1中国天辰工程有限公司 天津 300400;2天津辰力工程设计有限公司 天津 300400
摘要:本文主要将两部国外化工行业大型储罐标准，哈萨克斯坦国家标准CH PK 3.05-24-2004与美国石油协会标准API650，在设计理念、应用范围、设计压力、设计温度、材料许用应力、罐底罐壁罐顶设计等多方面进行比较。通过比较更加深入的了解哈萨克斯坦当地规范与美国API650的异同点，从而保证在项目运行中的设计文件符合哈萨克斯坦国家的国情和操作习惯，提高设计效率，降低项目的风险。
关键词:立式圆筒形储罐; 哈萨克斯坦国家标准; 设计
１.概述
随着中国经济和化工行业的不断发展，本国的化工设计建造项目需求日趋减少，响应习近平总书记的“一带一路”政策，实施工程总承包“走出去”战略，随着海外项目的增加，对于设计人员提出了更高的要求，不仅需要熟练了解本国设计标准，同时还要了解国际常用的设计规范，甚至项目当地国家的设计规范，只有对各种标准熟练掌握，才能最大程度的满足项目合同和业主的要求，提高工作效率，降低设计变更以及进度拖延的风险。
现场大罐初步设计时，同时考虑了API 650和哈萨克斯坦当地标准CH PK 3.05-24-2004的要求。这两种标准规范在设计方面有很多异同点，为了便于设计者加深对CH PK 3.05-24-2004标准的理解，本文对这两种设计标准和规范进行对比分析。
2.标准概况
CH PK 3.05-24-2004标准共21章，具体包括适用范围、参考标准文件、术语和定义、代码和缩写、总则、储罐分类及主要类型、材料、储罐的结构、储罐结构计算、基础和地基、储罐防腐保护、储罐设备、消防安全设施、储罐防雷设施、有关设置隔热层的建议、储罐结构制造、安装、焊接、检测、储罐试验和验收、储罐使用时的稳定性保证和11个附录。
API 650标准是由美国石油协会发布的储罐设计标准，标准适用于石油行业中存放石油、石油产品和其他液体产品的储罐。API 650标准共包括范围、引用文件、术语和定义、材料、设计、制造、安装、焊接接头的检验方法、焊接工艺和焊工资质认证、标记以及26个附录。
3.标准设计条件对比
3.1适用范围
CH PK 3.05-24-2004标准规定了储罐的容量为100-100000m3。储液介质为20℃下饱和蒸汽压力不超过93.3KPa的石油产品或工艺水。最高设计温度为260℃（当储存温度超过90℃时，储罐应考虑钢材的物理、机械性能的变化），设计内压小于5.6KPa，设计外压小于0.6KPa。
API 650的设计压力适用范围与哈萨克标准不同，其设计内压最高为18KPa，API 650正文部分设计外压最大值为0.25KPa，附录部分设计外压最大值为6.9KPa。API 650正文要求储罐最高设计温度不大于93℃，附录M允许将最高设计温度提高到260℃。
3.2设计金属温度
CH PK 3.05-24-2004中设计金属温度取储罐的最低设计温度和该地区最低日平均温度加5℃的较低值，当确定储罐金属设计温度时，不应考虑储罐伴热或保温的影响。
API 650中规定，除了安装地有经验或者有特殊条件证明可以给出之外，设计金属温度均取储罐安装地区最低日平均温度加8℃。
3.3冲击试验要求
CH PK 3.05-24-2004冲击试验温度是根据钢材标准抗拉强度，金属的设计温度和钢材厚度确定。具体冲击功的数值是根据钢材的标准抗拉强度和材料的轧制方向（横向、纵向）确定。当标准抗拉强度小于等于430MPa时，横向标准试样的冲击功为30J/cm2；标准抗拉强度大于430MPa小于等于490MPa时，横向标准试样的冲击功为35J/cm2；标准抗拉强度大于490MPa时，横向标准试样的冲击功为40J/cm2。纵向标准试样的冲击功比横向标准试样增加20J/cm2。
API 650 中将不同的材料分组，进而分别进行是否需要冲击试验以及冲击功的判别。
4.罐壁设计
4.1罐壁厚度计算
CH PK 3.05-24-2004中根据容积将储罐分为4类：4类：V <1000 m3；3类：1000 m3 ≤ V ≤ 20,000 m3；2类：20000 m3 <V ≤ 50000 m3；1类：V> 50000 m3；
不同类别的储罐对应不同的罐壁厚度计算方法，本文以3类储罐为例，对哈萨克斯坦标准的罐壁厚度计算方法进行简要介绍。
3类储罐第i圈（i=1…N）罐壁计算厚度值不得低于根据以下公式确定的值：
操作工况下
通过上述不同的计算公式可以分别得到采用哈萨克标准和API 650计算的储罐罐壁计算厚度。对比两种计算方法，可以发现计算公式比较相似，两种方法原理类似，但针对哈萨克斯坦标准，由于其许用应力考虑了更多的安全系数，从而导致笔者对比相同设计条件下相同材料的储罐，采用“一英尺法”计算时，由CH PK 3.05-24-2004计算得到的计算厚度较厚。
4.2罐壁板最小厚度
CH PK 3.05-24-2004和API 650中规定储罐内径不同时，最小壁厚的规定基本是一致的。
5.罐底设计
5.1罐底板最小厚度
CH PK 3.05-24-2004中要求的罐底板的最小厚度应不小于6mm，对于5000m3以下的板材最小壁厚可以采用5mm。
API 650中规定，除非买方同意，所有的储罐底板的腐蚀后的壁厚不应小于6mm，所有矩形和异形板的最小公称宽度应为1800mm。
5.2环形边缘板最小厚度
CH PK 3.05-24-2004中规定的环形边缘板的最小厚度。
API 650中环形边缘板的最小厚度适用于有效产品高度为HxG≤23m，如果超过一定高度，则应该采用弹性分析的方法计算环形版的厚度。
6.结论
CH PK 3.05-24-2004是根据哈萨克斯坦具体国情进行编制的，从2004年发布以来从未进行过修订，相比之下API 650一直在修订，最新版为2016年版，故CH PK 3.05-24-2004标准有一定的滞后性。由于本文篇幅有限，仅对罐壁罐底等结构计算进行介绍，CH PK 3.05-24-2004标准在许用应力方面考虑了更多的安全系数，导致罐壁计算厚度相比API 650计算结果较厚。
通过对比CH PK 3.05-24-2004和API 650两种标准，加深了设计人员对规范的理解，有利于项目的开展。在设计过程中对比考虑两种标准的异同点，从工程角度尽量按照更严格的标准执行，并且通过和业主的沟通，保证设计质量，提高设计效率，降低项目执行风险，满足项目顺利运行的需要。
参考文献：
1. API 650, Welded Tanks For Oil Storage [S].2016.
2. CH РК 3.05-24, INSTRUCTION FOR CYLINDRICAL VERTICAL STEEL OIL AND OIL PRODUCTS TANKS DESIGN, PRODUCTION AND ERECTION.,2004.
论文作者:1曹天一,2路晓瑜
论文发表刊物:《防护工程》2019年9期
论文发表时间:2019/8/7
标签：标准论文; 储罐论文; 哈萨克斯坦论文; 厚度论文; 温度论文; 抗拉强度论文; 最小论文; 《防护工程》2019年9期论文;