正为: 4 计
考虑形状偏差,则GB 常压储罐罐壁许用临界压力可修正为:
式中:φ——形状偏差系数。
GB 对存在内压的固定顶常压储罐罐壁设计总外压可修正为:
4 计算实例
某固定顶储罐,材质为碳钢,设计温度下材料弹性模量为201 000 MPa;直径14 m,罐壁总高20 m,各圈壁板信息见表1;基本风压0.7 kPa;场地表面粗糙度B;储罐操作真空外压200 Pa。分别计算设计真空外压为250 Pa和500 Pa时所需加强圈的数量,计算结果见表2。
表1 罐壁壁板信息壁板层次名义厚度/mm有效厚度/mm壁板高度/m10(顶圈)64.........721(底圈)1614.72
表2 抗风圈(加强圈)计算结果设计真空压力/Pa抗风圈(加强圈)计算的数量按GB 按API 650按文中修正公式25
由表2可知:对同一操作工况下的储罐,按GB 中的计算公式,在250 Pa的真空设计外压下,需设置抗风圈;而在500 Pa的真空设计条件下,无需加强圈。随着真空设计压力的提高,反而无需加强圈来提高罐壁的稳定性,结果不甚合理。这主要在于对常压储罐和外压储罐罐壁稳定性进行计算时,国标中风压的取值基准不一样,对常压储罐采用最大风压,而对外压储罐采用平均风压。按API 650中的计算公式和文中的修正公式计算,则在500 Pa的真空设计外压条件下,需设置加强圈;而在250 Pa的真空设计外压下,无需设置抗风圈来保证罐壁的刚度。这一结果符合常理。
此外,在500 Pa的真空设计条件下,对同一操作工况下的储罐,按API 650中的公式计算,需设置加强圈,而按GB 中的公式计算,无需设置加强圈。这是由于对外压储罐罐壁稳定性进行计算时,中美规范中风压的取值基准不一样,美标采用最大风压,而国标采用平均风压。因此即便计算公式相同、判断准则一致,对于同一工况下的外压储罐,两者的计算结果仍差异较大。
5 结语
基于上述分析可得出如下结论:
1) 对常压储罐,中美大型储罐罐壁的外压失稳计算公式均基于均布周向外压的短圆筒临界压力推导得出,美标考虑了形状偏差,国标未考虑该因素。
2) 对外压储罐罐壁稳定性进行校核时,中美规范中风压的取值基准不一样,美标采用最大风压,而国标采用平均风压。
3) 采用国标进行罐壁稳定性计算时,对外压储罐采用平均风压,对常压储罐则采用最大风压。建议国标采用统一的风压计算基准。
4) 工程设计时,需考虑地面粗糙度(或地貌类别)、罐壁高度对储罐罐壁稳定性的影响,建议标准修订时考虑该因素。
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文章来源:《真空科学与技术学报》 网址: http://www.zkkxyjsxb.cn/qikandaodu/2021/0211/467.html