【正文】 1500立方米球罐畢業(yè)設(shè)計論文目錄……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 按儲藏溫度分類…………………………………………………… 按結(jié)構(gòu)形式分類…………………………………………………… 球罐的設(shè)計要求………………………………………………………… 球罐的設(shè)計參數(shù)…………………………………………………………… 壓力…………………………………………………………………11 溫度…………………………………………………………………12 厚度…………………………………………………………………12………………………………………………………14………………………………………………………14………………………………………………………14……………………………………………………………15 ……………………………………………………………………………………………………………………………16 球罐材料準則…………………………………………………………16………………………………………………………………17 鍛件用鋼………………………………………………………………21………………………………………………………………21………………………………………………………………21………………………………………………………………21…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………33 設(shè)計條件……………………………………………………………………33 球殼計算…………………………………………………………………33 球罐的質(zhì)量計算……………………………………………………………35 地震載荷計算………………………………………………………………36 自振周期…………………………………………………………36 地震力……………………………………………………37 風載荷計算…………………………………………………………………38 彎矩計算……………………………………………………………………38 支柱的計算………………………………………………………………39 單個支柱的垂直載荷…………………………………………………39 組合載荷………………………………………………………………40 單個支柱彎矩………………………………………………………40 支柱穩(wěn)定性校核……………………………………………………42 地腳螺栓計算……………………………………………………………44 支柱底板………………………………………………………………45 支柱底板直徑…………………………………………………………45 底板厚度…………………………………………………………………46 拉桿計算……………………………………………………………………46 拉桿載荷計算…………………………………………………………46 拉桿連接部位的計算…………………………………………………47 翼板的厚度……………………………………………………………47 焊接強度驗算…………………………………………………………48 支柱與球殼連接最低點a的應(yīng)力校核……………………………………49 a點的應(yīng)力………………………………………………………………49 a點的應(yīng)力校核………………………………………………………50 支柱與球殼連接焊縫的強度校核…………………………………………50……………………………………………50 工廠制造 ……………………………………………………………51 ……………………………………………………………51 組裝方案……………………………………………………………51 ………………………………………………………………………………51 焊接工藝的確定 ……………………………………………………………51 焊后熱處理 …………………………………………………………………52 ………………………………………………………………………………51 ……………………………………………………………………40參考文獻 …………………………………………………………………42謝 辭………………………………………………………………………411500M3球型儲罐設(shè)計球罐在我國的國防、科研、石油、化工、冶金等企業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。利用球罐貯存液氮、液化石油氣、液化天然氣、液氧、液氫以及貯存各種壓縮氣體等。在城市建筑中，球形容器可用于遠距離高壓輸送氣體管網(wǎng)；在鋼鐵廠利用球形容器貯存壓縮氧。此外，在原子能發(fā)電站，球罐用作安全容器；在造紙上用作蒸煮球；在化學工廠用作反應(yīng)器等。隨著我國工業(yè)建設(shè)的發(fā)展，球罐的應(yīng)用會越來越廣泛。 國內(nèi)外發(fā)展情況中國球罐產(chǎn)業(yè)發(fā)展出現(xiàn)的問題中，許多情況不容樂觀，如產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理、產(chǎn)業(yè)集中于勞動密集型產(chǎn)品；技術(shù)密集型產(chǎn)品明顯落后于發(fā)達國家，生產(chǎn)要素決定性作用正在削弱，產(chǎn)品能源消耗大、產(chǎn)出率底、環(huán)境污染嚴重、對自然資源破壞力大；企業(yè)總體規(guī)模縮小、技術(shù)創(chuàng)新能力薄弱、管理水平落后等。中國球罐產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究報告闡述了世界球罐產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷程，分析了中國球罐產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與差距，開創(chuàng)性地提出了“新型球罐產(chǎn)業(yè)”及替代品產(chǎn)業(yè)概念，在此基礎(chǔ)上，從四個維度即“以人為本”“科技創(chuàng)新”“環(huán)境友好”和“面向未來”準確地界定了“新型球罐產(chǎn)業(yè)”及替代產(chǎn)品的內(nèi)涵，根據(jù)“新型球罐產(chǎn)業(yè)”及替代品的評價體系和量化指標體系，從全新的角度對中國球罐產(chǎn)業(yè)發(fā)展就進行了全面的研究。從目前來看球罐向大型化發(fā)展是必然的趨勢，球罐建造正向著大型化、結(jié)構(gòu)多樣化、高參數(shù)的方向發(fā)展。由于大型化的經(jīng)濟性十分明顯，以成為世界各國優(yōu)先重視的重要課題。球罐不同時期受著不同因素的制約。隨著相應(yīng)技術(shù)的發(fā)展，這些制約因素不斷的得到解決，又促使球罐大型化的發(fā)展。從國內(nèi)情況看，目前限制球罐向大型化方向發(fā)展的影響因素有：（1）設(shè)計制造規(guī)范；（2）球罐用鋼；（3）球罐現(xiàn)場組裝和焊接問題；（4）球罐現(xiàn)場熱處理；（5）球殼板尺寸精度；（6）吊裝運輸能力?？偟膩碚f球罐的發(fā)展還有很多問題需要我們來解決，正因為球罐的發(fā)展面臨很多問題才使得球罐未來的發(fā)展前景很廣闊。 球罐的特點球罐與常用的圓筒形容器相比有以下特點：⑴ 球罐的表面積最小，即在相同容量下球罐所需要的鋼材面積最小。⑵ 球罐殼板承載能力比圓筒形容器大一倍，即在相同直徑、相同壓力下，采用同樣鋼板時，球罐的板厚只需圓筒形容器板厚的一半。以上兩個特點使球罐在用材上遠比同樣容量、同樣壓力下的圓通形容器省料。⑶ 球罐占地面積小，且可向空間高度發(fā)展，有利于地表面積的利用。由于這些特點，再加上球罐基礎(chǔ)簡單、受風面積小、外觀漂亮，可用于美化工程環(huán)境等原因，使球罐的應(yīng)用得到很大的發(fā)展。 球罐可按不同方式分類，如按儲存溫度、結(jié)構(gòu)形式等。 球罐一般用于常溫或低溫。只有極個別場合，如造紙工業(yè)用的蒸煮球罐，使用溫度高于常溫。⑴ 常溫球罐 如液化石油氣（LPG）、氨、氧、氮等球罐。一般說這類球罐的壓力較高，取決于液化氣的飽和蒸氣壓或壓縮機的出口壓力。常溫球罐的設(shè)計溫度大于20℃。⑵ 低溫球罐 這類球罐的設(shè)計溫度低于或等于20℃，一般不低于100℃。壓力屬于中等（視該溫度下介質(zhì)的飽和蒸氣壓而定）。⑶ 深冷球罐 這類球罐的設(shè)計溫度在100℃以下。往往在介質(zhì)液化點以下儲存，壓力不高，有時為常壓。由于對保冷要求高，常采用雙層球殼。目前國內(nèi)使用的球罐，設(shè)計溫度一般在40℃~50℃之間。按形狀分有圓球形、橢球形、水滴形或上述幾種形式混合。圓球按分瓣方式分有橘瓣式、足球瓣式、混合瓣式三種。圓球形按支撐方式分有支柱式、裙座式、半埋式、V形支撐等。在材料方面 用碳素鋼和低合金鋼制球罐，不適用于高合金鋼及有色金屬球罐。因為采用高合金鋼等鋼板制造單層球罐或制造雙金屬復合板單層球罐，在我國還沒有實踐，有關(guān)技術(shù)沒有掌握，在現(xiàn)階段標準不易列入。設(shè)計壓力不大于4MPa. 過去的球罐標準對球殼壁厚做出了小于或等于50mm的限定，實際上也是對設(shè)計壓力的限定。隨著冶金工業(yè)的發(fā)展，壓力容器用鋼板的厚度早已超出50mm,認為50mm以上厚度的鋼板質(zhì)量部穩(wěn)定和不能保障質(zhì)量供貨的觀點應(yīng)淘汰，鋼板厚度無論多少，只要能滿足標準（GB123371998）中材料的有關(guān)規(guī)定，就可以制造球罐。球殼結(jié)構(gòu)為桔瓣式或混合式，支座為支柱支撐。球殼結(jié)構(gòu)沒有采用足球瓣式是因為它適用于只在溶劑較小的球罐，不適用于制造較大容積的球罐，應(yīng)用場合少。而且這種組裝和焊接比較困難，在我國沒有實踐經(jīng)驗?；旌鲜角蚬薜那驓そY(jié)兼容了足球瓣式和橘瓣式球殼的優(yōu)點，故混合式球殼結(jié)構(gòu)最優(yōu)。輻射作用對人體有極大的危害性，因此對儲存輻射介質(zhì)的球罐在設(shè)計制造方面和安全防護上須有嚴格的要求。而且，長期遭受中子輻射的鋼材，其性能也會有所改變，因此，在選材上也應(yīng)從嚴要求。對于受輻射作用的球罐，規(guī)定是遠遠不夠的，故不適用于受輻射作用的球罐。設(shè)計壓力：p=設(shè)計溫度：常溫水壓試驗壓力：PT==球殼內(nèi)直徑=14200mm(1500)儲存物料：聚氨酯充裝系數(shù):k=地震設(shè)防烈度7度 基本風壓值:=400 N/ 基本雪壓值:=300 N/支柱數(shù)目:n=10支柱選用: 16MnR(熱軋)拉桿選用:20圓鋼球罐建造場地:Ⅱ類場地土、近震,B類地區(qū)除注明者外，壓力均指表壓力。 （1）工作壓力 工作壓力指在正常工作情況下，球罐頂部可能達到的最高壓力。（2）設(shè)計壓力 設(shè)計壓力指設(shè)定的球罐頂部的最高壓力，與相應(yīng)的設(shè)計溫度一起作為設(shè)計載荷條件，其值不低于工作壓力。球罐上裝有超壓泄放裝置時，應(yīng)按 GB150 附錄B“超壓泄放裝置”的規(guī)定確定設(shè)計壓力。對于盛裝液化氣體的球罐，在規(guī)定充裝系數(shù)范圍內(nèi)，設(shè)計壓力應(yīng)根據(jù)工作條件下可能達到的最高金屬溫度確定。（3）計算壓力 計算壓力指在相應(yīng)設(shè)計溫度下，用以確定球殼各帶厚度或受壓元件厚度的壓力，其中包括液柱靜壓力。液柱高度 H=2cosarctan12(K1)2+π2K13+1R (11)式中 H—液柱高度； K—充裝系數(shù)； R—球罐半徑。將式（11）指的中括號部分設(shè)定為K1，則變?yōu)椋篐=K1R查表可得當K=，K1=（4）試驗壓力 試驗壓力指在壓力試驗時，球罐頂部的壓力。（5）最大允許工作壓力 最大允許工作壓力系指在設(shè)計溫度下，球罐頂部所允許承受的最大表壓力。該壓力是根據(jù)球殼的有效厚度計算所得，且取最小值。 除注明者外，溫度均指攝氏溫度。（1）設(shè)計溫度 設(shè)計溫度指球罐在正常工作情況下，設(shè)定的受壓元件的金屬溫度(沿元件金屬截面溫度平均值)。設(shè)計溫度與設(shè)計壓力一起作為設(shè)計載荷條件。設(shè)計溫度不得低于元件金屬在工作狀態(tài)下可能達到的最高溫度。對于 0℃以下的金屬溫度，設(shè)計溫度不得高于元件金屬可能達到的最低溫度。低溫球罐的設(shè)計溫度按GB12337《鋼制球形儲罐》附錄A(標準的附錄)確定。標志在銘牌上的設(shè)計溫度應(yīng)是是球殼設(shè)計溫度的最高值或最低值。元件的金屬溫度可用傳熱計算求得?；蛟谝咽褂玫耐惽蚬奚蠝y定，或按內(nèi)部介質(zhì)溫度確定。（2）試驗溫度 試驗溫度指壓力試驗時，球殼的金屬溫度。 （1）計算厚度（δ） 計算厚度指按公式計算得到的厚度。需要時，應(yīng)計入其他載荷所需的厚度。 （2）設(shè)計厚度（δd） 設(shè)計厚度指計算厚度與腐蝕裕量之和。 δd=δ+C2 (12)（3）名義厚度（δn） 名義厚度指設(shè)計厚度加上鋼材厚度負偏差后，向上圓整至鋼材標準規(guī)格的厚度。即標注在圖樣上的厚度。（不包括加工裕量）。 δn=δd+C1+? (13)（4）有效厚度（δe） 有效厚度指名義厚度減去腐蝕裕量和鋼材厚度負偏差。 δe=δnC2C1 (14) （1）對有不同工況的球罐，應(yīng)按最苛刻的工況設(shè)計，并在圖樣或相應(yīng)技術(shù)文件中注明各工況的壓力和溫度值。（2）載荷 設(shè)計時應(yīng)考慮以下載荷：①壓力；②液體靜壓力；③球罐自重(包括內(nèi)件)以及正常工作條件下或壓力試驗狀態(tài)下內(nèi)裝物料的重力載荷；④附屬設(shè)備及隔熱材料、管道、支柱、拉桿、梯子、平臺等的重力載荷；⑤風載荷，地震力，雪載荷。 需要時，還應(yīng)考慮下列載荷：⑥支柱的反作用力；⑦連接管道和其他部件的作用力；⑧溫度梯度或熱膨脹量不同引起的作用力；⑨包括壓力急劇波動的