儲罐超壓時(shí)有兩個(gè)地方最易遭到破壞，一個(gè)是罐頂與罐壁連接部分，一個(gè)是罐底與最下一節(jié)罐壁連接的角縫，后者破壞會(huì)導(dǎo)致儲液流到其它地方造成危害。而從罐頂掀開，使壓力得到泄放，能夠確保其部位的安全。

所以規(guī)范希望能夠設(shè)計(jì)弱頂結(jié)構(gòu)，破壞時(shí)先從罐頂而不是罐底或者罐壁破壞。

什么是弱頂

API650-2013關(guān)于弱頂?shù)囊螅?/p>

(1)對于大于等于15m的儲罐需要符合以下規(guī)定：

a.錐頂斜度不超過2：12（9.5°）

b.罐頂支撐件不能與罐頂板連接。

c.罐頂與包邊角鋼的連續(xù)角焊縫不超過5mm（3/16in）。

d.結(jié)構(gòu)形式按照圖F-2中的a-e

e.罐頂罐壁接頭橫截面積不超過A。

(2)對于帶錨固的儲罐，直徑在9~15m之間，需要符合以下規(guī)定：

a.儲罐高度9m及以上

b.儲罐需要符合(1)的b-e條款要求

c.規(guī)定斜度為3/4： 12

d.附件包括接管人孔，需要設(shè)計(jì)成能承受至少離底板100mm的彎矩。

(3)對于直徑小于15m的帶錨固儲罐，需要符合以下規(guī)定：

a.儲罐需要符合(1)的a-e條款要求

b.進(jìn)行彈性分析，確定空罐時(shí)筒體和底板角焊縫強(qiáng)度至少為1.5倍的頂部角焊縫強(qiáng)度， 充液時(shí)筒體和底板角焊縫強(qiáng)度至少為2.5倍的頂部角焊縫強(qiáng)度。

c.附件包括接管人孔，需要設(shè)計(jì)成能承受至少離底板100mm的彎矩。

d.底板對接焊。

任何直徑的錨固儲罐， 需要符合(1)的b-e的要求，且錨固螺栓和平衡力需要按照3倍失效壓力計(jì)算。

達(dá)到弱頂有多難

要完全符合弱頂結(jié)構(gòu)非常不容易，首先斜度上的要求，拱頂儲罐頂?shù)陌霃皆?.8D-1.2D,起始的角度大大超過9.5度，把所有的拱頂儲罐排除在弱頂?shù)姆秶鷥?nèi)。

另外大直徑的儲罐，由于內(nèi)/外壓所需要的截面積A比較大，而弱頂需要的截面積A比較小，經(jīng)常是矛盾的。

直徑小的儲罐，弱頂所需要的截面積太小，經(jīng)常采用最小的角鋼還是超過。

最好滿足的就是角焊縫的要求了，但是即使角焊縫小，也不一定是先在罐頂破壞.

對于一般的超壓，罐底比罐頂更容易破壞。

弱頂和微內(nèi)壓

對于弱頂和微內(nèi)壓主要需要計(jì)算如下一些面積和壓力

圖1

空罐情況下罐不被抬起的最大壓力計(jì)算

在規(guī)范中，空罐情況下罐不被抬起的最大壓力計(jì)算按照圖1的第4行計(jì)算公式計(jì)算。為了計(jì)算此值，在空罐情況下，內(nèi)壓P產(chǎn)生的舉升力等于罐壁+罐頂?shù)闹亓?/p>

與GB50341相比,API650Pmax要小。但是由于不再假設(shè)材料密度，所以對于其他材料（比如鋁）頂也適用。

承壓環(huán)面積和儲罐的最大設(shè)計(jì)壓力計(jì)算

在微內(nèi)壓的情況下，需要承壓環(huán)保持一定的面積，保證抗壓能力。得到這個(gè)面積后，再反算一下在這個(gè)面積下，承壓環(huán)及儲罐能夠承受的最大設(shè)計(jì)壓力。（有點(diǎn)類似反算MAWP）

承壓面積按照圖1的第二行計(jì)算，最大設(shè)計(jì)壓力按照圖1 的第三行計(jì)算。他們公式的來源推導(dǎo)如下：

A和Pi分別為API650-2013對承壓環(huán)面積要求，和儲罐的最大設(shè)計(jì)壓力。對比老版及GB50341的標(biāo)準(zhǔn)公式，它們原理一致。假設(shè)了鋼板材料密度為碳鋼密度，及鋼板的許用應(yīng)力為135MPa。但是公式通用性沒有API650-2013強(qiáng)。

承壓環(huán)破壞壓力

當(dāng)承壓環(huán)面積的應(yīng)力達(dá)到屈服點(diǎn)時(shí)，承壓環(huán)會(huì)失效。所以需要計(jì)算頂部承壓環(huán)可能發(fā)生失效的壓力。

對比一下英制的公式：

經(jīng)過轉(zhuǎn)化：

后一項(xiàng)0.6*0.245DLr/D^2=0.147Dlr/D^2, 英制單位的公式符合更好點(diǎn).

弱頂面積的矛盾

弱頂?shù)某袎涵h(huán)破壞壓力Pf應(yīng)當(dāng)小于罐底部不被抬起的最大內(nèi)壓力Pmax，所以

GB50341和API650-2007，2013公式原理一致，表達(dá)略有不同，API650-2013的公式更為通用。

按照以上兩條原則，承壓環(huán)面積有個(gè)最優(yōu)面積使得兩個(gè)條件都達(dá)到。

承壓環(huán)的最優(yōu)實(shí)際面積為：

公式的含義為：

弱頂?shù)某袎涵h(huán)最大面積>A實(shí)際>max(外壓所需承壓環(huán)面積，內(nèi)壓所需承壓環(huán)面積)

而實(shí)際上大多數(shù)時(shí)候：

所以如果滿足承壓環(huán)面積小于弱頂面積，那么承壓環(huán)無法承受內(nèi)外壓所需面積，從而導(dǎo)致矛盾，弱頂?shù)闹匾豁?xiàng)，面積是永遠(yuǎn)無法達(dá)到的。

此時(shí)無論如何都設(shè)計(jì)不合適的弱頂。