1000m3异丁烯球罐学士学位论文.docVIP

1 绪论 球罐为大容量、承压的球形储存容器，广泛应用于市政建设、燃气储存、石油、化工、冶金等各种工业生产领域中。它可以用来作为液化石油气、液化天然气、液氧、液氨、液氮、丙烯、丁烯、丙烷、乙烯及其他介质的储存容器。也可作为压缩气体（空气、氧气、氮气、城市煤气）的储罐 球罐的特点 球罐与常用的圆筒形容器相比具有以下特点： (1)球罐的表面积最小，即在相同容量下球罐所需钢材面积最小 (2)球罐壳板承载能力比圆筒形容器大一倍，即在相同直径，相同压力下，采用相同钢板时，球罐的板厚只需要圆筒形容器壁厚的一半。 (3)球罐占地面积小，且可向空间高度发展，有利于地表面积的利用。 由于这些特点，再加上球罐基础简单，受风面积小，外形美观，可用于美化工程等原因，是球罐的应用得到很大的发展。 1.2 球罐分类 球罐的结构是多种多样的，根据不同的使用条件(介质、容量、压力湿度、储存温度)有不同的结构形式。 (1)纯橘瓣式球壳是按橘瓣结构形式(或称西瓜皮瓣)进行分割组合的，这种结构形式称纯橘瓣球壳。这种球壳的特点是球壳拼装焊缝较规则，施工简单。 足球瓣式球壳。其优点是球瓣的尺寸相同或相近，制作球片简单省料。缺点是组装比较困难，有部分支柱搭在球壳的焊缝上造成该处焊接应力较复杂。 足球橘瓣混合式球壳。其结构特点是赤道带采用橘瓣式，上下极板是足球瓣式。优点是制造球皮工作量小，焊缝短，施工进度快，另外可以避免支柱搭在球壳焊缝上带来的不足，缺点是两种球瓣组装校正麻烦，球皮制造要求高[1]。 a.在高压常温中使用的球罐，贮存液化石油气、氨和氧等。压力大多为1.0～4.0 MPa,在常温下使用。一般说这类球罐的压力比较高，取决于液化气的饱和蒸汽压或压缩机的出口压力。常温球罐的设计温度大于-20。 b.在中压低温中使用的球罐，贮存乙烯等液化气为目的而制造的，压力1.8～2.0 MPa，温度大多在20～100的范围。这类球罐的设计温度低于或等于-20，一般不低于-100。压力属于中等（视该温度下介质的饱和蒸汽压而定）。 c.低压、深冷（极低温）中使用的球罐，贮存100以下的液化气为目的而制造的，使用压力极低，因为使用的温度是极低温。为了防止与大气温度接触以便保冷，多数都是双层球罐。 1. 球罐用钢 球罐是储存气体或液体介质的固定式压力容器，他们均被固定于露天场地，不作相对运动。他们长期承受静载荷或低周波疲劳载荷。为使球罐能在静载和低周疲劳载荷下长期工作，结构保持长期稳定，球罐应具有较高的刚度；不允许产生塑性变形和断裂，因此要求球罐用钢应具有较高的屈服点和抗拉强度、塑性和韧度均较好；由于它们要长期在介质环境下工作，球罐用钢应具有足够的耐腐蚀性，某些低温球罐的用钢还具有足够低的脆性转化温度。球罐用钢主要有 (1)低合金钢 国内外对耐腐蚀性要求不是很高的球罐，都采用低合金钢，如耐大气腐蚀的含铜、磷、钒、稀土的低合金钢，耐硫化物腐蚀破裂的含铬、铝、钼、钒、钨的低合金钢等。 为了提高钢材的抗裂性和低温韧度，降低钢的含碳量十分有效，但却降低了钢的强度。为了将钢的强度提高上去，可以通过加入多种微量元素。因此低碳调质钢具有足够高的强度和韧度，与同等强度级别的一般低合金高强钢相比，具有低碳和裂纹敏感性指数低的特点。国外已经普遍采用这类钢制造煤气和天然气或其它气体球罐。 在轻工、食品工业中，使用较多的是奥氏体不锈钢，由于奥氏体不锈钢的Cr、Ni含量较高，因此在氧化性、中性以及弱还原性介质中均具有良好的耐腐蚀性。奥氏体不锈钢的塑韧性优良，冷、热加工性能俱佳，焊接性优于其他类型的不锈钢，在球罐制造中得到了一定的应用。 低温用钢主要用于低温下工作的容器、管道和结构，如液化石油气储存、冷冻设备及石油化工低温设备等。按照规定，将低于-20℃下使用的钢材称为低温用钢。对于低温用钢主要应考虑的问题是低温脆性[2]。 1. 课题目的及意义 本次设计为000 m3，储存介质为，设计压力位 MPa的球罐。主要以球罐的结构设计和焊接工艺设计为主。结构设计包括球罐的壳板尺寸的计算、球壳壁厚的计算、支座形式的选取与校核、开孔的结构选择与补强计算校核，连接部位的强度计算（地脚螺栓、拉杆、支柱与球壳连接最低点的应力校核，支柱与球壳连接焊缝强度校核）等；工艺设计包括组装工艺的确定、焊接方法的选择、焊接参数的设定，焊接顺序的安排等。在进行结构设计与焊接工艺设计的同时，要了解球罐设计的基本方法与基本要求，材料的下料加工方法及其设备，焊接的装配与夹具，焊后检验等知识。 2 结构设计 2.1 概况 我国现行使用的球罐，多以球壳板的组合方案不同分为橘瓣式和足球与橘瓣组成的混合式两种，以拉杆形式不同分为