【正文】 9 = 球殼的有效厚度 ： = = 46 3 = 43mm 操作狀態(tài)下球殼赤道線的薄膜應(yīng)力 : ?o = P Po Di 4 = 14200 43 4 43 = 液壓試驗(yàn)狀態(tài)下球殼赤道線的薄膜應(yīng)力 : ?T = PT PT Di 4 14200 43 4 43 = 球殼內(nèi)半徑 : 7100jR mm? 球殼材料的泊松比 : ?? 球殼材料 Q345R 的彈性模量 : 3E= 20 6 10 MPa? 操作狀態(tài)下支柱的偏心彎矩 : ? ? ? ?6 601 31 4 4 . 3 7 7 1 0 0 1 . 1 5 3 1 01 1 0 . 3 4 . 1 5 1 0 .2 0 6 1 0o e i oRWM N m mE? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?? 液壓試驗(yàn)狀態(tài)下支柱的偏心彎矩 : 遼寧石油化工大學(xué)順華能源學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙 ? ? ? ?6 61 31 9 0 . 6 8 7 1 0 0 1 . 7 2 4 1 01 1 0 . 3 7 . 9 0 7 1 0 .2 0 6 1 0T e i TT RWM N m mE? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?? ? 附加彎矩 操作狀態(tài)下支柱的附加彎矩 : ? ? ? ?3 702 2 2 306 6 1 9 1 1 0 5 5 2 3 7 0 5 6 0 . 0 7 1 0 0 1 4 4 . 3 71 1 0 . 3 2 . 6 5 1 1 0 .9 6 0 0 2 0 6 1 0s o e iE I RM N m mHE ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ???液壓試驗(yàn)狀態(tài)下支柱的附加彎矩 : ? ? ? ?3 72 2 2 306 6 1 9 1 1 0 5 5 2 3 7 0 5 6 0 7 1 0 0 1 9 0 . 6 81 1 0 . 3 3 . 3 7 8 1 0 .9 6 0 0 2 0 6 1 0s T e iT E I RM N m mHE ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ???? 總 彎 矩 操作狀態(tài)下支柱的總彎矩 712 66 10 .o o oM M M N m m? ? ? ? 液壓試驗(yàn)狀態(tài)下支柱的總彎矩 712 4 .1 6 8 1 0 .T T TM M M N m m? ? ? ? 支柱穩(wěn)定性校核 計(jì)算長度系數(shù) : 3 1k? ? 單個(gè)支柱的橫截面積 ： ? ? ? ?2 2 2 2 20A = 5 3 0 5 1 0 1 6 3 3 6 . 344 id d m m??? ? ? ? 支柱的慣性半徑 ： 552370560 1 8 3 .91 6 3 3 6 .3i Ir m mA? ? ? 支柱長細(xì)比 ： 30 1 9 6 0 0 5 2 .2 11 8 3 .9iKHr? ?? ? ? 支柱材料 16MnR 鋼的常溫屈服點(diǎn) : s =245 MPa? 支柱換算長細(xì)比 ： 遼寧石油化工大學(xué)順華能源學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙 35 2 . 2 1 2 4 5 0 . 6 01 9 1 1 0ssE??? ??? ? ? ?? ?? 系數(shù)： 23= , =?? 彎矩作用平面內(nèi)的軸心受壓支柱穩(wěn)定系數(shù) ： ?p = 12λ ? [(α α3λ? λ ?) √(α α3λ? λ ?) 4λ ?] = 12 [ √ 4 ] = 等效彎矩系數(shù) : m=1? 截面塑性發(fā)展系數(shù) : =? 單個(gè)支柱的截面系數(shù) : Z = π do di 32doπ 530 510
。9 = 液壓試驗(yàn)狀態(tài)下液體在赤道線的液柱靜壓力 ： PT = hT ρ 3g 10。j） m x = x = 6400 = 10 N 以上兩力之和的最大值 (按 GB 123371998 表計(jì)算 )： ? ? m a x m a xm a x950. 11 76 0. 30 781. 37 6 10 64 00 43 01 47 .60. 11 76 0. 30 7871 00 71 001. 42 1 10i i jM lFFPRRN?? ? ???? ? ? ??? 組合載荷 操作狀態(tài)下支柱的最大垂直載荷 ： ? ? 6 5 600 m a x 1 .0 1 1 1 0 1 .4 2 1 1 0 1 .1 5 3 1 0i i jW G F P N?? ? ? ? ? ? ? ? ? 液壓試驗(yàn)狀態(tài)下支柱的最大垂直載荷 ： 遼寧石油化工大學(xué)順華能源學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙 ? ? m a xm a x46560. 34. 39 3 101. 72 0 10 0. 3 1. 42 1 1043 01 47 .61. 72 4 10wT T i i jFW G F PFN?? ? ??? ? ? ? ? ??? 單個(gè)支柱彎矩 ? 偏心彎矩 操作狀態(tài)下赤道線的液柱高度 : h = 7100 = 液壓試驗(yàn)狀態(tài)下赤道線的液柱高度 : hT = 7100mm 操作狀態(tài)下物料在赤道線的液柱靜壓力 ： Po = h ρ g 10。6= π4 14292 400 10。9 = ② 壓力實(shí)驗(yàn)前的校核球殼應(yīng)力 ? = PT Di 4 = （ 14200 43）4 43 = 液壓實(shí)驗(yàn) ? ? ? = 305 1 = 所以 ? ?符合設(shè)計(jì)要求 。 遼寧石油化工大學(xué)順華能源學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙 圖 41 球罐靜液位示意圖 1h =0mm 2h = 3h = 4 mm? 物料密度 : ρ =重力加速度 :g= m/ 球殼各帶的計(jì)算壓力： P i = P hiρ g 10 9 P 1 =+0= P 2 = 10 9 = P 3 = 10 9 = P 4 = 10 9 = ?球殼各帶的厚度計(jì)算 球殼內(nèi)直徑 14200iD mm? 設(shè)計(jì)溫度下球殼材料 : 16MnR(正火 )的許用應(yīng)力： ? ?t =157 MPa? 焊縫系數(shù)： 1?? .00 厚度附加量 : 12 0 3 3C C C m m? ? ? ? ? ? ? 11 1 1 . 7 7 1 4 2 0 0 3 4 3 . 1 44 1 5 7 1 1 . 7 74 cid t cPD C m mP? ?? ?? ? ? ? ?? ? ?? ? ? 22 2 1 . 7 9 1 4 2 0 0 3 4 3 . 5 94 1 5 7 1 1 . 7 94 cid t cPD C m mP? ?? ?? ? ? ? ?? ? ?? 遼寧石油化工大學(xué)順華能源學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙 ? ? 33 3 1 . 8 2 1 4 2 0 0 3 4 4 . 2 74 1 5 7 1 1 . 8 24 cid t cPD C m mP? ?? ?? ? ? ? ?? ? ?? ? ? 44 4 1 . 8 3 1 4 2 0 0 3 4 4 . 5 04 1 5 7 1 1 . 8 34 cid t cPD C m mP? ?? ?? ? ? ? ?? ? ?? 取球殼名義厚度 : = 46mm 球殼有效 厚度 : = = 46 3 = 43mm (3) 液壓實(shí)驗(yàn) ①實(shí)驗(yàn)壓力最低值 PT = [σ ][σ ] ρ3gh 10。 遼寧石油化工大學(xué)順華能源學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙 設(shè)計(jì)壓力： p= 設(shè)計(jì)溫度： 常溫 水壓試驗(yàn)壓力： PT = [σ ][σ ]t = 球殼內(nèi)直徑 : Di =14200mm(1500m3 儲(chǔ)存物料： 聚氨酯 充裝系數(shù) : k= 地震設(shè)防烈度 : 7 度 基本風(fēng)壓值 : q = 400N/m 基本雪壓值 : q = 300N/m 支柱數(shù)目 : n=10 支柱選用 : 16MnR(熱軋 ) 拉桿選用 : 20 圓鋼 球罐建造場地 : Ⅱ類場地土、近震 ,B 類地區(qū) (1)計(jì)算壓力 根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)，球殼選取混合式三帶球罐 。 接管結(jié)構(gòu) 由于工藝操作需要有各種接管，球罐接管部分是強(qiáng)度的薄弱環(huán)節(jié)，國內(nèi)較多事故都是從接管焊接處發(fā)生的。一般選用 DN500 較適宜。 圖 36可調(diào)式拉桿 圖 37固定式拉桿 人孔結(jié)構(gòu) 球罐的人孔是操作人員進(jìn)出球罐進(jìn)行檢查及維修用的；在現(xiàn)場組焊需要進(jìn)行焊后整體熱處理的球罐，人孔又成為進(jìn)風(fēng)，燃燒口及煙氣排出煙囪用。日常球罐運(yùn)行總應(yīng)注意液體進(jìn)出，冬夏溫度變化和小地震引起的拉桿松動(dòng)，應(yīng)即使調(diào)節(jié)松緊。 本設(shè)計(jì)采用可調(diào)式拉桿，這主要是考慮到可調(diào)式拉桿采用圓鋼加工而成，拉桿與支柱采用銷釘連接。 支柱底板的地腳螺栓孔應(yīng)為徑向長圓孔。 支柱應(yīng)設(shè)置通氣口，對(duì)儲(chǔ)存易燃物料及液化石油氣的球罐，還應(yīng)設(shè)置防火層。可采用沿焊縫根部全長有緊貼基本金屬的墊板的對(duì)接接頭。 下段支柱可分段，分段的長度不宜小于支柱總長的 1/3。他的缺點(diǎn)主要是重心高，穩(wěn)定性較差。支柱支撐球的重量，為了承受風(fēng)載荷和地震載荷，保證球罐的穩(wěn)定性，在支柱之間設(shè)置拉桿相連。 本球罐的支柱形式采用赤道正切柱式支座。柱式支撐中又以赤道正切柱式支撐為國內(nèi)外普遍采用。為了 應(yīng)對(duì) 各種影響因素，結(jié)構(gòu)形式比較多，設(shè)計(jì)計(jì)算也比較復(fù)雜。 球罐支座是球罐中用以支撐本體質(zhì)量和儲(chǔ)存物料質(zhì)量的結(jié)構(gòu)部件。如圖（ 33）。大型球罐一般采用這種混合排板的形式。由于此種結(jié)構(gòu)取橘瓣式和足球瓣式兩種結(jié)構(gòu)形式的優(yōu)點(diǎn)，所以材料利用率高，焊縫長度縮短，球殼板數(shù)量減小，適合大型球罐。 橘 瓣式結(jié)構(gòu)也有其缺點(diǎn)：由于球片在各帶位置尺寸大小不一，只能在本帶內(nèi)或在上、下對(duì)稱帶之間進(jìn)行互換；下料成型較復(fù)雜，原材料利用率較低；球極板往往尺寸較小，當(dāng)需要布置人孔和眾多接管時(shí)可能出現(xiàn)接管擁擠，有時(shí)焊縫不易錯(cuò)開。當(dāng)球殼按等強(qiáng)度設(shè)計(jì)，用不同的分帶去承受不同液柱高度的附加壓力時(shí)，產(chǎn)生不等厚的球片結(jié)構(gòu)。 ? 橘瓣式球殼的設(shè)計(jì)（圖 31） 遼寧石油化工大學(xué)順華能源學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙 橘瓣式球殼組裝焊縫較為規(guī)則，施工簡便。 球殼設(shè)計(jì)要按照如下的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則： ◆ 必須滿足所儲(chǔ)存物料在容量、壓力、溫度方面要求，且安全可靠； ◆ 受力狀況最佳； ◆ 考慮了瓣片加工機(jī)械（油壓機(jī)或水壓機(jī)）的跨度大小，運(yùn)輸條件的可能，盡量采用大的球瓣結(jié)構(gòu)，使焊縫長度最小、減少安裝工作量； ◆ 考慮了鋼板的規(guī)格，增強(qiáng)球殼板的互換性，盡量提高板材 利用率。要做到滿足各項(xiàng)藝要求，具有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，結(jié)構(gòu)盡可能簡單和檢修實(shí)施容易。烘干后的實(shí)際擴(kuò)散氫含量應(yīng)符合表 212的規(guī)定。 球殼的焊縫以及直接與球殼焊接的焊縫，應(yīng)選用低氫型藥皮焊條，并按批號(hào) 進(jìn)行擴(kuò)散氫復(fù)驗(yàn)。質(zhì)量證明書應(yīng)包括熔敷金屬的化學(xué)成分、力學(xué)性能、 擴(kuò)散氫含量等。 遼寧石油化工大學(xué)順華能源學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙 表 211 螺母用鋼 螺柱鋼號(hào) 螺母用鋼 螺母鋼號(hào) 鋼材標(biāo)準(zhǔn) 使用狀態(tài) 使用溫度下 限， ℃ Q235A Q215A ，Q235A GB/T 700 熱軋 20 35 Q235A GB/T 700 熱軋 20 20， 25 GB/T 699 正火 20 40MnB 35， 40Mn， 45 GB/T 699 正火 20 40MnVB 35， 40Mn， 45 GB/T 699 正火 20 40Cr 35， 40Mn， 45 GB/T 699 正火 20 30CrMoA 40Mn， 45 GB/T 699 正火 20 30CrMoA GB/T 3077 調(diào)質(zhì) 100 35CrMoA 40Mn， 45 GB/T 699 正火 20 30CrMoA 35CrMoA GB/T 3077 調(diào)質(zhì) 100 40CrNiMoA 35CrMoA 40CrNiMoA GB/T 3077 調(diào)質(zhì) 70 焊接材料包括焊條、焊絲、焊劑、氣體、電極和襯墊等。低溫用螺柱 的鋼號(hào)及沖擊試驗(yàn)要求按表 210的規(guī)定。對(duì)鋼號(hào)和規(guī)格符合 JB 4707 標(biāo)準(zhǔn)的低合金鋼螺柱用鋼材，其力學(xué)性能可按該標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)收。沖擊試驗(yàn)方法按 GB/T 229 的規(guī)定。 每件毛坯上取拉伸試樣一個(gè)，沖擊試樣三個(gè)。 試樣的取樣方向?yàn)榭v向，直徑不大于 40mm 的毛坯，試樣的縱軸應(yīng)位于毛坯中心；直徑大于 40 mm 的毛坯，試樣的縱軸應(yīng)位于毛坯半徑的 1/2 處。 低合金 鋼 螺柱用毛胚，經(jīng)調(diào)質(zhì)