儲罐的錨固(下)
很多做儲罐的朋友都有很多個關于儲罐錨固的困惑,很多都是感覺沒有道理的。
1. 同一個儲罐,使用TANK計算時,按照API650-2013需要錨固,按照API650-2016設計則不需要錨固。
2. 同一個儲罐,按照GB50341-2003設計的儲罐不需要錨固,按照GB50341-2014,API650-2013設計的儲罐則需要錨固。
3. 為什么錨固的地腳螺栓直徑越大,材料越好,螺栓座需要越厚,墊板需要越大。
4. 為什么罐壁最上的壁板越厚,包邊角鋼越強,反而越需要錨固。
問題3
當儲罐需要錨固時,根據(jù)API650需要按照5.12.6計算螺栓座。

根據(jù)AISI Steel Plate Engineering Data的規(guī)定,地腳螺栓座的圖示如下圖,

地腳螺栓座的筋板蓋板墊板要能承受螺栓座設計載荷P。
P的取值為地腳螺栓的最大允許載荷(即把螺栓拉斷的載荷)或者1.5倍實際螺栓載荷中(即實際操作中遇到的最大螺栓載荷1.5倍)的小值。

但是在Pvdesk的軟件里,P為把螺栓拉斷的時的載荷,P=Sy*A=螺栓屈服強度*螺栓面積。
由此可想而知,如果螺栓屈服強度選用大的,螺栓直徑想多放點裕量,選用較大直徑的地腳螺栓。那么很可能,因為螺栓座設計載荷P值非常大,頂板和罐壁的局部應力會不能承受之重。
這也就是第三個問題,螺栓越大,螺栓座越大,局部應力也越大。而局部應力有時候是加墊板厚度都無法解決的。最可笑的是,儲罐經過計算不需要設置地腳螺栓,而一旦因為某些其他原因設置了地腳螺栓,那么必須要設置一個大的地腳螺栓座。
這有點像因為撿了個鼠標墊,而買個筆記本。
遇到算不過,,不要著急,也不要將螺栓直徑加大,會適得其反。在不被抬起情況下,應該將螺栓材料用差點或者將螺栓直徑降低。
為此對儲罐螺栓座做了一個EXCEL的程序,自己手動填寫地腳螺栓座設計載荷P,從而使設計更合理。

其實地腳螺栓座的載荷P,可以參考塔器,按照實際的螺栓載荷,而不按照拉斷時的載荷。
建議PVdeskTOP在更新的時候,能將其改正過來。
問題4
為什么罐壁最上的壁板越厚,包邊角鋼越強,反而越需要錨固。
按理來說罐壁厚和錨固有什么關系呢?
以前有結構的問我,為什么我算出來不能把罐抬起來,你們卻要設置M56的地腳螺栓。
我問:你怎么算的。
結構同事說:用設計壓力*儲罐截面積-罐壁和罐頂重量。
我說:你的是正常人想法,標準角度刁鉆,正常人想不到。
GB50341-2014按照8種工況來計算是否需要錨固,能否抬起不是用的設計壓力,而是用的破壞壓力。不是一倍破壞壓力,是1.5倍甚至3倍破壞壓力。

關于破壞壓力的來源請看文章:
儲罐設計漫談-04弱頂和微內壓
破壞壓力一般都遠大于設計壓力,比如一臺18KPa設計壓力的儲罐。
其罐壁頂部為6mm時,破壞壓力為45.48KPa。
其罐壁頂部為10mm時,其破壞壓力為60.16Kpa。

然后根據(jù)規(guī)范的8種工況,因為不考慮弱頂,所以3倍破壞壓力Pf不算,只算1.5倍的破壞壓力Pf。

經過計算,6mm頂壁板時,M30地腳螺栓計算合格。

10mm頂壁板時,M30地腳螺栓計算不合格。

原因:頂部筒體厚包邊角鋼大,包邊角鋼處的屈服破壞壓力上升,規(guī)范要求破壞時是不能將罐底抬起,1.5Pf產生的升舉力要增加很多,所以地腳螺栓會不夠。
PVdesk只按照1.5Pf算還算仁慈,TANK以前強制按照3Pf算,算出來地腳螺栓有大又粗,真是殘暴。
就我個人觀點,因為儲罐一般達不到弱頂,所以第8項基本不用考慮。再者因為破壞壓力本身很高,而設備是有安全卸放裝置的,當超壓時,安全卸放裝置起作用,不會要等到1.5倍破壞壓力才開啟。
況且如上例子,1.5Pf為3.4倍設計壓力,這么高的壓力作用下,那么罐壁罐底可能要先于罐頂破壞了。
有朋友問破壞壓力的公式是什么意思:

其實這個公式很好理解。
(1.5Pf-0.08th)*D*D*785-W3
=1.5Pf*D*D*π/4-πD*D*0.08th/4-W3
=1.5Pf*A-th*鋼板密度*A-W3
=1.5倍破壞壓力產生的升舉力-頂板重量-壁板重量
整理一下邏輯鏈條:
頂部加厚->Pf上升->地腳螺栓直徑增加->螺栓座載荷P增加->螺栓座處局部應力增加->罐底壁厚增加
“我們不分手好嗎?你不知道我有多么愛你!”男人懇求
“你不知道,我馬上就要生日了”女人幽幽的說。
“我知道,我一直記得”
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“好,我馬上去買”
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“額~”男人張大嘴巴,目瞪口呆~
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