【正文】 角線弦長(zhǎng)與弧長(zhǎng)的最大間距： A=√1 ?sin2(β12)sin2(β12 +β2) = ) 弧長(zhǎng) L? 1=πR90arcsin (L 12R ) = 弦長(zhǎng) B 1=2Rsin(β12 )cos(β12 :β2)A =26150cos31sin17 = 弧長(zhǎng) B? 1=πR90arcsin (B 12R ) = 615090 arcsin ( ) = 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 弦長(zhǎng) D =√L12 + B 12= √()2 +()2= 弧長(zhǎng) D? =πR90arcsin(D 02R ) = (2)極側(cè)板（見(jiàn)圖 ）尺寸計(jì)算 圖 極側(cè)板 弧長(zhǎng) L 1=2Rcos(β12)sin(β12:β2)A =12300cos17sin31 = 弧長(zhǎng) L? 1=πR90arcsin (L 12R ) = 弧長(zhǎng) L? 2=πR90arcsin (L 22R ) = 615090 arcsin ( ) = 弦長(zhǎng) L 2=2Rsin(β12 :β2)H =12300sin31 = mm 弧長(zhǎng) B? 2=πRβ2180 = 615014180 = 弦長(zhǎng) B 2=2Rsin(β22) = 12300 sin7 = 弦長(zhǎng) B 1=2Rsin(ε12) = 12300 sin ( ) = 弧長(zhǎng) B? 1= πR180ε1 = 6150180 = 弦長(zhǎng) D =√L 1L 2 + B 1 = 弧長(zhǎng) D? =πR90arcsin(D 22R ) = 615090 arcsin( ) = ε1 = arcsin(L 22R)? arcsin k2R= arcsin(12300)?12300 = 第 2章 球罐的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 24 k= 2R cos(β12 )sin(β12 :β2)A =12300cos31sin17 = 4. 極邊板（見(jiàn)圖 ）尺寸計(jì)算 圖 極邊板 弧長(zhǎng) L 1=√2Rcos(β02) = 弧長(zhǎng) L? 1=πR2 cos(β02) = 6150cos252 = 弧長(zhǎng) L? 2=πRα4180 = 6150 = 弦長(zhǎng) L 2=√2Rsin(α32) = √2 6150 sin( ) = 弧長(zhǎng) L? 3=πR90arcsin (L 32R ) = 弦長(zhǎng) L 3=2Rsin(β22 :β2)H =26150sin21 = 弧長(zhǎng) B? 2=πRβ3180 = 615014180 = 弦長(zhǎng) B 2=2Rsin(β32) = 12300 sin7 = 弦長(zhǎng) B 1=2Rsin(a22 ) = 12300 sin 12 = 弧長(zhǎng) B? 1= πR180 a2 = 6150180 24 = 弦長(zhǎng) D =√L 1L 3 +(B 1)2 = √ + ()2 = 弧長(zhǎng) D? =πR90arcsin(D2R) = 615090 arcsin() = 式中： a2 = 180。 β 2極側(cè)板球心角，（ 176。 β 0赤道帶球心角，（ 176。） /各帶分塊數(shù) 上極 上溫帶 赤道帶 下極 1000 12300 974 8000 4 10 90/7 40/20 50/20 90/7 混合式結(jié)構(gòu)的排板計(jì)算 混合式結(jié)構(gòu)的排版計(jì)算分為足球瓣式極板計(jì)算、桔瓣式溫帶板和赤道板計(jì)算。 ；上 溫帶 由 20瓣球殼板組成，分帶角 40176。 球罐支柱數(shù)和分帶角的確定 本次設(shè)計(jì)的球罐采用混合式的結(jié)構(gòu)。 球殼設(shè)計(jì) 材料的選用 根據(jù)操作條件，選用球罐材料 16MnR， 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn) 使用 狀態(tài)必須 為 正火 。 DN50 的液位計(jì)接管 N4B； DN40 的排污口接管 N6； DN50 的溫度計(jì)接管 N10； DN80 的遠(yuǎn)傳液位計(jì)接管 N8B。 人孔、接管位置及尺寸位置 為檢修方便，每臺(tái)球罐需設(shè)置上、下各 1 個(gè)人孔，一般人孔內(nèi)徑尺寸為 ? 500～ ?600mm，最終確定選 ? 500mm 人孔。 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 第 2 章 球罐的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 基礎(chǔ)資料 安裝與運(yùn)行地區(qū)氣象環(huán)境條件 (1) 大氣溫度 最高氣溫 ℃ 最低氣溫 ℃ （ 2） 基本雪壓 0 Pa （ 3） 基本風(fēng)壓 場(chǎng)地條件 ① 安裝場(chǎng)地： 四川 瀘州 ② 地震設(shè)防烈度 6 度近震 ③ 球罐安裝場(chǎng)地 已平基， Ⅱ 類(lèi)場(chǎng)地土 ④ 地面粗糙度類(lèi)別 B 類(lèi) ⑤ 露天環(huán)境 工作介質(zhì) 本設(shè)計(jì) 采用 新疆地區(qū)出產(chǎn)的液化石油氣 ，因其應(yīng)用較廣泛，其成分如表 表 （ %） 組成成分 異辛烷 乙烷 丙烷 異丁烷 正丁烷 異 戊烷 正 戊烷 各種成分百分?jǐn)?shù) 運(yùn)行要求 全天候、全時(shí)段（ 24h、 365d 連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)）連續(xù)運(yùn)行。 （ 4）球殼板尺寸精度 大型球罐球殼板塊數(shù)相當(dāng)多，以天然氣球罐球殼板為例 ： 5000m3 總數(shù)為 156 塊，37000m3 總數(shù)為 234 塊。 （ 2）球罐現(xiàn)場(chǎng)組裝和焊接問(wèn)題 由于大型球罐均為現(xiàn)場(chǎng)組裝，施工條件差、人員流動(dòng)性大，所以在大型球罐施工時(shí)應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量管理，建立完善的質(zhì)量保證體系。高強(qiáng)度的鋼材對(duì)于球罐大型化是至關(guān)重要的，國(guó)際上對(duì)此也都做了大量工作，如美、日等國(guó)都分別研制了 (? s≥690MPa) 的高強(qiáng)鋼種： SA517Gr球罐大型化的進(jìn)程在不同國(guó)家、不同時(shí)期受著不同因素的制約。設(shè)計(jì)壓力從 的真空度到上百個(gè)大氣壓力，工作溫度從 250℃到 850℃ ，球罐結(jié)構(gòu)從單層到多層，品種非常廣泛。 壓力容器常用的無(wú)損檢測(cè) 方法在球罐上都有應(yīng)用，常用的有：射線檢測(cè)（ RT）、超聲波檢測(cè)（ UT）、磁粉檢測(cè)（ MT）、滲透檢測(cè)（ PT）等，也有將聲發(fā)射技術(shù)應(yīng)用于球罐安全監(jiān)控的。整體組裝的優(yōu)點(diǎn)是組裝速度快，幾何精度高，便于對(duì)稱(chēng)施焊、焊接變形小等；缺點(diǎn)是卡具要求多，焊接全部為高空作業(yè)，勞動(dòng)強(qiáng)度大等。厚壁管插入式補(bǔ)強(qiáng)優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、節(jié)省材料，缺點(diǎn)是因開(kāi)孔較小，角焊縫底部清根困難，又難以進(jìn)行射線、超聲等方法的內(nèi)部檢測(cè)，容易產(chǎn)生未焊透等缺陷。球罐的局部應(yīng)力是不可避 免的，只能靠改進(jìn)結(jié)構(gòu)來(lái)減小，如增加支柱與球殼的接觸面積，減少支柱的剛性，支柱與球殼的連接避免急劇變化，使其逐漸過(guò)渡等方法， U形柱結(jié)構(gòu)則集中了這些特點(diǎn)。支柱為一體變形協(xié)調(diào)，對(duì)球殼的局部應(yīng)力有所改善。 （ 1）加托板結(jié)構(gòu)是在球殼與支柱連接部下端加一托板，可以方便焊接，消除焊接死角。但到目前，我國(guó)自行設(shè)計(jì)和制造的球罐還極少采用該結(jié) 構(gòu) [14]。 （ 2）固定式拉桿 (如圖 )一般采用 鋼管，拉桿與支柱的連接采用焊接結(jié)構(gòu)，拉桿與拉桿的交叉處采用固定板焊接結(jié)構(gòu)或直接焊接結(jié)構(gòu)。 拉桿結(jié)構(gòu) GB1233798 中規(guī)定了可調(diào)式與固定式兩種拉桿。 GB123371998《鋼制球形儲(chǔ)罐》中規(guī)定支柱與球殼連接采用赤道正切形式。而大中型球罐采用混合式分瓣方法優(yōu)勢(shì)更為明 顯 [12]。先進(jìn)合理的結(jié)構(gòu)，既可合理地利用材料，減少浪費(fèi)，降低成本；又可有效地減少焊縫總長(zhǎng)，減少制造和安裝過(guò)程中的工作量，提高使用中的安全可靠性。 （ 2）桔瓣式球殼像桔子瓣 (或西瓜瓣 )，焊接接頭布置簡(jiǎn)單，組裝容易，球殼板制造簡(jiǎn)單，但材料利用率低，對(duì)接焊縫總長(zhǎng)度長(zhǎng)，檢驗(yàn)工作量 大 [11]。 表 幾種典型球罐用鋼力學(xué)性能技術(shù)要求對(duì)比 球罐設(shè)計(jì) 球罐設(shè)計(jì)的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)及法規(guī) 標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)條件 鋼號(hào) 交貨狀態(tài) 板厚 mm 拉伸試驗(yàn) 沖擊試驗(yàn) s? MPa b? MPa 5? % 試驗(yàn)溫度及取樣方向 kvA /J GB66541996 16MnR 正火 6~16 ≥345 510~640 ≥21 0℃( 橫向 ) ≥31 16~36 ≥325 490~620 GB191892020 07MnCrMoVR 調(diào)制 12~60 ≥490 610~730 ≥17 20℃( 橫向 ) ≥47 GB66541996第一號(hào)修改單 15MnNbR 正火 10~16 ≥370 530~650 ≥20 20℃( 橫向 ) ≥34 16~36 ≥360 530~650 36~60 ≥350 520~640 新日鐵 企業(yè)標(biāo)準(zhǔn) WELTEN610CF 調(diào)質(zhì) 12~50 ≥490 610~730 ≥19 20℃( 橫向 ) ≥47 第 1章 緒論 10 球罐設(shè)計(jì)執(zhí)行的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及法規(guī)主要有《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》 2020版、《鍋爐壓力容器安全監(jiān)察暫行條例》及其《實(shí)施細(xì)則》 2020 版、 GB1501998《鋼制壓力容器》、 GB123371998《鋼制球形儲(chǔ)罐》及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。鋼材的焊接性能較好，抗 H2S腐蝕性能較好， 具有良好的綜合力學(xué)性能和制造工藝性能，廣泛用于建造各類(lèi)壓力容器和中小型球罐， 對(duì) 于 16MnR 鋼板制造的球罐無(wú)論是技術(shù)還是經(jīng)驗(yàn)更加成熟，且價(jià)錢(qián)相對(duì)于其它鋼板更便宜且能滿足 液化 石油氣儲(chǔ)存的要求。 （ 2） 15MnNbR 是 GB1501998 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)第 1 號(hào)修改單新增鋼號(hào)，它是低合金鋼領(lǐng)域中的新一代鋼種 (350MPa級(jí) )，其強(qiáng)度和韌性?xún)?yōu)于 16MnR，同時(shí)也優(yōu)于日本 SPV355N，厚板韌性也較好，而焊接性能及抗硫化氫性能與其相近。 國(guó)外球罐用鋼的典型鋼種有美國(guó)的 A517F、日本的 WELTEN62CF、 HW70、WELTEN80、 WELTEN80C、 SPV36等 [7]。 球罐用鋼選擇主要從兩方面考慮：一是技術(shù)性和安全性，即加工及使用性能，在滿足強(qiáng)度要求的前提下，應(yīng)保證良好的成型性，優(yōu)良的焊接、熱處理性，足夠高的缺口韌性值和長(zhǎng)期可靠的使用性能；二是經(jīng)濟(jì)性，即應(yīng) 在確保安全的前提下經(jīng)濟(jì)合理，因?yàn)殇摬牡膬r(jià)格在球罐投資上占有較大的比例，對(duì)球罐用鋼提出過(guò)高的要求，勢(shì)必會(huì)增加成本，難以保證經(jīng)濟(jì)性。因此，為滿足我國(guó)石油液化氣存儲(chǔ)需求，同時(shí)也滿足石油、化工、輕紡、冶金等行業(yè)對(duì)球罐大型化的需求，迫 切需要開(kāi)發(fā)具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的特大型球罐核心技術(shù) [3]。由于這些特點(diǎn)，再加上球罐基礎(chǔ)簡(jiǎn)單、受風(fēng)面小、外形美觀，可用于美化工程環(huán)境等原因，使球罐的應(yīng)用得到很大發(fā) 展 [1]。 由于儲(chǔ)罐的是易燃易爆的且為中壓儲(chǔ)罐，因此將其劃分為第三類(lèi)壓力容器。目前我國(guó)普遍采用常溫壓力貯罐 , 常溫貯罐一般有兩種形式 :球形貯罐和圓筒形貯罐。 （ 3） 進(jìn)行球罐圖紙繪制，完成球罐裝配圖及各主要零部件圖。 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 1000m3液化石油氣儲(chǔ)罐 學(xué) 生： 王 東 學(xué) 號(hào)： 07021070114 專(zhuān) 業(yè)：過(guò)程裝備與控制工程 班 級(jí)： 指導(dǎo)老師： 曾 濤 四川理工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院 二〇一一年六月 四 川 理 工 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) 設(shè)計(jì)（論文）題目： 1000m3液化石油氣儲(chǔ)罐 學(xué)院： 機(jī) 械 工程 專(zhuān)業(yè)： 過(guò)程裝備與控制 班級(jí) ： 07 級(jí) 3班 學(xué)號(hào)： 07021070114 學(xué)生： 王 東 指導(dǎo)教師： 曾 濤 接受任務(wù)時(shí)間 教研室主任 （簽名） 院長(zhǎng) （簽名） 1．畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的主要內(nèi)容及基本要求 內(nèi)容： 1000m3液化石油氣儲(chǔ)罐，地點(diǎn)：四川瀘州 要求：繪制 0總裝圖一張，零部件圖 0總量 1張，設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份。 根據(jù)球罐的要求選出相關(guān)附件，并根據(jù)技術(shù)要求對(duì)球罐進(jìn)行制造安裝。 According to GB12337 steel spherical tanks 98 countermessure structure of with strength design calculation. According to the relevant requirements of spherical attachment and selected according to the technica