5 000 m3立式拱顶储罐应力分析与弱顶性能评价

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5 000 m3立式拱顶储罐应力分析与弱顶性能评价

摘 要：根据国内外相关设计标准与规范，石油天然气等易燃易爆气体的储罐必须设计成弱顶结构，以最大限度地降低因内部超压而发生事故的危害程度。为了得到合适的弱顶结构设计方法，以常见的5000m3立式拱顶储罐为对象展开分析。首先，根据GB50341—2014《立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范》，对储罐结构参数进行设计并对其弱顶性能进行初步评价；然后，利用有限元分析方法对储罐结构进行分析，获得储罐在空罐、半罐、满罐工况下的提离高度、提离半径、最大等效应力和薄膜应力等关键参数，并在此基础上对储罐强度、稳定性、破坏形式和弱顶性能进行综合评价；最后，分析了顶壁连接焊角高度、罐顶曲率半径、边缘板厚度和罐体高径比等关键参数对储罐弱顶性能的影响。结果表明：基于GB50341—2014设计的5000m3立式拱顶储罐并不具备弱顶性能，顶壁连接焊角高度减小到3.75mm，或罐顶曲率半径增大到3.0D（D为储罐直径），或边缘板厚度增大到15mm，或罐体高径比增大到2.0都能使该储罐满足弱顶结构的设计要求。研究结果可为储罐弱顶结构的改进提供参考。
关键词：立式拱顶储罐；弱顶性能；有限元分析；应力分析；破坏形式

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