【導讀】壁，支架人孔的設計。展形勢，安全技術等。近年來，我國在石油化工，城市燃氣的發(fā)展中，大型球。罐得到了廣泛的應用。用于存儲氣體和液化氣體。參數球罐已經實現了國產化，為我國的經濟發(fā)展做出了積極的貢獻。球罐的大型化是一個復雜的系統(tǒng)工程，它涉及到多個學科和。針對8000m3大型石油液化氣球罐設計、制造中的幾個關鍵技。礎上，完成文獻綜述的撰寫。對球罐選材進行分析比較，最終確定采?！朵撝魄蛐蝺蕖穼η蚬捱M行結構與強度設計計算。完成球罐裝配圖及各主要零部件圖。使用壓力容器分析設計系統(tǒng)。和地震載荷，保證球罐的穩(wěn)定性，在支柱之間設置拉桿相連。較少，板材利用率高，制造工作量小，焊縫短，焊縫個數少，檢驗量少，施工速度快，拉桿結構采取可調節(jié)的拉桿。使球罐可以保持平衡調節(jié)簡

　　

【正文】 度極限 σb=530 MPa 屈服極限 σs=360 MPa 常溫許用應力 [σ] t=177 MPa （ 4） 焊縫系數 球殼全部焊縫采用雙面焊全焊透結構， 100%無損探傷，按 GB1233798 和 GB15098 規(guī)定要求，取焊縫系數為 。 開孔補強 在文獻中 ??3 介紹對于開孔直徑較小的孔，在滿足以下條件的時候可不進行補強：設計壓力小于或等于 ；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力、幾何尺寸變化不連續(xù)部位會產生應力集中等因素，從安全可靠的角度出發(fā)，對所有接管都進行了補強。 目前常用的補強方法有整體補強和外加補強元件補強，本球罐開孔補強采用整體補強形式，具體結構有兩種：一種是鍛制凸緣 整體補強，對于 DN≥200mm 開孔采用該型式補強，凸緣補強優(yōu)點是它和球殼板形成的連接是對接焊接接頭，便于焊接和焊接接頭無損檢測。另一種是插入式厚壁管整體補強，對于 DN≤200mm 開孔采用該型式補強，插入式厚壁管補強優(yōu)點是結構簡單、節(jié)省材料，缺點是因開孔較小，角焊縫底部清根困難，又不能進行射線檢測和超聲檢測，容易產生未焊透等缺陷。插入管焊接是近年來球罐質量中出現問題最多的部位之一，在設計時要求制造廠從坡口開制工沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第三章 8000m179。石油液化氣球罐設計說明 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，該材料的強度指標和許用應力：強度極限 σb=530MPa 屈服極限σs=370MPa 常溫許用應力 [σ]t=177 MPa 安全泄放設計 選用安全閥作為超壓泄放裝置，安全泄放設計計算遵循 GB15098 的要求。 法蘭密封 法蘭密封采用突面密封結構，法蘭采用 系列法蘭構。 組焊 赤道板 其中 的組焊在制造廠 中 進行。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 來進行，焊后 之后 應符合下列 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 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垂直，垂直度偏差 ≤2mm。 球罐支柱與拉桿 球罐的連接結構確定 在 GB12337 標準中推薦了四種正切式支柱與球罐連接結構型式，目前主要是采用加托板的結構和 U 形上支柱加連接板結構型式。大型球罐采用加托板支柱還是 U 形支柱更好一直有所爭議。由于加托板結構制造工藝簡單，已被大多數制造廠采用，設計和制造技術比較成熟，本次設計采用加托板連接結構。 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第三章 8000m179。石油液化氣球罐設計說明 22 支柱結構 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構。支柱頂部設有球形防雨蓋板。支柱上設置了易熔塞，火災時，通氣用。 球殼板 用弦長不小于 2020mm 的樣板進行球殼板曲率檢驗，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 對角線弦長允差不大于 177。3mm； ④ 兩對角線應在同一平面上。用兩直線對角測量時，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 坡口表面進行磁粉或滲透探傷。 ③ 球殼板周邊 100mm 范圍內按 JB4730 的規(guī)定進行超聲波探傷檢查，以 Ⅲ 級為合格。 焊條 凸緣與極中板的對接焊縫、定位焊、直接與球殼板焊接的焊縫均應采用與 15MnNbR 鋼板相匹配的 或 高韌性低氫型焊條。 或 焊條應具有質量合格證明書。制造單位應按質量證明書對焊條進行驗收，并應采用相關標準按批進行下列要求的復驗 ① 焊條熔敷金屬的化學成分和力學性能 (焊態(tài) )按 GB/T51181995 規(guī)定進行沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第三章 8000m179。石油液化氣球罐設計說明 23 復驗，復驗結果應分別符合焊條熔敷金屬的化學成分和焊條熔敷金屬的力學性能的規(guī)定，按國家標準和企業(yè)標準執(zhí)行。 ② 焊條熔 敷金屬擴散氫含量的測定：焊條經 350～ 400℃ 烘干 1～ 2 h 后，按 GB/T 39651995 中的甘油法進行，擴散氫的含量 ≤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準范圍內，對于 5000m3 這樣的特大球罐，國內外均沒有整體熱處理的經驗，風險較大。但由于液化石油氣中含有 H2S，按照 GB15098 的要求，必須進行焊后整體熱處理。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行，焊后應符合下列條件 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垂直， 垂直度偏差 ≤2mm。 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第四章 球罐的強度計算 24 第四章 球罐的強度計算 圖 球罐結構參數簡圖 設計壓力： p = 設計溫度： T = 50℃ 水壓試驗壓力： PT = MPa 球殼內直徑 Di= 24800mm( 8000m3 ) 儲存物料：液化石油氣 充裝系數： K = 地震設防烈度： 7 度 高度處的基本風壓值： 600Pa 球罐建造場地： Ⅱ 類場地土 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第四章 球罐的強度計算 25 計算壓力 圖 球殼各帶物料高度簡圖 設計壓力： 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 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第四章 球罐的強度計算 26 球殼各帶的計算壓力： pci= ghi 2p ?? 109 （ 41） pc1= + 0 = pc2=+560109 = pc3=+560109 = pc4=+560109 = pc5 = + 560109 = 球殼內直徑： Di = 24000 mm 設計溫度下球殼材料 15MnNbR 的許用應力： [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： 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= 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第四章 球罐的強度計算 27 地震載荷計算 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 支柱內直徑： di = 1000mm 支柱底板底面至拉桿中心線與支柱中心線交點處的距離： l = 9000 mm 拉桿影響系數： ξ= 地震力 綜合影響系數： Cz = 地震影響系數的最大值： 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力引起的最大彎矩： Mmax= Fmax L = 1063200 = 109 N/mm （ 45） 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第四章 球罐的強度計算 28 支座底板直徑 基礎采用鋼筋混凝土，其許用壓應力為 ， 地腳螺栓直徑 d=30mm 圖 43 基礎示意圖 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第五章 致謝 29 第五章 致謝 本論文是在導師的悉心指導下完成的。精益求精的學風，誨人不倦的師德，嚴以律己、寬以待人的崇高風范，以及科學的研究方法和良好思維方式使我在學習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階段王老師都給和大量細致具體的指導和幫助，傾注了導師大量的心血。本論