大气储罐与压力储罐：工程师详细对比分析

常压储罐和压力储罐中液体的储存条件截然不同。工业采购人员和工程师必须根据工艺要求和安全规范选择合适的储罐。选择不当会增加生命周期成本和停机时间。本文将从实际工程需求的角度对这两种储罐进行比较。.

什么是大气储罐？

这些液体被保存在大气压下。 大气储罐. 它在接近大气压的条件下运行，通常低于 1 psi，按照 API 650 附录 F 设计时可达 2.5 psi。. 设计人员采用通风系统是为了避免过压或温度波动。工程师使用大气储罐来储存水、燃料和…… 无需加压储存的化学品。.

什么是压力罐？

压力罐中储存着远高于大气压的流体。. 在正常运行条件下，其工作压力超过 15 磅/平方英寸. 工程师们为压力容器配备了加固壳体，以安全地应对容器内部产生的应力。这些容器按照ASME压力容器规范，用于输送气体、蒸汽和挥发性液体。.

大气储罐和压力储罐的主要区别

1. 工作压力

•   大气储罐：

大气储罐在接近环境压力下运行，设计压力保持在 1 psi 以下。. 壳体仅加固以抵抗静水压力。. 设计规范不必使大气储罐承受较高的持续内部压力，因为储罐的设计目的是盛装低挥发性液体。.

•   压力罐：

压力罐的工作压力高于大气压，并设有最大允许工作压力（MAWP）。环向应力和纵向应力由内压引起，必须根据罐体厚度和接头效率进行计算。规范要求压力罐的设计必须基于正常运行期间维持的最大允许工作压力。.

2. 设计和施工标准

•   大气储罐：

大气储罐的设计符合以下规定： API 650. 该规范假定正常运行期间内部压力可忽略不计。. 壳体厚度的计算基于液体的比重和填充高度。屋顶结构仅承受风荷载和热膨胀引起的抬升力。. 需要进行风荷载和地震荷载的应力计算，但内部压力应力公式不适用。.

•   压力罐：

压力罐的建造遵循ASME锅炉及压力容器规范。该规范主要考虑的设计载荷是内压。壳体厚度的计算采用许用应力值和连接效率系数。. 制造过程需要合格的焊接工艺和强制性的水压试验。.

3. 通风与密封

•   大气储罐：

常压储罐配备有正常排气阀和紧急排气阀，以防止内部压力超过设计限值。根据API 2000标准，紧急排气阀的开启被视为火灾输入热量。即使在较低的压差下，排气阀堵塞也可能导致罐顶翘起。.

•   压力罐：

压力罐采用封闭系统，其泄压阀的工作压力不低于最大允许工作压力（MAWP）。泄压装置仅在压力超过设计限值时才会开启。ASME规范要求阀门必须经过认证并符合尺寸要求，以防止在异常情况和火灾情况下压力升高。.

4. 材料和结构要求

•   大气储罐：

通常使用屈服强度足够的碳钢板（例如≥250 MPa）。. 结构设计能够抵抗静水压力、风荷载和地震荷载。板厚的增加是通过增加液面高度来实现的，而不是通过压力应力计算来实现的。.

•   压力罐：

压力容器采用耐压碳钢或合金钢制造，其抗拉强度和冲击强度均符合相关规定。材料的选择取决于设计温度下允许的应力水平。. 壳体厚度取决于内部压力、许用应力和连接效率。静水压力是次要考虑因素。.

5. 安全与风险概况

•   大气储罐：

置于大气中的储罐受内部压力影响较小，但更容易受到蒸汽释放的影响。. 这些包括屋顶抬升、壳体屈曲和边缘密封火灾。. 低工作压力使得设计能够最大限度地减少储存的能量。.

•   压力罐：

由于工作压力高，压力罐会储存大量的内部能量。一旦发生故障，可能导致快速分解、破碎甚至爆裂。规范要求设置安全系数、压力释放系统，并定期进行检查，以控制灾难性破裂和疲劳风险。.

6. 安装和支持系统

•   大气储罐：

大气储罐由环形墙或板式基础支撑，这些基础是为承受静水压力而设计的。. 由于储罐直径较大，因此需要根据差异沉降限值来确定基础设计。风梁能够抵抗侧向风力，因为内部压力无法提供结构刚度。.

•   压力罐：

压力罐安装在裙板、鞍座或耳片上，用于承受压力推力载荷和热载荷。支撑系统能够承受地震加速度和轴向压力。地脚螺栓能够防止正常和异常工况下由内部压力引起的上拔力。.

7. 形状和结构形式

•   大气储罐：

常压储罐由大直径薄壁圆柱形罐体构成，罐顶为平顶或圆顶。由于内部压力较低，因此允许采用高度受限的设计。罐体的稳定性并非取决于压力应力分布，而是取决于直径与壁厚之比以及静水压力。.

•   压力罐：

压力罐采用圆柱形或球形几何形状来有效容纳内部压力。球形罐体能够提供均匀的应力分布；圆柱形罐体则需要碟形封头来最大限度地减少端部的应力集中。. 碟形封头消除了壳体连接处的应力集中。由于直径与厚度之比减小，高内压可以安全地承受，且变形行为可预测。.

8. 监管和检查要求

•   大气储罐：

常压储罐的检验按照API 653标准进行。检验内容包括罐体腐蚀、罐底减薄和沉降。由于工作压力低于1 psi，且储能水平较低，因此内部检验的周期较长。.

•   压力罐：

压力罐的检查是 依据 ASME锅炉及压力容器规范 要求和管辖法规。. 检查内容包括压力边界评估和泄压阀测试。. 更高的工作压力需要更短的检查间隔和更严格的完整性评估。.

9. 成本考虑

•   大气储罐：

常压储罐由于设计压力低且罐体钢板厚度较薄，因此价格更低。常用钢板厚度为 6 至 25 毫米。常压储罐焊接时无需进行全套射线探伤。较少的检查频率从长远来看可以最大限度地降低维护和合规成本。.

•   压力罐：

在高压下，压力罐的罐体厚度可超过30毫米，这会增加其成本。此外，高等级材料的使用以及对效率的综合要求也使制造工艺更加复杂。射线照相、水压试验和泄压系统等必要项目会增加初始成本和长期检验成本。.

10. 典型用途和应用

•   大气储罐：

常压储罐可用于储存大量低挥发性液体，例如化学品、原油、水等，工作压力低于 1 psi。它们适用于流量恒定且无压力密封的散装储存。.

•   压力罐：

工程师会在那些需要对气体、蒸汽和挥发性液体进行压力储存的区域和工艺流程中发现压力罐，因为这些场所需要最大程度地控制压力。压力罐通常在超过 15 psi 的压力下运行。此外，它还可以用作反应器和缓冲罐。, 需要压力密封的场合。. 

范围	大气储罐	压力罐
工作压力	接近大气压（≤1–2.5 psig）	高于 15 psig
控制设计荷载	静水压头	内部压力应力
设计规范	API 650	美国机械工程师协会第八卷
通风	开放式/通风式系统	带泄压阀的封闭系统
壳体厚度基准	液位高度和比重	最大允许工作范围和容许应力
结构形式	大直径、薄壁	厚壁圆柱/球形
储存能量	低的	高的
检验标准	API 653	API 510 / NBIC
制造复杂性	缓和	高（需进行无损检测和水压试验）
典型服务	散装液体储存	气体/挥发性流体密封

大气压储罐与压力储罐——哪个更好？

常压储罐在储存低挥发性液体且内部压力可忽略不计的情况下性能最佳。这类储罐经过专门设计，旨在最大限度地降低应力相关的压力和失效能量。采用大直径结构的大容量储罐对制造工艺的要求较低。它们广泛应用于那些以排气控制、腐蚀裕量和沉降容差而非压力密封为性能控制因素的场合。.

压力罐的设计旨在通过精确计算的罐体厚度和泄压系统来确保储存能量的安全输送。它们能够实现小型化设计和高精度控制。压力罐的选择将基于压力承载能力、安全性和法规遵从性要求。.

常见问题解答

常压储罐可以被视为压力容器吗？

大气储罐的制造压力应限制在 1 psi 以内，但按照 API 650 附录 F 制造时，其压力可高达 2.5 psi。.

压力容器常见的形状有哪些？

压力容器大多呈圆柱形，两端为碟形或球形。采用这些形状是为了使内部压力应力分布均匀。.

是否有受控大气储罐？

是的。API 650 标准规定了常压储罐的管理，而 API 653 标准规定了常压储罐的检验。.

大气储罐需要特殊许可证吗？

是的。常压储罐可能需要特殊许可证，具体取决于储罐的尺寸、位置和所储存液体的类型。. 

为什么压力罐需要泄压装置？

泄压装置可以帮助您防止在火灾中内部压力超过最大允许工作压力 (MAWP)。.

温度会影响储罐内的压力吗？

尤其是在封闭的压力罐中，如果温度升高，蒸汽压和内部压力都会升高。.

大气储罐多久检查一次？

大气储罐应每5至10年进行一次检查。这完全取决于腐蚀速度和服务措施。.

所有不属于压力容器类别的储罐都可以在高压环境下安全使用吗？

不。 这些储罐无法承受压力，且缺乏结构支撑，当其承受的压力超过设计极限时就会倒塌。.

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