一种大型常压储罐罐壁不均匀沉降定量评价方法

doi:10.12422/j.issn.1006-396X.2025.05.006

石油化工高等学校学报 ›› 2025, Vol. 38 ›› Issue (5): 48-53.DOI: 10.12422/j.issn.1006-396X.2025.05.006

一种大型常压储罐罐壁不均匀沉降定量评价方法

刘保余¹(), 闫朔¹, 张旭², 都亮³^,⁴(), 石秀山³^,⁴, 王十³^,⁴, 马云修¹, 李健¹

^1.管网集团（徐州）管道检验检测有限公司，江苏徐州 221000
^2.山东大学机械工程学院，山东济南 250061
^3.中国特种设备检测研究院，北京 100029
^4.国家市场监督管理总局技术创新中心（油气管道与储存设备安全），北京 100029

收稿日期:2024-06-24 修回日期:2024-10-09 出版日期:2025-10-25 发布日期:2025-10-20
通讯作者: 都亮
作者简介:刘保余（1965-），男，博士，高级工程师，从事油气储运设施检验等方面的研究；E-mail：liuby01@pipechina.com.cn。
基金资助:
国家市场监督管理总局科技计划项目(2023MK207);国家管网集团“揭榜挂帅“项目(AQWH202208)

Failure Modes and Quantitative Evaluation Methods for Uneven Settlement of Large Storage Tanks

Baoyu LIU¹(), Shuo YAN¹, Xu ZHANG², Liang DU³^,⁴(), Xiushan SHI³^,⁴, Shi WANG³^,⁴, Yunxiu MA¹, Jian LI¹

^1.Pipe Network Group （Xuzhou） Pipeline Inspection and Testing Co. ，Ltd. ，Xuzhou Jiangsu 221000，China
^2.School of Mechanical Engineering，Shandong University，Jinan Shandong 250061，China
^3.China Special Equipment Inspection & Research Institute，Beijing 100029，China
^4.Technology Innovation Center of Oil and Gas Pipeline and Storage Equipment Safety，State Administration for Market Regulation，Beijing 100029，China

Received:2024-06-24 Revised:2024-10-09 Published:2025-10-25 Online:2025-10-20
Contact: Liang DU

摘要/Abstract

摘要：

随着储罐向大型化方向发展，基础沉降、结构变形等影响大型储罐运行的结构安全问题已成为设备管理和检验人员关注的重点，开展大型储罐基础沉降检测和结构完整性评价研究对保障大型储罐安全运行具有实际意义。基于储罐的基础沉降类型及其典型损伤形式研究，结合储罐在设计建造、定期检验等不同储罐服役阶段的特点，提出了储罐基础沉降检测要求，明确了不同类型沉降的检测和评价方法；针对罐壁不均匀沉降，开展分级评价方法研究，提出包含沉降差评价、偏离平面沉降幅度评价、局部非均匀平面沉降评价、应力分析评价的基础不均匀沉降4级评价方法，为技术人员开展储罐罐壁沉降安全评价工作提供了科学依据。

关键词: 储罐, 基础沉降, 失效模式, 定量评价

Abstract:

With the development of large-scale storage tanks,structural safety issues such as foundation settlement and structural deformation that affect the operation of large storage tanks have increasingly become the focus of equipment management and inspection personnel.Research on foundation settlement detection and structural integrity evaluation of large storage tanks is of practical significance for ensuring the safe operation.This article analyzes the types and typical damage forms of tank foundation settlement,and proposes requirements for tank foundation settlement detection based on the characteristics of different tank service stages such as design,construction,and regular inspection.It clarifies the detection and evaluation methods for different types of settlement,and focuses on the research of graded evaluation methods for uneven settlement around the tank.A 4-level evaluation method for basic uneven settlement,including settlement difference evaluation,deviation from the plane settlement amplitude evaluation,local non-uniform plane settlement evaluation,and stress analysis evaluation,is proposed to effectively support equipment management and inspection personnel in conducting structural suitability evaluation under tank foundation settlement conditions.

Key words: Storage tank, Foundation settlement, Failure mode, Quantitative evaluation

中图分类号:

TE88

刘保余, 闫朔, 张旭, 都亮, 石秀山, 王十, 马云修, 李健. 一种大型常压储罐罐壁不均匀沉降定量评价方法[J]. 石油化工高等学校学报, 2025, 38(5): 48-53.

Baoyu LIU, Shuo YAN, Xu ZHANG, Liang DU, Xiushan SHI, Shi WANG, Yunxiu MA, Jian LI. Failure Modes and Quantitative Evaluation Methods for Uneven Settlement of Large Storage Tanks[J]. Journal of Petrochemical Universities, 2025, 38(5): 48-53.

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图/表 9

图1 储罐整体沉降示意图

Fig.1 Schematic diagram of overall settlement of tank foundation

图2 罐底沉降示意图

Fig.2 Schematic diagram of tank bottom settlement

图3 储罐罐壁沉降示意图

Fig.3 Schematic diagram of tank wall settlement

图4 罐壁沉降测量示意图注：图中数字表示沉降测量点编号

Fig.4 Schematic diagram of tank wall settlement measurement

图5 罐壁不均匀沉降分级评价方法流程

Fig.5 Process of grading evaluation method for uneven settlement of tank walls

表1 储罐任意直径方向沉降差允许值

Table 1 Permissible settlement difference in any diameter direction of storage tanks

油罐内径D/m	沉降差允许值/mm
油罐内径D/m	浮顶油罐与内浮顶油罐	固定顶油罐
D≤22	0.007 0D	0.015 0D
22<D≤30	0.006 0D	0.010 0D
30<D≤40	0.005 0D	0.009 0D
40<D≤60	0.004 0D	0.008 0D
60<D≤80	0.003 0D	0.007 0D
D>80	<0.002 5D	<0.007 0D

图6 可明确刚性体倾斜平面的储罐罐壁沉降图解

Fig.6 Diagram of tank wall settlement that can clarify the inclined plane of a rigid body

图7 用于3级评价的沉降弧长和偏离平面沉降幅度示意图注：Si，N 为第N次测量最大非平面沉降量,m;Sarci, N 和Sarcj, N 分别为对应于Si，N 和Sj，N 的沉降弧长,m:Sunif为均匀沉降量,m；Si 和Sj 分别为第i个和第j个弧从倾斜面测得的最大非平面沉降量,m;Sarc，i 和Sarc，j 分别为对应Si 和Sj 的沉降弧长,m。

Fig.7 Settlement arc length and deviation from plane settlement amplitude for level 3 evaluation

表2 不可明确刚性倾斜平面允许沉降幅度计算时常数K的取值

Table 2 The value of constant K in the calculation of allowable settlement of rigid inclined planes cannot be clearly defined

D/m	K
D/m	浮顶罐	固定顶罐
D≤15	28.7	10.5
15<D≤24	7.8	5.8
24<D≤36	6.5	3.9
36<D≤54	4.0	2.3
54<D≤72	3.6	—
72<D≤90	2.4	—
D>90	—	—

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一种大型常压储罐罐壁不均匀沉降定量评价方法

Failure Modes and Quantitative Evaluation Methods for Uneven Settlement of Large Storage Tanks

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