【正文】 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 大型乙烯球罐設(shè)計(jì) 第一章 緒論 近幾十年來球形容器在國外發(fā)展很快我國的球形容器的引進(jìn)和建設(shè)在七十年代才得到了飛速發(fā)展通常球形容器作為大體積增壓儲存容器在各工業(yè)部門中作為液化石油氣和液化天然氣液氨液氮液氫及其他中間介質(zhì)并存也有作為壓縮空氣壓縮氣體貯存在原子能工業(yè)中球形容器還作為安全殼分隔有輻射和無輻射區(qū)的大型球殼使用總之隨著工業(yè)的發(fā)展球形容器的使用范圍也就必然會越來越廣泛 由于球形容器多數(shù)作為有壓貯存容器故又稱球罐 11 球形容器的特點(diǎn) 球形容器與常用的圓筒型相比具有以下的一些特點(diǎn) 1 球形容器的表面積小即在相同作用容量下球形容器所需鋼材面積最小 2 球形容器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相同鋼板時(shí)球形容器的板厚只需圓筒形容器板厚的一半 3 球形容器占地面積小且可向高度發(fā)展有利于地表面積的利用由于這些特點(diǎn)再加上球形容器基礎(chǔ)簡單外觀漂亮受風(fēng)面積小等等使球形容器的應(yīng)用得到擴(kuò)大 12 球形容器分類 球形容器可按不同方式如儲存溫度結(jié)構(gòu)形式等分類 按貯存溫度分類 球形容器一般用于常溫或低溫只有極個(gè)別 場合如造紙工業(yè)用的蒸煮球等使用溫度高于常溫 1 常溫球形容器 如液化石油氣氨煤氣氧氮等球罐一般這類球罐的壓力較高取決于液化氣的飽和蒸汽壓或壓縮機(jī)的出口壓力他的設(shè)計(jì)溫度大于 20 度 2 低溫球罐 這類球罐的設(shè)計(jì)溫度低于常溫即〈 120 度一般不低于 100度壓力偏于中等 深冷球罐 設(shè)計(jì)球罐在 100 度以下往往在介質(zhì)液化點(diǎn)以下貯存壓力不 高有時(shí)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(jì)溫度一般在之間 按形狀分有圓球形橢球形水滴形或上述幾種形式的混合 圓球形按分瓣方 式分有桔瓣式足球瓣式混合瓣式等圓球形按支撐方式分有支柱式裙座式半 C 里式 V 形支撐式 131 這時(shí)期建造球罐容量增加質(zhì)量得到較好的控制 2 大型原子能發(fā)電站的建造促進(jìn)球形壓力殼和安裝殼的制造技術(shù)水平一些超大型球殼陸續(xù)建造完成 3 大量液化氣貯存事業(yè)發(fā)展推動建球技術(shù)的發(fā)展 4 各國壓力容器規(guī)范開始注重 對球罐制造的要求出現(xiàn)一些球罐的專用規(guī)范并注意球罐的設(shè)計(jì)制造施工檢驗(yàn)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的制定及實(shí)施 5 加強(qiáng)球罐施工現(xiàn)場管理進(jìn)行全面的質(zhì)量控制 6 家強(qiáng)求關(guān)的科研 國內(nèi)球罐建造概論 我國最早建造球罐在 1958 年以后至 1980 年已運(yùn)行的各類球罐約為1000 臺左右 回顧我國近三十年的建造球罐歷史歷史較短但發(fā)展速度較快目前國內(nèi)建球技術(shù)水平僅僅達(dá)到世界先進(jìn)國家的八十年代的水平至于近年來引進(jìn)國外球罐技術(shù)水平也有達(dá)到九十年代的技術(shù)水平但是綜合技術(shù)水平還是比較落后的球罐的質(zhì)量不能很快提高是技術(shù)管理水平 低大容量球罐尚不能建造主要缺少球罐的專門材料總結(jié)近三十年的建球歷史可以用如下幾個(gè)階段來闡述 第一階段 1958 年 1972 年 這階段是我國開始組建球罐階段其特點(diǎn)是自行設(shè)計(jì)階段分散組建中小型球罐為主最大容量為一千立方米采用低合金鋼 16MnR 球罐試制成功后出現(xiàn)大容量的 16MnR15MnVR 球罐球殼和主要熱壓成型由各施工單位組裝焊接球罐組建均設(shè)有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行質(zhì)量控制無竣工驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)因此施工質(zhì)量低劣生產(chǎn)效率低對球罐安全性尚未被人們得到足夠的認(rèn)識 第二階段 1972 年 1979 年 這階段是我 國建造球罐最多容量最大的時(shí)期首先這階段引進(jìn) 32 臺國外球罐建造 3 臺 8250 立方米大型液氨球罐 2 臺 5200 立方米液氨球罐 2 太 2200 立方米丙烯球罐在引進(jìn)球罐設(shè)計(jì)制造施工和檢驗(yàn)技術(shù)的掌握下我國建球技術(shù)有了較大的提高為我國趕超世界先進(jìn)技術(shù)水平創(chuàng)造了良好的開端其次我國自行建造的 2020 立方米的大型球罐并且組建配套工程球罐近百臺左右使國產(chǎn)球罐技術(shù)水平達(dá)到了一個(gè)新水平 第三階段 1979 年 1982 年 這階段是球罐建造調(diào)整階段主要對全國現(xiàn)已運(yùn)行的近 800 臺球罐進(jìn)行一次全面開罐檢查消除重大事故的隱患對新建球罐進(jìn)行全面 質(zhì)量檢查及控制為迎接今后組建大量城市煤氣球罐打下基礎(chǔ) 對提高國內(nèi)球罐建造及安全使用的一些看法 由于目前的一些問題主要都出現(xiàn)在焊接接頭上所以應(yīng)該采用指把焊縫的質(zhì)量提高到目前的水平 應(yīng)從 1 焊縫磨削 2 球罐熱處理 3 人孔接管產(chǎn)生的應(yīng)力進(jìn)行處理 這三個(gè)方面進(jìn)行考慮 產(chǎn)球罐向大型化發(fā)展應(yīng)注意的問題 球罐用鋼問題 由于球罐向大型化發(fā)展相應(yīng)的要求球罐用鋼要向高強(qiáng)度鋼發(fā)展采用高強(qiáng)度鋼制造球罐有如下特點(diǎn) 1 對于相同容量的球罐采用高強(qiáng)度鋼可以減少壁厚節(jié)約原材料的消耗 2 經(jīng)濟(jì)性好占地面積小附件數(shù)量少 節(jié)省基礎(chǔ)工程的設(shè)計(jì)費(fèi)用減少制造工時(shí)運(yùn)輸和安裝也方便 3 可以建成不用熱處理的大容量球罐因此可節(jié)省投資 目前我國急需發(fā)展屈服強(qiáng)度為 50公斤 cm的高強(qiáng)度調(diào)制鋼以滿足球罐需要特別是乙烯球罐用材的需要 球瓣自制問題 不管球罐的絕對容積是多大大型化總有一條總的原則就是必須盡量減少焊縫數(shù)量即盡量使球瓣尺寸趨于大型化這樣不但焊縫工作量減少了而且裝配應(yīng)力也相應(yīng)減少建造周期可以縮短 第二章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 21 純桔瓣球殼的瓣片設(shè)計(jì)和計(jì)算 各緯帶截面下弦口直徑 21 各帶弧長 22 球瓣半球以上各 點(diǎn)弦長 一般把球瓣分成 10 等分來測量故取 10 因各帶球心角相等故 23 對赤道帶 對溫帶 球瓣相對于的弧長 24 球瓣徑向邊緣各測點(diǎn)弦長 25 同理得 球瓣徑向邊緣相應(yīng)于的弧長之一半 26 有關(guān)式中分別表示赤道球瓣赤道平面以上溫帶球瓣的測量點(diǎn)數(shù)對赤道帶令 對溫帶令以此類推 同理得 27 同理得 各帶球瓣弦口弧長和弦長 28 各帶球瓣弦口展開半徑 29 極帶幾何尺寸計(jì)算 210 當(dāng)時(shí) 211 球瓣對角線弦長和弧長 因赤道帶對稱于赤道平面 212 22 破口設(shè)計(jì) 球殼都是以球瓣焊接而成因次焊接破口的設(shè)計(jì)是保證球罐質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)破口設(shè)計(jì)的原則是要便于焊接便于檢驗(yàn)以次來達(dá)到焊縫有足夠的強(qiáng)度而又經(jīng)濟(jì)合理目前國內(nèi)外球罐焊縫系數(shù)都趨向于采用因此破口設(shè)計(jì)就更為重要 破口設(shè)計(jì)的影響因素 與采用焊接方法有關(guān)當(dāng)用手工焊時(shí)采用不對稱 X型破口或 Y型 V型破口當(dāng)用自動焊半自動焊啟電垂直按所用焊機(jī)情況選定適當(dāng)形式破口 與球殼的鋼板的厚薄有關(guān)當(dāng)鋼板厚度大于 20mm 時(shí)一般采用大型破口不對稱或?qū)ΨQ當(dāng)鋼板厚度小于 20mm 時(shí)而采用手工焊時(shí)一般采用 Y 型 V 型破口 與焊接所在球殼部位即焊工操作位置有關(guān) 當(dāng)采用手工焊焊接不對稱 X 型破口時(shí)一般適宜于把上溫帶上極板的焊縫及