臥式儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范一、總則1.1適用范圍本規(guī)范旨在為臥式儲(chǔ)罐（以下簡(jiǎn)稱“儲(chǔ)罐”）的設(shè)計(jì)提供系統(tǒng)性的技術(shù)指導(dǎo)，確保儲(chǔ)罐在預(yù)定的使用壽命內(nèi)安全、穩(wěn)定、高效地運(yùn)行。本規(guī)范適用于常壓及低壓工況下，儲(chǔ)存液體或液化氣體的鋼制臥式儲(chǔ)罐的新建、改建和擴(kuò)建工程設(shè)計(jì)。對(duì)于具有特殊腐蝕性、劇毒、易燃易爆或高溫高壓等極端條件的儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)，除應(yīng)符合本規(guī)范基本原則外，尚應(yīng)遵守國(guó)家及行業(yè)相關(guān)的專門規(guī)定。1.2設(shè)計(jì)依據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)必須嚴(yán)格遵守國(guó)家現(xiàn)行法律、法規(guī)及強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計(jì)中應(yīng)優(yōu)先采用最新版本的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)的技術(shù)規(guī)范。主要參考標(biāo)準(zhǔn)包括但不限于《鋼制壓力容器》、《臥式容器》、《壓力容器用鋼板》、《承壓設(shè)備焊接規(guī)程》等。若采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)或國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)，其技術(shù)要求不得低于國(guó)內(nèi)相關(guān)強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，并需經(jīng)過相關(guān)部門的認(rèn)可。1.3術(shù)語(yǔ)定義本規(guī)范中涉及的主要術(shù)語(yǔ)定義如下：*臥式儲(chǔ)罐：指主體軸線呈水平或接近水平布置的圓筒形儲(chǔ)罐。*設(shè)計(jì)壓力：指在相應(yīng)設(shè)計(jì)溫度下，用以確定儲(chǔ)罐殼體厚度及其元件尺寸的壓力。*設(shè)計(jì)溫度：指儲(chǔ)罐在正常操作情況下，殼體可能達(dá)到的最高或最低溫度。*介質(zhì)：指儲(chǔ)罐內(nèi)儲(chǔ)存的液體、液化氣體或其混合物。*腐蝕裕量：為防止介質(zhì)對(duì)儲(chǔ)罐殼體的腐蝕而增加的壁厚。1.4設(shè)計(jì)基本要求儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)應(yīng)遵循安全第一、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的原則。設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮介質(zhì)特性、操作條件、環(huán)境因素以及施工、安裝、檢驗(yàn)、維護(hù)和檢修的便利性。儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，以承受各種內(nèi)外載荷，并滿足密封性能要求，防止介質(zhì)泄漏。二、設(shè)計(jì)條件與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)2.1介質(zhì)特性設(shè)計(jì)前必須明確儲(chǔ)罐所儲(chǔ)存介質(zhì)的詳細(xì)特性參數(shù)，包括但不限于：*介質(zhì)名稱及組分；*操作溫度下的密度、粘度；*設(shè)計(jì)溫度、操作溫度范圍；*設(shè)計(jì)壓力、操作壓力范圍；*介質(zhì)的腐蝕性（對(duì)選定材料的腐蝕速率）；*介質(zhì)的易燃性、易爆性、毒性（包括爆炸極限、閃點(diǎn)、毒性等級(jí)）；*是否含有固體顆粒及其含量；*介質(zhì)的飽和蒸汽壓曲線（對(duì)于液化氣體）。2.2操作條件明確儲(chǔ)罐的操作模式及條件：*正常操作、開停工、檢修及緊急工況下的溫度、壓力變化范圍和持續(xù)時(shí)間；*最大充裝系數(shù)（對(duì)于液化氣體應(yīng)符合相關(guān)規(guī)范要求）；*進(jìn)出料方式、流量及操作頻率；*是否存在周期性載荷或振動(dòng)。2.3環(huán)境條件收集儲(chǔ)罐安裝地點(diǎn)的環(huán)境數(shù)據(jù)：*環(huán)境溫度（最高、最低、平均）；*相對(duì)濕度；*大氣壓力；*風(fēng)速（基本風(fēng)壓）、風(fēng)向；*地震烈度；*雪載荷、覆冰厚度（如適用）；*海拔高度；*環(huán)境介質(zhì)腐蝕性（如大氣腐蝕、土壤腐蝕）；*安裝場(chǎng)地的地質(zhì)條件（地基承載力、地下水位等）。三、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1筒體與封頭3.1.1筒體*材料選擇：根據(jù)介質(zhì)特性、設(shè)計(jì)溫度、壓力及腐蝕性等因素，按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選用合適的鋼板。常用材料包括碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼及不銹鋼等。*直徑與長(zhǎng)度：筒體直徑和長(zhǎng)度的確定應(yīng)綜合考慮儲(chǔ)存容量、場(chǎng)地條件、運(yùn)輸限制、制造及安裝能力等因素。直徑與長(zhǎng)度的比例宜合理，以優(yōu)化結(jié)構(gòu)受力和經(jīng)濟(jì)性。*壁厚計(jì)算：筒體壁厚應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)壓力、設(shè)計(jì)溫度、介質(zhì)密度、材料性能及腐蝕裕量，按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算，并考慮必要的剛度要求。3.1.2封頭*形式：臥式儲(chǔ)罐常用的封頭形式有橢圓形封頭、碟形封頭、平封頭（端蓋）等。橢圓形封頭因受力均勻、經(jīng)濟(jì)性好而被廣泛采用。平封頭一般用于常壓或低壓、小直徑的儲(chǔ)罐，或作為人孔、手孔蓋。*材料與壁厚：封頭材料應(yīng)與筒體材料相適應(yīng)或匹配。封頭壁厚計(jì)算方法與筒體類似，需考慮其幾何形狀系數(shù)。*連接：封頭與筒體通常采用焊接連接，焊接接頭形式應(yīng)符合強(qiáng)度要求和相關(guān)焊接規(guī)范。3.2支座設(shè)計(jì)臥式儲(chǔ)罐的支座設(shè)計(jì)至關(guān)重要，直接影響儲(chǔ)罐的結(jié)構(gòu)安全和使用壽命。*支座類型：常用的支座類型為鞍式支座，根據(jù)是否帶墊板、是否滑動(dòng)等有多種形式。應(yīng)根據(jù)儲(chǔ)罐尺寸、重量、操作條件及環(huán)境因素選擇合適的支座標(biāo)準(zhǔn)或進(jìn)行非標(biāo)設(shè)計(jì)。*數(shù)量與位置：一般采用雙鞍座，大型或細(xì)長(zhǎng)儲(chǔ)罐可考慮多鞍座。鞍座的位置設(shè)置對(duì)筒體的應(yīng)力分布影響顯著，應(yīng)盡量使兩鞍座對(duì)稱布置，并避開封頭與筒體連接的過渡區(qū)域。鞍座中心至封頭切線的距離宜選取合理值，以優(yōu)化筒體的彎矩和剪力分布。*強(qiáng)度校核：鞍座本身及其與筒體的連接部位（包括筒體上的局部應(yīng)力）應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度校核，必要時(shí)設(shè)置加強(qiáng)圈或墊板。支座底板與基礎(chǔ)的連接也應(yīng)滿足強(qiáng)度要求。3.3附件設(shè)計(jì)儲(chǔ)罐附件的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足操作、維護(hù)、安全及工藝要求。*人孔/手孔：用于內(nèi)部檢查、清理和維修。應(yīng)根據(jù)儲(chǔ)罐直徑和操作需要設(shè)置，其位置應(yīng)便于人員進(jìn)出和操作。*接管與法蘭：包括進(jìn)液管、出液管、排氣管、排污管、液位計(jì)接口、壓力表接口、溫度計(jì)接口等。接管的位置、數(shù)量和口徑應(yīng)根據(jù)工藝流程確定。接管與筒體或封頭的連接應(yīng)采用焊接，接管頸部應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算或采用標(biāo)準(zhǔn)補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)。法蘭的選型應(yīng)符合設(shè)計(jì)壓力、溫度及介質(zhì)特性要求，并配備合適的墊片和緊固件。*液位測(cè)量裝置：應(yīng)根據(jù)介質(zhì)特性、操作要求和安全規(guī)范設(shè)置合適的液位計(jì)，如玻璃管液位計(jì)、浮球液位計(jì)、雷達(dá)液位計(jì)等，并考慮高、低液位報(bào)警功能。*安全泄放裝置：對(duì)于可能因超壓導(dǎo)致危險(xiǎn)的儲(chǔ)罐，應(yīng)設(shè)置安全閥或其他安全泄放裝置，其規(guī)格和型號(hào)應(yīng)根據(jù)介質(zhì)特性和泄放量計(jì)算確定。*其他附件：如梯子、平臺(tái)（如需）、銘牌、接地裝置、保溫層外護(hù)板等，應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置。四、強(qiáng)度計(jì)算與校核4.1靜力強(qiáng)度計(jì)算*筒體強(qiáng)度：按內(nèi)壓（或外壓）圓筒公式計(jì)算筒體壁厚，并進(jìn)行校核。對(duì)于承受外壓的筒體，還需進(jìn)行穩(wěn)定性校核。*封頭強(qiáng)度：根據(jù)封頭形式，按相應(yīng)公式計(jì)算壁厚并校核。*鞍座處筒體應(yīng)力：臥式儲(chǔ)罐在自重、介質(zhì)重量及支座反力作用下，鞍座處筒體將產(chǎn)生復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)，包括周向應(yīng)力、軸向應(yīng)力及切向剪應(yīng)力。應(yīng)按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)（如《臥式容器》）提供的方法進(jìn)行精確計(jì)算和校核，確保各點(diǎn)應(yīng)力不超過許用值。必要時(shí)采取加強(qiáng)措施。4.2穩(wěn)定性校核除了外壓筒體的穩(wěn)定性，對(duì)于大型或細(xì)長(zhǎng)的臥式儲(chǔ)罐，還需考慮在風(fēng)載荷、地震載荷等作用下的整體穩(wěn)定性。支座的穩(wěn)定性也應(yīng)予以關(guān)注。4.3剛度校核儲(chǔ)罐的剛度主要指其在自重和介質(zhì)重量作用下的變形量。過大的變形可能導(dǎo)致附件失效、密封破壞或影響正常操作。應(yīng)控制筒體的撓度在允許范圍內(nèi)。4.4疲勞強(qiáng)度校核（如適用）對(duì)于承受交變載荷或頻繁間歇操作的儲(chǔ)罐，應(yīng)根據(jù)預(yù)期的循環(huán)次數(shù)和應(yīng)力幅進(jìn)行疲勞強(qiáng)度校核，以防止疲勞破壞。五、材料選擇5.1材料選擇原則*適用性：材料應(yīng)滿足介質(zhì)特性（溫度、壓力、腐蝕性）的要求，確保在服役期內(nèi)不發(fā)生不允許的腐蝕、脆化或其他形式的劣化。*安全性：材料應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、韌性和塑性，特別是在最低設(shè)計(jì)溫度下的沖擊韌性，防止脆性斷裂。*焊接性能：所選材料應(yīng)具有良好的焊接性能，以保證焊接接頭質(zhì)量。*經(jīng)濟(jì)性：在滿足安全和使用要求的前提下，綜合考慮材料成本、加工成本和使用壽命，選擇經(jīng)濟(jì)合理的材料。*可獲得性：優(yōu)先選用易于采購(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)材料。5.2常用材料*碳素鋼：如Q235系列、Q345系列等，適用于常溫、常壓或低壓、非腐蝕性或弱腐蝕性介質(zhì)。*低合金鋼：在碳素鋼基礎(chǔ)上加入少量合金元素，以提高強(qiáng)度、韌性或耐腐蝕性，適用于較高壓力或較低溫度的場(chǎng)合。*不銹鋼：如奧氏體不銹鋼（304、316等系列），具有優(yōu)良的耐腐蝕性和綜合性能，適用于儲(chǔ)存腐蝕性介質(zhì)或?qū)η鍧嵍纫蟾叩慕橘|(zhì)。*其他材料：根據(jù)特殊需求，也可選用復(fù)合鋼板、有色金屬或非金屬材料（如FRP），但需有成熟的設(shè)計(jì)和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。5.3材料驗(yàn)收所有用于儲(chǔ)罐建造的材料（板材、型材、管材、焊材等）必須具有質(zhì)量證明書，并按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行入庫(kù)驗(yàn)收和必要的復(fù)驗(yàn)，確保其性能符合設(shè)計(jì)要求。六、制造與檢驗(yàn)要求雖然本規(guī)范重點(diǎn)在于設(shè)計(jì)，但設(shè)計(jì)文件中應(yīng)明確對(duì)制造和檢驗(yàn)的基本要求，以確保設(shè)計(jì)意圖的實(shí)現(xiàn)。*焊接：焊接工藝應(yīng)經(jīng)過評(píng)定，焊工應(yīng)持證上崗。焊接接頭的坡口形式、焊接參數(shù)、焊后熱處理（如需要）等應(yīng)符合規(guī)范。*無損檢測(cè)：根據(jù)儲(chǔ)罐的重要性、設(shè)計(jì)壓力及介質(zhì)危害性，對(duì)焊接接頭進(jìn)行相應(yīng)比例和方法的無損檢測(cè)（如射線檢測(cè)、超聲檢測(cè)、磁粉檢測(cè)、滲透檢測(cè)）。*壓力試驗(yàn)：儲(chǔ)罐制成后應(yīng)進(jìn)行耐壓試驗(yàn)（液壓試驗(yàn)或氣壓試驗(yàn)），以檢驗(yàn)其整體強(qiáng)度和密封性。液壓試驗(yàn)更為常用和安全。*外觀檢查與尺寸檢查：對(duì)儲(chǔ)罐的內(nèi)外表面質(zhì)量、幾何尺寸偏差等進(jìn)行檢查。*涂層與防腐：根據(jù)環(huán)境和介質(zhì)腐蝕情況，對(duì)儲(chǔ)罐內(nèi)外表面進(jìn)行必要的涂層或防腐處理，并確保施工質(zhì)量。七、設(shè)計(jì)文件與資料交付設(shè)計(jì)完成后，應(yīng)提供完整、準(zhǔn)確、規(guī)范的設(shè)計(jì)文件和資料，一般包括：*設(shè)計(jì)說明書（包括設(shè)計(jì)條件、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、材料選擇、計(jì)算結(jié)果摘要等）；*裝配圖、部件圖、零件圖；*強(qiáng)度計(jì)算書（包括必要的應(yīng)力分析報(bào)告）；*材料清單（BOM）；*安裝、操作及維護(hù)說明書（可由用戶或制造廠編制，但設(shè)計(jì)方應(yīng)提供相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)和要求）；*其他必要的技術(shù)文件。八、安全與環(huán)保*安全：儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)必須將安全置于首位，充分考慮各種潛在的危險(xiǎn)（如超壓、泄漏、腐蝕、火災(zāi)、爆炸等），并采取有效的預(yù)防和控制措施。安全附件