球罐结构设计
球罐设计
第一章 确定设计参数、选择材料一、确定设计参数（一） 设计温度储罐放在室外，罐的外表面用150mm 的保温层保温。
在吉林地区，夏季可能达到的最高气温为40℃。
最低气温（月平均）为-20℃。
（二） 设计压力罐内储存的是被压缩且被冷却水冷凝的液氨。
氨蒸汽被压缩到0.9~1.4MPa ，被冷却水冷凝。
液氨40℃时的饱和蒸汽压由[1]查得为：P 汽=1.55MPa(绝对压力)。
为保证安全,在罐顶装有安全阀,故球罐设计压力为安全阀的启动压力，即：P=(1.05-1.1)P 汽=(1.05-1.1)×1.45=1.523~1.595MPa 取设计压力P=1.6MPa(三) 焊缝系数φ球罐采用X 坡口,双面对接焊,并进行100%的无损探伤,由[2]知φ=1.0 (四) 水压试验压力由[4]知水压试验压力为: T P =1.25P[][]tσσ 球壳材料为16MnDR ，初选板厚为36mm,由[3]表3查得[]σ=157MPa, []tσ=157MPa 则T P =1.25P ×157/157=1.25×1.6×1=2.06 MPa试验时水温不得低于5℃。
（五） 球罐的基本参数球罐盛装量为170吨／台。
液氨-20℃的密度为0.664吨／M 3，，40℃时0.58吨／M 3。
球罐所需容积（按40℃计）为：V=58.0170=293.1M 3已给盛装系数为0.5，即不得装满，故实际所需容积为：V=5.0170=340M 3，其小于400M 3，余容较大，足够用，相差17.6%，符合标准要求。
按公称容积4003设计，由[2]附录一P41查得球罐基本参数如表 一 1-1表——1-1球罐基本参数二．材料的选择按操作条件要求及各种材料的性能特点，分别选择如下。
（一）球壳钢板操作最低气温为-20℃。
按［2］，［3］要求，从表四选用16MnDR低温钢板.使用状态为正火.逐张进行超声波检查,按ZBJ740030—88Ⅲ级为合格,试验要求按［3］规定进行。
球罐制造
对于标准抗拉强度大于540MPa的钢材制造的球
罐无损检测特别烦琐，应全面执行检测比例，避 免漏检。以腈纶化工厂丙烯球罐为例，该球罐在 单侧焊接完成清根后，对清根后的所有坡口进行 100%磁粉（或渗透）检测，焊接完成后，首先对 所有焊缝进行100%射线检测，然后进行100%超 声检测和100%磁粉检测；热处理后对所有焊缝进 行20%超声复测，对所有焊缝及接管与球壳板焊 缝内外表面、垫板、支柱及其它角焊缝的外表面 、工卡具清除后的打磨处、电弧擦伤和机械损伤 的打磨处进行100%磁粉（或渗透）检测；水压试 验后，再次对上述部位进行1方法分局部成形和点压成形，前者效率 高但需较大功率的冲压设备，后者压延接触面积 小，所需压力和设备的功率均小，但效率低。目前 应用较多的还是点压成形法。 图4-25为点压成形模具示意图。它是逐点、逐遍 进行压制，加工时不能一次压到底，而要按不同 顺序逐点、逐遍压制，如图4-26所示。
a)球面弧切割胎结构示意图 b)横截面弧切割胎结构示意图 1－立板 2－导轨 3－弧形板 4－调节螺丝 5－侧弧板
球瓣的坡口加工后必须仔细检查表面质量和 曲率。经着色和超声波检验，坡口表面不得有分 层、裂纹或影响焊接质量的其他缺陷。检验合格 后，在坡口上涂上防锈漆，焊接时不必除去。
球壳板弧长测量
1、焊后热处理的目的 消除组装应力和焊接残余应力，这是焊接后热处 理的主要目的。 稳定球罐的形状和尺寸。 改善母材及焊缝的性能，这其中包括： 1）提高焊缝的塑性； 2）降低热影响区的硬度； 3）改善疲劳性能和蠕变特性； 4）提高断裂韧性； 5）恢复提高冷成型过程中由于包辛格效应下降的 屈服强度； 6）进一步释放焊缝中的有害气体—氢，以防止球 罐在役过程中延迟裂纹的发生和扩展。
2) 预热 球罐的壁厚一般较大，焊前要求预热。 ★常用液化石油气或天然气作为球罐焊前预热的 热源。 ★焊内侧焊缝在外侧预热，焊外侧焊缝则在内侧 预热，预热火焰应对准坡口中心。
浅谈球形储罐的设计
浅谈球形储罐的设计摘要：近几年来，随着我国石油、化工等工业的开发，球形储罐作为储存气体或液化气体的压力容器，有了迅速的发展。
我院随着市场的开发和竞争，也在这方面有了很大的进步。
98年曾在牙哈凝析气田地面建设中设计两台1000m3液化石油气储罐，运行很好。
以后陆续又给吉拉克油田设计了2台2000m3液化石油气储罐。
近年来又为山东、鞍山等地设计了1000m3～3000m3的球罐，这些球罐的设计为我院今后球罐设计大型化发展打下了坚实的基础。
下面就从几个方面谈谈球形储罐的设计。
关键词：球罐设计选材结构1.概述球形储罐是一种储存气体、液体或液化气体的压力容器，由于与同容量的其它储罐相比，具有表面积少、板厚小、消耗钢材少、重量轻、制造方便、施工周期短、占地面积少、维修方便等优点，已被广泛地应用于石油、化工等各个领域。
随着工厂规模及设备处理能力向大型化发展，贮存气、液介质的压力容器也趣向大型化，球罐在容器大型化发展方面具有独特的优越性。
球罐也是比较特殊的压力容器。
须在现场组装、焊接。
具有球壳焊缝长、焊接条件差且焊缝质量要求高、球罐体积大等特点，一旦失效其危害性也大。
因此球罐的设计，在选材和结构方面非常重要。
2.球罐的选材球罐是压力容器的一种结构型式，因而在选材的基本要求方面与压力容器相同，球罐选材必须符合GB150《压力容器》的规定，球罐用钢的选择是在满足强度的前提下，应保证有良好的成型性，优良的焊接性能，足够好的缺口韧性值和长期可靠的使用性能。
选择球罐用钢应考虑球罐的使用条件（如设计温度、设计压力、物料特性等）、材料的焊接性能、球罐的制造工艺和组焊要求以及经济合理性。
球罐用钢是球罐制造和设计的主要参数，材料是球罐设计制造的基础，材料的性能和质量的优劣直接影响着球罐的质量和安全作用，因而对材料提出了特殊要求。
2.1.为了控制球壳厚度，要求材料具备一定的强度级别。
随着板厚增加，材料综合力学性能不够稳定，焊接质量及热处理难以保证，因此选中厚板较好。
1000m3异丁烯球罐结构设计说明
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]。
3000m3液化气球罐的优化设计—(毕业设计)
本科毕业设计说明书3000m3液化气球罐的优化设计THE OPTIMAL DESIGN OF 3000m3 LPG SPHERICALTANK学院（部）：专业班级：学生姓名：指导教师：年月日3000m3液化气球罐的优化设计摘要球形储罐作为一种有压储存容器，相对于一般圆筒形储存容器，具有用材少、受力情况好、占地面积小等显著优点，在石油、化工、冶金等领域广泛用于储存气体、液体或者液化气体。
本文设计了在常温下工作的3000m3的液化气球罐及其相应附件。
查阅相关资料后，确定采用16MnR钢作为球壳用钢，对其储罐形式进行了优化设计，计算比较后确定采用混合式三带球罐，支柱形式为赤道正切式，支柱根数为10根，拉杆采用可调式拉杆，根据相关设计标注进行结构设计和强度校核，最后完成相关附件的设计。
最终的成果为一张装配图和三张主要零件的零件图。
关键字：球形储罐，材料选择，结构优化，强度校核THE OPTIMAL DESIGN OF 3000m3 LPG SPHERICALTANKABSTRACTCompared to the general cylindrical storage container, the spherical tank is a kind of pressure storage containers with less material, good force, cover a small area, etc, which is widely used in storage of gases, liquids, or liquefied gas in petroleum, chemical industry, metallurgy and other fields.This paper designs the 3000㎡LPG spherical tank working at room temperature and its corresponding accessories. Referring to relevant data, I determine using 16 MnR steel as the steel spherical shell. The optimization design is carried out on the form of storage tank. After computation and comparison, I determine using hybrid three zones spherical tank with the pillar form of the equator tangent type, prop root number of 10, and adjustable draw-pole. The structure is designed and the strength is checked according to related design marks, and finally the design of the related accessories is completed. The final result of this study is a assembly drawing and three parts drawing of major parts.KEYWORDS: the spherical tank, material selection, structure optimization,strength chec目录摘要................................................ 错误!未定义书签。
400m球罐设计毕业设计解析
400m3丁烷球罐的设计摘要球罐球壳结构材料橘瓣式本次毕业设计的课题是400m3丁烷球罐的设计，球罐的直径为9200mm，设计压力为0.6MPa，其遵循的设计标准为：①GB12337—1998《钢制球形储罐》；②GB50094—1998《球形储罐施工及验收规范》；③GB150—1998《钢制压力容器》；④《压力容器安全技术监察规程》。
本次400m3球罐的设计计算，充分考虑了各种载荷的影响，包括：设计内压、球罐自重、储存介质的重力载荷、附属设备的重力载荷、风载荷、雪载荷、地震载荷以及支柱对球壳的反作用力等，充分考虑支柱与球壳连接最低处的组合应力（薄膜应力+剪切应力）的校核和管口补强校核，并对球罐的附件（如梯子平台、喷淋装置和安全阀等）和球罐的支柱进行了较为全面的核算，从而确保球罐的安全性和可靠性。
摘要 (I)1 概论 (1)1.1 球罐的特点 (1)1.2 球罐的分类 (1)2 球罐的优化设计 (2)2.1 橘瓣式球罐 (2)2.2 混合式球罐 (2)2.3 总结 (3)3 材料的选用 (3)3.1 球罐的选材的基本原则 (3)3.1.1 钢材的力学性能 (3)3.1.2 经济性 (5)3.2 选材 (5)3.2.1 钢材 (5)3.2.2 焊接材料 (6)3.3 壳体用钢 (6)3.4 锻件用钢 (7)4 结构设计 (7)4.1 概况 (7)4.1.1 球罐的分类 (8)4.1.2 球罐的构造 (8)4.2 球壳的设计 (9)4.2.1 各种球罐的特点 (9)4.2.2 桔瓣式球罐的瓣片设计和计算 (11)4.2.3 坡口设计 (17)4.3 支座设计 (18)4.3.1 球罐支座的结构和特点 (18)4.3.2 拉杆的设计 (19)4.4 人孔和接管 (20)4.5 球罐的附件 (20)4.5.1 梯子平台 (20)4.5.2 水喷淋装置 (22)4.5.3 安全阀的设计 (23)5 强度计算 (24)5.1 设计条件 (25)5.2 球壳计算 (25)5.2.1 计算压力 (25)5.2.2 球壳各带得厚度计算 (27)5.3 球罐质量计算 (28)5.3.1 计算系数 (28)5.3.2 计算过程 (28)5.4 地震载荷的计算 (29)5.4.1 自震周期 (29)5.4.2 地震力 (29)5.5 风载荷计算 (30)5.6 弯矩计算 (31)5.7 支柱计算 (31)5.7.1 单个支柱的垂直载荷 (31)5.7.2 组合载荷 (33)5.7.3 单个支柱弯矩 (33)5.7.4 支柱稳定性校核 (35)5.8 地脚螺栓计算 (37)5.8.1 拉杆作用在支柱上的水平力 (37)5.8.2 支柱底板与基础的摩擦力 (37)5.8.3 地脚螺栓 (37)5.9 支柱地板 (38)5.9.1 支柱底板直径 (38)5.9.2 底板厚度 (39)5.10 拉杆计算 (39)5.10.1 拉杆螺纹小径的计算 (39)5.10.2 拉杆连接部位的计算 (39)5.11 支柱与球壳连接最低点a的应力校核 (42)5.11.1 a点的剪切应力 (42)5.11.2 a点的纬向应力 (42)5.11.3 a点的应力校核 (43)5.12 支柱与球壳连接焊缝的强度校核 (43)5.13 孔和开孔补强 (44)5.13.1 公称直径小于100的管口的开孔补强 (44)5.13.2 DN500 人孔 (44)5.13.3 DN100 开孔补强（平衡口、安全阀、储罐气出口） (46)5.13.4 DN150 开孔补强（备用口、放空口） (49)5.13.5 DN200 开孔补强（气体出口、入口） (51)6 工厂制造及现场组装 (53)6.1 工厂制造 (53)6.1.1 球壳板用钢板的验收 (53)6.1.2 对板壳的下料和成形 (54)6.2 现场组装 (54)7 焊接 (54)8 焊后热处理 (55)9 竣工检查 (55)9.1压力试验 (55)9.1.1 液压试验 (55)9.1.2 气压试验 (56)9.2 气密性试验 (56)致谢.......................................................................................................... 错误！未定义书签。
第二章球罐结构设计
第二章 球罐结构设计球壳球瓣结构尺寸计算 设计计算参数：球罐内径：D=12450mm []23341-表P 几何容积：V=974m 3 公称容积：V 1=1000m 3球壳分带数：N=3 支柱根数：F=8各带球心角/分块数： 上极：°/7 赤道：°/16 下极：°/7图 2-1混合式排板结构球罐混合式结构排板的计算：1.符号说明：R--球罐半径6225 mm N--赤道分瓣数16 (看上图数的) α--赤道带周向球角° （360/16）0β--赤道带球心角70° 1β--极中板球心角44° 2β--极侧板球心角11° 3β--极边板球心角22° 2赤道板（图2-2）尺寸计算：图2-2弧长L =1800βR π =18070622514.3⨯⨯=弦长L =2Rsin(20β)=2x6225×sin(270)=7141mm弧长1B =N R π2cos(20β)=1614.362252⨯x ×cos 270=弦长1B =2Rcos(20β)sin(2α)=2x6225×cos35sin 25.22=弧长2B =N R π2=1614.362252⨯x =弦长2B =2Rsin 2α=2x6225×sin(25.22）=弦长D =2R )2(cos )2(cos 1202αβ- =2x6225x )25.22(cos )270(cos 122- = 弧长D =90R πarcsin(2R D )=903.14x6225arcsin(2x62257413.0) =极板（图2-3）尺寸计算：图2-3对角线弧长与弦长最大间距： H=)2(sin 1212ββ++=)11244(sin 12++ = 1B=L =1B=2B = 0D =弦长1B =H R )2sin(221ββ+=139.1)11244sin(62252+x x =弧长1B =90R πarcsin(2R B 1)=90622514.3x arcsin(2x62253.5953)=弦长0D =21B=2×=弧长0D =90R πarcsin(2R D )=903.14x6225arcsin(2x62258774)=弦长2B =2Rsin(212ββ+)=2x6225xsin(11244+)= 弧长2B =180)2(21ββ+R π=1802x11)(44622514.3+⨯⨯=(1)极中板（图2-4）尺寸计算：图2-4对角线弦长与弧长的最大间距： A=)2(sin )2(sin 121212βββ+-=弧长2B =1801βR π=弦长2B =2Rsin(21β)= 弧长2L =180)2(R 21ββ+π=弦长2L =2Rsin(212ββ+)=弦长1L =A )2sin()2cos(2R 211βββ+= 弧长1L =90R πarcsin(R L 21)=1B =2B =2L = 1L =弦长1B =AR )2cos()2sin(2211βββ+=弧长1B =90R πarcsin(2RB 1)=弦长D =2211B +L =弧长D =90R πarcsin(2R D )=(2)侧极板（图2-5）尺寸计算：图2-5弦长1L =2Rcos(21β)sin(212ββ+)/A= 弧长1L =90R πarcsin （R L 21）=弦长 2L =2Rsin(212ββ+)/H=弧长 2L =90Rπarcsin(R L 22)=K=2Rsin(21β)cos(212ββ+)/A= 式中 同前1ε=arcsin(R L 22)-arcsin （2RK ）=弧长2B =1802βR π=弦长2B =2Rsin(22β)=1B=2B =2L= 1L =弧长1B =1801επR =弦长D =21L L 1+B =弧长D =90R πarcsin(2R D)=4.极边板（图2-6）尺寸计算：图2-6弧长1L =2R πcos(2β)=弦长1L =2Rcos(2β)=弦长3L =2Rsin(222ββ+)/H=弧长3L =90R πarcsin(2R L 3)=弧长2B =1802βR π=弦长2B =2Rsin(22β)=式中 2α=21800β--arcsin(R 2D 0)= M=22Rsin(212ββ+)/H=3α=90°-2β+arcsin(RM2)= 4α=2 arcsin[22sin(23α)]=弧长1B =1802αR π=弦长1B =2Rsin(22α)=弦长D =3112L L B +=1B=2B = 3L =1L=弧长D =90R πarcsin(2R D )=弧长2L =1804απR = 弦长2L =2Rsin(23α)=第四章 强度计算球壳计算设计压力：设计温度：-20 — 40℃试验压力： + H*ρ*g*10-6 = 壳壁厚度球壳材料采用1Gr17，σb =450MPa ，常温下许用应力为[σ]t =150MPa.[]14143-表P 取焊缝系数：φ=[1]P110腐蚀裕量C 2=2mm ，钢板厚度负偏差C 1=0mm ， 故厚度附加量C=C 1+C 2=2mm.[]1363-表P 液柱高度H ： H=K 1R=*6225=9960mm液体的静压力P=ρgH = 6225**9960*10-9 = 计算压力：Pc = + = 球壳所需壁厚： δ1=CP D P ctc +-ϕσ][4[]84691-式P = + 2 =圆整可取δ=38mm4.2 接管和法兰的选择接管根据JBM0503-08选用DN25 DN40 DN50接管。
最新400M3丙烯球罐设计(机械CAD图纸)
400M3丙烯球罐设计（机械C A D图纸）摘要本次设计中的400m³球罐用于贮存氧气，其球壳板的材质为16MnR,本文对其母材的焊接性做了简要的分析，并在次基础上选择了球罐焊接前的预热温度，以及焊接方法和焊接材料。
预热温度为120-140℃，焊接方法为焊条电弧焊，焊条为E5015。
根据工厂的生产经验和相关标准编制了400m³球罐的生产工艺流程。
在整个生产过程中，球壳板的压制成形，球罐的组装与球罐的焊接属于生产中的重点与难点，在本文中都进行了详细的分析和论述。
球壳板成形采取布局成形的方法，必须在现场进行。
本文根据球罐上每条焊缝的不同特点，制定了各个焊缝的具体焊接方法，并选择了焊接工艺参数。
球罐组装‘焊接之后，需要进行焊后处理，包括无损检测，焊后热处理，以及耐压试验等，本文也都进行了简要的分析和说明，并介绍了相应的处理方法和注意事项。
关键词：球罐成形组装焊接AbstractThe design of the 400m³ spherical container used for store oxygen ,its spherical shell plate material is 16MnR .In this paper, the welding of the base metal was analysed briefly ,and on this foundation ,the preheat temperature before the spherical container for welding ,the welding process ,and the welding material were selected . The preheat temperature is 120-140 ℃，the welding process is the shield metal are welding, the covered electrodes are E5015 .The produce technologic course of the 400 m³spherical container was compiled according to the experience of the manufacturing plant and related standards .In the entire production process ,the press of forming spherical shell plate ，the installation and welding of spherical container belong to important and difficult in the production . In this paper ,they were carried out a detailed analysis and exposition .the methods of forming the spherical shell plate was part forming . The of the spherical container was divided two parts, they are the parts installation method ,and it should be conducted at the scene. According to the different character of each weld on the spherical container ,in this paper ,the concrete welding process of every weld was complied ,and the welding procedure parameters were chose .After the installation and welding of the spherical container ,there need to conduct process when the welding finished ,which include non-destructive testing , post weld heat treatment ,and the pressure test ,and so on .In the paper , they were conducted a brief analysis and exposition ,and were introduced the corresponding resolve methods and attention matters .Key words :Spherical container forming installation welding目录绪论 (1)1.1球形容器的特点 (1)1.2球形容器分类 (1)1.3国内球罐建造情况 (2)第一章材料选用 (3)1.1材料的选择原则 (3)1.2壳体用材料 (4)1.3锻件用钢 (5)1.4螺栓、螺母和支撑结构的选材 (6)1.4.1螺栓螺母的选用 (6)1.4.2支承结构（支柱、拉杆等）选材 (6)第二章结构设计 (7)2.1概述 (7)2.2球壳设计 (7)2.3球壳的分带，分块及分角 (8)2.4纯桔瓣球壳的瓣片设计和计算 (9)2.4.1瓣片设计 (9)3.4.2纯桔瓣球瓣的计算 (9)3.5坡口设计 (15)3.6支座设计 (16)3.6.1支座结构 (16)3.6.2拉杆结构 (16)3.7人孔和接管 (16)3.7.1人孔结构 (16)3.7.2接管结构 (16)3.8球罐的附件设计 (17)3.8.1梯子平台 (17)3.8.2水喷淋装置 (17)3.8.3隔热设施 (18)3.8.4页面计 (18).8.5压力表 (18)2.8.6安全阀 (18)第四章强度计算 (19)4.1球壳壁厚计算 (19)4.1.1符号说明 (19)4.1.2计算各带壳板厚度时的计算压力，最大的物料成装体积 (20)4.13各带球壳板的厚度计算 (20)4.2支柱计算 (21)4.2.1载荷计算 (21)4.2.2支柱计算 (24)表4-2B向受力表 (28)4.2.3 支柱弯矩及偏心率计算 (29)支柱在操作和水压试验时，在内压力作用下，球壳直径增大，使支柱承受偏心弯矩和附加弯矩 (29)a 偏心弯矩 (29)4.2.4 支柱稳定性验算 (30)查表得ε0=0.278353 (31)4.2.5 地脚螺栓计算 (32)4.3拉杆计算 (33)4.3.1 拉杆强度计算 (33)4.3.2 拉杆连接部位计算 (34)4.4 支柱和球壳连接最低处a点的应力验算 (36)4.4.1 符号说明 (36)4.4.2 单项应力计算 (37)4.4.3 合成应力计算 (38)4.4.4 强度验算 (39)4.5 支柱与球壳连接焊缝强度验算 (39)4.6 支柱间的允许沉降差 (40)4.7 人孔锻件设计和强度校核 (41)4.7.1人孔锻件设计 (41)4.7.2法兰强度校核 (42)4.7.3法兰外力矩计算 (44)4.7.4法兰形状系数 (45)4.7.5 法兰应力计算 (46)4.7.6应力检验 (46)第五章工厂制造及现场组装 (47)5.1工厂制造 (48)5.1.1 原材料检验 (48)要了解钢板的使用状态和了解进厂钢板的实际状态是否与使用状态相符。
1500立方米球罐设计
1500M3球型储罐设计摘要球罐作为大容量、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。
这次设计主要按照GB12337—1998《钢制球形储罐设计》进行设计本设计共分两部分，第一部分包括球罐的设计；第二部分为外文资料及其对应的中文翻译。
其中第一部分介绍了球罐的发展状况和应用场合、材料选择、球罐设计、结构确定、强度计算、绘图等内容。
以结构强度的设计计算为主，从基础理论、设计方法、结构分析、标准规定等方面进行了系统的阐述。
本球罐在1.77MPa的设计压力、常温的设计温度下设计，设计厚度为46mm，焊接接头系数 采用100%无损检测选用1.00，压力试验采用水压试验，水压试验压力为2.22MPa，球壳材料选Q345R,支柱采用赤道正切式支柱式支承，为了承受风载荷和地震载荷，保证球罐的稳定性，在支柱之间设置拉杆相连，球壳采用的是三带混合式，球壳分块少，板材利用率高，制造工作量小，焊缝短，焊缝个数少，检验量小，施工速度快，使球罐的施工质量易于保证，拉杆结构采用可调节式拉杆，使球罐平衡易于调节。
但在本次设计中由于设计者水平有限，所以难免会出现漏洞和不足，望指正。
关键词：球形储罐、压力容器AbstractAs a large-capacity tank, pressure the ball storage container, widely used in petroleum, chemical, metallurgical and other departments, it can be used as a liquefied petroleum gas, liquefied natural gas, liquid oxygen, liquid ammonia, liquid nitrogen, and other media storage container . Also available as compressed gas (air, oxygen, nitrogen, city gas) storage tankDesigned in accordance with the GB12337-1998 “Design of steel spherical tank”，this design is divided into two parts, the first part includes an overview and design of spherical tank including the calculation of spherical tank; the second part includes an English paper with 20,000 characters and its corresponding Chinese translation. The first section describes the development of the sphere and applications, material selection, spherical design, structure identification, strength calculation and so on.The most important is the calculation,and I also introduce the structural design ,the basic theory, design methods, structural analysis, standards.The spherical design at 1.77MPa pressure and Room temperature and the design thickness is 46mm. The use of welded joints coefficient selection of 100% non-destructive testing 1.00, and use the hydraulic pressure test with 2.22MPa, ball shell material selection,.I use the equator tangent pillar strut-type support.In order to bear wind and seismic loads and ensure the stability of spherical,I set a rod between the pillars ,and the three mixed spherical shell is made up witth only several parts.The using rate of the plate is small.There are a small number of welds and the length of the weldsis small.There is no need to do much test,so it is easy to make. In order to adjust the balance of the tank, I use the adjustable lind.However, in the design of this level ,as a result of the limitation of author’ knowledge,there must be fault and inadequacies, I hope you can help me find out the fault..Key words：Storage tanks, Pressure vessels目录1 前言 (7)1.1 球罐的特点 (7)1.2 球罐的分类 (8)1.2.1 按储藏温度分类 (8)1.2.2 按结构形式分类 (8)1.3 球罐的建造历史 (9)1.4 本球罐的设计要求 (9)1.5 球罐的设计参数 (10)1.5.1 压力 (11)1.5.2 温度 (12)1.5.3 厚度 (12)1.5.4 焊接接头系数 (14)1.5.5 压力试验 (15)1.5.6 气密性试验 (15)1.6 材料选用 (16)1.6.1 球罐材料准则 (16)1.6.2 球壳选材 (17)1.6.3 锻件用钢 (21)1.7 结构设计 (21)1.7.1 概况 (21)1.7.2 赤道正切柱式支座设计 (24)1.7.3 拉杆结构 (25)1.8 人孔和接管 (26)1.8.1 人孔结构 (26)2 强度计算 (33)2.1 设计条件 (33)2.2 球壳计算 (33)2.3 球罐的质量计算 (35)2.4 地震载荷计算 (36)2.4.1 自振周期 (37)2.4.2 地震力 (37)2.5 风载荷计算 (38)2.6 弯矩计算 (38)2.7 支柱的计算 (39)2.7.1 单个支柱的垂直载荷 (39)2.7.2 组合载荷 (40)2.7.3 单个支柱弯矩 (40)2.7.4 支柱稳定性校核 (42)2.8 地脚螺栓计算 (44)2.9 支柱底板 (45)2.9.1 支柱底板直径 (45)2.9.2 底板厚度 (46)2.10 拉杆计算 (46)2.10.1 拉杆载荷计算 (46)2.10.2 拉杆连接部位的计算 (47)2.10.3 翼板的厚度 (47)2.10.4 焊接强度验算 (48)2.11 支柱与球壳连接最低点a的应力校核 (49)2.11.1 a点的应力 (49)2.11.2 a点的应力校核 (50)2.12 支柱与球壳连接焊缝的强度校核 (50)3 焊接 (51)3.1 焊接工艺的确定 (51)3.2 焊后热处理 (52)3.3 开罐检查 (53)4 结论 (55)参考文献 (56)致谢 (57)1前言球罐在我国的国防、科研、石油、化工、冶金等企业中有着广泛的应用。
球罐的设计方法及步骤
3.密封装置 可靠性关系到压力容器能否正常、安全地运行。 3.密封装置 可靠性关系到压力容器能否正常、安全地运行。 螺栓法兰连接（简称法兰连接 法兰连接） 螺栓法兰连接（简称法兰连接） 最常见的密封装置： 最常见的密封装置： 容器法兰 法兰： 法兰： 管道法兰 高压容器) 筒体端部 (高压容器 高压容器
1.1 压力容器总体结构
1.1.1 压力容器基本组成
过程设备设计
1-法兰； 2-支座； 3-封头拼接焊缝； 4-封头； 5-环焊缝； 6-补强圈； 法兰； 支座 支座； 封头拼接焊缝 封头拼接焊缝； 封头 封头； 环焊缝 环焊缝； 补强圈 补强圈； 法兰 7-人孔；8-纵焊缝； 9-筒体； 10-压力表； 11-安全阀；12-液面计 人孔； 纵焊缝 纵焊缝； 筒体 筒体； 压力表； 安全阀； 液面计 人孔 压力表 安全阀
过程设备设计
筒体 ╬ 封头 ╬ 密封装置 ╬ 开孔接管 ╬ 支座 ╬ 安全附件
压力容器的外壳 ╬ 内件
储运容器
反应、传热、传质、 反应、传热、传质、分离等容器
过程设备设计
1.1 压力容器总体结构
1.1.2 压力容器零部件间的焊接 接头的形式（如对接、搭接、角接） 接头的形式（如对接、搭接、角接） 坡口形式和尺寸 焊接结构设计 焊接方法（如手工焊、自动焊等） 焊接方法（如手工焊、自动焊等） 检验要求（表面探伤、透射探伤等） 检验要求（表面探伤、透射探伤等）
整体锻造（可能有环焊缝） 整体锻造（可能有环焊缝） 高压容器
过程设备设计
2.封头 2.封头
与筒体等部件形成封闭空间 凸形封头：球形、椭圆形、 凸形封头：球形、椭圆形、蝶形和球冠形封
封头形式
锥壳 平盖 不可拆式（焊接） 不可拆式（焊接）
浅谈大型球罐内部旋梯结构设计
带滚轮的能 自由 ａ 转动的圆弓形梯子。 ２球 罐 内部各 个组 成部 分 的结构设 计 ２ ． １顶部 平 台 的结构 设 计 。一般 情 况 下． ，组成顶部平台的结构构件有供相关人 员 进 出 的 上 部 焊 接 十 分 牢 固的 框 架 式 直 梯、 下部小 平 台 、 小 平 台周边 的护手 围栏 以 及各部分之间的连接小部件等，并且利用 球壳 内部的预焊钢板和螺栓有效的将其顶
了我 国大型球罐 内 部 旋梯 的结构设计工作。 关键 词 ： 建筑 结构 ； 设计 质 量 ； 提 高方法 和途 径 中 图分类 号 ： ￥ ６ １ １ 文献标 识码 ： Ａ
１大型 天然气 球罐 内部 旋梯 的总体 结 构 设计 １ ． １大 型球罐 的基本 设 计 条件 。通 常 情况 下 ， 在对 大型 球罐 进行结 构设 计时 ， 应 满 足 以下几个 基本 条件 ：球 罐 的内部直 径 应为 ２ ６ ８ ０ ０ ｍ ｍ， 设 计 的压 力应 为 １ ． ０ ５ ＭＰ ａ ， 工作 的压 力应 为 ０ 。 ９ ８ ＭＰ ａ ，防震 裂 的等 级 为 ７级 ，储 存 介质 为天然 气 ，腐 蚀 裕量 为 ２ ０ ａ ｒ ｍ，设 计 温度 为零 下 １ ５ 到８ ０ 摄 氏度 ， 承 压锻 件 为 ２ ０ Ｍ ｎ Ｍ ｏ Ｄ，球 壳 的 材 质 是 １ ５ Ｍｎ Ｎ ｂ Ｒ， 依据 我 国相关 设 计 标准 中的要 求， 球 壳 的厚度 应为 ３ ８ ｍ ｍ。 １ ． ２ 内部旋 梯 设计 的基本 要求 。因 为 大型 球罐 的 内部空 间是很 大 的 ，所 以内部 旋 梯 的 构件 跨度 和 整 体 尺寸 也 会很 大 ， 在 对其进 行结 构设 计 时就结 构构 件就 必须有 足够 的刚度 和 强度 ，这样 才能保 证结 构构 件 运转 的可 靠 和安全 ，旋 梯在使 用 时才能 够 平稳 的运 转 。另外设 计 时还 应考 虑到 内 部 旋梯 的使 用 特性 ，也就 是说 在长期 处 于 静 止状 态时 ， 只 有在 开罐检 修时 才使用 时 ， 要 保 证球 罐 在使 用 期 间 是灵 活 的运 转 的 ， 另外还 应使 内部旋梯 的 总质量 更轻 ，总体 结 构更 简单 ，这样 才 能降低 球罐 建设 的一 次 性注 资 。 而 内部 旋梯 进行 结构 设计 时 ，基 本条 件 应为 ：要 能承 受 ３ 名 技术 人员 携带 约为 ７ ５ ｋ ｇ 的 仪器 在球 罐 内部 进 行检 查 和维 修 ； 同时在 检查 和维 修 时 ，还 要保证 检修 的物 品可 以从上 下人 孔方便 进 出 ；最 后就 是要 保 证 ２名左 右 的工作人 员 就可 以推动 旋梯 的旋转 ， 否 则就应 增加 电动 装置 。 １ － ３ 内部旋 梯 的总 体结 构 。大 型 球罐 的 内部旋 梯 的 总体 质量 约 为 ７ ５ ０ ０ ｋ ｇ ， 一般 其 结构 上分 为 四部分 ： 顶部 平 台 、 带滑 动轨 道 的 中部平 台 、 上 部旋 梯 以及下 部旋梯 。 顶 部 平 台是 由设 置转动 机构 的圆形 小平 台 以 及 框架 式直 梯所 组成 的 ；中部平 台则 是 由 护 手和 所设 置 的滚动 轨道 所组成 的 ；上部 旋 梯就 是指 通过 顶部平 台与螺栓 相连 接并 利 用滑 动滚 轮支 撑在 中部 平 台上面 的弓形 梯 子 ；而下部 旋梯 就是 指在 中部平 台上 的
第二章 球罐结构设计
第二章 球罐结构设计2、1 球壳球瓣结构尺寸计算 2、1、1 设计计算参数： 球罐内径：D=12450mm []23341-表P几何容积：V=974m 3 公称容积：V 1=1000m 3球壳分带数：N=3 支柱根数：F=8各带球心角/分块数： 上极：112、5°/7 赤道：67、6°/16 下极：112、5°/7图 2-1混合式排板结构球罐2、1、2混合式结构排板得计算： 1、符号说明：R--球罐半径6225 mm N--赤道分瓣数16 (瞧上图数得) α--赤道带周向球角22、5° （360/16）0β--赤道带球心角70° 1β--极中板球心角44° 2β--极侧板球心角11° 3β--极边板球心角22° 2赤道板（图2-2）尺寸计算：图2-2弧长L )=1800βR π =18070622514.3⨯⨯=7601、4mm弦长L =2Rsin(20β)=2x6225×sin(270)=7141mm弧长1B )=N R π2cos(20β)=1614.362252⨯x ×cos 270=2001、4mm弦长1B =2Rcos(20β)sin(2α)=2x6225×cos35sin 25.22=1989、6mm弧长2B )=N R π2=1614.362252⨯x =2443、3mm弦长2B =2Rsin 2α=2x6225×sin(25.22）=2428、9mm弦长D =2R )2(cos )2(cos 1202αβ-=2x6225x )25.22(cos )270(cos 122- = 7413、0mm 弧长D )=90R πarcsin(2R D )=903.14x6225arcsin(2x62257413.0) = 7936、4mm极板（图2-3）尺寸计算：图2-3对角线弧长与弦长最大间距： H=)2(sin 1212ββ++=)11244(sin 12++ = 1、139mm 1B )= 2001、4 L ) = 7601、41B )= 6204、12B )=7167、1 0D )=9731、7弦长1B =H R )2sin(221ββ+=139.1)11244sin(62252+x x =5953、3mm弧长1B )=90R πarcsin(2R B 1)=90622514.3x arcsin(2x62253.5953)=6204、1mm弦长0D =21B )=2×6204、1=8774、0mm弧长0D )=90R πarcsin(2R D )=903.14x6225arcsin(2x62258774)=9731、7mm弦长2B =2Rsin(212ββ+)=2x6225xsin(11244+)=6780、8mm 弧长2B )=180)2(21ββ+R π=1802x11)(44622514.3+⨯⨯=7167、1mm(1)极中板（图2-4）尺寸计算：图2-4对角线弦长与弧长得最大间距： A=)2(sin )2(sin 121212βββ+-=0、979mm弧长2B )=1801βR π=4778、0mm弦长2B =2Rsin(21β)=4663、9mm 弧长2L )=180)2(R 21ββ+π=7167、1mm弦长2L =2Rsin(212ββ+)=6780、8mm弦长1L =A )2sin()2cos(2R 211βββ+=6421、9mm 弧长1L )=90R πarcsin(R L 21)=6744、0mm1B )= 4065、22B )=4663、9 2L )=7167、11L )=6744、0弦长1B =AR )2cos()2sin(2211βββ+=3995、3mm弧长1B )=90R πarcsin(2RB 1)=4065、2mm弦长D =2211B +L =7563、3mm弧长D )=90R πarcsin(2R D )=8124、5mm(2)侧极板（图2-5）尺寸计算：图2-5弦长1L =2Rcos(21β)sin(212ββ+)/A=6421、9mm 弧长1L )=90R πarcsin （R L 21）=6744、0mm弦长 2L =2Rsin(212ββ+)/H=5953、3mm弧长 2L =90Rπarcsin(R L 22)=6204、0mmK=2Rsin(21β)cos(212ββ+)/A=3995、3mm 式中 A 、H 同前1ε=arcsin(R L 22)-arcsin （2RK ）=9、85mm 弧长2B )=1802βR π=1194、5mm弦长2B =2Rsin(22β)=1193、3mm弧长1B )=1801επR =1069、6mm弦长D =21L L 1+B =6183、5mm1B )= 1069、62B )=1194、5 2L )=5953、31L )=6744、0弧长D )=90R πarcsin(2R D)=6467、7mm4、极边板（图2-6）尺寸计算：图2-6弧长1L )=2R πcos(2β)=8005、8mm弦长1L =2Rcos(20β)=7210、3mm弦长3L =2Rsin(222ββ+)/H=5953、3mm 弧长3L )=90R πarcsin(2R L 3)=6204、1mm弧长2B )=1802βR π=1194、5mm弦长2B =2Rsin(22β)=1193、3mm式中 2α=21800β--arcsin(R 2D 0)=10、2 M=22Rsin(212ββ+)/H=8419、23α=90°-2β+arcsin(RM2)=97、55 4α=2 arcsin[22sin(23α)]=64、25弧长1B =1802αR π=1107、6mm弦长1B =2Rsin(22α)=1106、7mm弦长D =3112L L B +=4600、2mm弧长D )=90R πarcsin(2R D )=4709、4mm1B )= 1107、62B )=1194、5 3L )=6204、11L )=8005、8弧长2L =1804απR =6977、0mm 弦长2L =2Rsin(23α)=6621、3mm 第四章 强度计算4、1球壳计算设计压力：1、6MPa 设计温度：-20 — 40℃试验压力：1、6 + H*ρ*g*10-6 = 1、76MPa 壳壁厚度球壳材料采用1Gr17，σb =450MPa ，常温下许用应力为[σ]t =150MPa 、[]14143-表P 取焊缝系数：φ=1、0[1]P110腐蚀裕量C 2=2mm ，钢板厚度负偏差C 1=0mm ， 故厚度附加量C=C 1+C 2=2mm 、[]1363-表P液柱高度H ： H=K 1R=1、6084*6225=9960mm液体得静压力P=ρgH = 6225*9、8*9960*10-9 =0、061MP 计算压力：Pc = 1、76+0、061 = 1、821MP 球壳所需壁厚：δ1=C PD P ctc +-ϕσ][4[]84691-式P =35、2 + 2 = 37、2mm圆整可取δ=38mm4.2 接管与法兰得选择接管根据JBM0503-08选用DN25 DN40 DN50接管。
1160m3丙烷气球罐结构设计方案
1160m3丙烷气球罐结构设计方案1.1 球壳的设计................................................................1.2 球罐的结构设计应包括如下的内容：..........................................1.3 球罐结构的类型及儿何尺....................................................1.1.1球壳的设计1.1球壳的设计球壳是球罐的主体，它是储存物料和承受物料工作压力和液柱压力的构件。
球壳几何尺寸较大，用材量大，它必须由许多瓣片组成，球壳设计要按照如下的设计准则进行：⑵必须满足所储存物料在容量、压力、温度方面要求，且安全可靠；⑵受力状况最佳；⑶考虑瓣片加工机械（油压机或水压机）的跨度大小，运箱条件的可能，尽量采用大的瓣片结构，使焊缝长度最小，减少安装工作量；（4）考虑钢板的规格，增强球壳板的互换性，尽量提高板材的利用率。
国内自行设计、制造、组装焊接的球罐多为橘瓣式和混合式排板组成的球壳。
其基本结构参照G∕T17261o1.2球罐的结构设计应包括如下的内容：(1)根据工艺参数的要求确定球罐结构的类型及几何尺；(2)确定球壳的排板方法(分带、分片)；(3)确定球壳板的几何尺寸；(4)支撑结构的确定；(5)人孔和工艺接管的选定、布置以及开孔补强的设计;(6)球罐的附件，如内外盘旋梯、爬梯、平台的设计；(7)有要求时，对保冷结构设汁；(8)有基础的技术要求；(9)有要求时，对防地震、防雷的设计等1.3球罐结构的类型及几何尺本次设计的对于公称容量700,n∖通常采用橘瓣式的的结构。
根据GB/T17261-1998《钢制球形储罐型式与基本参数》，同时充分考虑钢板长供货尺寸，制造厂的球片压制能力，以及安装单位现场安装能力。
最终确定采用4带6支柱混合式结构。
赤道带由16瓣板组成，分带角为65°；上温带各由16瓣组成，分带角为55。
3000立方米LPG球罐设计说明书
毕业设计（论文）任务书3000立方米LPG球罐设计摘要：本设计以《GB12337-89钢制球形储罐》和《GB150-89钢制压力容器》为设计依据，综合国内外现有的制造技术设计了3000m3LPG储罐。
在以安全为原则的基础上综合考虑经济适用性、产品质量、施工建造可行性、国内现有的建造技术等方面的因素，设计出公称直径为18000mm、壁厚为44mm的大型球罐。
本设计在选材方面考虑了多种材料的特性，最后确定07CrMnMoVR为本球罐的材料。
同样，本设计在球罐选型及支撑方式的选择上也应用多种形式作比较最终确定混合式结构、可调式拉杆支撑最合理。
最后进行强度及稳定性校核，校核结果显示本设计的结构既安全又经济。
关键词：球罐，安全，经济The Design Of 3000m3 LPG Spherical TankAbstract: the design Of 3000m3 LPG spherical tank is basis on both the GB12337-89 《steel spherical tanks 》and GB150-89 《design of steel pressure vessel》, considering the existing manufacturing technology of tanks both at home and abroad. In the principles of safety ，consideration of the economic applicability, product quality and construction feasibility, the existing building technology and other factors, at last the spherical tank is designed for nominal diameter 18000mm、wall thickness 44mm. The selection of materials in this design is in consideration, compared with some different properties of materials，finally the 07MnCrMoVR has be choosen.Also, the design and selection of the spherical support is in consideration，finally hybrid strucure and adjustable tension support seems to be the most reasonable. Finally the strength and stability test, the result shows this design of structure is safe and economic.Keywords: spherical tank, safety, economy目录1绪论................................................. 错误!未定义书签。
球罐的设计
介质危害性： 指介质的毒性、易燃性、腐蚀性、氧化性等
其中影响压力容器分类的主要是毒性和易燃性
1.毒 性： 是指某种化学毒物引起机体损伤的能力。 （1）极度危害（Ⅰ级）：最高容许浓度＜0.1 mg/m3； （2）高度危害（Ⅱ级）：最高容许浓度0.1～＜1.0 mg/m3； （3）中度危害（Ⅲ级）：最高容许浓度1.0～＜10 mg/m3； （4）轻度危害（Ⅳ级）：最高容许浓度≥10 mg/m3。
过程设备设计
5.支座 卧式容器支座（鞍座、圈座、支腿） 圆筒形容器支座 类型 球形容器支座
立式容器支座（腿式支座、支承式支座、 耳式支座和裙式支座） 柱式
裙式
过程设备设计
6.安全附件：
主要有： 安全阀
爆破片装置 紧急切断阀
安全联锁装置
压力表 液面计 测温仪表等
过程设备设计
筒体 ╬ 封头 ╬ 密封装置 ╬ 开孔接管 ╬ 支座 ╬ 安全附件
※易燃介质对压力容器的选材、设计、制造和管理等
提出了较高的要求，易燃介质容器均采用全焊透结构
过程设备设计
1.2.2 压力容器分类 世界各国规范对压力容器分类的方法各不相同，本节着 重介绍我国《压力容器安全技术监察规程》中的分类方法 按压力等级
分类
按容器在生产中的作用 按安装方式 按安全技术管理
过程设备设计
1.1 压力容器总体结构
1.1.1 压力容器基本组成
过程设备设计
1-法兰； 2-支座； 3-封头拼接焊缝； 4-封头； 5-环焊缝； 6-补强圈； 7-人孔；8-纵焊缝； 9-筒体； 10-压力表； 11-安全阀；12-液面计
过程设备设计
基本组成
筒体 封头 密封装置
开孔与接管 支座 安全附件
球罐结构设计应考虑哪些问题？
球罐结构设计应考虑哪些问题？
球罐做为贮存气体、液化气体的压力容器，广泛用于石油、化工、冶金工业和生活中。
球罐结构设计应考虑下列问题：
（1）球罐基础宜设计成环形基础，并能有效地掌握基础不匀称沉降。
（2）在综合考虑了钢厂生产板幅力量、制造厂压力机力量、组装运输中机具的起吊力量等因素后，按《球形贮罐基本参数》尽量采纳大瓣片设计，对大中型球罐宜采纳足球、桔瓣混合式的分瓣设计形式。
（3）球壳应采纳T字焊缝，球片不允许采纳拼接板块，且支柱不应压在对接焊缝上。
（4）常温球罐宜设计整体支柱。
低温球罐应设计成两段式结构支柱，上段支柱长度占总长1／3，且为耐低温钢材，下段支柱为一般结构钢，上下支柱联结处应有保证良好的对中措施。
同时，支柱应考虑防火隔热措施，每根支柱上应考虑设置良好的静电接地及因火灾使支柱内气体膨胀后能良好排气泄压的措施。
支柱间应配置足够承受各种附加载荷的可调式拉杆。
（5）球罐上下极板上应设置人孔，人孔宜位于主轴线上。
球罐容积不大于1000立方米时，公称直径为500mm 的标准人孔，大于1000立方米者公称直径为600mm的人孔。
（6）球罐的接管均应采纳厚壁管结构，当球罐壁厚不小于30mm时，人孔及其他开孔应采纳开孔补强一体化结构。
球罐制造技术-供工程技术人员参考
乙烯球罐制造技术
较高的拉伸性能指标。锻件采用 08MnNiCrMoVD 锻，这些材料均为我厂 首次使用。为顺利完成该球罐制造，重点在原材料检验、球壳板下料、 冲压、净料切割、焊接、热处理等方面进行了严格控制，采用了先进 的工艺和方法，圆满的完成了球罐的制造任务。
1、原材料检验 1）、钢板检验 a、07MnNiCrMoVDR 钢板属调质状态使用，要求对到货钢板逐张进 行力学性能试验，按炉号进行化学成份分析，重点进行了－40℃低温 冲击复验。为保证材料低温性能，该板在 V 型缺口低温冲击试验冲击 功指标上同 GB150-1998 规定相比有了一定的提高（还要求提供了－ 50℃冲击试验数据供甲方参考），同时在化学成份上对 S、P 的含量也 有更严格的要求。 表 1 和表 2 中列出了本次用 07MnNiCrMoVDR 钢板同 GB150-1998 附 录 A 规定的对比情况：
JB4730-1994 标准规定Ⅰ级合格；测厚每张板 9 个点，厚度全部≥
43.75mm，在 43.80～46.17mm 之间。
2）锻件检验
a、乙烯球罐采用的锻件为 08MnNiCrMoVD，该锻件在 V 型缺口低
温冲击试验冲击功指标及回火温度的要求上同 JB4727-2000 规定相比
-4-
乙烯球罐制造技术
-9-
乙烯球罐制造技术
区，试样的纵轴线应位于 1/4 板厚处，且缺口轴线须垂直于试板的表
6、焊接 由于 07MnNiCrMoVDR 钢板及 08MnNiCrMoVD 锻件为首次采用，所以 在焊接方面制定了合理的工艺和方法。 1）、必要的焊接性能试验和工艺评定：按规定进行了直 Y 坡口裂 纹试验、斜 Y 坡口裂纹试验，焊后经表面、根部和断面裂纹检查，均 无裂纹。进行了窗形拘束试验，焊后经拘束 72 小时后，按 JB4730-94 进行了 RT、UT、MT 检测，结果全部合格。按 JB4708-2000 及技术条件 进行了 07MnNiCrMoVD+08MnNiCrMoVD、08MnNiCrMoVD +08MnNiCrMoVD 多项焊接工艺评定，工艺评定试板按照产品现场焊后整体热处理工艺 进行了消除应力热处理。焊后消除应力热处理温度为 570±15℃，热处 理恒温时间为 5.5h，升温至 300℃以上时升温速度控制在 50～80℃/h； 降温时降温速度控制在 30～50℃/h，300℃以下自然冷却。 2）工艺评定试板的机械性能试验结果按 JB4708-2000 的规定。焊 接接头的夏比（V 型缺口）冲击试样的缺口分别开在焊缝金属和热影响
10000立方米大型LPG球罐基础设计简介
10000m3大型LPG球罐基础设计简介摘要本文介绍10000m3LPG大型液化气球罐基础的结构设计方案、嵌岩灌注桩的应用，抗震设计、抗震构造措施等，为建设在软土地基上的球罐基础设计提供了一种思路和方法。
关键词大型LPG液化气球罐、嵌岩桩、抗震设计,抗震构造。
引言：本文针对10000m3液化气大型球罐基础结构设计，球罐基础为钢筋混凝土环梁与大直径钢筋混凝土嵌岩桩的组合结构，为基础的设计提供了全面可靠的设计依据。
球罐属于乙类构筑物，为重要的构筑物，球罐内存储高压液态液化气，如遭遇地震破坏会产生一些列灾难性后果。
一个球罐的经济投入也很大，所以其基础必须具有良好的安全可靠性，既要满足球罐正常工作时的各项要求，同时又应具备必要的抗震能力和安全储备。
1 工程概况1.1 工程规模建设在广东南沙开发区的LPG液化气球罐共有丁烷球罐4个（10000m3：3个，6500m3：1个），丙烷球罐6个（3500m3：4个，3000m3：2个），其中10000m3丁烷球罐是我国自行设计和建造的第一台超大型球罐，罐区建在距珠江南岸约100m的淤泥质土地基上。
1.2 10000m3球罐简述球罐由钢结构球壳与14根钢管立柱及其他构件组成，立柱间设有钢斜撑，钢立柱基础的连接为铰接形式的螺栓连接。
该球罐的14个φ300mm直径的钢管支腿均匀的分布在直径为26.666m的园周上。
（见图一）球罐圆心处直径26.5m，总高（含支腿）37.84m，设备自重987kN （含管边爬梯等），正常运行状态的竖向荷载标准值90050kN，水压实验状态的竖向荷载标准值11540kN。
2 基础及地基处理方案2.1 工程地质简述地面以下40m范围内均为淤泥，淤泥质土及含水率很高的高压缩粘性土，地基承载力特征值50～80kPa，地下水与珠江中的水通过沙性透水层互相滲透补给。
只有在地面以下40m处出现微风化岩或中等风化岩，其饱和单轴抗压强度标准值f rk=10MPa。
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第二章 球罐结构设计球壳球瓣结构尺寸计算 设计计算参数：球罐内径：D=12450mm []23341-表P几何容积：V=974m 3 公称容积：V 1=1000m 3球壳分带数：N=3 支柱根数：F=8各带球心角/分块数： 上极：°/7 赤道：°/16 下极：°/7图 2-1混合式排板结构球罐混合式结构排板的计算：1.符号说明：R--球罐半径6225 mm N--赤道分瓣数16 (看上图数的) α--赤道带周向球角° （360/16）0β--赤道带球心角70° 1β--极中板球心角44° 2β--极侧板球心角11° 3β--极边板球心角22° 2赤道板（图2-2）尺寸计算：图2-2弧长L )=1800βR π =18070622514.3⨯⨯=弦长L =2Rsin(20β)=2x6225×sin(270)=7141mm弧长1B )=N R π2cos(20β)=1614.362252⨯x ×cos 270=弦长1B =2Rcos(20β)sin(2α)=2x6225×cos35sin 25.22=弧长2B )=N R π2=1614.362252⨯x =弦长2B =2Rsin 2α=2x6225×sin(25.22）=弦长D =2R )2(cos )2(cos 1202αβ- =2x6225x )25.22(cos )270(cos 122- = 弧长D )=90R πarcsin(2R D )=903.14x6225arcsin(2x62257413.0) =极板（图2-3）尺寸计算：图2-3对角线弧长与弦长最大间距： H=)2(sin 1212ββ++=)11244(sin 12++ = 弦长1B =H R )2sin(221ββ+=139.1)11244sin(62252+x x =弧长1B )=90R πarcsin(2R B 1)=90622514.3x arcsin(2x62253.5953)=弦长0D =21B )=2×=弧长0D )=90R πarcsin(2R D )=903.14x6225arcsin(2x62258774)=弦长2B =2Rsin(212ββ+)=2x6225xsin(11244+)=弧长2B )=180)2(21ββ+R π=1802x11)(44622514.3+⨯⨯=(1)极中板（图2-4）尺寸计算：图2-4对角线弦长与弧长的最大间距：A=)2(sin )2(sin 121212βββ+-=弧长2B )=1801βR π=弦长2B =2Rsin(21β)= 弧长2L )=180)2(R 21ββ+π=弦长2L =2Rsin(212ββ+)=弦长1L =A )2sin()2cos(2R 211βββ+= 弧长1L )=90R πarcsin(R L 21)=弦长1B =AR )2cos()2sin(2211βββ+=弧长1B )=90R πarcsin(2RB 1)=弦长D =2211B +L =弧长D )=90R πarcsin(2R D )=(2)侧极板（图2-5）尺寸计算：图2-5弦长1L =2Rcos(21β)sin(212ββ+)/A= 弧长1L )=90R πarcsin （R L 21）=弦长 2L =2Rsin(212ββ+)/H=弧长 2L =90Rπarcsin(R L 22)=K=2Rsin(21β)cos(212ββ+)/A= 式中 同前1ε=arcsin(R L 22)-arcsin （2RK ）=弧长2B )=1802βR π=弦长2B =2Rsin(22β)=弧长1B )=1801επR =弦长D =21L L 1+B =弧长D )=90R πarcsin(2R D)=4.极边板（图2-6）尺寸计算：图2-6弧长1L )=2R πcos(2β)=弦长1L =2Rcos(2β)=弦长3L =2Rsin(222ββ+)/H=弧长3L )=90R πarcsin(2R L 3)=弧长2B )=1802βR π=弦长2B =2Rsin(22β)=式中 2α=21800β--arcsin(R 2D 0)= M=22Rsin(212ββ+)/H=3α=90°-2β+arcsin(RM2)= 4α=2 arcsin[22sin(23α)]=弧长1B =1802αR π=弦长1B =2Rsin(22α)=弦长D =3112L L B +=弧长D )=90R πarcsin(2R D )=弧长2L =1804απR = 弦长2L =2Rsin(23α)=第四章 强度计算球壳计算设计压力：设计温度：-20 — 40℃试验压力： + H*ρ*g*10-6 = 壳壁厚度球壳材料采用1Gr17，σb =450MPa，常温下许用应力为[σ]t=150MPa.[]14143-表P取焊缝系数：φ=[1]P110腐蚀裕量C2=2mm，钢板厚度负偏差C1=0mm，故厚度附加量C=C1+C2=2mm.[]1363-表P液柱高度H： H=K1R=*6225=9960mm液体的静压力P=ρgH = 6225**9960*10-9 =计算压力：Pc = + =球壳所需壁厚：δ1=CPDPctc+-ϕσ][4[]84691-式P= + 2 =圆整可取δ=38mm4.2接管和法兰的选择接管根据JBM0503-08选用DN25 DN40 DN50接管。
法兰由JBT 81—1994选择。
4.3人孔尺寸组合如下图所示：盘梯近似球面的螺旋形盘梯的设计计算R 1 = R + δ + t R1---假想圆球的半径；R = 6225mm----球罐的内半径δ= 38mm---球甲壁板厚度t = 200 —梯子或者顶平台与球面最小距离R1=6225 + 38 + 200 = 6463mmR2max = (R12-(R+δ1– b1)2)δ1= 5mm——顶平台板厚度b1= 180mm——梯子侧板宽R2max=2273mmR 2 <= R2max选R2=2000mmR2——顶部平台半径Z 1 = b1+ (R12-R22)=b = 1500mm ——梯子宽度r = R12 + R1b + (b2)2 - R222R1+ b= ——梯子中心回转半径|X0| =R12 + R1b + (b2)2 + R222R1+ b= ——盘梯圆柱中心轴线与球心的距离 X在坐标中的值为负α终 = arccos(rX) =洒水孔1000m3以上的中型球罐可设置内部转梯，本球罐采用内部转梯淋水管的洒水孔径为4mm以上球罐直径： Df= 12450mm壁厚 t = 38mm设计压力P =球罐外表面： A = 4πR2 =洒水量 2 L/min*m2水流速度 v = 2m/s = 120m/min水压：所需撒水量 Q = * 2 = 980L/min*m2所需管径： D = 2d = * (4Qπv) = ≈ 11mm洒水孔数：算的N = ≈ 82个保冷措施：压力表压力表的最大刻度为正常运转压力的倍以上（不要超过3倍）取：最大刻度 Mpa压力表表面直径应大于150mm压力表前应安装截止阀，以便于在仪表标校时可以取下压力表支柱拉杆球罐支座是球罐中用以支承本体质量和储存物料质量的结构部件，为了对付各种影响因素，结构形式比较多，设计计算也比较复杂。
支撑主要可分为柱式支撑和裙式支撑，此外，还有 V型柱式支撑，三桩合一型柱式支撑，裙式支撑，锥底支撑，钢筋混凝土连续基础支撑，半埋式支撑，高架式支撑，可胀缩的支撑赤道正切柱式支座设计a)赤道正切柱式支座必须能够承受作用于球罐的各种载荷，支柱构建要由足够的强度和稳定性b)拉杆结构：拉杆是作为承受风载荷以及地震载荷的部件，增加球罐的稳定性而设置的，栏杆结构可分为可调式和固定式。
目前，国内自行建造的球罐和引进球罐的大部分采用可调式拉杆，本球罐的支承结构采用单层可调式拉杆结构，如图（3-13）1 -支柱2 - 支耳3 –长拉杆4 –调节螺母5 –段拉杆支柱外直径d= 526mm；内直径 d1=506mm支柱计算长度L=8000mm支柱金属横截面积 A：648096mm2支柱横截面的惯性矩：π64(d4-d14) = *108mm4基本雪压值q：550N/m2支柱材料：Ｑ２３５Ａ支柱材料屈服极限σs：235Mpa支柱数目n: 8 根支柱载荷计算静载荷球壳质量计算：球壳平均直径：D=12450+42=12492mmM1 =πD2*δ*ρ=*124922x38x10-9x7900Kg/m3 ≈ (吨)液体NH3质量(装满 M2 = 1000 x 625kg/m3 x10-9x ≈ (吨)液压实验时液体的质量：M3=1000*1000Kg/m3 *=900吨雪压质量 M4=（π/4g）D2 qCs*10-6= (吨)保温层质量M5=π(D+ t)2 tρ*10-9 +400 = 吨支柱和拉杆的质量：M6=吨附件的质量：M7=吨操作状态下的球罐质量：M0 = M1+M2+M4+M5 +M7=吨液压状态下的球罐的质量：Mf = M1+ M3+ M6+M7 = 吨球罐最小质量Mmin = M1+M6+M7=吨球罐每根支柱承受的静载荷：G 0 =mgn=++++*103*8= 907480N液压试验条件下：液压实验时液体的质量：M3=1000*1000Kg/m3 *=900吨Mt = M1+M3+M6+M7Gt = m t g n = +900++*103*8 = 1327吨动载荷地震水平载荷拉杆影响系数：λ = 1 – (L 1L )2 (3-2L 1L ) = 1- (52009000 )2 (3-2x52009000 ) =球罐中心处单位力引起的水平位移v = λL 12nEJ *103 =*800012*8*192000**108 *103= *10-8 基本自震周期 T= 2πv m 0 = S设计地震烈度为7度，按表4-2，地震影响系数的最大值αmax = ， α= (T gT)αmax =地震水平力Q z = C z αm 0g = **740800* = 303824N 风载荷球罐建造的基本风压值： q 0 = 600N/m 2 查表4-9，风压值高度变化系数f 1 = , 查表4-10，动载荷系数ξ= ，故风振系数k 2 = 1+m ξ= 水平风力：Q f = 14π(D 0 + 2t)2 k 1k 2q 0f 1f 2*10-8=14**(12450 + 2*65)2 **600***10-6 = 50933N Q z > Q f 取水平载荷F = Q z = 303824N 推到弯矩形成的支柱垂直力 推到弯矩：M=FL 2 = 303824* 2500 = ×108 N*mm 由M 对各支柱产生的垂直力 F i =Mcos θi ηR η= n2Fa = 错误!= 30522N Fb = 错误!= 21579N Fc = 错误!= 0N剪切力形成的支柱垂直载荷如图4-8，水平力F的方向为A向，拉杆构架的方为角θAB=，θAC=于是：C ij =L2FsinθijnRsin180nC ab =5500* 303824*8*6225sin1808= 33555NC bc =5500* 303824*8*6225sin1808=80410NTijmax =Cijmaxcosα=80410N55006225=拉杆直径：d=2(Tijmaxπ[α])+C = 2(错误!)+ 2 =取拉杆直径为φ30mm连接部位强度计算支柱与拉杆，支柱与球壳以及支柱底座等结构图4-13 图4-15相同销钉、耳板销钉直径的计算销钉材料选用Q235-A钢d销 =(2Tijmaxπ[τ])= ( 错误!)=取销钉直径为φ25mm耳板和翼板厚度计算耳板和翼板都选用Q235-A钢。