【導(dǎo)讀】壁，支架人孔的設(shè)計(jì)。展形勢(shì)，安全技術(shù)等。近年來，我國在石油化工，城市燃?xì)獾陌l(fā)展中，大型球。罐得到了廣泛的應(yīng)用。用于存儲(chǔ)氣體和液化氣體。參數(shù)球罐已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化，為我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了積極的貢獻(xiàn)。球罐的大型化是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，它涉及到多個(gè)學(xué)科和。針對(duì)8000m3大型石油液化氣球罐設(shè)計(jì)、制造中的幾個(gè)關(guān)鍵技。礎(chǔ)上，完成文獻(xiàn)綜述的撰寫。對(duì)球罐選材進(jìn)行分析比較，最終確定采?！朵撝魄蛐蝺?chǔ)罐》對(duì)球罐進(jìn)行結(jié)構(gòu)與強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算。完成球罐裝配圖及各主要零部件圖。使用壓力容器分析設(shè)計(jì)系統(tǒng)。和地震載荷，保證球罐的穩(wěn)定性，在支柱之間設(shè)置拉桿相連。較少，板材利用率高，制造工作量小，焊縫短，焊縫個(gè)數(shù)少，檢驗(yàn)量少，施工速度快，拉桿結(jié)構(gòu)采取可調(diào)節(jié)的拉桿。使球罐可以保持平衡調(diào)節(jié)簡(jiǎn)

　　

【正文】 度極限 σb=530 MPa 屈服極限 σs=360 MPa 常溫許用應(yīng)力 [σ] t=177 MPa （ 4） 焊縫系數(shù) 球殼全部焊縫采用雙面焊全焊透結(jié)構(gòu)， 100%無損探傷，按 GB1233798 和 GB15098 規(guī)定要求，取焊縫系數(shù)為 。 開孔補(bǔ)強(qiáng) 在文獻(xiàn)中 ??3 介紹對(duì)于開孔直徑較小的孔，在滿足以下條件的時(shí)候可不進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)：設(shè)計(jì)壓力小于或等于 ；相鄰開孔中心的間距不小于兩孔直徑和的兩倍；接管公稱外徑小于或等于 89mm；接管最小壁厚滿足某一基本規(guī)定。對(duì)比該條件，本球罐有一些小開孔可以滿足的，但考慮到開孔附近材料可能存在缺陷、接管焊縫存在焊接應(yīng)力、幾何尺寸變化不連續(xù)部位會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中等因素，從安全可靠的角度出發(fā)，對(duì)所有接管都進(jìn)行了補(bǔ)強(qiáng)。 目前常用的補(bǔ)強(qiáng)方法有整體補(bǔ)強(qiáng)和外加補(bǔ)強(qiáng)元件補(bǔ)強(qiáng)，本球罐開孔補(bǔ)強(qiáng)采用整體補(bǔ)強(qiáng)形式，具體結(jié)構(gòu)有兩種：一種是鍛制凸緣 整體補(bǔ)強(qiáng)，對(duì)于 DN≥200mm 開孔采用該型式補(bǔ)強(qiáng)，凸緣補(bǔ)強(qiáng)優(yōu)點(diǎn)是它和球殼板形成的連接是對(duì)接焊接接頭，便于焊接和焊接接頭無損檢測(cè)。另一種是插入式厚壁管整體補(bǔ)強(qiáng)，對(duì)于 DN≤200mm 開孔采用該型式補(bǔ)強(qiáng)，插入式厚壁管補(bǔ)強(qiáng)優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、節(jié)省材料，缺點(diǎn)是因開孔較小，角焊縫底部清根困難，又不能進(jìn)行射線檢測(cè)和超聲檢測(cè)，容易產(chǎn)生未焊透等缺陷。插入管焊接是近年來球罐質(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沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 8000m179。石油液化氣球罐設(shè)計(jì)說明 21 藝到焊接工藝、清根方法等從工藝上保證完全焊透。所有凸緣和厚壁管都為鍛件，材料為 20MnMo，該材料的強(qiáng)度指標(biāo)和許用應(yīng)力：強(qiáng)度極限 σb=530MPa 屈服極限σs=370MPa 常溫許用應(yīng)力 [σ]t=177 MPa 安全泄放設(shè)計(jì) 選用安全閥作為超壓泄放裝置，安全泄放設(shè)計(jì)計(jì)算遵循 GB15098 的要求。 法蘭密封 法蘭密封采用突面密封結(jié)構(gòu)，法蘭采用 系列法蘭構(gòu)。 組焊 赤道板 其中 的組焊在制造廠 中 進(jìn)行。焊后 在 弦長不小于 1000mm 的 模版 檢查赤道板曲率 大小 ，最大 的 間隙 為 ≤3mm。人孔 和 接管 在 與極板的組焊 其中 在制造單位 來進(jìn)行，焊后 之后 應(yīng)符合下列 的 條件： ① 人孔、接管 其中的 開孔位置 和 外伸高度 允許差距 ≤5mm。 ② 開孔球殼板 在其中的 周邊 100mm 的范圍內(nèi) 在其中 距開孔中心一倍 差不多的地方 開孔直徑處， 在用 弦長不小于 1000mm 的 模版 檢查極板曲率 增大 ，最大間隙 最大不大于 3mm。 ③ 支柱的直線度偏差不得大于 10mm。上支柱與赤道板組焊后， 在 用弦長不小于 1000mm的 模版 檢查赤道板 其中 曲率，最大 的 間隙 要求 不得大于 3mm。 ④ 支柱與底板的組焊應(yīng)垂直，垂直度偏差 ≤2mm。 球罐支柱與拉桿 球罐的連接結(jié)構(gòu)確定 在 GB12337 標(biāo)準(zhǔn)中推薦了四種正切式支柱與球罐連接結(jié)構(gòu)型式，目前主要是采用加托板的結(jié)構(gòu)和 U 形上支柱加連接板結(jié)構(gòu)型式。大型球罐采用加托板支柱還是 U 形支柱更好一直有所爭(zhēng)議。由于加托板結(jié)構(gòu)制造工藝簡(jiǎn)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)。 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 8000m179。石油液化氣球罐設(shè)計(jì)說明 22 支柱結(jié)構(gòu) 支柱分兩段制造，上支柱和下支柱材料采用 ? 103618mm的 16MnR 制造，兩段的環(huán)向連接焊縫采用全熔透結(jié)構(gòu)。支柱頂部設(shè)有球形防雨蓋板。支柱上設(shè)置了易熔塞，火災(zāi)時(shí)，通氣用。 球殼板 用弦長不小于 2020mm 的樣板進(jìn)行球殼板曲率檢驗(yàn)，樣板與球殼板面間隙 e 不得大于 3mm。幾何尺寸偏差： ① 長度方向弦長允差不大于 177。； ② 寬度方向弦長允差不大于 177。； ③ 對(duì)角線弦長允差不大于 177。3mm； ④ 兩對(duì)角線應(yīng)在同一平面上。用兩直線對(duì)角測(cè)量時(shí)，兩直線的垂直距離偏差不得大于 5mm。 坡口 ① 坡口表面粗糙度 Ra≤25μm，平面度 B≤=28=。 ② 坡口表面進(jìn)行磁粉或滲透探傷。 ③ 球殼板周邊 100mm 范圍內(nèi)按 JB4730 的規(guī)定進(jìn)行超聲波探傷檢查，以 Ⅲ 級(jí)為合格。 焊條 凸緣與極中板的對(duì)接焊縫、定位焊、直接與球殼板焊接的焊縫均應(yīng)采用與 15MnNbR 鋼板相匹配的 或 高韌性低氫型焊條。 或 焊條應(yīng)具有質(zhì)量合格證明書。制造單位應(yīng)按質(zhì)量證明書對(duì)焊條進(jìn)行驗(yàn)收，并應(yīng)采用相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)按批進(jìn)行下列要求的復(fù)驗(yàn) ① 焊條熔敷金屬的化學(xué)成分和力學(xué)性能 (焊態(tài) )按 GB/T51181995 規(guī)定進(jìn)行沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 8000m179。石油液化氣球罐設(shè)計(jì)說明 23 復(fù)驗(yàn)，復(fù)驗(yàn)結(jié)果應(yīng)分別符合焊條熔敷金屬的化學(xué)成分和焊條熔敷金屬的力學(xué)性能的規(guī)定，按國家標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。 ② 焊條熔 敷金屬擴(kuò)散氫含量的測(cè)定：焊條經(jīng) 350～ 400℃ 烘干 1～ 2 h 后，按 GB/T 39651995 中的甘油法進(jìn)行，擴(kuò)散氫的含量 ≤0． 025 mL/g 為合格。目前，我國整體熱處理過最大的球罐為 7000m3，且溫差已難以控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，對(duì)于 5000m3 這樣的特大球罐，國內(nèi)外均沒有整體熱處理的經(jīng)驗(yàn)，風(fēng)險(xiǎn)較大。但由于液化石油氣中含有 H2S，按照 GB15098 的要求，必須進(jìn)行焊后整體熱處理。熱處理工藝由施焊單位提供，熱處理后不得再施焊。 組焊 支柱與赤道板的組焊在制造廠進(jìn)行。焊 后用弦長不小于 1000mm 的樣板檢查赤道板曲率，最大間隙 ≤3mm。人孔、接管與極板的組焊在制造單位進(jìn)行，焊后應(yīng)符合下列條件 ① 人孔、接管的開孔位置及外伸高度允差 ≤5mm。 ② 開孔球殼板周邊 100mm 的范圍內(nèi)及距開孔中心一倍開孔直徑處，用弦長不小于 1000mm 的樣板檢查極板曲率，最大間隙不得大于 3mm。 ③ 支柱的直線度偏差不得大于 10mm。上支柱與赤道板組焊后，用弦長不小于 1000mm 的樣板檢查赤道板的曲率，最大間隙不得大于 3mm ④ 支柱與底板的組焊應(yīng)垂直， 垂直度偏差 ≤2mm。 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 球罐的強(qiáng)度計(jì)算 24 第四章 球罐的強(qiáng)度計(jì)算 圖 球罐結(jié)構(gòu)參數(shù)簡(jiǎn)圖 設(shè)計(jì)壓力： p = 設(shè)計(jì)溫度： T = 50℃ 水壓試驗(yàn)壓力： PT = MPa 球殼內(nèi)直徑 Di= 24800mm( 8000m3 ) 儲(chǔ)存物料：液化石油氣 充裝系數(shù)： K = 地震設(shè)防烈度： 7 度 高度處的基本風(fēng)壓值： 600Pa 球罐建造場(chǎng)地： Ⅱ 類場(chǎng)地土 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 球罐的強(qiáng)度計(jì)算 25 計(jì)算壓力 圖 球殼各帶物料高度簡(jiǎn)圖 設(shè)計(jì)壓力： p = MPa 球殼各帶物料的高度（如圖 ）： h1 = 0 h2= h3= h4= h5= 物料密度： ? = 560 kg/m3 重力加速度： g = m/s2 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 球罐的強(qiáng)度計(jì)算 26 球殼各帶的計(jì)算壓力： pci= ghi 2p ?? 109 （ 41） pc1= + 0 = pc2=+560109 = pc3=+560109 = pc4=+560109 = pc5 = + 560109 = 球殼內(nèi)直徑： Di = 24000 mm 設(shè)計(jì)溫度下球殼材料 15MnNbR 的許用應(yīng)力： [δ]t = 177 MPa 球殼平均直徑： Dcp = 24750 mm； 球殼材料密度： ? 1 =582kg/m3； 充裝系數(shù)： K = ； 水的密度： ? 3 = 1000 kg/m3； 球殼外直徑： Do = 24900mm； 基本雪壓值： q= 400Pa 球殼各帶球心角： αT =75176。， αTT =30176。， αE =45176。α BT =30176。， αB =75176。 球殼各帶的質(zhì)量： 2 0 6 49 .0 1 k g107850182c o s1182 4 9 003 .1 40 .5m 92 ????????? ）（）（ TT ? 4 5 6 0 4. 0 2 k g107850202s i n2c o s20249003 .1 40 .5m 92 ?????????? ）（）（ ETTT ?? mE=(21200+24)2(sin45/2)247850109= mET=(21200+24)2(cos75/2sin45/2)247850109= 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 球罐的強(qiáng)度計(jì)算 27 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： H0 = 12200 mm 支柱數(shù)目： n = 12 支柱材料 16MnR 鋼的常溫彈性模量： Es = 206103 MPa 支柱外直徑： do = 1036mm 支柱內(nèi)直徑： di = 1000mm 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 = 9000 mm 拉桿影響系數(shù)： ξ= 地震力 綜合影響系數(shù)： Cz = 地震影響系數(shù)的最大值： a max = 球罐的水平地震力： Fe=Czam0g==106N （ 42） (Fe+)與 Fw的較大值 Fmax： Fe+=106+105=? 106NFw=105N （ 43） Fmax = 106 N 力臂： L = H0 l = 12200 9000 = 3200 mm （ 44） 由水平地震力和水平風(fēng)力引起的最大彎矩： Mmax= Fmax L = 1063200 = 109 N/mm （ 45） 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 球罐的強(qiáng)度計(jì)算 28 支座底板直徑 基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土，其許用壓應(yīng)力為 ， 地腳螺栓直徑 d=30mm 圖 43 基礎(chǔ)示意圖 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第五章 致謝 29 第五章 致謝 本論文是在導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)下完成的。精益求精的學(xué)風(fēng)，誨人不倦的師德，嚴(yán)以律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，以及科學(xué)的研究方法和良好思維方式使我在學(xué)習(xí)和工作中做人做事方面受益匪淺。從選題、研究工作到論文撰寫的各個(gè)階段王老師都給和大量細(xì)致具體的指導(dǎo)和幫助，傾注了導(dǎo)師大量的心血。本論