【正文】 estrictions on basic not other pressure vessel inparable excellent. (1) Reading search literatures, in a systematic understanding of the structure design and manufacturing methods were, on the basis of introduction, the writing of finish. (2) Countermessure carries on the analysis parison, select material countermessure process structure design and size calculation。 2．指定查閱的主要參考文獻(xiàn)及說明 、 1） 《 GB150 鋼制壓力容器》 2） 《固定式壓力容器監(jiān)察規(guī)程》 3） 《球罐與大型容器》 4） 《 GB12337 鋼制球型儲(chǔ)罐》 3．進(jìn)度安排 設(shè)計(jì)（論文）各階段名稱 起 止 日 期 1 完成開題報(bào)告和文獻(xiàn)的相關(guān)收集工作 3 月 1 日 到 3 月 22 日 2 主要元件和零部件材料的選擇和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3 月 22 日到 4 月 7 日 3 容器強(qiáng)度校核和開孔補(bǔ)強(qiáng)的校核 4 月 8 日到 5 月 1 日 4 儲(chǔ)罐的焊接和熱處理方式的選擇 5 月 2 日到 5 月 15 日 5 檢查復(fù)算并完成設(shè)計(jì)任務(wù)書 5 月 16 日到 5 月 22 日 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 摘 要 針對(duì) 1000m3大型石油液化氣球罐設(shè)計(jì)、制造中的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)：球罐選材、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行了研究，完成了如下工作： （ 1） 閱讀 查找 大量國內(nèi)外文獻(xiàn)，在系統(tǒng)了解球罐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及制造方法的基礎(chǔ)上，并對(duì)比國內(nèi)和國外球罐技術(shù)和發(fā)展趨勢(shì)， 完成 緒論 的撰寫。球形貯罐和圓筒形貯罐相比 :球罐 具有 金屬耗量少、 投資少 、 占地面積少等優(yōu)點(diǎn) , 但加工制造及安裝復(fù)雜 , 焊接工作量大 , 故安裝費(fèi)用較高。 國內(nèi)外球罐技術(shù)發(fā)展的方向都是高參數(shù)大型化，球罐大型化可以降低單位容積存儲(chǔ)能力的投資，節(jié)省占地，也節(jié)省了輔助設(shè)施的費(fèi)用，同時(shí)便于管理。 國內(nèi)外球罐的常用鋼種 我國球罐選用的材料主要是國產(chǎn)鋼材，在役國產(chǎn)球罐用材主要有： Q235A、 、 20R、 16Mn、 15MnV、 15MnVR、 15MnVN、 15MnVNR、 16MnDR、09Mn2VDR 及從國外引進(jìn)的各種球罐材料。該鋼種采用先進(jìn)的冶煉工藝，鋼材的化學(xué)成分、力學(xué)性能及冷彎性能得到很好的保證。在制造、檢驗(yàn)、驗(yàn)收中還應(yīng)執(zhí)行 GB500941998《球形儲(chǔ)罐施工及驗(yàn)收規(guī)范》、 GB66541996《壓力容器用碳素鋼和低合金鋼厚鋼板》、 JB47262020《壓力容器用碳素鋼和低合金鋼鍛件》、 JB47302020《壓力容器無損檢測(cè)》、 JB47082020《鋼制壓力容器焊接工藝評(píng)定》、 HG/—87《球形儲(chǔ)罐質(zhì)量等級(jí)評(píng)定及檢查細(xì)則》，球罐安裝質(zhì)量要達(dá)到 SHJ514 《石油化工設(shè)備安裝工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》中第八章 “球型儲(chǔ)罐安裝工程 ”中優(yōu)良工程要求。不同分瓣形式分帶的數(shù)量一般不同，混合式的分帶數(shù)一般會(huì)比桔瓣式少；由于混合式球罐極帶有 7 塊板組成，桔瓣式只有 3 塊，兩極相加多 8 塊，因此如果兩種分瓣形式的支柱和帶數(shù)完全相四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 同，混合式球罐的球殼板數(shù)量反而比桔瓣式多一些。 赤道正切柱式支座的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：多根圓柱狀的支柱在球殼赤道部位等距離布置，與球殼相切或近似相切 (相割 )而焊接起來。其特點(diǎn)是：鋼管焊接在支柱上，形成較穩(wěn)固的剛性結(jié)構(gòu)，能有效防止橫向載荷造成的破壞；可省去大量零部件，不需任何機(jī)械加工，制造比較簡(jiǎn)單，現(xiàn)場(chǎng)安裝方便；支柱受力情況較好，能承受拉伸和壓縮載荷 (可調(diào)式只能承受拉伸載荷 )。該結(jié)構(gòu)制造工藝簡(jiǎn)單，已被大多數(shù)制造廠采用。 GB1233798增加了 U形柱結(jié)構(gòu)，解決了低溫球罐支柱連接無法解決的難題。 球罐安裝中焊接工作量大，焊接質(zhì)量要求高，不同的球罐鋼有不同的焊接特點(diǎn)和工藝要求，要嚴(yán)格按評(píng)定合格的焊接工藝執(zhí)行。其中，最主要的是向大型化方向發(fā)展。F 和 WELTEN80。為提高其組裝尺寸精度、改善施焊條件、避免強(qiáng)力組裝，應(yīng)更好和有效地提高球殼板尺寸精度和組裝間隙尺寸精度等?？紤]到本球罐較大，內(nèi)部檢修時(shí)需設(shè)置內(nèi)部旋梯，為便于內(nèi)部旋梯的固定和安裝，確定將上下各一個(gè) ? 500mm 的人孔各置于上下極中央。該材料 ? b=470MPa ， ? s=305 MPa，常溫許用應(yīng)力 [? ]t=157 MPa。 ；極帶上下各由 7瓣組成，分帶角 90176。 ） 50176。β02 ? arcsin(D 02R )= 180。 支柱結(jié)構(gòu) 支柱 采用無縫鋼管，無縫鋼管的選擇根據(jù)文獻(xiàn) [18]選擇， 整體 制造，支柱材料采用?4269 mm 的 10 號(hào)鋼 制造， 連接焊縫采用全熔透結(jié)構(gòu)。=≤ [ζ]t? = 157 = 計(jì)算厚度： δ = 設(shè)計(jì)厚度： δd =δ+C2 = + = 名義厚度： δn =δd +C1 = + = 向上圓整后 = 38mm 球罐質(zhì)量計(jì)算 球殼平均直徑： Dcp = 12300 +δn2 2 = 12338mm 球殼外徑： Do = 12376mm 球殼質(zhì)量： M1 =πDcp2δnρ1 10。6 = 104N 彎矩計(jì)算 ( Fe + Fw )與 Fw的較大值 Fmax： Fe + Fw = 105 + 104 = 105N Fw = 105N Fmax = 105N 力臂： L = ???? ? l = 8000 ? 5500 = 2500 mm 由水平地震力和水平風(fēng)力引起的最大彎矩： Mmax = Fmax L = 105 2500 = 109 N/mm 支柱計(jì)算 單個(gè)支柱垂直載荷 （ 1）重力載荷 操作狀態(tài)下的重力載荷： G0 = ngm0 = 10 ? = 105 N 液壓試驗(yàn)狀態(tài)下的重力載荷： GT = ngmT = 10 ? = 106 N （ 2）支柱的最大垂直載荷 支柱中心圓半徑 ： R = Ri = 6150 mm； 最大彎矩對(duì)支柱產(chǎn)生的垂直載荷的最大值： （按 [5]表 19 計(jì)算） (Fi)max = RMmax = 9? = 104 N 拉桿作用在支柱上的垂直載荷的最大值： （按 [5]表 19 計(jì)算） (Pi。9 = 490822kg 液壓實(shí)驗(yàn)時(shí)液體的質(zhì)量： M3 = π6Di3ρ3 10。 支柱和拉桿設(shè)計(jì)計(jì)算 支柱和拉桿的設(shè)計(jì)計(jì)算遵循 [5]中 ～ 節(jié)。 球罐支柱與拉桿 球罐連接結(jié)構(gòu)形式的確定 GB1233798 中 要求支柱與球殼的連接為赤道正切式。 ） 14176。極板尺寸按文獻(xiàn) [1]中的方法，溫帶板和赤道板尺寸按文獻(xiàn) [14] 中的方法，球罐共有球殼板54塊，其中：極中板 1塊，尺寸見球圖 ；極邊板 2塊，尺寸見圖 ；極側(cè)板 4塊，尺寸見圖 ；赤道板 20 塊，尺寸見圖 ；溫帶板 20 塊，尺寸見圖 。根據(jù) GB/T17261— 1998《鋼制球形儲(chǔ)罐型式與基本參數(shù)》 ，同時(shí)充分考慮鋼板廠貨供尺寸，制造廠的球片壓制能力，以及安裝單位現(xiàn)場(chǎng)的安裝能力。 布置在 R2020圓周上的有： DN250 的液化氣進(jìn)口接管 N5A 和出口接管 N5B。 球罐主要設(shè)計(jì)參數(shù)的確定 設(shè)計(jì)壓力和設(shè)計(jì)溫度 烴類飽和蒸氣壓力與溫度的關(guān)系可以從《煤氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》上冊(cè)可以查得，根據(jù)新疆地區(qū)液化石油氣的組成成分特性，查各種溫度下這些成分的飽和蒸氣壓力如表 所示 表 50℃ 溫度下各成分的飽和蒸氣壓力 溫度 ℃ 飽和蒸氣壓力 Mpa (絕 ) 異辛烷 乙烷 丙烷 異丁烷 正丁烷 異 戊烷 正 戊烷 50 0 7 根據(jù)道爾頓分壓定律，計(jì)算各種溫度下液化石油氣中各種成分的飽和蒸氣分壓 第 2章 球罐的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 18 表 各種烴類在 50℃ 時(shí)的飽和蒸氣分壓 溫度 ℃ 飽和蒸氣壓力 Mpa (絕 ) 異辛烷 乙烷 丙烷 異丁烷 正丁烷 異 戊烷 正 戊烷 50 0 01573 根據(jù)表 計(jì)算出 50℃ 時(shí)下液化石油氣飽和蒸氣壓力 P=+++++ P= Mpa 因新疆地區(qū)液化石油氣在 50℃ 時(shí)飽和蒸氣壓力為 大于 50℃ 時(shí)異丁烷的飽和蒸氣壓力（ ），按《容規(guī)》的規(guī)定，取 50℃ 時(shí)丙烷的飽和蒸氣壓力 為 （表壓）（據(jù)《容規(guī)》規(guī)定，如果如無特殊要求，均為表壓）。目前，國內(nèi)已部分采用并將大量采用 ? s≥490MPa的高強(qiáng)鋼，這種鋼焊接時(shí)裂紋敏感性相對(duì)較差，因此必須嚴(yán)格執(zhí)行焊接工藝（包括焊條、預(yù)熱、后熱等），并對(duì)上崗焊工進(jìn)行嚴(yán)格的培訓(xùn)。隨著相應(yīng)技術(shù)的發(fā)展，這些制約因素不斷得到解決，又促使球罐大型化的發(fā)展。近年來 TOFD 及相共振等無損檢測(cè)新技術(shù)在球罐上也有應(yīng)用。由于插式接管焊縫是近年來球罐質(zhì)量中出現(xiàn)問題最多的部位之一，在設(shè)計(jì)時(shí)要求制造廠從坡口開制工藝到焊接工藝及清根方法在工藝上保證完全焊 透 [15]。但因翻邊的寬度有限，且會(huì)減薄支柱管壁，對(duì)改善支柱與球殼連接最低點(diǎn)的應(yīng)力作用不明顯。 a)可調(diào)式拉桿 b)固定式拉桿 圖 拉桿結(jié)構(gòu)形式 支柱與球殼連接點(diǎn)下部結(jié)構(gòu) 在支柱與球殼相接的球殼局部區(qū)域中，受力及變形相當(dāng)復(fù)雜，應(yīng)力數(shù)值高，變化梯度大，是整個(gè)球罐中的高應(yīng)力區(qū)。 （ 1）可調(diào)式拉桿 (如圖 )采用圓鋼加工而成，拉桿與支柱采用銷釘連接， 2 根拉桿立體交叉處留有間隙。 支柱結(jié)構(gòu) 球罐支座是球罐中用以支承球殼及其附件和儲(chǔ)存物料重量的結(jié)構(gòu)部件，有柱式和裙式兩種形式。 （ 3）混合式球罐的球殼組成是：赤道帶和溫帶采用桔瓣式，極板采用足球瓣式。 （ 4） 日本產(chǎn) 610CF 鋼是近年來推出的具有低裂紋敏感性和韌度較高，焊接性能優(yōu)良的鋼種，鋼的碳當(dāng)量 eqC 和焊接裂紋敏感性系數(shù) cmP 均相對(duì)較低，因此焊接性能優(yōu)良，且國內(nèi)部分設(shè)計(jì)、制造和組焊單位已較好掌握該鋼種的特性。 幾種典型球罐用鋼的優(yōu)劣對(duì)比 （ 1） 07MnCrMoVR 鋼是我國 “七五 ”期間開發(fā)出來的新鋼種，該鋼的力學(xué)性能相當(dāng)于 WELTEN62CF 鋼的實(shí)際水平。 球罐是一個(gè)大型、復(fù)雜的焊接殼體結(jié)構(gòu)，它涉及到材料科學(xué)、殼體結(jié)構(gòu)理論、塑性加工技術(shù)、焊接技術(shù)、熱處理技術(shù)、無損檢測(cè)技術(shù)、斷裂力學(xué)等多學(xué)科和技術(shù)領(lǐng)域，對(duì)球罐設(shè)計(jì)方法和理論、選材和材料評(píng)價(jià)體系、高性能材料的焊接及熱處理技術(shù)、大板片第 1章 緒論 8 球罐制造技術(shù) 的理論和實(shí)際都有重要作用。 球形儲(chǔ)罐與其他型式的壓力容器比較，有許多突出的優(yōu)點(diǎn)。 關(guān)鍵詞： 球形儲(chǔ)罐；容器用鋼；結(jié)構(gòu)； 強(qiáng)度計(jì)算 ABSTRACT 2 ABSTRACT With the rapid development of social economy and the increasing of people39。 （ 2） 對(duì)球罐選材進(jìn)行分析比較，對(duì)球罐進(jìn)行工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和尺寸計(jì)算；根據(jù)GB1233798《鋼制球形儲(chǔ)罐》對(duì)球罐進(jìn)行結(jié)構(gòu)與強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算。一般單罐容積大于 2003m 或貯存總量大于 500 3m 選用球形 儲(chǔ)罐 比較經(jīng)濟(jì) ； 而圓筒形貯罐具有加工制造安裝簡(jiǎn)單 , 安裝費(fèi)用少等優(yōu)點(diǎn) , 但金屬耗量大占地面積大 , 所以在單罐容積小于 100 3m 或 總貯量小于 500 3m 選用臥式貯罐比較經(jīng)濟(jì)。國外先進(jìn)工業(yè)國家開展石油液化氣球罐大型化工作較早，技術(shù)水平較高，建造 1000025000 3m 大型球罐已相當(dāng)普遍，如文獻(xiàn) [2]介紹，日本 1968 年制成了容量 20200 3m 的大型球罐， 1985 年日本新日鐵公司為日本西部瓦斯用本公司生產(chǎn)的 WELTEN80C 型高強(qiáng)度鋼制造一臺(tái)大型球罐，設(shè)計(jì)壓力 、直徑為 、容積為 26700 m3。到二十世紀(jì)末為止，我國建設(shè)的球罐主要選用 16MnR，約占總量的 85%左右，進(jìn)入 21 世紀(jì)以后據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn) GB1233798《鋼制球形儲(chǔ)罐》規(guī)定，球罐用材可選 20R、 16MnR、 15MnVR、 15MnVNR、 16MnDR、 09Mn2VDR，國產(chǎn)低溫球罐可選用 07MnCrMoVR、 07MnNiCrMoVDR（ CF 鋼）。 15MnNbR 具有良好的綜合性能 [9]，