3000+m3丙烯球罐应力分析与评定

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
百度文库
１．３５Ｒ。ｌ
６６１．５ ６６１．５
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
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
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。
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)
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
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：
（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。
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
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
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
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)
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
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‘“。
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。
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
设计载荷／ＭＰａ
ＫＳｍ ＳⅡ １．５ ＫＳ。 ＳⅢ １．５ ＫＳ。 Ｓｌｙ
２１２．２ ３５２．５
２６７．８
３ Ｓ。 ７０５