液化石油气卧式储罐专业课程设计.docx

前 言
伴随中国石油化工行业快速发展，液化石油气作为炼油化工副产品，以其经济高效、清洁环境保护和灵活方便优势占据着城镇能源市场，储配站液化石油气通常采取球形储罐或卧式储罐进行储存。
液化石油气是一个低碳烃类混合物，关键由乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、丁烷、丁烯及少许戊烷、戊烯等组成。常温常压下是气态，在加压和降低温度条件下变成液体。气态相对密度为空气2倍，液化石油气饱和蒸气压随温度升高而急剧增加，其膨胀系数较大,通常为水10倍以上，气化后体积膨胀250～ 300倍。液化石油气是一个极易燃烧、爆炸石油化工原料，其储罐属于含有较大危险储存容器之一。所以，在满足设施功效要求下，储罐含有良好安全性是设计首要问题。
现在中国普遍采取常温压力贮罐通常有两种形式：球形储罐和圆筒形储罐。球形储罐和圆筒形储罐相比，前者含有投资少， 金属耗量少，占地面积少等优点，但加工制造及安装复杂， 焊接工作量大，故安装费用较高。通常储存总量大于500m3或单罐容积大于200m3时选择球形储罐比较经济。而圆筒形贮罐含有加工制造安装简单，安装费用少等优点，但金属耗量大占地面积大。所以在总贮量小于500m3，单罐容积小于100m3时选择卧式贮罐比较经济。圆筒形贮罐按安装方法可分为卧式和立式两种。在通常中、小型液化石油气站内大多选择卧式圆筒形贮罐,，只有一些特殊情况下（站内地方受限制等）才选择立式。
此次设计对液化石油气卧式储罐进行设计计算。关键内容包含储罐工艺参数计算、储罐结构设计、储罐强度计算、应力校核、绘制设备总图和针对部分安全问题提出对策方法。各项设计参数全部正确参考了行业使用标准或国家标准，这么让设计有章可循，并考虑到结构方面要求，合理地进行设计。

目 录
1 概述 1
1.1 设计任务及原始参数 1
1.2 液化石油气的性质 1
2 工艺参数计算 3
2.1 设计压力的确定 3
2.2 设计温度的确定 3
2.3 设计存储量的确定 3
3 储罐的结构设计 4
3.1 筒体的材料选择及结构设计 4
3.2 封头的材料选择及结构设计 5
3.3 法兰和接管的结构及材料选择 6
3.4 人孔的结构设计 8
3.5 支座的材料选择及结构设计 8
3.6 安全装置的设计 10
3.6.1 安全阀的选用 10
3.6.2 液位计的选用 12
3.6.3 压力表的选用 13
3.7 焊接接头设计 13
4 储罐的补强设计 14
5 储罐的强度计算及应力校核 16
5.1 储罐的强度计算 16
5.1.1 圆筒轴向应力 16
5.1.2 圆筒切向剪应力 18
5.1.3 封头切向剪应力 18
5.1.4 圆筒周向应力 18
5.2 储罐的应力校核 18
5.2.1 圆筒及封头的应力校核 18
5.2.1 支座的应力校核 19
6 安全管理 20
7 设计总结 21
参考文献 22

1 概述
1.1 设计任务及原始参数
此次设计要求依据给定资料和数据，设计一个液化石油气储配站使用液化石油气卧式储罐。相关要求及数据以下表1-1所表示。
表1-1 液化石油气储罐原始数据
存放介质
液化石油气
工作压力（MPa）
1.61
工作温度（℃）
-20~50
公称直径（mm）
2300
容积（m3）
60
充装系数
0.9
其它要求
100%探伤
1.2 液化石油气性质
液化石油气在常温常压下呈气态，在常温加压或常压低温下很轻易从气态转变为液态，便于运输及贮存，故称液化石油气。液化石油气关键组成有丙烷、丙烯、丁烷、丁烯等四种。除上述关键成份外，有还含有少许戊烷、硫化物和水等。通常所说液化石油气全部存在液、气两种形态，液、气态处于动态平衡中。液化石油气沸点很低，储罐内液化石油气受热膨胀，很可能会将储罐内空间充满，造成钢瓶胀裂发生爆炸。液化石油气饱和蒸汽压是随温度而改变，温度升高，蒸汽压也增大。另外液化石油气蒸汽压和组份相关，不一样组份有不一样蒸汽压。大约温度每升高1℃，蒸汽压力增大约0.02—0.03MPa。
液化石油气极易燃，和空气混合能形成爆炸性混合物。遇热源和明火有燃烧爆炸危险。和氟、氯等接触会发生猛烈化学反应。其蒸气比空气重，能在较低处扩散到相当远地方，遇明火会引着回燃。另外，液化石油气还含有易爆性，液化石油气爆炸极限为1.5%—9.5%，其爆炸极限范围比汽油大，爆炸下限低，比汽油更易发生燃烧爆炸。易产生静电积聚，在收发作业中易产生大量静电积聚，易引发静电事故。易膨胀性，液化石油气膨胀系数大约是同温度下水10—15倍。当温度升高时，液化石油气体积增大，压力急剧升高，一旦超出容器承压极限，就会造成容器破裂，增大火灾爆炸危险性。含有冻伤危险性，液化石油气气化潜热很大，平时液化石油气是加压液化储于钢瓶或罐中，在使用时减压后由液态汽化变为气体，这时会吸收大量热量。若容器破裂，液化石油气由容器中喷出，溅到人身上，将会造成冻伤；毒性，当人大量吸入液化石油气后会中毒，使人昏迷、呕吐、不适，严重时可使人窒息死亡，也可引发多个慢性病。

2 工艺参数计算
2.1 设计压力确实定
依据TSG_R0004-《固定式压力容器安全技术监察规程》，设计压力是指设定卧式容器顶部最高压力，其值不低于工作压力。当容器上装有安全阀时，考虑到安全阀开开启作滞后，容器不能立即泄压，设计压力不得低于安全阀开启压力。安全阀开启压力是指阀瓣在运行条件下开始升起，介质连续排出瞬时压力，其值小于等于1.05~1.1倍容器工作压力。要求工作压力为1.61MPa，取设计压力为工作压力1.1倍，即设计压力应为：
Pd=1.1×P=1.1×1.61=1.771Mpa
式中Pd——设计压力，MPa；
P——工作压力，MPa。
2.2 设计温度确实定
设计温度是指容器在正常操作时，在对应设计压力下，壳壁或元件金属可能达成最高或最低温度（壳体沿截面厚度平均温度）。当壳壁或元件金属温度低于-20℃，按最低温度确定设计温度，除此之外，设计温度一律按最高温度选择。
液化气储罐工作温度为-20℃~50℃，所以设计温度取最高温度50℃。
2.3 设计存放量确实定
液态丙烷密度为507kg/m3，液态丁烷密度为583kg/m3，在丙烷:丁烷=5:5时，液态液化石油气密度为545kg/m3。设液态液化石油气密度为545kg/m3进行计算，液化气储罐设计存放量应为：
W=φVρ=0.9×60×545=29430kg
式中W——设计存放量，kg；
φ——充装系数；
V——容积，m3；
ρ——液化石油气密度，kg/m3。

3 储罐结构设计
3.1 筒体材料选择及结构设计
（1）筒体材料选择
依据GB150.2-《固定式压力容器第二部分：材料》中表2要求，储罐筒体材料选择Q345R，钢板标准为GB713。因为储罐工作温度为-20℃~50℃，对应温度下选许用应力为189MPa，钢板厚度为3~16mm。
（2）筒体长度设计
筒体直径DN=2300mm，依据JB/T 4746-《钢制压力容器用封头》， 选择EHA椭圆形封头，封头容积V封=1.7588m3。
V筒+2V封=Vφ
2.32π4×L+2×1.7588m3=60m30.9
L=15.20m
式中L——筒体长度，m。
筒体长度取整为15200mm。
（3）筒体厚度设计
依据GB150.3-《固定式压力容器第三部分：设计》计算筒体厚度。
储罐设计要求需100%探伤，所以取其焊接系数φ=1.00。
δ=pcDi2σtφ-pc=1.771×23002×189×1.00-1.771=10.827mm
式中 Di——圆筒内直径，mm；
δ ——筒体计算厚度，mm；
pc——计算压力，MPa；
σt——设计温度下封头材料许用应力，MPa；
φ ——焊接接头系数。
依据《锅炉压力容器安全》中提议，取钢板厚度负偏差C1=0.8mm，腐蚀裕度C2=2mm。
δ+C1+C2=10.827+0.8+2=13.627mm
加钢材圆整值后名义厚度δn=14mm。
筒体相关设计汇总以下表3-1。
表3-1 筒体设计
项目
数据
筒体材料
Q345R
筒体长度（mm）
15200
筒体名义厚度（mm）
14
3.2 封头材料选择及结构设计
（1）封头材料选择
依据GB150.2-《固定式压力容器第二部分：材料》中表2要求，封头材料选择Q345R，钢板标准为GB713。因为储罐工作温度为-20℃~50℃，对应温度下选许用应力为189MPa，钢板厚度为3~16mm。
（2）封头结构设计
由上一节筒体长度设计结论可知， 选择EHA椭圆形封头。依据JB/T 4746-《钢制压力容器用封头》，总深H=615mm，内表面积A=6.0233m2 。
DN2H-h=2
23002×(615-h)=2
h=40mm
式中 DN——筒体公称直径，mm；
h——封头直边高度，mm。
封头内曲面深度
hi=615-40=575mm
（3）封头厚度计算
依据GB150.3-《固定式压力容器第三部分：设计》计算封头厚度。
储罐设计要求需100%探伤，所以取其焊接系数φ=1.00。
Di2hi=23002×575=2
由GB150.3-《固定式压力容器第三部分：设计》中要求，取K=1.00。
δ=KpcDi2σtφ-0.5pc=1.00×1.771×23002×189×1.00-0.5×1.771=10.801mm
式中 Di——和封头连接圆筒内直径，mm；
δ ——封头计算厚度，mm；
K——椭圆形封头形状系数；
pc——计算压力，MPa；
σt——设计温度下封头材料许用应力，MPa；
φ ——焊接接头系数。
依据《锅炉压力容器安全》中提议，取钢板厚度负偏差C1=0.8mm，腐蚀裕度C2=2mm。
δ+C1+C2=10.801+0.8+2=13.601mm
加钢材圆整值后名义厚度δn=14mm。
依据JB/T 4746-《钢制压力容器用封头》查得，对应封头质量为650.1kg。
封头相关设计汇总以下表3-2。结构尺寸图3-1。
表3-2 封头设计
项目
数据
封头材料
Q345R
封头类型
EHA椭圆形封头
封头总深（mm）
615
封头内表面积（mm2）
6.0233
封头直边高度（mm）
40
封头内曲面深度（mm）
575
封头名义厚度（mm）
14
封头质量（kg）
650.1

图3-1 封头结构尺寸
3.3 法兰和接管结构及材料选择
液化石油气储罐应设置排污口、气相平衡口、气相口、出液口、进液口、人孔、液位计口、温度计口、压力表口、安全阀口、排空口。各接口全部应设置对应接管，经过法兰和外界连接。
（1）法兰结构及材料选择
设计压力1.771MPa，依据HT/G 20592-《钢制管法兰》表3.1.4，选择PN=6MPa，板式平焊法兰PL。依据HT/G 20592-《钢制管法兰》表8.1.1，PN=6MPa时，液位计口选接管公称直径32mm，压力表口，温度计口选接管公称直径20mm，其它管口可选接管公称直径DN=80mm。由介质特征和使用工况，依据HT/G 20592-《钢制管法兰》表3.2.2，选择密封面形式为突面RF。依据各管公称直径及HT/G 20592-《钢制管法兰》表8.2.2-1得各法兰尺寸如表3-3所表示。
表3-3 各法兰尺寸 (mm)
部件
公称尺寸DN
钢管外径A1
连接尺寸
法兰厚度
C
法兰内径B1
A
B
法兰外径D
螺栓孔中心圆直径K
螺栓孔直径L
螺栓孔数量n（个)
螺栓
Th
A
B
排污口
80
88.9
89
190
150
18
4
M16
18
90.5
91
气相平衡口
80
88.9
89
190
150
18
4
M16
18
90.5
91
气相口
80
88.9
89
190
150
18
4
M16
18
90.5
91
出液口
80
88.9
89
190
150
18
4
M16
18
90.5
91
进液口
80
88.9
89
190
150
18
4
M16
18
90.5
91
液位计口
32
42.4
38
120
90
14
4
M12
16
43.5
39
温度计口
20
26.9
25
90
65
11
4
M10
14
27.5
26
压力表口
20
26.9
25
90
65
11
4
M10
14
27.5
26
安全阀口
80
88.9
89
190
150
18
4
M16
18
90.5
91
排空口
80
88.9
89
190
150
18
4
M16
18
90.5
91

依据HT/G 20592—《钢制管法兰》表4.0.1，接管法兰材料选择16MnD。
（2）接管结构及材料选择
接管选择无缝钢管。依据《压力容器和化工设备实用手册》中表1-2-2确定接管相关尺寸，如表3-4所表示。
表3-4 各接管尺寸 (mm)
名称
公称直径
管子外径
管口伸出量
管子壁厚
数量
排污管
80
89
150
4
1
气相平衡管
80
89
150
4
1
气相管
80
89
150
4
1
出液管
80
89
150
4
1
进液管
80
89
150
4
1
液位计管
32
38
100
3.5
2
温度计管
20
25
100
3
1
压力表管
20
25
100
3
1
安全阀管
80
89
150
4
1
排空管
80
89
150
4
1

接管材料选择16MnD。
3.4 人孔结构设计
人孔是为了检验压力容器在使用过程中是否产生裂纹、变形、腐蚀等缺点结构。
人孔从是否承压来看有常压人孔和承压人孔。从人孔所使用方法兰类型来看，承压人孔有板式平焊法兰人孔、带颈平焊法兰人孔和带颈对焊法兰人孔。在人孔法兰和人孔盖之间密封面，依据人孔承压高低、介质性质，能够采取突面、凹凸面、榫槽面或环连接面。从人孔盖开启方法及开启后人孔盖所处位置看，人孔又可分为回转盖人孔、垂直吊盖人孔和水平吊盖人孔三种。
人孔结构采取带整体锻件凸缘补强回转盖，采取板式平焊法兰连接，密封面采取突面RF形式。人孔公称直径取DN=500mm，以方便工作人员进入检修。依据HG/T 21517-《回转盖带颈对焊法兰人孔》表3-3确定人孔。人孔相关尺寸以下表3-5所表示。
表3-5 人孔相关尺寸 （mm）
密封面型式
公称压力PN（MPa）
公称直径
dw×s
d
D
D1
H1
H2
b
突面
2.5
500
530×12
506
730
660
280
128
44
b1
b2
A
B
L
dD
螺柱
螺母
螺柱
总质量（kg）
数量
直径×长度
46
48
405
200
300
30
20
40
M33×2×170
303

依据HG/T 21517-《回转盖带颈对焊法兰人孔》表3-1，人孔筒节材料选择Q345R。人孔位置选在距封头切线mm处。
3.5 支座材料选择及结构设计
（1）支座负荷计算
储罐总质量
m=m1+2m2+m3+m4
式中m1——筒体质量，kg；
m1=ρV=ρπDδL
=7.85×103×π×2.3×0.014×15.2
=12070kg
ρ——Q345R钢材密度，查阅资料，为7.85×103kg/m3；
m2——封头质量，kg；
m3——充液质量，kg；
m3=ρV=ρV筒+2V封
=1000×2.32π4×15.2+2×1.7588m3
=66670kg
式中水密度大于液化石油气，水压试验充满水，故取密度1000kg/m3。
m4——附件质量，人孔质量为303kg，其它接管质量为200kg，附件质量为503kg。
储罐总质量为
m=m1+2m2+m3+m4
=12070+2×650.1+66670+505
=80545.2kg
单个支座负荷
Q=m2=80545.22=40272.6kg
（2）支座型式和尺寸选择
依据JB/T 4712-《容器支座》，液化石油气储罐支座选择轻型鞍式支座。支座型式特征以下表3-6所表示，支座尺寸以下表3-7所表示。
表3-6 支座型式特征
型式
包角
垫板
筋板数
轻型
焊制
120°
有
6

表3-7 支座尺寸 (mm)
公称直径DN
许可载荷Q(kN)
鞍座高度h
底板
腹板
筋板
l1
b1
δ1
δ2
l3
b2
b3
δ3
2300
410
250
1660
240
14
10
255
208
290
8
垫板
螺栓配置
鞍座质量kg
增加100mm高度增加质量kg
弧长
b4
δ4
e
间距
l2
螺孔d
螺纹
孔长l
2680
500
10
100
1460
24
M20
40
215
20

（3）支座位置确实定
当外伸长度A=0.207L时，双支座跨距中间截面最大弯矩和支座截面处弯矩绝对值相等，从而使上述两截面上保持等强度，考虑到支座截面处除弯矩以外其它载荷，面且支座截面处应力较为复杂，故常取支座处圆筒弯矩略小于跨距中间圆筒弯矩，通常取尺寸A不超出0.2L值，依据JB/T 4731-《钢制卧式容器》要求A≤0.2L总=0.2(L+2h)，A最大不超出0.25L。不然因为容器外伸端作用将使支座截面处应力过大。
标准椭圆封头h=40mm，故
A≤0.2L总=0.2(L+2h)=0.2×(15200+2×40)=3056mm
因为封头抗弯刚度大于圆筒抗变钢度，故封头对于圆筒抗弯钢度含有局部加强作用。若支座靠近封头，则可充足利用罐体封头对支座处圆筒截面加强作用。所以，JB/T 4731-《钢制卧式容器》还要求当满足A≤0.2L时，最好使A≤0.5Rm，其中Rm=Ri+δn/2。即
A≤0.5×(1150+142)=578.5mm
取A=550mm。
式中A——支座中心到封头切线距离；
L总——为筒体和两封头总长。
鞍座标识为：JB/T 4712.1-，支座 A2300-F。
3.6 安全装置设计
3.6.1 安全阀选择
本液化石油气储罐设计压力在1.6MPa以上，属于第三类压力容器，必需设置安全阀。
（1）安全阀最大泄放量计算
通常情况下，液化石油气储罐不保温，储罐安全泄放量可按下式计算。
W=2.55×105FAe0.82H1
式中 W——液化石油气储罐安全质量泄放量，kg/h；
Hl——液相液化石油气蒸发潜热，液化石油气50℃时汽化潜热取300kJ/kg；
F——容器外壁校正系数，储罐在地面上无保温，取F=1.0；
Ae——储罐湿润面积，m2。
对椭圆形封头卧式储罐有
Ae=πD0(l+0.3D0)
式中 D0——储罐外径，mm；
D0=Di+2δn=2300+2×14=2328mm
l——为卧式储罐总长，mm。
l=L+2H+2δn=15200+2×615+2×14=16458mm
Ae=πD0l+0.3D0=π×2.328×(16.458+0.3×2.328)=125.48
W=2.55×105FAe0.82H1
=2.55×105×1.0×125.480.82300
=44694kg/h
（2）安全阀喷嘴面积及内径计算
液化石油气储罐安全阀起跳排放出是气体，其喷嘴面积可按通常气体安全阀喷嘴面积通用公式计算，安全阀排气能力决定于安全阀喷嘴面积。即依据安全阀出口压力大小不一样，安全阀排气能力应按临界条件和亚临界条件两种情况进行计算。
液化石油气储罐安全阀放空气体通常排入火炬系统或直接高空排放，其出口侧压力P0很小，所以安全阀排气能力可按临界条件计算。依据《安全阀设置和选择》
A≥13.16WC0×X×P×MZT
式中 W——安全阀质量泄放流量，kg/h;
A——安全阀最小泄放面积，mm2；
X——气体特征系数，仅和气体绝热系数k相关，对于液化石油气，绝热指数k≈1.15，依据《安全阀设置和选择》表16.1，得X=332；
C0——流量系数，和安全阀结构型式相关，应依据试验数据确定，无参考数据时，可按下述要求选择：
对全启式安全阀： C0=0.6～0.7；
对带调整圈微启式安全阀： C0=0.4～0.5；
对不带调整圈微启式安全阀： C0=0.25～0.35；
液化石油气储罐设置安全阀，需要有较大排气能力，应选择全启式安全阀，取C0=0.65；
Z——安全阀进口处气体压缩因子，液化石油气压缩因子Z≈0.7；
T——安全阀进口处介质热力学温度，安全阀排放温度T=323～343 K。
M——气体摩尔质量，取50 kg/kmol。
A≥13.16WC0×X×P×MZT
=13.16×446940.65×332×1.771×500.7×323
=3273mm2
全启式安全阀内径d为
d=4Aπ=4×3273π=64.6mm
依据《锅炉压力容器安全》表5-5安全阀公称直径，取内径d为80mm，流通直径d0则为50mm。
依据《化工管路手册》，选择A42F-16C液化石油气安全阀。
3.6.2 液位计选择
常见液面计有玻璃管液面计、玻璃板液面计、磁性液面计和彩色石英管液面计等。
玻璃管液面计：关键用于公称压力小于1.6MPa，使用温度为0℃～200℃，介质流动性很好液体。即使其结构简单、操作方便、维修方便、价格低廉，但存在适用范围较窄，怕碎、不坚固、不安全、不耐压、显示不清楚、使用温度低等弱点。
玻璃板液面计：关键用于透明或较透明介质中，其公称压力比玻璃管液面计稍高，可达成6.3MPa，使用最高温度达成了250℃。它不仅有结构简单、观察直观、安装方便、维修简单等优点，且比玻璃管液面计适用范围更为广泛。但其也含有和玻璃管液面计相同缺点即：指示清楚度差；测量范围较小，在超出其测量范围时要采取组合式玻璃板液面计，其体积大、粗笨、且存在观察盲区；易破裂等。
磁性液面计：常见于密度大于0.45g/cm3液体，关键是透明和半透明介质，但有时也可用于原油等较高粘度介质液位检测，其测量范围较之玻璃管液面计和玻璃板液面计大很多，最大可达成7m，且适用公称压力达成了16MPa，适用温度范围也达成了－40℃～300℃。
彩色石英管液面计：适适用于水、油、酸等多个介质，尤其适适用于两种混合不易分辨介质液位，如油水混合液体等，且适用和重油等高粘度介质液位检测。其优点有：气、液相显示清楚，尤其适适用于远距离观察和夜间巡视；无盲区、密封性能好、耐高温高压、防粘稠、质量轻、寿命长等。缺点有：测量范围不大，不适适用于部分高液位测量。
总而言之，从经济角度考虑，在满足设计要求情况下，选择玻璃管液面计。
3.6.3 压力表选择
压力表选型关键参考使用环境、测量介质、精度、量程和外形尺寸。因为储罐工作压力为1611kPa，压力在40kPa以上，选择弹簧管压力表。依据生产工艺、经济实用、检测方法等要求，液化石油气储罐为通常测量用压力表，精度等级选择1.6级。压力表在管道和设备上安装，表盘直径选择l00mm。
3.7 焊接接头设计
压力容器受压部分焊接接头分为A、B、C、D四类，封头和圆筒连接环向接头采取A类焊缝。
焊接方法：采取手工电弧焊，其原理是利用电弧热量融化焊条和母材，由融化金属结晶凝固而形成接缝，焊接材料为碳钢、低合金钢、不锈钢，应用范围广，适用短小焊缝及全位置施焊，可适用在静止、冲击和振动载荷下工作坚固密实焊缝焊接，这种方法灵活方便，适应性强，设备简单，维修方便，生产率低，劳动强度高。
封头和圆筒等厚采取对接焊接。平行长度任取。坡口形式为双面V型坡口。
依据Q345R抗拉强度为490Mpa和屈服点为325Mpa选择E50系列焊条，型号为E5014。该型号焊条是铁粉钛型药皮，适适用于全位置焊接，熔敷效率较高，脱渣性很好，焊缝表面光滑，焊波整齐，角焊缝略凸，能焊接通常碳钢结构。
插入式接管插入壳体，接管和壳体间焊接有全焊透和部分焊头两种，它们焊接接头均属T形或角接接头。选择HG20583-1998标准中代号为G2接头形式。选择全焊透工艺，可用于交变载荷，低温及有较大温度梯度工况。
各装置及接管、人孔定位尺寸见装配图。

4 储罐补强设计
依据GB150.3-《固定式压力容器第三部分：设计》中要求，壳体开孔满足下述全部要求时，可不另行补强：
a）设计压力p≤2.5 MPa；
b）两相邻开孔中心间距（对曲面间距以弧长计算）应大于两孔直径之和；对于三个或以上相邻开孔，任意两孔中心间距（对曲面间距以弧长计算）应大于两孔直径之和2倍；
c）接管外径小于或等于89 mm；
d）接管壁厚满足表4-1 要求。
表4-1 接管壁厚要求 (mm)
接管外径
25
32
38
45
48
57
65
76
89
接管壁厚
≥3.5
≥4.0
≥5.0
≥6.0
注：1.钢材标准抗拉强度下限值Rm≥540 MPa 时，接管和壳体连接宜采取全焊透结构型式。
2.表中接管壁厚腐蚀裕量为1 mm，需要加大腐蚀裕量时，应对应增加壁厚。

所以，只需要对人孔进行开孔补强即可。
（1）因开孔而减弱金属截面积A
A=dδ+2δδnt-C1-fr
=664×10.827+2×10.827×35-21-1
=7189.128mm
式中 δ——筒体计算壁厚，mm；
d——开孔直径，为接管内径加2倍附加厚度，附加厚度取2mm，即d=664mm；
fr——强度减弱系数，因和筒体采取相同材料，取1；
δnt——人孔钢板厚度，mm；
（2）补强面积Ae
筒体富裕金属截面积A1
A1=B-dδn-C-δ
=2×664-66414-2-10.827
=778.872mm2
式中 δn——筒体名义厚度，mm。
人孔接管富裕金属截面积A2
A2=2h1(δnt-Ct2)-δtfr
=2×26.4×35-2-30×1
=158.4mm2
式中 δt——接管计算壁厚，取30mm；
h1——外侧有效高度，h1=dδnt=664×35=26.4mm；
焊缝金属截面积A3
A3=2×12×10×10=100mm2
补强面积Ae
Ae=A1+A2+A3
=778.872+158.4+100
=1037.272mm2
需要补强金属截面积A4
A4=A-Ae=7189.128-1037.272=6151.856mm2
（3）确定补强圈结构尺寸
取补强圈厚度δ‘和筒体相同，则补强圈外径为
D=A4δ‘+660+2×35
=6151.85614+660+2×35
=1149.4mm
取补强圈外径为1150mm。

5 储罐强度计算及应力校核
依据JB/T 4731-《钢制卧式容器》中要求及步骤进行储罐强度计算及应力校核。
计算中符号说明：
m——容器质量，kg；
g——重力加速度，取9.81m/s2；
L——封头切线间距离，mm；
Ra——圆筒平均半径，1157mm；
hi——封头曲面深度，mm；
A——鞍座底板中心线到封头切线距离，mm；
pc——计算压力，MPa；
δe——圆筒有效厚度，mm；
K1~K9——系数，由JB/T 4731-《钢制卧式容器》查得；
σt——设计温度下容器壳体材料许用应力，MPa；
δhe——封头有效厚度，mm；
K——系数，容器不焊在支座上，k取1；
b——支座轴向宽度，mm；
b2——圆筒有效宽度，取b2=b+1.56Raδn=24+1.561157×14=223mm；
5.1 储罐强度计算
5.1.1 圆筒轴向应力
（1）支座反力
F=mg2=80545.2×9.812=395074.2N
（2）筒体轴向弯矩计算
筒体轴向最大弯矩在圆筒中间截面或鞍座平面上。
圆筒中间截面上轴向弯矩
M1=FL41+2Ra2-hi2L21+4hi3L-4AL
=395074.2×164304×1+21021+4×5753×16430-4×55016430
=1339×106N·mm=1339kN·m
鞍座平面上轴向弯矩
M2=-FA1-1-AL+Ra2-hi22AL1+4hi3L
=-395074.2×550×1-1-55016430+11572-57522×550×164301+4×5753×16430
=-5.2×106N·mm=-5.2kN·m
（3）圆筒轴向应力计算
圆筒中间横截面上，由压力及轴向弯矩引发轴向应力计算：
最高点处
σ1=pcRa2δe-M13.14Ra2δe
=1.771×11572×11-1339×1063.14×11572×11
=64.2MPa
最低点处
σ2=pcRa2δe+M13.14Ra2δe
=1.771×11572×11+1339×1063.14×11572×11
=122.1MPa
鞍座平面上，由压力及轴向弯矩引发轴向应力计算：
轴向应力
σ3=pcRa2δe-M23.14K1Ra2δe
=1.771×11572×11--5.2×1063.14×1.0×11572×11
=93.3MPa
在横截面最低点处轴向应力
σ4=pcRa2δe+M23.14K2Ra2δe
=1.771×11572×11+-5.2×1063.14×1.0×11572×11
=93MPa
5.1.2 圆筒切向剪应力
因为A≤Ra/2，圆筒被封头加强，故圆筒切向剪应力
τ=K3FRaδe=0.88×395074.21157×11=27.32MPa
5.1.3 封头切向剪应力
因为A≤Ra/2，圆筒被封头加强，故封头切向剪应力
τh=K4FRaδhe=0.401×395074.21157×11=12.45MPa
5.1.4 圆筒周向应力
圆筒无加强圈，其周向应力按下式计算：
在横截面最低点处
σ5=-kK5Fδeb2=-1×0.76×395074.211×223=122.4MPa
在鞍座边角处
σ6=-F4δeb2-3K6F2δe2
=-395074.24×11×223-3×0.013×395074.22×112
=-104MPa
5.2 储罐应力校核
5.2.1 圆筒及封头应力校核
（1）圆筒轴向应力校核
maxσ1，σ2，σ3，σ4=122.1MPa≤σt=189MPa