API650-2016的罐頂內壓計算
某項目中需要設計帶內壓柱支撐錐頂,其的內壓值比較大。其中一臺儲罐材料為304,內壓值為4KPa,筒體直徑為37.6m,采用的是帶支撐的自支撐錐頂,錐頂坡度按照業(yè)主給的同尺寸參考圖為1:16。在Tank軟件中計算得到錐頂厚度為5mm。設計人員按照5mm繪制詳細的排版施工圖。

在審查過程中,發(fā)現(xiàn)新的API650-2016對于錐頂?shù)挠嬎阍黾恿艘粋€公式,即將錐頂視為內壓錐頂?shù)墓健?/p>

按照此公式校核錐頂厚度。
P=4Kpa,Rt=18.8m,a=90-3.576=86.424, cosa=0.062372,Sd=133MPa, E=0.65(采用雙面搭接焊),Ca=0,代入公式計算得:
t=4*188/(0.62372*133*0.65)+0=13.94mm,而原設計為5mm.強度遠遠不夠。
API650-2013只考慮錐形封頭的外壓計算(http://bbs.hcbbs.com/thread-960724-1-1.html 已經討論過了,罐頂?shù)挠嬎阒豢紤]了外壓的計算,并未考慮到內壓的計算。)。API650-2013的公式如下:

而更新的API650-2016給出了更嚴密的規(guī)定,儲罐頂不僅僅外壓失穩(wěn)要合格,而且內壓的強度破壞也是不允許的。
TANK軟件按照API650-2013編制的,并未考慮新版本的問題。所以很難發(fā)現(xiàn)計算軟件的錯誤。
為了能夠保證罐頂厚度為5mm,且內壓的計算強度合格,將斜度1:16改為1:6,將搭接焊接改為對接焊接。如果采用斜度1:16,那么錐頂可以采用矩形整板拼接而成,改成1:6的斜度后,錐頂必須采用扇形板預壓弧度后再焊接拼接。
原來的設計節(jié)點如下:

修改后的節(jié)點如下:

原罐頂排版圖如下:

修改后的罐頂排版圖如下:

此改動將原來非常方便施工的搭接焊接,改為制造安裝焊接都很難的對接接頭,其對接接頭如果有誤差,對接難度會非常大,施工成本會很高。另外采用扇形板比采用整板的板材利用率底,且需要預壓成型,造成費用進一步的增加。
案例思考:
1.在計算柱支撐的錐頂時,按照API650,內壓的錐頂計算不能免除,當內壓較大時,需要特別注意錐頂在內壓下的強度問題。如果強度不足需要考慮增加斜度或者采用對接焊接。
2.對于有內壓的GB50341的儲罐,拱頂結構的內壓計算按照附錄A的A.6.3公式計算,錐頂內壓雖未提及,但是按照類似的原則,錐頂也是需要計算的。
3.由于拱頂在內壓計算時,拱頂是球殼,應力為:PR/2SE,所需的厚度非常小,所以內壓較大時,可優(yōu)先選用拱頂結構。在GB50341-2014中附錄A規(guī)定,有微內壓的情況下,不允許采用錐頂,只能采用拱頂。
4.在設計中一定要考慮新標準,新規(guī)范的更新內容。另外軟件計算不能代替人工的判斷,特別是規(guī)范出版在軟件后面。
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