1000m3异丁烯球罐结构设计.doc

1000m3异丁烯球罐结构设计 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。我国在石油化工、合成氨、城市燃气建设中，大型化球罐得到了广泛应用。例如：在石油、化工、冶金城市煤气等工程中，球形容器被用于储存液化石油气、液化天然气、液氧、液氮、液氢、氧气、氮气、天然气、城市煤气、压缩空气等物料；在原子能发电站，球形容器被用作核安全壳；在造纸厂被用作蒸煮球等。总之，随着工业的发展，球罐容器的使用也来越广泛。 1.1 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。 按球壳的组合方式分为纯橘瓣式、纯足球瓣式和足球橘瓣混合式 (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。 (2)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。 (3)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]。 按储存温度及用途分类 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。 1.3 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。 (2)低碳调质钢 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。 (3)不锈钢 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。 (4)低温用钢 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]。 1.4 课题目的及意义 本次设计为1000 m3，储存介质为异丁烯，设计压力位0.79 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