【正文】 gulating bearingpressure ability to spot the size of the installation of forming, volume by transportation restrictions 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。 球罐用鋼 球罐用鋼基本要求分析 球罐存儲(chǔ)的介質(zhì)一般為壓縮氣體或液化氣體，大部分為易燃、易爆有毒物質(zhì)。引進(jìn)日本球殼板，國內(nèi)安裝的 10000m3 北京天然氣球罐即選用該鋼 種 [10]。在柱式支承中，國內(nèi)外普遍采用了赤道正切柱式支承，此外還有 V 形和三柱會(huì)一柱式支承。支柱與球殼相焊焊縫的最低點(diǎn)是重點(diǎn)應(yīng)力校核部位。 第 1章 緒論 14 圖 球罐的補(bǔ)強(qiáng)形式 a) 厚壁管補(bǔ)強(qiáng) b) 整體鍛件凸緣補(bǔ)強(qiáng) 球罐安檢及檢驗(yàn)技術(shù) 球罐現(xiàn)場安裝是球罐建造的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，包括組裝、焊接、熱處理、檢驗(yàn)、試驗(yàn)等工作，內(nèi)容多、工作量大，對球罐最終質(zhì)量起到至關(guān)重要的作用。從國內(nèi)情況看，目前限制球罐向大型化方向發(fā)展的影響因素主要有： （ 1）球罐用鋼 由于國內(nèi)冶煉技術(shù)方面的因素，壓力容器專用鋼種的種類較少， 鋼材綜合性能較差，制造不了大規(guī)格，大噸位的鋼板。 根據(jù)《鋼制球形儲(chǔ)罐》規(guī)定， 當(dāng)內(nèi)壓容器上裝有安全泄放裝置安全閥時(shí)，考慮到安全閥開啟動(dòng)作滯后，容器不能及時(shí)泄壓，設(shè)計(jì)壓力不應(yīng)低于安全閥的開啟壓力通常可取最高工作壓力的 ～ 倍 。最終確定采用 4帶 10支柱混合式結(jié)構(gòu)。 β 3極邊板球心角，（ 176。設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果見計(jì)算書。6 = π4 123762 300 10。由于加托板結(jié)構(gòu)制造工藝簡單，已被大多數(shù)制造廠采用，設(shè)計(jì)和制造技術(shù)比較成熟，本次設(shè)計(jì)采用加托板連接結(jié)構(gòu)。 β 0赤道帶球心角，（ 176。 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 。 （ 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。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。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，使其逐漸過渡等方法， U形柱結(jié)構(gòu)則集中了這些特點(diǎn)。 （ 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)。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，減少制造和安裝過程中的工作量，提高使用中的安全可靠性。 （ 2） 15MnNbR 是 GB1501998 國家標(biāo)準(zhǔn)第 1 號修改單新增鋼號，它是低合金鋼領(lǐng)域中的新一代鋼種 (350MPa級 )，其強(qiáng)度和韌性優(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。由于這些特點(diǎn)，再加上球罐基礎(chǔ)簡單、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]。 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： 07021070114 專 業(yè)：過程裝備與控制工程 班 級： 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 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 專業(yè)： 過程裝備與控制 班級 ： 07 級 3班 學(xué)號： 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 （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)說明書一份。此外，球罐還有制造方便， 易于大型化、 占地面積小、操作管理和檢修方便等特點(diǎn)。07MnCrMoVR 的力學(xué)性能及其穩(wěn)定性好，國內(nèi)大部分設(shè)計(jì)、制造和組焊單位掌握其特四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 性，具有成熟的經(jīng)驗(yàn)，但對貯存液化石油氣介質(zhì)中的硫化氫含量有較嚴(yán)的要求，此外鋼廠提供寬板能力有限，不能滿足大型球罐的制造要 求 [8]，其抗 H2 S 應(yīng)力腐蝕能力不強(qiáng)，一般在液化石油氣球罐中不推薦采用 。 圖 球罐分瓣形式 a )足球式 b )桔瓣式 c )足球桔瓣混合式 不同結(jié)構(gòu)形式對球罐的制造、安裝質(zhì)量以及投用后的安全可靠性都會(huì)帶來重大的影響?？烧{(diào)式拉桿雖能調(diào)節(jié)松緊，有利于施工，但若施工后發(fā)生銹蝕則不起調(diào)節(jié)作用。該結(jié)構(gòu)制造工藝簡單，施焊方便，沒有工藝難點(diǎn)，不存在焊接死角，在三種結(jié)構(gòu)中與球殼的連接長度最長，這樣對局部應(yīng)力的改善也最有效。 球罐的發(fā)展趨勢及面臨的問題 球罐發(fā)展趨勢 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 隨著材料、焊接、制造、施工安裝技術(shù)不斷提高，球罐也正向大型化、多結(jié)構(gòu)、高參數(shù)的方向發(fā)展。因此，必須深入探討和研究大型球罐的熱處理設(shè)備和 工藝措施，并在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中予以體現(xiàn)。 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 支柱底板及拉桿部位腐蝕余量按 3mm選取。 ） 18176。大型球罐采用加托板支柱還是 U 形支柱四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 更好一直有所爭議。9 = 973854kg 積雪質(zhì)量： m4 = 0 保溫層質(zhì)量： m5 = 0 支柱和拉桿的質(zhì)量： m6 = 8500kg 附件質(zhì)量： m7 = 6500kg 操作狀態(tài)下的球罐質(zhì)量： m0 = m1+ m2 +m4 + m5 +m6 + m7 = 142585+ 490822 +0 +0+ 8500 +6500 = 648407kg 液壓試驗(yàn)狀態(tài)下的球罐質(zhì)量： mT = m1+ m3 +m6 + m7 = 142585 + 973854 +8500 +6500 = 1131439kg 球罐最小質(zhì)量： mmin = m1 +m6 + m7 = 142585+ 8500 +6500 = 157585kg 地震載荷計(jì)算 自振周期 支柱底板底面至球殼中心的距離： H O = 8000mm 支柱數(shù)目： n=10 支柱材料 10 鋼的常溫彈性模量： E S = 192 103 MPa 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 31 支柱外直徑： d O = 426mm 支柱內(nèi)直徑： d i = 408mm 支柱橫截面的慣性矩： I = 64?( do4di4 ) = 64?( 42624082 ) = 108 mm4 支柱底板底面至拉桿中心線與支柱中心線交點(diǎn)處的距離： l = 5500 mm 拉桿影響系數(shù)： ξ= 1? * lH O+2*3? 2lH O+ = 1? *55008000+2*3 ? 255008000 + = 球罐的基本自震周期： T = InEHm S33003 10???? =π√6484078000310?3310192103108= 地震力 綜合影響系數(shù)： CZ = 地震影響系數(shù)的最大值： αmax = (中度） (查 [5]表 15 得 ) 特征周期： Tg = (查 [5]表 16 得 ) 對應(yīng)于自振周期 T 的地震影響系數(shù)： α = (TgT) = ( ) = 球罐的水平地震力： Fe = CZαm0g = 648407 = 105N 風(fēng) 載荷計(jì)算 風(fēng)載形體系數(shù)： K1 = 系數(shù) ξ1 = （按 [5]表 15 選取 內(nèi)插法 ） 風(fēng)振系數(shù)： K2 = 1 + = 1 + = 10m高度處的基本風(fēng)壓值： q0 = 300 N/m2 支柱底板底面至球殼中心的距離： H0 = 8m 風(fēng)壓高度變化系數(shù)： f1 = （按 [5]表 18 選取 ） 球罐附件增大系數(shù)： f2 = 第 3章 球罐 的工藝尺寸及強(qiáng)度設(shè)計(jì) 32 球罐的水平風(fēng)力： Fw = π4DO2K1K2qo??1??2 10。 第 3 章 球罐的工藝尺寸及強(qiáng)度設(shè)計(jì) 28 第 3 章 球罐的工藝尺寸及強(qiáng)度設(shè)計(jì) 球殼計(jì)算 圖 球罐結(jié)構(gòu)參數(shù)簡圖 設(shè)計(jì)條件 設(shè)計(jì)壓力 : ciP = MPa 設(shè)計(jì)溫度： T= 50 ℃ 球殼材料密度 ρ1： 7850 3/mkg 水壓試驗(yàn)壓力： MpaPT ? 球殼內(nèi)直徑： mmDi 12300? ( 1000m3 ) 液化石油氣 密度 ρ2： 3/560 mkg 水的密度 ρ3： 1000 3/mkg 充裝系數(shù)： ?K 地震設(shè)防烈度： 6 度 基本風(fēng)壓值： q0 = 300 N/m2 支柱數(shù)目： n = 10 支柱選用 ? 4269 鋼管 拉桿選用 ? 56 圓鋼 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 球罐建造場地： Ⅱ 類場地土 ，近震， B 類地區(qū) 計(jì)算壓力 通常情況下，計(jì)算壓力等于設(shè)計(jì)壓力加上液柱靜壓力 [15] 計(jì)算壓力 Pc=設(shè)計(jì)壓力 P+液柱靜壓力 P1 設(shè)計(jì)壓力 P= 液體靜壓力 P1 =ρ2gH H= H=γRi 當(dāng) K= 時(shí) γ= γ ?系數(shù) [1] 液柱靜壓力 P1 = ρ2gH =560 = 104Mpa P1P =104106 = 3% ≤ 5% 當(dāng)元件所承受的液柱靜壓力小于 5%設(shè)計(jì)壓力時(shí)，可忽略不計(jì) [1] 所以計(jì)算壓力 Pc= 球殼厚度計(jì)算 計(jì)算厚度： δ = PCDi4[ζ]t?。 ） 14176。赤道帶由 20 瓣球殼板組成，分帶角 50176。 設(shè)計(jì)壓力 PC == 設(shè)計(jì)溫度分上限和下限兩種極端的情況分別考慮：設(shè)計(jì)溫度分上限是介質(zhì)的最高操作溫度 ℃ ，大于介質(zhì)的最高工作溫度，故確定設(shè)計(jì)溫度為 19～ +50℃ ，鋼材及焊接接頭的所有驗(yàn)收指標(biāo)都按 20℃ 驗(yàn)收。因此要發(fā)展球罐的大型化必須著重于發(fā)展球罐用鋼的研制工作。組裝技術(shù)隨著球罐的大型化、球瓣尺寸的大型化，組裝技術(shù)從早期的分帶組裝或分塊組裝向整體組裝發(fā)展，目前國內(nèi)外球罐組裝技術(shù)都是以整體組裝為主。支柱與球殼連接下部結(jié)構(gòu)一般分連接處下端加托板、翻邊和 U形柱結(jié)構(gòu) (見圖 )。裙式支承有圓筒裙式、錐式以及用鋼筋混凝土連續(xù)基礎(chǔ)支承的單埋式支承和錐底支承 等 [13]。 表 列出了國產(chǎn) 16MnR、 07MnCrMoVR、 15MnNbR 鋼板與引進(jìn)的日本W(wǎng)ELTEN610CF 鋼板化學(xué)成分和力學(xué)性能技術(shù)指標(biāo)對比。因此球罐用鋼的安全可靠性是最重要的，球罐用鋼必須滿足國務(wù)院頒發(fā)的《鍋爐壓力容器