3000+m3丙烯球罐应力分析与评定
3000m^3球形储罐施工与质量控制总结
１ 项目背景
区 ４ 台 ３ ０００ ｍ ３ 丙烯球罐，材质为 ０７ＭｎＮｉＭｏＤＲ，壳
１．１ 项目概况
安装工程。 该项目具有施工工期紧，施工焊接质量
甲醇制取低碳烯烃（ ＤＭＴＯ） 工业化技术解决了
煤制烯烃的技术瓶颈，是连接煤化工和石油化工的
桥梁，为煤化工行业和煤制烯烃产业提供了有力的
技术支撑。 ＤＭＴＯ 工业化技术可缓解我国石脑油资
基本风压
霜期
初霜期
终霜期
满足甲醇合成要求的精制合成气，再经合成达到粗
甲醇，再经过精馏得到 ＤＭＴＯ 级甲醇。 ＤＭＴＯ 级甲
年平均降雨量
年最大降水量
ＤＭＴＯ 装置的主要工艺流程是：以煤为原料采
用水煤浆加压气化制备粗合成气，经变换、净化得到
年平均相对湿度
雷暴日
年平均雷暴日
年最多雷暴日
地震烈度
厂区地震基本烈度值
伤，法兰、管板的密封面、紧固件的螺纹应有可靠的
度范围等相符的焊接项目。
根据现场实际情况设计将 １００％ 射线检测Ⅱ级
合格，改为 １００％ 的 ＴＯＦＤ ［２］ 检测Ⅰ级合格。
２．３ 施工质量控制流程
球罐组装施工质量控制流程如图 １ 所示。
材料质量证明书及有关的复验报告符合设计文
及球壳板周边已按设计技术要求进行无损检验并合
替代” 战略，保证我国的能源安全具有十分重大的
类别
参数名称
数据
备注
战略意义。
气温
最高月平均气温
２１ ℃
７月
４１．８ ℃
１９６６－０６－２１
最低月平均气温
陕西蒲城 ７００ ｋｔ ／ ａ 煤制烯烃项目 ＤＭＴＯ 装置
有 １６ 套系统组成，技术采用中国科学院大连化学物
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。
丙烯罐区3000m^3低温球罐的选用
ＲＥＮ Ｄａ－ｗｅｉ
（ＳＩＮＯＰＥＣ Ｌｕｏｙａｎｇ Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒ ｉｎｇ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｈｅｎａｎ Ｌｕｏｙａｎｇ ４７１００３，Ｃｈｉｎａ）
Ａ ｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｄｏｍ ｅｓｔｉｃ ｌＯＷ —ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｐｈｅｒｉｃａｌ ｔａｎｋ ｗａｓ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ， ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ３０００ ｍ ｗｉｔｈ ｒｅｓｐｅｃｔ ｔｏ ２０００ ｍ ｆｒｏｍ ｐｉｐｉｎｇ ｄｅｓｉｇｎ ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅ ｗａｓ ｈｉｇｈｌｉｇｈｔｅｄ， ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｄｏｍ ｅｓｔｉｃ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｔａｎｋ ｂｏｄｙ’Ｓ ｐｌａｔｅ ｍａｔｅｒｉａｌ ａｎｄ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｏｆ ３０００ ｍ ｓｐｈｅｒｉｃａｌ ｔａｎｋ ｗｅｒｅ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ． Ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｏｆ ｌＯＷ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｐｈｅｒｉｃ￣ ｔａｎｋ ｃａｎ ｂｅ ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｌａｒｇｅ—ｓｃａｌｅ ａｎｄ ｌｏｅａｌｉｚａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ３０００ ｍ ｌｏｗ ｔｅｍ ｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｐｈｅｒｉｅＭ ｔａｎｋ ｉｎ ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｔａｎｋ ｆａｒｍ ｉＳ ｆｅａｓｉｂｌｅ ａｎｄ ｎｅｃｅｓｓａｒｙ．
第 ４４卷第 ５期 ２０１６年 ３月
广 州 化 工
Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ
Ｖｏ１．４４ Ｎｏ．５ Ｍ ａｔ．２０１６
丙 烯 罐 区 ３０００ Ｉｎ３低 温 球 罐 的选 用
任 大为
球形储罐的应力分析
球形储罐的应力分析李群生【摘要】As the size of spherical tanks becomes increasingly larger, the steel material requirement anc the dimensions of tank pedal plates have become increasingly bigger, which results in a number of difficulties in petal plate forming, transportation, side lifting installation and welding, etc. It is necessary to design the spherical tanks based upon analysis design methods under the conditions of higher requirements in intrinsic safety of spherical tanks' construction and load. The integral stress calculations have been made for 4 loads ol different load combination tanks and 2 structures. The force exerting on the spherical tanks at different loads are studied and stresses at the connections between supports and tanks are analyzed. It is concluded that, all stresses should be calculated based upon all possible loads combination, the central model and bestraddle model should be established for load calculation, the maximum stress should be at the connection between support and tank smooth transition should adopted and hexahedral element analysis should be applied for finite element analysis.%随着球形储罐的建造规格向大型化发展,其材料用量和球壳板尺寸规格也越来越大,由此增加了球壳板在压制、运输、现场吊装及焊接等一系列建造难度.因此,大型球罐在结构、载荷等方面的本质安全要求更高的情况下,需要按照分析设计方法进行球罐的设计.通过全面的分析总结,对涵盖所有载荷组合形式的球罐4种载荷工况和2种结构模型进行整体应力计算,分析了各种载荷工况下球罐的受力状况,重点分析了支柱与球罐连接部位的应力情况.结论是:应力计算要考虑所有可能的载荷组合工况；计算载荷时要分别建立“对中模型”和“跨中模型”；最大应力是在支柱与球罐连接处,要尽可能圆滑过渡,有限元应采用六面体单元分析.【期刊名称】《炼油技术与工程》【年(卷),期】2012(042)006【总页数】4页(P61-64)【关键词】球形储罐;应力分析;载荷工况【作者】李群生【作者单位】中国石化集团洛阳石油化工工程公司,河南省洛阳市471003【正文语种】中文球形储罐(球罐)大多按照常规方法进行设计建造，随着球罐的建造规格向大型化发展，其材料用量和球壳板尺寸规格也越来越大，由此增加了球壳板在压制、运输、现场吊装及焊接等一系列建造难度。
国产CF钢制3000m3丙烯球罐建造技术
近年来 石 油化 工 行 业 迅 速发 展 ， 储 备 化 工 原 料 的球罐设 备 日趋 大 型 化 和 高参 数 化 ， 尤 其 对 乙 烯及 丙烯 等化 工原料 的储 存工 况提 出更加 严苛 的
要求 。Ｃ Ｆ钢 （ 即低 焊接 裂 纹 敏感 性 高 强 度钢 ） 在
片球壳 板 面 积 较 大 。另 外 ， ０ ７ Ｍｎ Ｎ ｉ Ｍ ｏ Ｄ Ｒ钢 板 强 度高、 硬 度大 ， 压制 成形 时反 弹量 大 ， 球壳 板 较厚 ， 焊 接质 量难 以控 制 。因此 ， 该 类球 罐制 造 、 组 装难
内径 壁厚
三带 十支 柱 ３ ０ ０ ０ ｍ
１ ８ Ｏ ０ ０ ｍ ｍ ４ ８ ｍ ｍ
高韧 性超 低氢 型 焊 条 ， 该焊 条 脱 渣 性 和 工 艺性 能 良好 ， 宜采 用 短 弧 操 作 ， 可 进 行 全 位 置 焊 接 。按 Ｇ Ｂ ／ Ｔ ３ ９ ６ ５ — １ ９ ９ ５中 色 谱 法 测 定 ［ Ｈ］＝２ ． ５ ４ ｍ Ｌ ／
度 较大 。
性能 上 具有 明显 的 优势 ， 其强度高、 韧性好 ， 加 工 成形 和焊 接性 能优 良， 能满 足大 型 乙烯 、 丙 烯球 罐 低温 、 高压 的设 计 要 求 。 以往 Ｃ Ｆ钢 制 球 罐 用 钢 板和 焊材 主要 依 赖 进 口 ， 致 使 制造 成 本 较 高 。 目
部大 。坡 口角度 采用 负偏 差 ， 可减少 焊 接工作 量 ，
注： 热 处理温 度 ５ ７ ５ ４ － １ ５ ℃， 保 温时间 ６ ． ７ ５ ｈ ， ４ ０ ０ ￣ Ｃ 以上 时
升 降温 速 度 不 大 于 １ ０ ０ ℃／ ｈ 。
节省 焊接 材料 ， 同 时也降 低 了产生 焊接 裂纹 、 缺 陷 的几率 。经计算 ， 坡 口角度 采 用 最 大 负偏 差 与采 用最 大正偏 差 相 比 ， 可 节 省 焊 接材 料 达 １ ６ ． ７ ％。 火焰切 割 的坡 口表 面应 打 磨 出 金 属光 泽 ， 彻 底 清 除坡 口处熔 渣 与 氧 化 皮 ， 坡 口表 面进 行 １ ０ ０ ％ 磁 粉检测 ， Ｉ 级 合格 ， 并 涂上 可焊 性 防锈涂 料 。
球罐的质量控制分析与检验
球罐的质量控制分析与检验摘要：在相同容积的前提下,球罐与其它形状的压力容器相比,具有几何尺寸小、材料用量少、受力状态好等优点,因而在工业中得到广泛使用。
由于球罐成型和组装难度大、残余应力高、对介质环境苛刻等特点,质量难于保证。
笔者通过对江苏新海石化有限公司2000m3丙烯球罐首次全面定期检验中发现的缺陷分析,对球罐主要缺陷及其产生的条件和机理,从制造工艺控制、运行中有害介质的控制及水压试验等方面,论述了球罐质量控制措施、主要危害缺陷的预防方法。
关键词:球罐；质量控制；检验1丙烯球罐概况该球罐由海工英派尔工程有限公司2009年08月设计制造,主要参数为:内径15700mm, 罐壁厚度58mm,由54块Q345R热扎钢板焊接而成，焊缝坡口型式为对称X,双面手工焊,焊缝系数0.85,设计压力2.16MPa,最高工作压力2.0MPa。
2010年5月在现场组装竣工,2010年11月正式投入使用，2012年8月进行首次全面检验。
检验方案及主要项目包括:外观检查(包括球体内、外表面腐蚀和机械损伤情况,几何形状缺陷,焊缝的错边量及棱角度的检查),无损检测(包括对所有对接焊缝内表面进行超声波100%探伤，内、外表面100%磁粉探伤)和气压试验。
检验目的包括：对原有制造缺陷情况进行监控,对运行后新生缺陷检查处理。
检验人员在进行内部焊缝100%磁粉检测时发现主要问题有：11号纵焊缝两侧长度为80mm、100mm的缺陷磁痕显示各一条，且垂直于纵焊缝。
现场打磨后经磁粉检测，未见缺陷磁痕。
2缺陷产生原因及危害性分析2.1制造过程中的缺陷。
主要表现在：未焊透、夹渣、气孔等焊接缺陷。
国内大量检验资料表明:气孔、夹渣一般没有扩展迹象,危害性相对较小,可不做返修。
层间未熔合、未焊透部位因其通常情况下不会与使用介质直接接触,只要在使用过程中没有发生表面明显变化也可不做返修。
2.2使用过程中形成的缺陷。
球罐在运行中同时存在着应力集中和腐蚀，因长期应力、腐蚀作用而导致在用脆性裂纹。
3000+m3丙烯球罐应力分析与评定
计算结果如图４～图８所示。对于球罐整 体，最大应力强度出现在球壳与上支柱连接处，且 随距离的增大而迅速衰减；对于凸缘结构，最大应 力强度出现在凸缘内壁拐角处。按ＪＢ ４７３２— １９９５进行应力强度评定，选取的线性化评定路径
图８凸缘结构应力强度云图
参考文献： ［１］ＪＢ ４７３２－－１９９５ 钢制压力容器一分析设计标准
Ｉｓ］． ［２］ＧＢ １２３３７－－１９９８钢制球形储罐［Ｓ］．
万方数据
3000 m3丙烯球罐应力分析与评定
作者： 作者单位： 刊名：
英文刊名： 年，卷(期)： 被引用次数：
曲永奎 大庆石化工程有限公司,黑龙江,大庆,163714
收稿日期：２００８—０１—０７。 作者简介：曲永挛（１９７８一），男，吉林省龙井市人，２００１年毕 业于长春工业大学，获硕士学位，现在大庆石化工程有限公 司设备室工作。工程师。
万方数据
第２９卷第４期
曲永奎．３ ０００ ｍ３丙烯球罐应力分析与评定
均在各模型的最大应力点及危险截面处，应力评 定结果如表２和表３所示，球罐整体及开孔凸缘 结构应力强度评定合格。对于球罐非受压构件， 可参考ＧＢ １２３３７－－１９９８进行强度校核。
万方数据
图４正常操作工况下的应力强度云图 图５风载荷工况下的应力强度云图
石油化工设备技术
图６地震载荷工况下的应力强度云图 图７液压试验工况下的应力强度云图
表２应力评定结果（一）
路径号
ＳＩ
Ａ
JFE-HITEN 610U2L钢制3000m 3丙烯球罐的组焊实践
（ ）Ｌ 一５ 焊 条熔 敷金属 的化学成 分和 力学 性 能见表 ３ １ Ｂ６Ｌ 和表４ 。
表３ 熔敷金属的化学成 分 （ ） ％
表４ 熔敷金属的力学性能要求
拉伸 试 验 冲 击 试 验
２１ ． 斜Ｙ焊接裂纹试验
设 计 文 件 要 求 ，焊 接 工 艺 评 定 前 ， 必 须 按
ｔ ｍ ｍ
及 部位
横 向１ ４ ／ｔ
冲击功ｋ ２ Ｊ Ｖ Ｒ Ｌ Ｐ Ｒｌ ａ Ｅ ％ Ｉ 中试样 试验温度 ℃ 平均值 （ ｅＭ ａ ｒ Ｐ Ｌ Ｊ Ｓ Ｉ Ｍ ３ 个试样）
≥４ ０ ６ ０ ７ ０ ９ １～ ３ ≥ １ 号 试 样 ９４ 一０ ５ ≥８ Ｏ
１０ ８。
注 ２ ｓ＝ ｒ Ｃ ＋ Ｍ ＋１ Ｖ ７ ｂ ５ 一 ， （ ：Ｐ Ｒ Ｃ ＋ ｕ ２ ｏ ０ ＋ Ｎ ＋ Ｎｉ ２ ％）
表２ Ｊ Ｅ Ｈ Ｔ Ｎ ６ ０ ２ 钢板力学性 能 Ｆ — Ｉ Ｅ １Ｕ Ｌ
板 厚 取 样 方 向 拉 伸 试 验 冲 击 试 验 冷 弯试 验
牌号
球 罐 建 成 并投 入 应 用 的相 对 较 少 。本 文 以某 公 司 炼 油 搬 迁 改造 工 程 中３ Ｆ — Ｔ Ｎ １ Ｕ２ 钢 制 台Ｊ Ｅ ＨＩ Ｅ ６ ０ Ｌ ３ ０ ｍ 烯球 罐 为例 ，介 绍 该类 球 罐 的现 场 组 焊 ００ 丙 实践及 相关 技术 问题 。 球 罐 采 用 应 力 分 析 法 设 计 ，主 要 参 数 ：公 称 容 积 ：３ ０ ｍ 内径 ： １ ０ ０ Ｏ０ ； ８ ０ ｍｍ； 设 计 压 力 ：
１５ ．ｔ
Ｊ Ｅ Ｈ Ｔ Ｎ ６ ０ ２ ５ Ｆ — Ｉ Ｅ １Ｕ ０
注１ ：试样标准 符合ＪＳ Ｉ标准 。 注２ ：冲击试样 按Ｊ Ｓ ２ ４ 中的２ｍ 型缺 口试样，试样方 向与轧制方 向成直角 （ 向）。 ＩＺ ２ ２ ｍＶ 横 注３ ：弯 曲半径按３ Ｓ ２４ 标准 中的１ ＩＺ２８ 号试样等于 １５ 。 ． ｔ 注４ ：冲击试验 时，３ 个试样 中只允许有一个试样 的冲击功 小于８ Ｊ ０ ２
在役丙烯储罐的检验_缺陷处理与评定_梁栋
（四） 硬度测定 使用 HL- 80 型里氏硬度仪对丙烯储罐进行硬度检测 （包括 所有裂纹部位），每一测定点包括该处的母材、热影响区、焊 缝，发现裂纹处的硬度值比远离裂纹处高 40 HB。 （五） 安全附件检查 对丙烯储罐的安全阀、压力表、温度计以及液位计，进行 校验合格，以确保液化丙烯储罐的安全运行。
对于超出上述限定条件或在服役期间表面有可能生成裂纹
的凹坑缺陷，应按平面缺陷进行评定。
容器表面凹坑缺陷的无量纲参数按 G0 公式 （1） 计算：
G0 = ZX
（1）
B 姨RB
若 G0≤0. 1，则该凹坑缺陷可免评定，认为是安全的或是 可以接受的；若 G0＞0. 1，则该凹坑缺陷应按照凹坑缺陷的评定 程序进行评定。
检测与 分析
广西质量监督导报
下一次全面检验日期为 201 2 年 8 月。
四、裂纹成因分析
从裂纹产生的位置、大小、硬度测试值以及聚丙烯储罐使 用情况分析看，导致裂纹产生的原因是应力腐蚀。
（一） 应力腐蚀三要素 应力腐蚀裂纹必须具备一定条件才能产生。它包含三个要 素： 1 . 敏感的金属。金属的成分、组织、和处理状态决定了应 力腐蚀敏感性。 2. 特定的介质环境。对于一定的金属来说，只有在特定的 介质环境中才发生应力腐蚀破裂。 3. 处于拉应力状态下。拉应力越大，则材料断裂所需要的 时间越短，断裂所需应力低于材料的屈服强度，一般约为屈服 强度的 70 %。 （二） 裂纹产生的原因 宏观检查中发现的错边量和棱角度超标部位，由于结构不 连续，在此会产生很大的集中应力。制造时热处理效果不好， 焊接残余应力没有彻底消除。实际测得裂纹处的硬度值比远离 裂纹处高 40 HB，H2S 造成应力腐蚀与钢材的硬度有密切关系。 该罐中的丙烯主要来源于上一个工段，其纯度随着生产温 度的波动而变化，主要杂质有水分和少量 H2S，所以很难保证水 分和 H2S 含量控制在合理范围内。根据使用单位提供的资料发 现，该罐中 H2S 的含量有一段时间高达 720 mg/L，远远高于设 计资料中的规定。据有关资料证明 ［4］，一般来说，H2S 的浓度 必须控制在 464 mg/L 以下。介质中 H2S 的含量严重超标，使大 量的 H2S 吸附于储罐的表面。 1 6 MnR低合金高强度钢、H2S 含量严重超标的介质和高硬
3000m3丙烯球罐保冷设计技术方案创新
由于球 罐外 表 面 为 曲 面 ， 若 采 用 泡 沫 玻 璃 的 技 术方 案 ， 则加工 量 大且施 工难 度非 常大 ， 因此 很
的不 同 ， 有 按 照常温 设计 的 ， 也有将 最低 设计 温度 取到 一 ４ ８ ℃ 的 。国内建造 的丙 烯球 罐大 都不进 行 保 冷设计 和施 工 ， 也 有 一些 仓 储 企 业 根 据 自身 的 特 点进行 丙烯 球罐 的保 冷施 工 。笔者 以江苏 一 家
冷 防护 。
用下 ， 通过 专用 设备 混合 ， 经 高压 喷涂现 场发 泡而
成 的高分 子 聚合 物 ， 具 有 保 温 与 防 水 的功 能 。该
材料 有 保 温 、 防水 和 粘 结性 能 好 、 施 工 简单 、 速 度
快及 造价 低等 特 点 ， 也 是球 罐 保 冷 设 计 采用 最 多
１ ． ３ 橡 塑板
橡塑板 是 密闭式 发泡结 构 ， 导热 系数 小 ， 具 有 良好 的绝热 效果 ， 密 闭式 气 泡结 构 和致 密 的 表 皮 使 水 汽不 易透过 ， 且 吸水率 低 。产 品富有 柔韧性 ， 施 工 安装 极 为 方便 、 省工省料、 外 观整 洁 完美 、 没
常 温下 的 丙 烯 为 无 色 、 无臭 、 稍 带 甜 味 的气
体， 分子量 为 ４ ２ ． ０ ８ 、 密度为 ０ ． ５ １ ３ ９ ｇ ／ ｃ ｍ 、 冰 点 为 一１ ８ ５ ． ３ ℃、 沸 点为 一 ４ ７ ． ４ ℃， 易燃 、 爆 炸 极 限为 ２ ％ ～１ １ ％， 不溶 于水 ， 可溶 于有 机溶 剂 ， 是 一种 低
有污 染 。使 用 温 度 范 围广 、 耐 火 性 良好 、 经 久 耐
22. 公司丙烯罐压力升高原因分析及应对措施
公司丙烯球罐压力升高原因分析及应对措施【摘要】丙烯20℃饱和蒸汽压大约为0.8MPa，而仓储三分公司丙烯球罐压力大约1.6MPa。
通过取样分析，球罐内气相氮气含量最高可达30%，氮气压缩系数比液态烃小，是造成丙烯罐压力升高的根本原因，对氮气的来源进行了分析，并提出该问题的解决措施。
关键词：丙烯球罐；氮气；饱和蒸汽压；回气相装车1 丙烯罐区工艺流程仓三球罐区1号、2号、3号、4号用来储存从码头接卸的丙烯，罐容均为3000m³。
主要工艺流程有卸船入库、装车出库等（见图1）。
图1 球罐区卸船、装车工艺示意图2014年4月投产以来，丙烯球罐压力持续上升，从最初的1.0MPa上升到1.6MPa，最高曾达到1.8MPa。
2014年10月份，岚山沿海地区的环境温度大约20℃，这个季节，丙烯的饱和蒸汽压约为0.8MPa，因此丙烯储罐的正常操作压力应该低于1.0MPa，图2为球罐区DCS控制系统记录的1#球罐的压力变化图。
图2 1#球罐压力曲线图由图2可知，2014年10月份1号球罐的压力在逐渐升高，峰值约为1.6MPa，高于丙烯饱和蒸汽压。
虽然球罐压力仍在设计压力2.17MPa范围内，但是罐压偏高给卸船作业带来了很大的困难，使得作业速度大大降低，尤其是丙烯船舱气相压缩时间很长，严重影响到了港口船舶接卸效率，必须着手进行解决。
2 丙烯球罐压力过高原因为查找丙烯球罐压力升高原因，公司计量化验站14年10月底，对4个丙烯球罐气相分别取样化验，结果如表1。
表1 2014年10月丙烯球罐取样化验结果统计球罐氧气% 氮气% 一氧化碳%1#G 0.701 30.348 02#G 0.85 17.922 03#G 0.774 24.708 04#G 0.715 18.266 0平均0.76 22.811 0从化验结果可以看出，丙烯球罐气相中杂质气体主要为氮气，平均含量高达22.8%。
查找氮气理化特性得知，氮气在常温下属于不凝气体，体积被压缩时压力升高较快。
3000m3丙烯球罐加工流程及焊接工艺设计
专业课程设计(论文)题目：3000m3丙烯球罐加工流程及焊接工艺设计学生姓名：马泽成学号：200912010220 院（系）：材料科学与工程学院专业班级：材料0902 指导教师：徐向前完成时间：2012年９月21日《材料成型及控制工程》课程设计任务书目录1 概述 (1)1.1压力容器的概述 (1)1.1.1球形压力容器概述 (1)1.1.2工作环境 (1)1.2压力容器分类 (1)1.2.1 按制造方法分类 (2)1.2.2 按承压方式分类 (2)1.2.3 按设计压力（P）分类 (2)1.2.4 按设计温度（T-壁温）分类 (2)1.2.5 按容器制造材料分类 (2)1.2.6 按容器外形分类 (2)1.2.7 按容器在生产工艺过程中原理分类的作用 (2)1.3 焊接接头分类 (2)1.3.1 A类焊缝（对接缝或搭接焊缝，不包括角接焊缝） (2)1.3.2 B类焊缝（对接缝或搭接焊缝，不包括角接焊缝） (2)1.3.3 C类焊缝（对接缝或搭接焊缝或角接焊缝） (3)1.3.4 D类焊缝（对接缝或角接焊缝） (3)1.4焊缝结构的分类及设计与选用 (3)1.4.1 焊缝结构的分类 (3)1.4.2 焊缝结构的设计与选用 (3)1.5焊条的选取原则 (4)1.5.1 根据工件的机械性能和化学成分 (4)1.5.2 根据工作性能 (4)1.6各种焊接方法的优缺点 (4)1.61 手工电弧焊 (4)1.6.2 埋弧焊 (4)1.6.3 TIG焊（钨极氩弧焊） (5)1.6.4 CO2保护焊 (5)2 焊接工艺说明 (6)2.1焊接方法选择 (6)2.2焊接材料 (6)2.3坡口设计 (7)2.4 坡口加工 (8)2.5 焊条的选择................................................ .. (8)2.6焊接工艺参数 (8)2.6.1 焊接电流 (9)2.6.2 电弧电压 (9)2.6.3 焊接速度 (9)2.6.4 焊接线能量 (9)2.7 焊接层数和顺序 (9)2.8热处理及表面处理 (9)2.9焊接质量的检验 (10)2.10附录 (11)3 总结 (11)参考文献 (13)附录 (13)3000m3丙烯球罐加工工艺设计1 概述1.1.1 压力容器概念工业生产中具有特定的工艺功能并承受一定压力的设备，称压力容器。
关于大型球罐的实验应力数值评估分析
关于大型球罐的实验应力数值评估分析作者：拉多万·彼得罗维奇，米罗斯拉夫·日夫科维奇等摘要：本文介绍了使用有限元分析程序和实验测试相结合的球罐设计方式，以便最小化设计时间并验证球罐设计强度。
简要介绍了设计过程初始阶段罐体强度计算的分析程序。
基于分析结果，确定球罐尺寸并建立有限元模型。
有限元分析用于识别具有高应力集中的区域。
有限元结果表明，在球罐支撑点的等效应力值超过屈服应力值，但超过并不显著并且只在非常小的区域内，因此认为整体设计是有价值的。
实验测量验证了有限元分析的结果，不需要在支撑点处对球罐进行补强。
8个月后重复实验得出与原始测量相同的结果，从而证明对球罐支撑点不进行补强的决定。
关键词：应力评估分析; 实验测试; 有限元方法（FEM）; 球罐1. 简介该球罐（图1）属于设计用于储存丁烷，丙烷或中等压力的丙烷-丁烷混合物的稳定高架罐。
[1-3]图1容积1000立方米球罐这些高度易燃气体需要储存在设计得最安全的储罐中[4]。
球罐所受载荷有流体压力，流体静压力[5]和由于其自身重量产生的力。
除了这些恒定载荷，由于风力[6]，雪[7]以及地震载荷[8,9]的作用，可能产生其他载荷。
为了防止这些有害气体的泄漏或发生火灾，检测罐体结构中的损坏是至关重要的[5]。
然而，遵守安全协议的良好的罐体设计可以防止罐体结构中发生临界损坏。
为了确保他们的设计没有缺陷，工程师不能仅仅依靠分析结果，他们还需要通过数值模拟和实验测试验证他们的设计，这就是本文中提出的方法。
简单解释了用于设计球罐的公知分析程序[10]。
使用应力的薄膜状态和旋转表面形式的壳的平衡方程，在平行和子午线的圆的切线方向上薄膜应力的表达式的详细推导在[11]中给出。
分析解决方案用于设计的初始阶段，因为球罐的基本尺寸可以在相对较短的时间内获得[10]，但该解决方案不考虑具有高应力集中区域的特殊性，例如罐与其支撑件之间的连接点，因此需要更详细的数值分析，以确定所提出的设计能满足安全标准。
丙烯球罐风险分析与安全评价
部单元爆炸指标E值及范畴表工艺爆炸危险性范畴
（ 3 ）计 算 机 管 理 ：球 罐 温 度 、液 位 、压 力 及 流 量 均
属于中等。
可 以 在 计 算 机 系 统 显 示 ，但 不 能 直 接 操 作 各 种 参 数
气 体 爆 炸（ 地 区 爆 炸 ）指 标 A = B ×（ 1 + 1 0 0 ） 变化，补偿系数取0.96。
（ 1 ）评 价 单 元 ：丙 烯 储 罐 区 。 （ 2 ）评 价 单 元 主 要 物 质 ：丙 烯 。 （ 3 ）评 价 单 元 内 丙 烯 总 量 ：正 常 运 行 控 制 的 丙 烯 不超过球罐容积的85％，密度为0.515884×103 kg/m3
22
《安全》2013年第9期
评价分析
物质 系数B
Q = 1 3 6 ，L = 1 1 5 ，T = 1 2 0 ，代 入 以 下 计 算 公 式 可 得 ：
（ 3 ）防 护 堤 ：防 护 堤 地 面 硬 化 ，补 偿 系 数 取 0 . 9 0 。
DOW/ICI总指标D=B×（1+M/100）×（1+P/100）×
（ 4 ）泄 漏 与 检 测 系 统 ：罐 区 设 可 燃 气 报 警 仪 ，信
（ 2 ）腐 蚀 和 侵 蚀 的 危 险 物 ：评 价 丙 烯 球 罐 外 壁 受 大 气 腐 蚀 ，内 壁 受 丙 烯（ 还 少 量 硫 ）腐 蚀 ，系 数 取 1 0 。
（ 3 ）接 头 的 危 险 性 ：在 工 艺 管 线 中 有 微 量 泄 漏 的 法 兰 接 头 ，系 数 取 3 0 。
（ 4 ）平 均 爆 炸 危 险 性 以 上 ：评 价 单 元 常 温 、高 压 贮 存 液 化 可 燃 性 气 体 丙 烯 ，系 数 取 8 0 。
3000m3丙烯球罐设计
3000m3丙烯球罐设计摘要首先，本文介绍3000m3丙烯球形储罐的基本情况，根据GB12337－1998设计，重点介绍了强度校核，及混合式球壳结构、固定式拉杆结构、支柱与球壳连接结构及其它结构的有关情况，对其设计、选材、安装、焊接、和检验等各个关键环节进行了比较详尽的分析讨论、并对如何提高球罐的质量提出了一些建议和措施。
其次本文说明了球形储罐的特点和分类，通过回顾钢制球形储罐的发展历史,分析了国内球形储罐建造技术的现状及其与国外的差距,就球罐建造技术的发展趋势进行了有益的探讨。
最后，为了确保球形储罐在使用过程中的安全，进行了大量的荷载计算及校核，设计严格遵守我国现行规范。
在设计过程中，我应用大学所学知识，努力做好每一步。
虽然设计中有许多详尽的地方不尽如人意，但是通过这次设计，我比昨天更进步一些。
这次设计很有意义。
关键词：3000 m3丙烯球罐;设计; 材料;3000m3 propylene spherical tank designAbstractFirst，This dissertation introduces some basic situation of 3000m3propylene spherical tank, The design is strictly complied with GB12337-98，especially describes intensity examination，the mixed shell structure, the fixed bracing structure, the stub column structure linking with column and shell and the others are introduced.And detailed analysis and discussions are given to the key steps of construction such as design, material selection, assembling and welding, etc., and suggestions and measure are proposed for improving the quality of spherical tanks .Second，This dissertation introduces characteristic and classification of spherical tank, This paper briefly reviews the development history of steel spherical storage tanks, analyzes the present situation of construction technology of domestic spherical storage tanks and the gap from foreign countries，The developing trend of construction technology of spherical tanks are discussed. Finally ，In order to guarantee that the sphere storage tank's in use process security, has carried on the massive load computation and the examination, The design is strictly complied with the current code of our country . In the design we use the knowledge which we have learned in the college to do my design step by step. Though some details in this design are not work out perfectly, I do find that I am much more skillful and professional. This graduate design is greatly meaningful.Keywords: 3000m3propylene spherical tank; design; material;目录摘要 (I)Abstract ............................................................................................................................. I I 前言 (5)1球形储罐的概述 (5)1.1球形贮罐的特点和分类 (6)1.1.1球形贮罐的特点 (6)1.1.2球罐的分类 (6)1.2球形储罐的历史及发展 (7)1.2.1球形储罐的发展历史 (7)1.2.2我国球罐发展现状 (8)1.2.3球形储罐的发展方向 (9)1.2.4国内与国外的差距 (12)2 材料 (14)2.1 原则 (14)2.1.1机械性能 (14)2.1.2 耐腐蚀性能 (16)2.2 压力容器用钢 (17)3球罐的焊接制造 (21)3.1球罐的组装 (21)3.2 球罐的组装方法 (22)3.3 支柱的安装 (22)3.4 球罐的现场焊接顺序和焊工布置 (23)3.5 球罐焊缝返修及球壳板表面损伤修补 (24)4.3000m3丙烯球罐的强度校核 (26)4.1设计条件 (26)4.2球壳计算 (26)4.2.1 计算压力 (26)4.2.2球壳各带的厚度计算 (27)4.2.3环境温度下球壳的计算应力 (28)4.3球罐的质量计算 (28)4.4地震载荷计算 (30)4.4.1自震周期 (30)4.4.2地震力 (31)4.5风载荷计算 (31)4.6弯矩计算 (32)4.7支柱计算 (32)4.7.1单个支柱的重力载荷 (32)4.7.2组合载荷 (34)4.7.3单个支柱的弯矩 (34)4.7.4支柱的稳定性校核 (37)4.8地脚螺栓计算 (38)4.8.1拉杆作用在支柱上的水平力 (38)4.8.2支柱底板与基础的摩擦力 (38)4.9支柱底板 (39)4.9.1支柱底板直径 (39)4.9.2底板厚度 (39)4.10拉杆计算 (40)4.10.1拉杆的载荷计算： (40)4.10.2拉杆的稳定校核 (41)4.10.3拉杆与支柱连接焊缝强度验算 (42)4.11支柱与球壳连接最低点a的应力校核： (43)4.11.1 a点的剪切应力 (43)4.11.2 a点的纬向应力 (43)4.11.3 a点的应力载荷： (44)4.12支柱与球壳连接焊缝的强度校核 (44)结论 (46)致谢 (47)参考文献 (48)前言油品和各种液体化学品的储存设备—储罐，是石油化工装置和储运系统设施的主要组成部分。
3000球罐检验方案
3000m3球罐定期检验方案1总则为更好地贯彻执行《特种设备安全法》,正确有效地开展检验工作,确保设备的安全运行,保障人民生命和财产的安全,制定本方案。
本方案规定球罐检验的内容、方法和工艺,是检验作业指导性文件。
在检验过程中检验单位、设备使用单位、参加检验的人员必须严格执行。
2设备基本情况及检验内容概述2.1设备基本情况容器分类:球型球罐球罐内径:18000 mm球罐容积:3000m3球罐壁厚:48mm设计压力:2.16Mpa介质:丙烯材质:610U2L2.2检验内容概述本次检验为球罐的首次开罐检验。
本次检验的主要内容为对球罐进行整体性安全性能评估、全面检验、综合分析与评价。
检验的重点是对球罐的所有焊缝做内表面无损检测;通过无损检测和内外部检验,对其结果进行综合分析,评价球罐继续使用的可行性并给出具体的操作参数。
3检验依据3.1《特种设备安全法》3.2固定式压力容器安全技术监察规程(以下简称《固容规》)3.3压力容器定期检验规则(以下简称《容规则》)3.4NB/T47013-2015承压设备无损检测3.5GB150-98钢制压力容器及相关标准3.6GB12337-2014钢制球形储罐3.7GB50049-2010球形储罐施工及验收规范4检验前的准备工作4.1 使用单位的准备工作(请有资质专业单位)1内部应搭设安全、牢固、便于检验的脚手架。
2提供水压实验所需水源并保证水温大于15 0C3清除罐内外表面的油污、结焦、附着物等影响缺陷显示的杂物,内表面以焊缝中心为基准两侧各200mm100%除锈、打磨,T字口焊缝应磨平至与母材平齐(打磨焊缝期间,特检院人员进行指导)4、将球罐内部清扫干净,并进行清洗、吹干,球罐内部空间的气体含氧量应在18%~23%(体积比)之间,进入球罐检验前使用单位安全责任人应出具“进罐作业票”,并加装通风设备,检验过程中保证罐内通风。
5提供外部用220V电源和进入球罐24V低压电源、照明灯等,应有漏电保护装置,进入球罐的插座、电线应绝缘良好。
Q370R钢制4000m~3丙烯球罐的设计与应力分析
第 46 卷 第 4 期
化工机械
437
Q370Ｒ 钢制 4 000m3 丙烯球罐的 设计与应力分析
李云福 郭春光 王 林
（ 合肥通用机械研究院有限公司）
摘 要 介绍了 Q370Ｒ 钢制 4 000m3 丙烯球罐分析设计中的选材、结构设计、球壳分带角的技术条件的编制、焊接线能量的控制、每一层焊道的厚度和宽度的控
基于材料技术、焊接技术、制造和安装技术的 发展进步，自国家质量监督检验总局颁布的 TSG Ｒ0004-2009《固 定 式 压 力 容 器 安 全 技 术 监 察 规 程》［1］（ 以下简称《固容规》） 正式实施起，降低了 确定材料许用应力［σ］（ 或设计应力强度 Sm ） 的 最小安全系数。对于碳钢和低合金钢，规则设计 的安全系数，nb 由 3． 0 降低为 2． 7、ns 由 1． 6 降低 为 1． 5； 分析设计的安全系数，nb 由 2． 6 降低为 2． 4、ns 仍为 1． 5。因此近年来，国内自主建设的 丙烯球罐公称容积得以从 2 000m3 逐步向更大容 积发展。笔者就 Q370Ｒ 钢制 4 000m3 丙烯球罐 建设的设计进行简要介绍。 1 球罐主要设计参数
3000m3丙烯球罐首次开罐检验与结果分析
3000m3丙烯球罐首次开罐检验与结果分析摘要：本文对12台3000m3丙烯球罐的首次开罐检验进行首次开罐检验情况, 通过对检验方案、过程以及检验结果的分析，特别是缺陷分布情况及特点的统计和思考，得出制造安装和运行工艺对球罐安全状态的影响程度，大型丙烯球罐在选材时应选择具有较好断裂韧性的高强钢，在安装时采取合适的工艺以确保球罐在运行中保持较好的几何形状。
关键词：丙烯球罐开罐检验缺陷统计返修1 简介位于张家港保税区长江北路的东华能源张家港生产基地是华东地区最大的丙烯和聚丙烯生产基地，拥有1套66万吨/年的丙烷脱氢（PDH）装置（UOPOleflex 工艺）和1套40万吨/年的聚丙烯（PP）装置（GRACE的Unipol工艺）。
其中丙烷脱氢装置中有12台3000m3的丙烯球罐，是张家港地区球罐数量最多的化工，该批设备设计、制造安装单位均为张家港圣汇气体化工装备有限公司，于2015年01月投入使用。
根据TSG 21-2016《固定式压力容器安全技术监察规程》的要求，该批球罐于2018年01月到期检验。
2 检验内容和要求2.1检验的人员组织和检验设备情况2.1.1人员组织情况江苏省特种设备安全监督检验研究院张家港分院设立东华能源球罐检验项目组，下设检验组和无损检测组两个子小组，根据检验方案中各项目的要求开展工作。
东华能源张家港生产基地成立球罐辅检项目组，组织生产部、设备部、安环部和专人进行协调、配合及设备清洗置换、检验检测平台搭设、检验检测部位表面打磨处理、气密性试验等辅助工作。
2.1.2检验设备及工具情况根据检验需要可能会配备以下仪器设备：（1）几何测量用具：150mm钢卷尺，1500mm钢板尺，游标卡尺、各种样板尺、焊口检测器（2）无损检测机具：超声波测厚仪, 里氏硬度计, 多用旋转磁场探伤机, 数字化超声波探伤仪（3）其他辅助用具：放大镜、手电筒（4）气密试验设备：2-49H-6.0/40型空气压缩机、油气分离器、压缩空气管道2.2检验程序（1）检验前准备工作资料审查→制定检验方案→球罐泄压→球罐隔离置换→球罐开罐→球罐清洗→现场勘察→搭设脚手架→球壳板编号→焊缝表面清理打磨→绘制排版图（2）检验工作宏观检查→壁厚检测→硬度检测→磁粉检查→超声检查→无损检测发现的超标缺陷处理→强度校核→耐压试验（视检验情况定）→沉降量检测（耐压试验时进行）→安全附件检查→气密性试验（3）其他工作球罐防腐→拆除脚手架→安装安全附件→置换恢复2.3检验项目和内容2.3.1宏观检查对球罐内外表面A、B类对接焊缝、人孔和接管与球壳板的连接部位及所有的角接部位、球罐支柱及接管法兰进行了外观检查。
球形储罐应力分析及评定
图 % 具有液柱静压力作用的载荷施加路径 图 ! 球形容器分析模型的简化
从工程角度应考虑同时取此二种对称模型进行 分析计算以寻取危险的情况作为强度评定的基础， 但 分析证明在支柱个数相对较多的情况下 （" 个及 " 个 以上） ， 两种模型的分析结果无显著差别， 可选其一进 行分析， 但如支柱个数较少 （# 个及 # 个以下） 就应同 时考虑两种模型。 对于球形储罐各种开口接管局部部位的分析， 由 于风载、 地震载荷等影响很小， 因此力边界条件只考 虑压力载荷即可。根据结构特性对于各种径向接管 结构可作为轴对称模型处理， 而对于垂直偏心接管结 构就必须建立三维模型来进行分析。 $ 各种力边界条件及位移边界条件的施加 正确施加各种力边界条件及位移边界直接影响 分析结果的正确性
・ ($ ・
析设计的尝试性工作， 但能真正实现有效设计的为数 甚少， 但在分析的过程中存在一些问题， 主要表现在 以下几方面： 模型构建简化不甚合理； 边界条件施加、 载荷的考虑存在不准确， 不合理的现象； 工况组合不 符合标准要求； 结果评定存在应力分类不合理等问 题。针对上述问题， 本文有针对性地给出了球形储罐 应力分析的方法、 分析中应注意的关键点及评定原 则， 同时为便于应用举例加以说明。
22. 公司丙烯罐压力升高原因分析及应对措施
公司丙烯球罐压力升高原因分析及应对措施【摘要】丙烯20℃饱和蒸汽压大约为0.8MPa，而仓储三分公司丙烯球罐压力大约1.6MPa。
通过取样分析，球罐内气相氮气含量最高可达30%，氮气压缩系数比液态烃小，是造成丙烯罐压力升高的根本原因，对氮气的来源进行了分析，并提出该问题的解决措施。
关键词：丙烯球罐；氮气；饱和蒸汽压；回气相装车1 丙烯罐区工艺流程仓三球罐区1号、2号、3号、4号用来储存从码头接卸的丙烯，罐容均为3000m³。
主要工艺流程有卸船入库、装车出库等（见图1）。
图1 球罐区卸船、装车工艺示意图2014年4月投产以来，丙烯球罐压力持续上升，从最初的1.0MPa上升到1.6MPa，最高曾达到1.8MPa。
2014年10月份，岚山沿海地区的环境温度大约20℃，这个季节，丙烯的饱和蒸汽压约为0.8MPa，因此丙烯储罐的正常操作压力应该低于1.0MPa，图2为球罐区DCS控制系统记录的1#球罐的压力变化图。
图2 1#球罐压力曲线图由图2可知，2014年10月份1号球罐的压力在逐渐升高，峰值约为1.6MPa，高于丙烯饱和蒸汽压。
虽然球罐压力仍在设计压力2.17MPa范围内，但是罐压偏高给卸船作业带来了很大的困难，使得作业速度大大降低，尤其是丙烯船舱气相压缩时间很长，严重影响到了港口船舶接卸效率，必须着手进行解决。
2 丙烯球罐压力过高原因为查找丙烯球罐压力升高原因，公司计量化验站14年10月底，对4个丙烯球罐气相分别取样化验，结果如表1。
表1 2014年10月丙烯球罐取样化验结果统计球罐氧气% 氮气% 一氧化碳%1#G 0.701 30.348 02#G 0.85 17.922 03#G 0.774 24.708 04#G 0.715 18.266 0平均0.76 22.811 0从化验结果可以看出，丙烯球罐气相中杂质气体主要为氮气，平均含量高达22.8%。
查找氮气理化特性得知，氮气在常温下属于不凝气体，体积被压缩时压力升高较快。
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万方数据
第２９卷第４期
曲永奎．３ ０００ ｍ３丙烯球罐应力分析与评定
均在各模型的最大应力点及危险截面处，应力评 定结果如表２和表３所示，球罐整体及开孔凸缘 结构应力强度评定合格。对于球罐非受压构件， 可参考ＧＢ １２３３７－－１９９８进行强度校核。
引证文献(1条)
1.郝娇.姜媛媛.林长健 2000m3球罐的优化分析[期刊论文]-石油化工设备技术 2010(1)
引用本文格式：曲永奎 3000 m3丙烯球罐应力分析与评定[期刊论文]-石油化工设备技术 2008(4)
关键词：球罐；应力分析；有限元；评定 中图分类号：ＴＨ４９文献标识码：Ｂ文章编号：１００６—８８０５（２００８）０４—０００４—０３
３ ０００ ｍ３丙烯球罐的设计，如按常规设计方 法进行则需要选取较厚的球壳板，将给制造及安 装带来一定的困难。通过采用分析设计方法，对 球罐整体及局部进行详尽的应力分析与评定，可 以解决以上困难，并能够获得可观的经济效益。 １球罐参数
Ｂ
２１７．２ ３５２．５
２５５．８ ７０５
Ｃ
２２６．７ ４２３．Ｏ ２８０．４
４２３
Ｄ
２２０．１ ４２３．０ ２８３．５
４２３
Ｅ
２２５．０ ４２３．０ ３１４．６
４２３
Ｆ
２２６．９ ４２３．０ ２５８．５
４２３
Ｉ—ｌ Ｉ一２
２１６．３ ３４６．５ ２ｉ０．４ ３４６．５
２４４．３ ６９３ ３３６．４ ６９３
石油化工设备技术 PETRO-CHEMICAL EQUIPMENT TECHNOLOGY 2008,29(4) 1次
参考文献(2条) 1.JB 4732-1995.钢制压力容器-分析设计标准 2.GB 12337-1998.钢制球形储罐
本文读者也读过(8条) 1. 王占学 论智障生随班就读数学学习能力的培养[期刊论文]-教育教学论坛2011(4) 2. 巩建鸣.涂善东.牛蕴 火灾环境下液化气球罐力学响应的有限元分析与安全评价[期刊论文]-压力容器 2003,20(4) 3. 罐式集装箱安全运载危险品[期刊论文]-中国科技成果2006(21) 4. 沈圣.吴智深.杨才千.唐永圣.吴刚 一种基于分布式应变传感技术的新型应变增敏光纤[会议论文]-2008 5. 杨海堂.林洪亚 1000m3丙烯球罐的安全评定[期刊论文]-化工机械2010,37(3) 6. 国宏斌.李家才 基于ANSYS的LPG球罐的强度分析[期刊论文]-江苏船舶2008,25(3) 7. 巩建鸣.涂善东.牛蕴 火灾环境下液化气球罐瞬态热响应的有限元分析[期刊论文]-压力容器2002,19(5) 8. 赵新凯.蔺永诚 大型球罐的参数化设计及有限元应力分析[期刊论文]-石油化工设备技术2006,27(4)
万方数据
图４正常操作工况下的应力强度云图 图５风载荷工况下的应力强度云图
石油化工设备技术
图６地震载荷工况下的应力强度云图 图７液压试验工况下的应力强度云图
表２应力评定结果（一）
路径号
ＳＩＡΒιβλιοθήκη 设计载荷／ＭＰａＫＳｍ ＳⅡ １．５ ＫＳ。 ＳⅢ １．５ ＫＳ。 Ｓｌｙ
２１２．２ ３５２．５
２６７．８
３ Ｓ。 ７０５
图８凸缘结构应力强度云图
参考文献： ［１］ＪＢ ４７３２－－１９９５ 钢制压力容器一分析设计标准
Ｉｓ］． ［２］ＧＢ １２３３７－－１９９８钢制球形储罐［Ｓ］．
万方数据
3000 m3丙烯球罐应力分析与评定
作者： 作者单位： 刊名：
英文刊名： 年，卷(期)： 被引用次数：
曲永奎 大庆石化工程有限公司,黑龙江,大庆,163714
３ ０００ ｍ３丙烯球罐设计规范：ＪＢ ４７３２－－１９９５ 《钢制压力容器～分析设计标准》和ＧＢ １２３３７— １９９８＜＜钢制球形储罐》，其设计条件和主要参数如 表１所示。
表１球罐设计条件和主要参数
项
目
设计压力／ＭＰａ
设计温度／℃
工作压力／ＭＰａ
工作温度／℃
基本风压／（Ｎ·ｍ－２）
抗震设防烈度
场地土类别
图１ １／（２ｎ）球罐有限元模型
图３凸缘结构模型及边界条件
图２％球罐有限元模型
３．３地震载荷工况 地震载荷参照ＧＢ １２３３７－－１９９８，模型中以加
速度形式施加。模型与风载荷工况模型相同。球 罐承受内压、液体静压力、自重和地震载荷作用， 支柱底部全约束，纵剖面对称约束。 ３．４液压试验工况
模型同正常操作工况模型。球罐承受液压试 验压力、液体静压力和自重作用，支柱底部全约 束，纵剖面对称约束。 ４开孔补强计算
６ 结论 （１）采用分析设计方法比常规设计节省材料
１２％，球罐总造价下降近１８％。 （２）球罐的应力集中出现在上支柱与球壳的
连接处，合理地设计上支柱连接结构，避免连接件 刚度过大是球罐设计的主要问题。
（３）球壳与支柱连接部位的应力按一次应力 考虑，凸缘内壁拐角处的应力按二次应力考虑。
（４）球罐非受压元件的校核参照ＧＢ １２３３７－－１９９８。为方便提取拉杆拉力、支柱轴向力 及弯矩，建议支柱采用空间梁单元，拉杆采用空间 杆单元。
静设备
石油化工设备技术，２００８，２９（４）·４· Ｐｅｔｒｏ－Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
３ ０００ ｍ３丙烯球罐应力分析与评定
曲永奎
（大庆石化工程有限公司，黑龙江大庆１６３７１４）
摘要：应用ＡＮＳＹＳ有限元分析软件，建立了球罐整体及凸缘结构模型，分别计算在正常操作工况、风 裁荷工况、地震载荷工况和液压试验工况下的应力分布，并按照标准ＪＢ ４７３２—１９９５《钢制压力容器——分析 设计标准》对其进行了强度评定‘“。
１６ＭｎＲ １６ＭｎＩＩ
１７８００ ４８ １０ ０．９ ５３０ Ｏ
２．７
２载荷分析 球罐分析计算时考虑的载荷包括：内压、自重
（球壳质量、物料质量、附件质量等）、液体静压力、 风载荷和地震载荷［２］。
按ＪＢ ４７３２－－１９９５表３—３的规定，不需要同 时考虑风载荷和地震载荷。根据球罐的实际操作 情况，确定对以下工况进行应力分析：
球罐开孑Ｌ补强属于局部结构，不需要考虑风 载荷和地震载荷的作用。这里仅以ＤＮ６００ ｍｍ 人孔凸缘的结构计算为例说明，模型如图３所示。 内壁承受内压，凸缘端部承受等效轴向压力，球罐 壳体端部施加对称边界条件。 ５计算结果及强度评定
计算结果如图４～图８所示。对于球罐整 体，最大应力强度出现在球壳与上支柱连接处，且 随距离的增大而迅速衰减；对于凸缘结构，最大应 力强度出现在凸缘内壁拐角处。按ＪＢ ４７３２— １９９５进行应力强度评定，选取的线性化评定路径
（１）正常操作； （２）风载荷； （３）地震载荷； （４）液压试验。 ３球罐整体结构应力分析 ３．１正常操作工况 考虑结构和受力（自重、液体静压力、压力）的 对称性，选取１／（２ｎ）球罐模型（咒为支柱数），拉杆 和接管法兰的影响忽略不计，模型如图１所示。 球罐承受内压、液体静压力和自重作用，支柱底部 全约束，纵剖面对称约束。 ３．２风载荷工况 风载荷参照ＧＢ １２３３７－－１９９８，只考虑迎风侧 受压面。根据球罐制造安装方案，只考虑受拉拉 杆，选取％球罐模型，力学模型如图２所示。球罐 受到内压、液体静压力、自重和风载荷作用，支柱 底部全约束，纵剖面对称约束。
Ｉ－３
８０．６６ ３４６．５
２０９．０ ６９３
注：在计算包括二次应力强度的组合应力强度时，应选用工 作载荷进行计算，本文中均选用设计载荷进行计算，这 对于分析结果是偏于安全的。
路径号
Ｇ Ｈ
表３应力评定结果《二）
Ｓ１ ２６２．１
液压试验
０．９Ｒ。ｌ
ＳⅡ
４４１
３５２．６ ３３０．１
１．３５Ｒ。ｌ
６６１．５ ６６１．５
地震影响
基本雪压／（Ｎ·ｍ－。）
腐蚀裕量／ｒａｍ
焊接接头系数
球壳材料
支柱材料
拉杆材料 球罐内径／ｒｎｍ
球壳厚度／ｒａｍ
支柱数 装量系数
物料密度／（ｋｇ·ｍ＿３）
钢板厚度负偏差／ｒａｍ 水压试验压力／ＭＰａ
参
数
２．１６
５０～４５
１．９５ ４０
７５０
７度 Ⅱ类
近震 Ｏ １
１．０ ＪＦＥ—ＨＩＴＥＮ６１０Ｕ２Ｌ