400M3丙烯球罐设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 I 摘 要 本次设计中的 400m球罐用于贮存氧气，其球壳板的材质为 16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焊接方法为焊条电弧焊，焊条为 根据工厂的生产经验和相关标准编制了 400m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 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 he of 00m 6In of on 20 ， is 5015 . of 00 m to of In of of to in a of of ,it on in of , to ,so a 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 I 目 录 绪 论 . 1 形容器的特点 . 1 形容器分类 . 1 内球罐建造情况 . 2 第一章 材料选用 . 3 . 3 . 4 . 5 母和支撑结构的选材 . 5 . 5 柱、拉杆等）选材 . 5 第二章 结构设计 . 6 . 6 . 6 块及分角 . 7 . 7 . 7 . 8 . 14 . 14 . 14 . 14 . 15 . 15 . 15 . 15 . 15 . 15 . 16 . 16 压力表 . 16 . 16 第四章 强度计算 . 18 . 18 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 符号说明 . 18 大的物料成装体积 . 18 . 18 . 19 . 19 . 23 柱弯矩及偏心率计算 . 27 a 偏心弯矩 . 27 柱稳定性验算 . 28 查表得 0=. 29 地脚螺栓计算 . 30 . 31 杆强度计算 . 31 杆连接部位计算 . 32 支柱和球壳连接最低处 . 34 号说明 . 34 单项应力计算 . 34 合成应力计算 . 36 度验算 . 36 支柱与球壳连接焊缝强度验算 . 37 柱间的允许沉降差 . 37 孔锻件设计和强度校核 . 38 . 38 . 40 . 42 . 43 兰应力计算 . 43 . 44 第五章 工厂制造及现场组装 . 45 . 45 材料检验 . 45 片加工 . 45 . 45 . 45 . 45 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 六章 焊接与检查 . 47 材的可焊性 . 47 焊接工艺的确定 . 47 . 48 . 48 后热处理 . 49 . 49 . 49 . 49 . 50 接检验 . 50 球瓣的检验 . 50 上、下极板的检查 . 50 . 51 . 51 . 52 组装检验 . 52 接质量检验 . 52 接工作完成后的检查 . 53 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 绪 论 近几十年来球形容器在国外发展得很快，我国的球形容器建设在七十年 代才得到了飞速发展。通常球形容器作为大容积，高压存储容器，在各工业部门中作为液化石油气（ L， P， G），液化天然气（ L， N， G），液氨，液氮，液氢，液氧及其他中间介质的存储。在原子能工业中球形容器还作为安全壳使用。总之随着工业的发展，球形容器的适用范围也就必然会越来越广泛。 由于球形容器多数作为有压贮存容器，故又称球罐。 形容器的特点 球形容器与常用的圆筒形容器相比具有下列的一些特点： 球形容器的表面积最小，即在相同容量下球形容器所需钢材面积最小。 球形容器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，采用同样钢板时，求形容器的板厚只需圆筒形容器板厚的一半。 球形容器占地面积小，且可向高度发展，有利于地表面积的利用。 由于这些特点，再加上球形容器基础简单，外观漂亮，受风面小等原因，是球形容器的应用得到扩大。 形容器分类 球形容器可按不同方式，如按贮存温度，结构形式等分类。按贮存温度分类 : 球形容器一般用于常温或低温。只有极个别的场合，如造纸工业用的蒸煮球等，使用温度高于常温。 （ 1）常温球形容器 如液化石油气，氨，煤气，氧，氮等球罐 。 一般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。它的设计温度大于 。 （ 2）低温球罐 这类球罐的设计温度低于常温（即 ），一般不低于 压力属中等。 （ 3）深冷球罐 设计温度在 以下。往往在介质液化点以下贮存，压力不高有时为常压。由于对保冷要求高，常采用双层球壳。目前国内使用的球馆，设计温度一般在 50C 之间。 按结构形式分类 ： 按形状分有圆球形，椭圆形，水滴形或上述几种形式的混合；圆球形按分瓣方式分有桔瓣式，足球瓣式，混合瓣式等；圆球形按职称方式分有支买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 柱式，裙座式， 内球罐建造情况 我国最早建造球罐在 1958面以后，至 1980年已运行的各类球罐约为 1000台左右 。 回顾我国近三十年的建造球罐的历史，历史较短，但发展速度较快。目前我国建球技术水平仅仅达到世界先进建球国家的五十年代的水平，至于近年来引进国外的球罐技术水平也仅仅是六十年代初期的水平，我国在建球领域的某些技术也有达到七十年代的技术水平，但是综合技术水平还是较落后的，球罐的质量不能很快提高是技术管理水平低，大容器球罐尚不能建造主要是缺少球罐的专门用材。 由于目前的一些问题主要都出现在焊接接头上，所以应采取 措施把焊缝的质量提高到国际水平。 应从焊缝磨削、球罐热处理、人孔接管产生的应力进行处理。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 第一章 材料选用 球罐是压力容器的一种结构形式，因而在选用材料的基本要求方面与压力容器相同。球罐与一般圆筒形压力容器比较有某特殊之处：首先，球罐容量较大，目前国内较为一般的容量为 400大的约有 9000效的影响大 ;其次，球罐壳板承受相同的双向拉应力，而圆筒形容器轴向应力仅为周向应力的一半；第三，球罐装配比较复杂，且在现场组装，组装对口多（焊缝 多）角变形可能性大，局部应力也大；第四，球形容器在现场施焊，焊接条件苛刻，因而对材料的可焊性要求高。总之，由于球形容器的 固有特点，就必定会对材料提出特殊 的要求。 球罐在使用 时的主要失效模型有五种，对这五种 失效模型起控制作用的物理及力学性 能如下： 此可见要求 材料必须具有一定的强度（ s ， b ）刚度（ E），韧性（冲击韧性，无延性转折温度，断裂韧性等）。 球罐在成形加工过程中必须经 受各种变形，因而要具有一定的塑性，及要求有一定的伸长率（ ）断面收缩率（ ）。 对材料的可焊性要求，母线以控制材料的碳当量（ 焊接裂纹敏感性指数（ 焊接裂纹敏感性组成（ 为基准。 目前 ,球罐的使用场合基本上属于常温及低温，因而重点介绍常温，低温球罐用材料的选材准则。 s 及抗拉强度 习惯上以屈服强度作为材料级别分类依据。材料的屈服强度与韧性有关，往往是强度越高，人性越差。此外高强度材料对成型，组装 ,焊接也带来了一些新的问题。 选择材料的强度级别时 a)要考虑现行设计规定材料与用应力安全系列的规定。 b)要考虑钢材的质量（板厚效应），我国钢厂生产的中板以 40我国引进的多层高雅容器，倾向于采用 30而建议在选用材料的强度级别时应尽可能把材料厚度控制在 30 40 c)要考虑施工的方便，目前可采用的高强度材料以 50高屈控制性能 弹性模量 弹性模量 屈服强度 屈服强度 韧性 失 效 模 型 弹性失稳 过渡的弹性变形 整体塑性变形 拉伸失稳 快速断裂 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 服强度级别的材料在施工中将遇到共遇到的困难。采取一定措施后，球形容器焊后不进热处理的厚度界限可达 40也是考虑采用较高强度级别的因素。 韧性使保质材料避免产生裂纹，防止快速断裂的重要性能，对球形容来说这一指标更为重要。作为材料的验收方法，将各种韧性指标与 期达到简单方便的目的。韧性要求应随着材料强度级别的高而提高。材料的韧性不仅与化学成分，冶炼工艺，使用状态有关，经与材料的厚度有关。 目前常用的压力容器用钢，均属中，低强度钢，起塑性指标均能满足要求。 球形容器用材料对可焊性要求比通常的压力容器用材更为高。因而在材料的原则上就要考虑可焊性。常用的考虑可焊性的指标有碳当量， 裂纹敏感性指数。 在球形容器用钢的选择上，经济指标是要重点考虑的。因为钢材的价格在整个球形容器的投资上占了相当的比例。 我们所设计的球形容器是属于常温球形容器。 选择壳体用材料时应满足强度指标，韧性指标，塑性指标，可焊性要求以及经济指标等要求。 因进口钢材价格昂贵，所以 400按我国的技术规范向厂组装。球壳板材料以 163比较可知， 16术成熟。故选用 1616 厚度大于 20 厚度大于 20 对正火状态钢板应该明正火热处理状态。 使用温度下 三个试样平均值 个试样最低值 6， P, S 16碳当量 Ce q =C+6404V% (买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 所以 Ce q =+0+0+0=满足要求 故 球形容器的人孔，接管等往往采用锻件。人孔结构采用锻件可避免补强结构，使人孔以对接焊的形式与球壳板连接，达到减少结构应力的目的。接管采用锻件，增大补强，达到减少应力突变的目的。 因而 ,再有条件的情况下应尽量采用锻件形式。对高强 度钢材制造的球罐，或低温下使用的球罐更应采用锻件结构。 锻件的选用应按 力容器锻件技术条件，一般来说球形容器上锻件的盈利相对地比丘刻板低，故在选用锻件材料是在强度上可略低于球壳板材料，但人性要求与相应级别的球壳板材料相同。 166锻件材料选用 16 母和支撑结构的选材 栓螺母的选用 螺栓材料可选用 材标准： 用温度范围 利螺母的硬度比螺栓低，故可选用： 承结构（支柱、拉杆等）选材 构件名称 钢号 钢材标准 支柱钢材 杆 柱底板 柱圆盖 子 紧结 16 2撑结构选材表 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 第二章 结构设计 球罐结构形式是多种多样的，根据不同的使用条件（介质，容量，压力，温度）使用不同，球罐设计和制造水平的差异，有不同的结构形式，通常可按照不同的外观形状，壳体的构造方式和支撑方式的不同进行分类，从几何形状看有圆球形和椭圆球形之分，从 壳体层数看有单层壳球和双层壳球之分，从壳层的组成看有单层双层，多层之分；从球壳的组合方案看有桔瓣式，足球瓣式和足球桔瓣混合式之分；从支撑结构看有支柱式支撑，筒形或锥形支撑之分。 球罐的结构并不复杂，但是它们的制造和安装较其他形式贮罐难，主要原因是它的壳体为空间曲面压制成型，安装组队以及现场焊接难度较大。而且，由于球罐大多数是压力或低温容器，它盛装的物料又大部分是易燃，易爆物，且装载量大，一旦事故发生，后果不堪设想。因此，球罐结构设计要围绕如何保证安全可靠而实施。 球罐结构设计合理必须考虑各种因素：装载物料的 性质；设计温度和压力；材质；制造技术水平和设备安装方法；焊接和试验要求；操作方便和可靠，自然环境的影响等等，要做到满足各项工艺要求，有足够的强度和稳定性，且结构尽可能简单，使其在压制成型，安装组队，焊接和检验，操作，监测和检修容易实施，这些就是结构设计的重要性所在。 球壳是球罐的主体，它是贮存物料和承受物料工作压力和液柱静压力的构件。而且由于球壳几何尺寸较大，用材量大，它必须由许多瓣片组成。球壳设计需要按照以下设计准则； （ 1） 必须满足所储存物料在容量，压力，温度等方面的要求，安全可靠 （ 2） 受力状况最佳； （ 3） 考虑了压机（球瓣成型的加工机械）的开档大小，尽量采用大的球瓣结构，使焊缝长度最小，减少安装工作量； （ 4） 考虑钢板的规格，尽量提高钢板利用率。 纯桔瓣球壳的设计的球壳是将球壳按桔瓣结构进行分割的组合结构。这种球壳的特点是球壳拼装焊缝较规则，施工简便，加快组焊进度，便于采用自动焊。由于分块分带对称，因此装配应力及焊接内应力较均匀。可以采用大瓣设计，减少环带买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 和焊接，较容易保证球罐质量。同时，这种球壳可以按照等强度设计，用不同的分带去承受不同的附加压力，产生不等厚的球瓣结构。纯桔瓣式球壳结 构由于由赤道带，而球罐支撑又大多数为赤道正柱式支撑，所以要对赤道带球瓣数加以限制，使其与支柱数成整数倍关系，就能使支柱错开焊缝，布置在赤道球瓣的中间，成为受力状态均匀，焊接质量易保障的合理结构形式。这也是纯桔瓣式结构的另外一个优点。 此外，纯桔瓣式结构较灵活，按照原材料的大小以及压机开档的尺寸，可以设成不同的球心夹角的分带和分块，以满足结构和制造工艺的要求。 块及分角 纯桔瓣式球壳分带，分块，分角的形式多种多样，下面是一些典型的结构形式 90 型球壳：全球分成上下极三带，每带球心夹角 90 ，上下极板各分成三块。 45 型球壳：全球分成五带；上下极带，上，下温带以及赤道带，分带球心夹角为 45 36 型球壳：全球在赤道线上切成两半球，因此有一条正赤道环缝，球壳分为六个带，上，下赤道带，上，下温带，上，下极带，每带球心夹角为 36 上下极板各分四块 不对称型球壳： 道带，上温带，上寒带，下温带，上下极带。 烯球罐，全球分为五带，上，下极带以及赤道带球心夹角各为 60上下温带球心夹角各为 30 上下极带各为三块板。 在本设计中采用的球壳分带 分块分角的形式为 45 型球壳。全球分割为五带，上下温带，上下赤道带以及赤道带。球心分角为 45 每带分瓣数 ;上，下极带各分成三瓣，上下温带各分为 16瓣，赤道带分成 16瓣。 片设计 纯桔瓣球壳在确定分带分片以后，既要进行每块球壳瓣片的设计，确定每块球瓣的几何尺寸。按照我国过去习惯，一般是在设计施工图纸中只标注出每块球瓣的厚度和四个周边的弧长 。 每块球瓣的尺寸大小与下列因素有关：钢板规格大小，压机开档大小，冲压成买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401