API6501.docx
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API6501
2000年1月第一次增补
2001年11月第二次增补
钢制焊接石油储罐
APISTANDARD650
1998年11月第十版
美国石油学会
翻译：
王洪超
校对：
朱翌总
目录
第1章范围
1.1概述
1.2限制条件
1.3符合性
1.4参考文献
第2章材料
2.1概述
2.2钢板
2.3薄板
2.4结构型钢
2.5钢管和锻件
2.6法兰
2.7螺栓
2.8焊条
第3章设计
3.1焊接接头
3.2设计考虑
3.3特殊考虑
3.4罐底板
3.5环形罐底板
3.6罐壁设计
3.7罐壁开孔
3.8罐壁连接件和罐的附件
3.9顶部和中部抗风圈
3.10罐顶
3.11储罐上的风载荷（倾覆稳定性）
第4章制造
4.1概述
4.2车间检验
第5章安装
5.1概述
5.2焊接细节
5.3检查、试验和返修
5.4焊缝返修
5.5尺寸公差
第6章检查焊接接头的方法
6.1射线照相检测
6.2磁粉检测
6.3超声波检测
6.4液体渗透检测
6.5目视检测
6.6真空试验
第7章焊接工艺和焊工评定
7.1定义
7.2焊接工艺评定
7.3焊工评定
7.4焊接接头标识
第8章标志
8.1铭牌
8.2职责范围
8.3证书
附录A小型储罐可选择的设计准则
附录B地面上储油罐基础设计和建造的建议
附录C外浮顶
附录D技术咨询
附录E储罐的抗震设计
附录F低内压储罐设计
附录G结构支撑型铝拱顶
附录H内浮顶
附录I罐底泄漏检测和地基保护
附录J车间组装的储罐
附录K运用“变设计点法”确定罐壁钢板厚度的示例
附录LAPI650标准储罐数据表
附录M提高温度下储罐的操作要求
附录N与本标准所列规范不一致的新材料的要求
附录O罐底连接的建议
附录P罐壁开孔处允许的外载荷
附录S奥氏体不锈钢储罐
附录T无损检测要求概要
附录TI技术询问回复
图
2-1不做冲击试验的罐壁材料的最低允许设计金属温度
2-2最低日平均温度等温线
2-3罐壁接管和人孔材料确定冲击试验的控制厚度
3-1典型的罐壁纵向接头
3-2典型的罐壁环向接头
3-3A典型的罐顶和罐底接头
3-3B罐壁下预制搭接焊罐底板的方法
3-3C公称厚度大于13mm（1/2in）的环形罐底板双面填脚坡口焊缝详图
3-4A罐壁人孔
3-4B罐壁人孔和接管详图
3-5罐壁接管
3-6焊缝最小间距和有关射线照相检测的范围
3-7罐壁接管法兰
3-8确定齐平型清扫孔最小补强面积的系数
3-9齐平型清扫孔
3-10齐平型清扫孔的支撑
3-11齐平型罐壁连接件
3-12罐壁连接件的转动
3-13罐顶人孔
3-14法兰盖连接的罐顶矩形开孔
3-15具有铰链盖的罐顶矩形开孔
3-16罐顶法兰接管
3-17罐顶螺纹接管
3-18集液槽
3-19脚手架缆绳支撑
3-20罐壁上典型的加强圈截面
3-21通过加强圈的盘梯开孔
3-22按照3.7.3节罐壁上开孔的最低焊缝要求
6-1罐壁抽样射线照相要求
8-1制造厂铭牌
8-2制造厂证书
A-1齐平型螺栓紧固覆盖门
A-2齐平型螺栓紧固覆盖门支座
A-3突起型螺栓紧固覆盖门
B-1混凝土环墙基础示例
B-2碎石环墙基础示例
E-1震区分布图
E-2有效质量
E-3地震力的重心
E-4系数k
E-5压缩力b
F-1附录F的决定流程图
F-2允许的抗压环详图
G-1增加到现有储罐上的结构支撑铝拱顶数据
G-2典型的罐顶接管
I-1储罐周围具有罐底泄漏检测的混凝土环墙
I-2储罐周围具有罐底泄漏检测的碎石环墙
I-3储罐周围具有罐底泄漏检测的土基础
I-4储罐周围具有泄漏检测的双层钢罐底
I-5储罐周围具有泄漏检测的双层钢罐底
I-6储罐周围具有泄漏检测的钢筋混凝土板
I-7用以泄漏检测的具有径向沟的钢筋混凝土板
I-8典型集液槽
I-9向下倾斜罐底的中心集液槽
I-10典型的泄漏检测井
I-11格排构件支撑的储罐
O-1有混凝土环墙基础的罐底连接示例
O-2有混凝土环墙基础的罐底连接和改进的罐底/罐壁支撑的示例
O-3土基础的罐底连接示例
P-1管线载荷与变形的术语
P-2A径向载荷刚度系数：
罐壁上的补强
P-2B纵向力矩刚度系数：
罐壁上的补强
P-2C环向力矩刚度系数：
罐壁上的补强
P-2D径向载荷刚度系数：
罐壁上的补强
P-2E纵向力矩刚度系数：
罐壁上的补强
P-2F环向力矩刚度系数：
罐壁上的补强
P-2G径向载荷刚度系数：
仅接管颈部上的补强
P-2H纵向力矩刚度系数：
仅接管颈部上的补强
P-2I环向力矩刚度系数：
仅接管颈部上的补强
P-2J径向载荷刚度系数：
仅接管颈部上的补强
P-2K纵向力矩刚度系数：
仅接管颈部上的补强
P-2L环向力矩刚度系数：
仅接管颈部上的补强
P-3A建立b1、b2、c1、c2为边线的诺模图
P-3B建立b1、c3为边线的诺模图
P-4A确定系数YF和YL
P-4B确定系数YC
P-5A由诺模图确定许用载荷：
FR和ML
P-5B由诺模图确定许用载荷：
FR和MC
P-6仅管颈补强的低型接管
P-7例题的许用载荷诺模图
表
1-1API650标准的附录状态
2-1最大允许合金含量
2-2按国家标准制造的板材的可接收等级
2-3a材料分组国际单位制
2-3b材料分组美国通用单位制
2-4钢板冲击试验的最低要求
3-1环形罐底板的厚度
3-2允许使用的板材和许用应力
3-3罐壁人孔盖板和螺栓紧固法兰的厚度
3-4罐壁人孔颈厚度尺寸
3-5罐壁人孔螺栓圆直径Db和盖板直径Dc的尺寸
3-6罐壁接管尺寸
3-7罐壁接管尺寸：
管子、钢板和焊接明细表
3-8罐壁接管法兰的有关尺寸
3-9齐平型清扫孔的有关尺寸
3-10齐平型清扫孔的盖板、螺栓法兰和底部补强板的最小厚度
3-11齐平型清扫孔罐壁补强板的厚度和高度
3-12齐平型罐壁连接件的尺寸
3-13罐顶人孔的尺寸
3-14罐顶法兰接管尺寸
3-15罐顶螺纹接管尺寸
3-16排液槽尺寸
3-17平台和通道的要求
3-18盘梯要求
3-19盘梯相邻踏步之间的高度、水平距离和角度的关系
3-20罐壁上加强圈的截面模数
A-1a1800mm宽罐壁筒节储罐的典型尺寸和相应的公称容积
A-1b72in宽罐壁筒节储罐的典型尺寸和相应的公称容积
A-2a1800mm宽罐壁筒节储罐典型尺寸的壁板厚度
A-2b72in宽对焊罐壁筒节储罐典型尺寸壁板厚度
A-3a2400mm宽罐壁筒节储罐的典型尺寸和相应的公称容积
A-3b96in宽罐壁筒节储罐的典型尺寸和相应的公称容积
A-4a2400mm宽罐壁筒节储罐的典型尺寸的壁板厚度
A-4b96in宽罐壁筒节储罐的典型尺寸的壁板厚度
A-5齐平型螺栓紧固覆盖门
A-6突起型螺栓紧固覆盖门
E-1美国以外震区分布
E-2场地区系数
E-3地区系数
F-1设计压力小于等于18kpa（21/2lbf/in2）的储罐锚固件的设计应力
G-1螺栓和紧固件
J-1车间组装锥顶罐的最大顶部深度
K-1采用宽2400mm（96in），在试验条件下许用应力为159MPa（23,000lbf/in2）的钢板，按“变设计点法”计算的罐壁钢板厚度
K-2采用宽2400mm（96in），在试验条件下许用应力为208MPa（30,000lbf/in2）的钢板，按“变设计点法”计算的罐壁钢板厚度
K-3采用宽2400mm（96in），在试验条件下许用应力为236MPa（34,3000lbf/in2）的钢板，按“变设计点法”计算的罐壁钢板厚度
L-1买方可能要求的决定或说明的索引
M-1屈服强度的降低系数
M-2最高操作温度下的弹性模量
O-1罐底连接件的尺寸
P-1设计温度下的弹性模量和热膨胀系数
S-1a不锈钢部件用的ASTM材料（国际单位制）
S-1b不锈钢部件用的ASTM材料（美国通用单位制）
S-2罐壁许用应力
S-3环板法兰的许用应力
S-4接头系数
S-5为单位的屈服强度值MPa（psi）
S-6最高操作温度下的弹性模量
钢制焊接石油储罐
1范围
1.1概述
1.1.1本标准包括立式的、圆筒形的、地面上的、密闭的和敞开顶的、内压接近大气压的（内压不超过储罐顶板的重量）各种尺寸和容量的钢制焊接储罐的材料、设计、制造、安装和试验要求，当符合1.1.10的附加要求时，也适用于较高压力的储罐。
本标准仅适用于整个罐底是均匀支撑和最高操作温度为90℃（200℉）非冷冻操作下的储罐（参见1.1.17）。
1.1.2编制本标准是为石油工业提供储存石油、石油产品以及本工业各分支部门通常处理和储存其他液体产品用的足够安全与经济合理的储罐。
本标准不提供和建立固定的许用储罐尺寸系列，而目的是允许买方选择最适合他要求的任何尺寸的储罐。
本标准是为了方便买方和制造者订货、制造和安装储罐，而不是为阻止买方和制造厂购买或制造符合本标准以外的其它规范的储罐。
注：
段前的●符号表明此处要求买方决定和说明，买方的责任并不仅限于这些决定或说明。
如果采用这些决定和说明，要在诸如询价书、更改单、数据表和图纸等文献上注明。
1.1.3买方应规定按本标准建造的储罐是遵守国际单位制尺寸及相应的单位标准或者是遵守美国通用单位制尺寸及相应的单位标准。
1.1.4本标准的附录提供一些买方提出的设计选择建议，补充基本标准的标准要求、建议和资料。
仅当买方规定了附录中包括的要求时，此附录才作为要求采用。
各种附录情况参见表1-1。
1.1.5当储罐的受力构件如罐壁板、补强板，包括腐蚀裕量在内的最大公称厚度不超过12.5mm（1/2in），最低设计金属温度在附录中说明时，附录A提供了另一种简化的储罐设计要求。
1.1.6附录B规定了用于平底储油罐基础的设计和建造的一些要求。
1.1.7附录C规定了对盘式、浮船式和双盘式外浮顶罐的最低要求。
1.1.8附录D规定了向本标准提交技术咨询的要求。
●1.1.9附录E规定了受地震载荷作用的储罐的最低要求。
经制造厂和买方同意，可以采用其它的或附加的设计。
1.1.10附录F规定了低内压储罐设计的要求。
1.1.11附录G规定了对任意铝拱顶储罐的要求。
1.1.12附录H规定了适用于具有固定顶储罐的内浮顶的最低要求。
●1.1.13附录I规定了买方对储罐的设计和建造及基础系统规定的可接受的结构详图，也规定了栅板支撑储罐的可接受的建造详图。
基础系统包含罐底泄漏时采取的泄漏检查和地基保护。
1.1.14附录J规定了直径不超过6m（20ft）的储罐的整体车间组装的要求。
1.1.15附录K规定了利用变设计点法以确定罐壁厚度的一个例子。
1.1.16附录L规定了买方订购储罐要求的数据表，制造厂按此表完成建造。
1.1.17附录M规定了设计操作温度在90℃（200℉）至260℃（500℉）之间的储罐要求。
表1-1API650标准的附录状态
附录名称状态
A小型储罐可选择的设计准则买方选择
B地面上储油罐基础的设计和建造建议建议
C外浮顶买方选择
D技术咨询要求的规程
●E储罐的抗震设计买方选择
F小的内压储罐设计要求
G结构支撑型铝拱顶买方选择
H内浮顶买方选择
●I罐底泄漏检测和地基保护买方选择
J车间组装的储罐要求
K运用“变设计点法”确定罐壁钢板厚度的示例资料
LAPI650标准储罐数据表要求
M在提高温度下储罐的操作要求要求
N与本标准所列规范不一致的新材料的使用要求
●O罐底接管的建议买方选择
●P罐壁开孔处允许的外载荷要求
S奥氏体不锈钢储罐要求
定义：
强制性的：
如果标准已经由法定管辖部门采用或者在买方和制造厂铭牌上或在制造厂证书上选择参照本标准，标准要求的章节成为强制性的要求。
要求：
除非买方和制造厂同意选用更严格的设计要求，必须采用所概括的准则。
建议：
买方和制造厂选择时可以使用良好可接受的设计所概括的准则。
买方选择：
当买方规定的选择包括了某个附录，则该附录成为要求的。
1.1.18附录N规定了不符合本标准所列材料牌号新的或未使用过的钢板和钢管材料使用的要求。
●1.1.19附录O规定了储罐底部连接件的设计和建造的建议。
●1.1.20附录P规定了符合表3-6的承受外部管线载荷的罐壁开孔设计的最低要求，经制造厂和买方同意，可以采用其它的或附加的设计。
1.1.21附录S规定了不锈钢储罐的要求。
1.1.22附录T概括了对本标准中通过检测和参考截面方法检验的要求。
也提供了可接受的标准、检测人员评定和程序要求。
本附录并非只是为了确定本标准的检验要求，在任何情况下各应用章节中规定的要求都应采用。
1.2限制条件
本标准的规则不适合超出下列限制的按本标准建造的储罐的与罐顶、罐壁或罐底内外连接的管线：
a.除非本标准允许有盖子或盲板，螺栓紧固法兰连接件的第一个法兰表面。
b.所有连接件和管件的第一个密封面。
c.螺纹连接到罐壁接管上的第一个螺纹接头。
d.如果不焊法兰的话,接管连接件焊接端的第一个环向焊接头。
●1.3符合性
制造厂有责任符合本标准的所有规定，买方检验师（以下简称检验师）的检查不能免除制造厂提供质量控制和保证符合性所必须检验的责任。
1.4参考文献
下列是本标准引用的标准、规范、技术条件和出版物，除非另有规定，均采用最新版本。
API
5L规范《管线管规范》
620标准《大型焊接低压储罐的设计和建造》
651参考出版物《地面石油储罐的阴极保护》
652参考出版物《地面石油储罐罐底的衬里》
2000标准《常压和低压储罐的通气装置（非冷冻式和冷冻式）》
2003参考出版物《静电、闪电和干扰电流起火保护》
2026出版物《包含石油储罐浮顶在内的安全通道/出口》
2350参考出版物《石油储罐溢流保护》
AA1
《铝材设计手册》
《铝材标准和参数》
《建筑建造用铝材规范》
ACI2
318《钢筋混凝土建造规范要求》（ANSI/ACI318）
350《混凝土结构环境工程》
AISC3
《钢材建造手册，许用应力设计》
AISI4
E-1《钢板工程数据系列：
有用信息-钢板结构设计，第Ⅱ卷》
ASCE5
ASCE标准7-93《建筑和其它结构的最低设计载荷》
ASME6
B1.20.1《管螺纹一般用途（英制）》（ANSI/ASMEB1.20.1）
B16.1《铸铁管法兰和法兰管件》（ANSI/ASMEB16.1）
B16.5《管法兰和法兰管件》（ANSI/ASMEB16.5）
B16.47《大直径钢法兰：
NPS26-NPS60》（ANSI/ASMEB16.47）
B96.1《焊接铝合金储罐》（ANSI/ASMEB96.1）
ASNT7
参考出版物SNT-TC-1A《无损检测人员技能评定和证书》
ASTM8
A6M/A6《结构用轧制钢板、型钢、板桩和棒钢通用要求》
A20M/A20《压力容器钢板通用要求》
A27M/A27《铸钢、碳钢的应用》
A36M/A36《碳素结构钢》
A53《无镀层及热浸镀锌焊接及无缝公称钢管》
A105M/A105《管道元件用碳钢锻件》
A106《高温用无缝碳公称钢管》
A131M/A131《船用结构钢》
A181M/A181《一般管道用碳钢锻件》
A182M/A182《高温用锻制或轧制管道法兰、锻制管配件、阀门和零件》
A193M/A193《高温用合金钢和不锈钢螺栓材料》
A194M/A194《高温高压螺栓用碳钢和合金钢螺母》
A213M/A213《锅炉、过热器和换热器用的无缝铁素体和奥氏体合金钢管子》
A216M/A216《高温使用的铸钢标准》
A234M/A234《中高温用锻制碳钢和合金钢管道配件》
A240M/A240《压力容器用的耐热铬及铬镍不锈钢板、薄板和冷却钢带》
A276《不锈钢棒和型钢》
A283M/A283《中、低强度碳素钢板件》
A285M/A285《压力容器用中、低强度碳素钢板》
A307《抗拉强度60,000psi碳钢螺栓和螺柱》
A312M/A312《无缝和焊接奥氏体不锈钢公称管》
A320M/A320《低温用合金钢螺栓材料》
A333M/A333《低温无缝和焊接公称钢管》
A334M/A334《低温用无缝和焊接碳钢和合金钢管子》
A350M/A350《要求缺口韧性试验的管道零部件用碳钢和低合金钢锻件》
A351M/A351《承压元件用奥氏体、奥氏体铁素体（双相）铸件》
A358M/A358《高温用电熔焊奥氏体铬-镍合金钢公称管》
A370《钢制品力学性能试验方法和定义标准》
A380《不锈钢零件、设备及系统的清扫、除锈和钝化》
A403M/A403《锻制奥氏体不锈钢管配件》
A420M/A420《低温用锻制碳钢和合金钢管配件》
A479M/A479《锅炉和其它压力容器使用的不锈钢棒材和型材》
A480M/A480《不锈和耐热钢轧制钢板、薄板及钢带通用要求》
A516M/A516《中低温压力容器用碳钢板》
A524《常温和低温用无缝碳钢公称管》
A537M/A537《压力容器用经热处理的碳锰硅钢板》
A570M/A570《热轧碳钢薄板和冷却钢带结构质量》
A573M/A573《改善韧性的结构碳钢板》
A633M/A633《经正火处理的高强度低合金结构钢》
A662M/A662《中、低温压力容器用碳锰钢板》
A671《常温和低温用电熔焊接钢公称管》
A678M/A678《结构用的经淬火加回火处理的碳钢和高强度低合金钢》
A737M/A737《压力容器用高强度低合金钢板》
A841M/A841《用热机控制工艺（TMCP）生产的压力容器用钢板标准规范》
A924M/A924《经热度含金属覆层的薄钢板的一般要求》
A992M/A992《建造构架用的结构型钢》
C273《平复合层或圆复合层在平直状态下的剪切试验方法》
C509《多孔弹性体预成型的垫片和密封材料》
D1621《测定刚性多孔塑料压缩性能的试验方法》
D1622《测定刚性网状塑料表观密度的试验方法（ANSI/ASTMD1622）》
D2341《泡沫氨基甲酸乙酯橡胶的刚度》
D2856《通过空气比重计测刚性多孔塑料的结构内容的试验方法》
D3453《柔性多孔材料-氨基甲酸乙酯用于衬层、衬垫及相似零件》
E84《测定建筑材料表面燃烧特性的试验方法》
E96《测定材料气化率的试验方法》
AWS9
A5.1《碳钢药皮焊条规范》
A5.5《低合金钢药皮焊条规范》
D1.2《铝材焊接结构规范》
CSA10
G40.21-M《优质结构钢》加拿大国家建造规范的补充
联邦规范11
TT-S-00230C《密封用弹性化合物，建筑和其它结构用于捻缝、密封和上光的单组分》
ZZ-R-765C《硅橡胶》（通用规范）
ISO12
630《结构钢》
NFPA13
11《低膨胀率塑料标准》
30《易燃和可燃液体规范》
第2章—材料
2.1概述
●2.1.1建造储罐用的材料应符合本章所列规范的要求，并遵守本标准所指明的修改和限制。
按不同于本章所列的规范生产的材料，如经证实满足本标准所列材料规范的全部要求，且经买方同意后可以采用。
制造厂的报价书应指明与要求使用的材料规范一致。
●2.1.2当新的或未使用过的板材和管材不能完全与买方指定的本标准所列的某一规范一致时，只有此种材料通过附录N规定的试验后，这种材料或产品才可用在符合本标准的储罐的建造中。
2.1.3当储罐按本标准要求采用Ⅰ组至ⅢA组钢板材料设计，制造厂提出用Ⅳ组至Ⅵ组钢代用时，有责任必须满足：
a.Ⅰ组至ⅢA组的低应力钢，材料原有全部的设计准则。
●b.事先经买方书面批准。
c.确保代用材料的所有设计、制造、安装和检验要求符合Ⅰ组至ⅢA组低应力材料的要求，包括但不限于以下要求：
●1.材料性能和产品过程方法。
●2.许用应力水平。
●3.缺口韧性。
●4.焊接工艺和焊材。
●5.热应力消除。
●6.临时和永久连接详图和工艺。
●7.无损检测。
d.包括提供给买方文件里的有关资料，包括了代用材料在各方面完全符合第2.1.3的要求的证书和提供过程中的所有其它记录，工作过程指材料如冲击试验、焊接工艺、无损检测和热处理。
2.2钢板
2.2.1概述
2.2.1.1除2.1节中的规定外，钢板还应符合2.2.2至2.2.5条中有关规范之一的要求，并遵守本标准的修改和限制。
2.2.1.2罐壁、罐顶和罐底用的钢板可按2.2.1.2.1至2.2.1.2.3规定的边缘厚度基准或重量基准[kg/m2（lb/ft2）]订货。
2.2.1.2.1订购的钢板边缘厚度不得小于计算设计厚度或最小许用厚度。
2.2.1.2.2订购的钢板重量应足够大以保证钢板的边缘厚度不小于计算设计厚度或最小许用厚度。
2.2.1.2.3不论使用边缘厚度基准或重量基准，钢板的计算设计厚度与最小许用厚度之差不大于0.25mm（0.01in）是可接受的。
●2.2.1.3所有钢板应采用平炉、电炉或碱性吹氧工艺制造。
只要买方和制造厂均可接受钢的化学成分和炼钢整体控制，且获得需要的钢板厚度规定的机械性能时，也可以采用热机控制过程（TMCP）生成。
如买方指定，应采用含铜钢。
2.2.1.4除非本标准或钢板规范里有更薄者，罐壁钢板最大厚度为45mm（1.75in）。
用作插入板或法兰的钢板厚度可大于45mm（1.75in）。
厚度超过40mm（1.5in）的钢板应进行正火或调质、镇静、细化晶粒和做冲击试验。
2.2.2ASTM材料标准
只要钢板符合下列ASTM材料标准规定的限制就可接受：
a.ASTMA36M/A36对最大厚度到40mm（1.5in）的钢板。
除非本标准中明确规定可以接受外，ASTMA36M/A36表1所列的附属材料规范在按本标准建造的储罐上均不得采用。
b.ASTMA131M/A131A级，最大厚度为12.5mm（0.5in）的钢板；B级，最大厚度为25mm（1in）
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