（毕业设计论文）《1000m3氧气球罐应力分析设计》.docVIP

精品 毕业设计（论文） 题 目：1OO0m3氧气球罐应力分析设计 学生姓名： 系 别： 系 专业年级： 指导教师： 2012年 5月 20 日 摘 要 球罐是一种钢制容器设备。在石油炼制工业和石油化工中主要用于贮存和运输液态或气态物料。操作温度一般为-50～50℃,操作压力一般在3MPa以下。球罐与圆筒容器（即一般贮罐）相比，在相同直径和压力下，壳壁厚度仅为圆筒容器的一半，钢材用量省，且占地较小，基础工程简单。但球罐的制造、焊接和组装要求很严，检验工作量大，制造费用较高。球罐为大容量、承压的球形储存容器，广泛应用于石油、化工、冶金等部门，它可以用来作为液化石油气、液化天然气、液氧、液氨、液氮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。对1000~氧气球罐的应力分析设计，分别对球罐整体及其上下极开孔结构压力试验工况、操作工况、地震工况和压力波动，疲劳工况的应力进行了有限元分析，对其应力进行强度和疲劳寿命评定校核。 关键词：球罐；高压；轻介质；有限元；应力分析；疲劳；地震；开孔 前 言 球形容器在我国的应用领域非常广泛，例如，在石油、化工、冶金、城市煤气等工业总，球型容器被用于储存野花石油气、液氧、液氮、液氢、液氨、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，球形容器用作核安全壳；在造纸厂用作蒸煮球；在化工厂也被用作反应器等。固我们把用于储存气体或液体介质的球形容器被称作球形储罐（简称“球罐”）。 第一章 绪 论 1.1 球罐的发展史 早在1910年，美国就开始制造球罐，1950年以后才得到初步发展。60年代以后，由于石油化工的高速发展，需要将液化天然气及液化石油气进行大规模的运输和贮存，球罐的应用得到进一步发展,不仅数量迅速增加,日趋大型化，而且向超高压、极低温发展。国际上目前最大液态介质球罐直径27.4m,容积10770m3；最大城市煤气球罐直径 72.55m，容积200000m3。中国目前大多数球罐容积为200～1000m3,最大容积8250m3、直径25.1m。近几年我国很多钢厂改扩建，需建造大容量氧气和氮气球罐，因球罐设计压力大于3 MPa，采用常规设计建造lO00m3的氧气球罐，球壳厚度将超过5Omm。给选材和建造带来很多难以解决的问题，采用分析设计建造1000m3氧气球罐是唯一的方法。 1.2 球罐的类型概括 球罐的形状有圆球型和椭球型。绝大多数为单层球壳。低温低压下贮存液化气体时则采用双重球壳，两层球壳间填以绝热材料。采用最广泛的为单层圆球型球罐（见彩图）。球壳是由多块压制成球面的球瓣以橘瓣式分瓣法、足球式分瓣法或足球橘瓣混合式分瓣法组焊而成。球罐的支撑结构最常见的为赤道正切式，其次为对称式、裙座式、半埋地式和盆式。椭球型球罐通常用于常温下贮存饱和蒸气压比大气压稍高的、挥发性强的液态烃（如汽油等）,操作压力为0.12～0.3MPa，容积一般在500～6000m3范围内。更大容积时,应采用复式椭球型球罐。 　　 制造球罐的材料要求强度高，塑性特别是冲韧性要好，可焊性及加工工艺性能优良。球罐的焊接、热处理及质量检验技术是保证质量的关键。 按储藏温度 ：球罐一般用于常温或低温，只有极个别场合，如造纸工业用的蒸煮球罐，使用温度高于常温。 常温球罐 如液化石油气、氮、煤气、氧等球罐。一般说这类球罐的压力较高，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℃ 低温球罐 这类球罐的设计温度低于或等于-20℃，一般不低于-100℃。 深冷球罐 设计温度-100℃以下往往在介质液化点以下储存，压力不高，有时为 常压。由于对保冷要求较高，常采用双层球壳。目前国内使用的球罐，设计温度一般 在-40℃~50℃之间。 按结构形式分类 按形状分有圆球形、椭圆形、水滴形或上述几种的混合。 球形罐按分瓣方式有橘瓣式、足球瓣式、混合式三种。 　　 圆球形按支撑方式分有支柱式、裙座式两大类。 球罐设计标准及数据参数 2.1 球罐设计标准 GB12337—1998《球制球形储罐》适用于碳素钢和低合金钢制球形储罐的设计、制造、组焊、检验和验收，标准规定的技术内容是球罐设计、制造、组焊的最基本要求。 设计技术参数的确定。 2.2球罐设计参数 球罐设计技术参数主要有设计压力、设计温度、厚度及其附加量、焊接接头系数和许用应力等。 表一球罐及材料和结构参数 采用和参考标准 JB4732—95(钢制压力