1、一、鋼制焊接常壓容器JB/T4735 1997一、概述 本標準屬推薦性行業標準，即非強制性標準。而GB150，151 均屬于強制性標準。1、適用范圍本標準適用于符合下表所列條件的容器容器種類設計壓力 P D設計溫度 T D容積限制圓筒形容器-0.02MPa P D0.1MPa-20 T D350500L立式圓筒形儲罐-500Pa P D 2000Pa -50mmH2O P D 200mm2HO-20 T D2503320m310000m3圓筒形料倉100不限矩形容器連通大氣常溫2、不適用范圍 直接受火焰加熱的容器。 受核輻射作用的容器。 盛裝毒性為極度或高度危害介質的容器。 直接埋入地下的容器

2、。 可升降式氣柜。 經常搬運的容器。 計算容積小于 500L 的容器。說明：JB/T 4735 規定不允許介質為高度或極度毒性介質，或者說：容器的介質為高度或極度毒性將必須按 GB150進行設計；即提高設計壓力，提高制造和檢測要求。3、JB/T 4735 與 GB150除適用與不適用范圍不同外，還有許多方面存在差異，現舉幾個常見適用與不適用 范圍差別如下： 材料方面 對于碳素鋼，低合金鋼不論板材、管材、鍛件、緊固件等其安全系數取值不同，故許用應力值也不 同，其中 GB150偏于安全。如部分材料在常溫狀態下的許用應力。標準材料JB/T 4735GB150Q235135 MPa113 MPa20R

3、160 MPa133 MPa16MnR205 MPa170 MPa 焊接接頭系數A. 雙面焊或相當于雙面焊的單面焊 100% RT、UT取 =1局部 RT 、UT取 =0.85不探取 =0.7B. 帶墊板的單面焊100% RT、UT 取 =0.9 局部 RT 、UT 取 =0.8不探取 =0.65C. 單面焊局部 RT 、 UT取=0.7不探取 =0.60.9 。D. JB/T 4735 中，立式大型儲罐的縱向接頭并經局部無損檢測的全焊透結構，焊接接頭系數取E. 此外 雙面搭接 =0.55雙面角接 =0.55單面角接 =0.5 壓力試驗及試漏方面 GB150只有液壓和氣壓試驗及氣密性試驗。JB

4、/T 4735除液壓 （ 不小于 0.1MPa） 、氣壓試驗外，可根據具體情況作氣密、盛水、煤油滲透、 皂液試漏，真空箱試漏等代替壓力或檢漏試驗。二、圓筒形容器1. 內壓圓筒適用于受內壓和 / 或液柱靜壓力作用下圓筒厚度的計算A. 圓筒計算式比較Pc D12 tPcJB/T 4735 GB1502Pc tD1圓筒計算應力Pc D1t Pc (D1e)2cB. 外壓圓筒和外壓球殼，以及各種凸形封頭，無折邊錐形封頭同GB150。說明：常壓容器由于壓力很低，其破壞形式已不因強度不足而破壞，而是剛度不足發生失穩而塌陷。 設計的主要問題是結構的處理和用材的合理。三、立式圓筒形儲罐1. JB/T 4735

5、 97 中立式圓筒形儲罐的范圍： 設計壓力 PD=-500pa2000pa即 P D=-50mmH2O200mm2HO 當設置呼吸閥時：P D=1.2 倍排放或吸入壓力，且不超過以上規定。 設計溫度范圍： -20 TD 2503 容積范圍： V=2010000m 32. 立式儲罐的種類和特點 固定頂儲罐A. 錐頂儲罐罐頂為正圓錐體。a. 自支承式錐頂常用于直徑不大的場合，錐頂載荷靠錐頂板周邊支承在罐壁上。通常b. 支承式錐頂錐頂支承在中間立柱與其相連的支承梁上， 梁的另一端與支承圈相連。 也可將梁焊在錐頂上表面，以此增加錐頂剛度。B. 拱頂儲罐頂蓋為一球面（球冠）與錐頂相 比用材量小，能承受較

6、高的壓力，但制造較難。a. 自支承式拱頂載荷靠拱頂板周邊支承在罐壁上。b. 支承式拱頂載荷主要靠立柱或罐頂桁架支承在罐壁上。C. 傘形頂儲罐介于錐形頂與拱頂之間的一種結構形式， 從水平斷面看是一個多邊形， 是一種修 正后的拱頂，其強度接近丁拱頂。D. 懸鏈式無力矩罐頂儲罐根據懸鏈理論，用薄鋼板制造的頂蓋和中心柱組成。頂蓋一端支承在 中心柱頂部的傘形罩上， 另一端支承在圓周裝有包邊角鋼或剛性環上， 形成一懸鏈曲線， 頂蓋不 承受彎矩，僅在拉力下工作。因此，較拱頂蓋更節省材料。 浮動頂儲罐浮頂是一個漂浮在貯液面上的浮動頂蓋，并隨著貯液面上，下浮動。浮頂與罐壁之 間有一環形空間并有密封件，使得貯液與

7、大氣隔開，從而大大減少貯液的蒸發損失，減少污染。由 于無氣相空間，減少了腐蝕和發生火災的危險性。A. 單盤式浮頂貯罐容器范圍 1000050000m3 。B. 雙盤式浮頂貯罐由于上，下頂板之間空氣層的隔熱作用，降低了蒸發損失，故常用于蒸發3 量大的汽油罐或有毒液體介質，其容積范圍一般在10005000m3。C. 浮子式浮頂儲罐由環形浮艙，單盤板及均勻分布在單盤板上的圓形浮子組成。整個浮頂重 量由環形浮艙與浮子來支持。浮頂又分成若干個隔艙，當單盤或相鄰隔艙泄露時，仍能保持浮 頂不沉。3. 立式儲罐經濟尺寸的選擇 最省材料的經濟尺寸A. 等壁厚儲罐罐壁厚度為一固定厚度，即壁厚不隨高度的變化而變化。

8、 在等壁厚儲罐中，當罐頂和罐底的金屬用量等于罐壁用量的一半時，儲罐金屬用量最省。此時 儲罐高度 H 如下：H 3 V (S1 S2)2S2S1 S2R或SHDS1 S22S其中： S 1罐頂板厚V罐容積S2罐底板厚R罐內半徑S 罐壁板厚a. 在敞口容器中，當罐底與罐壁等厚時，即S2=S， S1=0H S1 S2 11代入上式： 1 2 H D RD 2S22即 H=R時用料最省。b. 在閉口容器中，若： S 1=S2=S代入公式：H S1 S2 1D 2S 1即 H=D時用料最省。等壁厚貯罐，由于受到 S 的限制，只能用于一定容積范圍內。這個容積取決于鋼板的厚度和強度， 對于碳素鋼 V=100

9、0m3。當容積大于 1000m3 應采用不等壁厚儲罐。B. 不等壁厚儲罐對于大型儲罐，由于高度相對加大罐壁承受液體的靜壓，亦隨高度的變化而 變化，罐壁厚度也應隨靜壓的增加而增加。a. 當罐頂與罐底金屬用量之和等于罐壁承受液體靜壓力所需金屬用量時，金屬用量最省；此 時的經濟高度H(S1 S2 )r其中： S1 罐底板厚 材料許用應力S2 罐頂板厚 r 罐體內半徑 從上式可見儲罐高度與容積無關。貯罐時經濟高度取決于罐頂，罐底的厚度和材料的許用應 力。b.當儲罐容積和高度確定后，儲罐的直徑如下： 最省費用的經濟尺寸A. 等壁厚的儲罐a. 對于小型敞口儲罐 H=Rb. 對于小型閉式儲罐 H=DB. 不

10、等壁厚的儲罐大容量不等壁厚儲罐的直徑與罐壁費用成正比，與頂、底費用成反比。罐 壁費用越高直徑應當愈大。當罐壁，罐頂費用為罐底費用的兩倍時，儲罐直徑如下 83D H 或 高度 H D38說明： a1 儲罐的儲存系數（或稱充裝系數）中，對于原油和熱油罐為0.85 ，化工原料罐和成品油罐為 0.90 。浮頂和內浮頂可以比以上系數再大5%，即 0.90 和 0.95 。公稱容積實際容積2VDD 2 HD42V1D 2(H A)4V1 V( 1)操作容積2VWD 2(H A B)4b. 儲罐的設計尺寸 經過初算的直徑，高度尺寸應進行圓整或調整，比如直徑D=10620 可取： D=11000、D=1050

11、0、D=10000。然后對高度 H 進行調整，高度的調整應和鋼板寬度相適應。使焊縫的總長及余料 愈少愈好。調整的另一原則是設計的總容積基本不變。c. 儲罐的經濟尺寸還應和儲罐的基礎一同考慮， 特別是大型儲罐， 基礎費用有時可達總價的 40%。 只有對工程造價，材料消耗進行全盤考慮，才是最終的儲罐經濟尺寸。4. 立式儲罐設計 罐頂設計A. 一般規定a. 罐頂最小厚度 min 4.5 ，且不含 C。b. 頂板拼接可采用對接或搭接，搭接寬度不小于5S，且不小于 25mm。c. 頂板與包邊角鋼的連接采用弱連接，外側為連續焊，焊腳高度為0.75 倍頂板板厚。且不大于 4 ，內側不得焊接。B. 自支承式錐

12、頂由于穩定性的限制，設計直徑有一定限制，一般DN 6.000mm，且錐頂坡度范圍 1/63/4 （即半錐角 9.5 37）2.24D1 PCa. 厚度計算 t CsinQ Et例： D1=6000Q=15 5PC=2000paE=2 10 MPa2.24 6000 0.0025 5.19 Csin15 2 105D2sinQb. 錐頂材料的臨界壓應力和許用臨界壓應力cr 0.6Err 600011590mm (罐頂曲率半徑)2 sin150.6 2 105 MPa6mm11590mm62MPa125.17MPa 51.7Kg cm2C. 自支承式拱頂與錐頂相比較，結構簡單，剛性好，使用尺寸大于

13、錐形頂蓋，能承受較高的 壓力。因此材料消耗少，但氣相空間較大使蒸發損失加大，制造上也難于錐形頂蓋。a. 幾點規定拱頂的球半徑 R=0.81.2D 1（Di 罐體內徑）拱頂板的最少厚度不得小于 4.5mm，且不含 C。b. 拱頂厚度規定：美國 API650 規定min 0.42RS 且不小于 4.26mm。英國 BS2654 規定min 5mm日本 JISB8501 規定min 0.42RS 且不小于 4.5mm。c. 拱頂厚度計算( RS=Di =10000mm材料 Q235)RS PCC 10000 0.002 5 3.2mm CS 0.1E 0.1 1.92 105d. 拱頂驗算Pcr 0

14、.1Et( tc )2 0.1 1.92 105( 6 )2 6900 paRc10000Pcr Pc 2000 paA. 一般說明 罐壁設計a. 罐壁承受貯液的靜壓，此靜壓按三角形 分布，由上至下逐漸增大，其壁厚也應 由上至下 逐漸增厚。b. 罐壁受罐底的約束，使緊靠罐底的罐壁 環向應力趨近于零， 使最大環向應力上移。B. 壁厚計算minDi P0(h 30)2上式經簡化minDiPc2其中： Di 罐內徑 cmP0罐內保持的氣相壓力Pc計算壓力 =P0+ （ H-300） 介質比重，且不小于 1接頭系數取 0.9 （縱向接頭為全焊透的對接結構）h最高液面到所計算圈板下端的距離。（h-300

15、 ）計算液壓高度。對于高強鋼制造的大型儲罐（ V 50000m3）, 罐底的彎曲應力和剪力增大，有可能超過許用應力，而造 成破壞，此時應對罐體下邊緣板應力進行計算。C. 罐壁最小厚度內徑 D1碳鋼奧氏體不銹鋼 1600054 3200065D. 罐壁頂部包邊角鋼（含承壓圈）截面尺寸的確定a. 包邊角鋼的連接型式b.包邊角鋼的截面積包邊角鋼截面積加上與其相連的罐壁、罐頂板上各16 倍板厚范圍內的截面積之和應滿足下式要求PDD128 t tgQ2mmc. 包邊角鋼的最小尺寸包邊角鋼的壁厚不得小于圓筒和頂板的厚度。儲罐內徑 D1角鋼最小尺寸5000L5050510000L6363620000L757

16、5832000L90909說明自支承式錐頂或拱頂，需要在罐頂及罐壁連接處設置包邊角鋼，以承受從罐頂傳來的橫 向力，此橫向力是由罐內或罐外壓力以及頂蓋自重而產生的水平分力。 罐底設計罐底板上方承受罐內的液體壓力及下方基礎的支承力。在罐底與壁厚連接周邊存在 較大的邊緣應力，所以儲罐的邊緣板比中幅板稍厚，當儲罐較大，應計算邊緣力矩 并對其校核。A. 結構型式筒體內徑 Di 12.5m 時宜采用弓形邊緣板與中幅 板組焊。B. 壁板與罐底板相連接的幾點規定a. 罐底邊緣板伸出壁厚外表面的寬度不小于50mmb. 罐底邊緣板的最小厚度，不得小于下表數值底層壁板名義厚度邊緣板最小厚度碳鋼奧氏體不銹鋼66同底層

17、壁板71066112087212510c. 罐底中幅板的厚度，不得小于下表數值儲罐內徑 D1中幅板最小厚度碳鋼奧氏體不銹鋼 1000054 2000064 2000064.5c. 罐底板坡度底板與基礎接觸，在長期液壓作用下，罐底和基礎中心部位撓度最大，當超過限度時，會造成底板焊縫開裂。為消除因基礎下沉而引起的中部凹陷，同時也為了便于排出殘液，底板應圖：具有和基礎同樣的坡度，如下d. 罐底邊緣板的最小寬度和和底板最大應力 根據儲罐應力實測，罐底最大徑向應力在距離罐壁 小尺寸為 700mm。300500mm處。為此規定邊緣板，徑向最5. 風載荷作用下罐壁穩定校核 罐壁許用臨界壓力5Pcr5.06

18、1052.5其中： Hn罐壁當量高度 Hn= HeiHei 第 i 層罐壁板的當量高度Hei hi(2.5ei2.56H 1 3000 3000 0.758 22731 126 2.5H 2 6000 6 6000 0.815 48912 1090002.56 2.589000 0.891 80212.56H 4 12000 12000 1 1200046 穩定校核5Per5.06 10512000 6 2.527185 120005.06 105 0.4414 5 10 9 0.001116MPa 1116paPer2.25K z qo PiPer 2.25 1.38 400pa 20pa1

19、242pa 20pa 1262paK Z 1.38 q0 400N /m2 400pa 加強圈的設置A.當 Per 不滿足校核要求時，罐壁上應設置加強圈，數量如下式 2.25K z q0 PinPcrB.DiDi加強圈的最小尺寸20000用 L10063 832000用 L12580 8Pi 1.2 200H 2O 20pa6. 儲罐的抗震校核 在地震設防地區建罐，需進行抗震校核，詳見附錄C。7. 立式圓筒形儲罐檢驗 請參照 GBJ128 901.四 . 矩形容器范圍用于直接與大氣連通，或敞開式，且僅承受液體靜壓力的矩形容器。其支承方式一般置于平面基礎上，或支承在基礎上的型鋼上表面。2. 矩形

20、容器加固型式和部位 頂邊加固加固件應設置于壁板頂邊四周。 垂直加固加固件應垂直地面并與壁板連接。 橫向加固加固件應平行地面并與壁板連接。 拉桿加固加固拉桿應設置于二平行壁板之間。 垂直和橫向的組合加固加固件垂直，水平交叉設置在壁板上。 帶雙向水平聯桿的垂直加固P8內部加固結構在垂直加固柱上設置12 排 水平交叉向的聯桿。而頂部水平聯桿，可作為支承蓋板的桿件。頂邊加固加固件設置在壁板頂部四周A. 壁板厚度計算按下式：2.45Lg H mm 2.45 15000.0193mm3 9.8 m s2 1500mm150N 2mm3675 1.86 10 6 mm 3675 0.001365mm 5.0

21、1mm其中：查圖 133當 H=L時， =0.019 液體密度 1 10-6kg/mm32 g重力加速度 9.8m/s 2H容器內側高度。 t查表 41(注意該值不同于 GB150中的許用值，如 Q235A， =150MPa。) B. 頂邊加固件所需的最小慣性矩加固件常采用角鋼。其規格不小于L5050 5。I 0.217g H 2 L3Et4 mm其中：Et材料設計溫度下的彈性模量(1.92 105MPa)。 垂直加固A. 加固柱的最大間距L3 0.408( n c) g HmmB.其中： n 壁板的名義厚度。 c 板材負偏差 +腐蝕裕量。 加固柱的截面系數C.D.0.0642 g H 3 Z

22、 L3t( n c) mm3當有拉桿時，頂邊加固件所需的慣性矩3I 0.217 g H L3 mm4Et當無拉桿時，頂邊加固件所需的慣性矩按下式：I 0.217 g H 2 L3 mm4EtE.0.553Hg L3 C2mmbt 2kg0.55 2500 10226 mm2 9.8m/ s2 3000mmC2 1375 0.0138 C155MPa其中b.(a )19 3 22 bt 拉桿材料的許用應力，材料為Q235 A時，取 bt=155MPa。拉桿長度 L221003000 300040004000加固圈個數1234加固圈段距段距數量H1H2H3H4H510.60H0.40H20.45H

23、0.30H0.25H30.37H0.25H0.21H0.17H40.31H0.21H0.18H0.16H0.14HC. 第一道橫向加固圈單位長度上的載荷計算1F1 6 g h2 (h1 h2 )D. 第一道橫向加固圈所需的慣性矩E.I11.3F1 L3t mm第一段壁板計算厚度F.G.1L3a1 g h1mm其中 a 1由 H1/L 按圖 13 3 查得。 矩形容器從頂端算起，第 i (i=2 、 3、1F1 6g(hi 1 hi 1 )(hi 1 hi第 i 道橫向加固圈所需的慣性矩4)道橫向加固圈單位長度上的載荷按下式：hi 1)I i 1.3Fi L3t mm4 i i E tH.第i道

24、壁板計算厚度按下式計算6aig(hi hi 1)mm 拉桿加固的壁板計算對于尺寸較大的矩形容器，宜采用內部拉桿結構。A.B.拉桿直徑按下式計算，且不小于 6mmdi1.13 h g hibtC2mmC.頂邊加固件所需慣性矩同前I 0.217 ght12L3Et4 mm壁板計算厚度按下式其中拉桿間距 a=h 時(即等距排列)g hi2g thi mm垂直和橫向組合加固的壁板計算在矩形容器高度超過 2200 時，通常在壁板垂直加固的型式上，再加橫向加固圈，以增加壁板的 剛度。這種型式的容器按 5 中相關公式計算，且將 如： A. 加固圈的數量和段距B.按加固圈所需慣性矩按L 換成 L35 中選取

25、.5 中計算，其中 L 換成 L3 ：C.23 g h1 L3 0.217 t1 3Et壁板厚度：4 mm6aig(hi 1 hi )L i t i 1 i mm, 通常在垂直加固柱中間再設置一排或兩排不等距聯桿。頂部聯桿此外 ，應按 4 中相關公司確定垂直加固柱和拉桿的規格尺寸。 帶雙向水平聯桿 （拉桿 ）垂直加固的壁板計算 該型式為內部加固的矩形容器 作為支承蓋板的桿件。A.設置一層聯桿（拉桿）的矩形容器a.加固柱連接的一層聯桿 H1=0.6H 加固柱所需的截面系數b.0.015 g H 3 Z L3 t( n c) 23 mm例：扁鋼聯桿(拉桿) 。中間聯桿：(a) 聯桿自重引起的拉應力

26、按下式 扁鋼尺寸： FB60 6L2=2600自重引起的拉應力如下b2t1 0.8Et b 2 MPa 0.8 1.92 10 t1L221.54 105 5.33 10 4 82MPa2 (60mm)2 MPa 2 (2600mm)2(b)聯桿自重引起的彎曲應力g L2n 0.75 2 MPab0.75 0.75kg /106 mm3 9.8m/s2 (2600mm) 2 60mm0.75 8.66MPa 6.5MPaB.(c)(d)a.液體靜壓作用于中間聯連引起的拉應力2g H 2 L3t2 0.27( nb 2C)(b 2C)6 3 2 20.27 1kg /106 mm3 9.8m/s

27、2 (2200mm)2 800mm(60 2)(6 2)mm20.27 164 44.2MPa中間聯桿最大應力max t1 n t2 t( t1 6.5 44.2)MPa50.7MPa t1 t 驗算合格。放置兩層聯桿的矩形容器加固柱連接的兩層聯桿。取總高H=3000mm，各分段高度如下：H1=0.45HH2=0.3HH3=0.25H 加固柱所需的截面系數(慣性矩)0.0054 g H 3 L3 0.0054 t g H( n 2c)23 mm1200mm1200mm 1428.80.0054 10 6kg/mm3 9.8m/ s2 ( 3000mm) 3 (8 2mm)2150MPa36 2

28、2 mm150N /mm261200 9.53mm 6mm2 4236 mm2N(牛) kg m/s2N /m2 pa N /106mm2221MPa N / mm2 0.1kg /mm 2b. 角鋼聯桿(a) 第一層聯桿 t1 ， n 同前 液體靜壓作用于第一層聯桿上引起的拉應力按下式g H L3t2 0.15 3 MPat2 ( nb 2C)(b 2C) 聯桿最大拉應力max t1 n t2 t(b)第二層聯桿 t1 ， n同前g H 2 L32 (8 2)(80 2)mm29.8 9 800N 20.202 230.4N /mm2 30.4MPa6 78mm2(c)頂部聯桿頂部聯桿組合截

29、面圖。t 2 0.202 3 MPa t 2 ( nb 2C)(b 2C)10 6 kg / mm3 9 .8m / s2 (3000mm) 2 800mm t 2 0.202max t1 n t2 t聯桿自重引起的拉應力Ixt1 9.6E L22( nbn L3)聯桿自重引起的彎曲應力：2Znn 9.610 6 L22 ( nb b nL3)液體靜壓作用于頂部聯桿上的拉應力：t 2 0.06(b C)( nb 2C) L3 ( n C)聯桿最大拉應力：max t1 n t23. 矩形容器的底板 型鋼支承的底板計算厚度如下：例：底0.8 800mm10 6kg /mm3 9.8m/s2 300

30、0mm150MPa底 640mm 0.014 C 8.96 mm C取 底 12mm(c.s)底 10mm(s.s) 如果已知底板厚度，則支承梁的最大間距如下tL1 1.25( n C) GH mm 如果底板在平整的基礎上，全平面支承底板的最小厚度為46mm，或底板與壁板等厚。五帶攪拌的常壓容器1適用范圍：僅適用于攪拌機裝于立式常壓容器頂部的攪拌容器2. 計算：筒體：除了符合 JB/T4735-1997 的要求外還應按下述各式校核筒體受軸向壓縮力 使 QQ 。軸向壓縮力 Q 計算：Q=Q 1 +Q2+Q3 筒體的許用軸向壓縮力 QQ作用時的穩定性，Q=2.09c D1( n-C) stN當 nD1C 0.36 Est 時D1 )2 n C)t s 1 5.75( st Ett當 nD1C 0.36 Est 時2.5KcEtnCD1DEt當 nD1C