1400立方米天然气储罐设计（全套CAD图+说明书+开题报告+翻译）
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购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 1 1400摘要： 随着 我国的工业高速发展，天然气已 成为石油化工、冶金、城市燃气等方面的重要原料或燃料 ，天然气球罐作为存储设备在我国已得到广泛使用。 球形储罐是一种常见的、基础简单、设计方便、应用广泛的有压存储容器。此次天然气球罐的总体设计分为设计选材和结构设计。球罐壳体材料选用国产 16具有良好的焊接性能 ,能较好的保证球罐的焊接质量；球罐的结构设计包含了球壳的设计、支柱与拉杆的设计以及球罐附件的设计。 计算部分是本次天然气球罐设计中的重点，也是难点，它分为球罐结构排板计算和强度计算。球 罐采用混合式结构，排板计算出各板块的尺寸是对球罐结构的具体确定；强度计算中需要对球罐进行校核，校核包括支柱稳定性校核、支柱与球壳连接校核；设计中各部分校核都必须合格，从而保障设计的科学合理性。 完成了球罐各部分的计算之后，参照相关的标准对球罐附件进行选用和设置。待球罐各组成部分都确定了，最后，制定球罐的焊接及制造工艺，对各部件进行焊接组装。 本次设计的天然气球罐，由于天然气是一种易燃易爆的气体，其储存容器必须是无渗漏。因而，在设计中还必须严格对球罐进行压力试验和气密性试验。试验都必须合格，这样，设计的球罐 猜符合要求，才能保证球罐的使用安全。 关键词： 天然气球罐；材料选用；结构设计；强度计算；校核 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 2 1400 m3 of s to or as is a of of it 6of of of of is in it is is is of of of of be to of of by to is of of of to is a of be no in of be of a to of 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 3 目录 1、设计主要参数的确定 . 9 2、总体设计方案 . 9 . 9 . 10 3、球壳强度计算 . 11 . 11 算压力 . 11 . 11 . 12 . 13 . 14 . 14 . 15 . 15 . 15 . 16 . 16 . 17 . 17 . 19 . 20 . 20 . 20 . 20 . 21 . 21 . 21 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 4 . 22 . 22 . 22 . 24 a 点的剪切应力 . 25 a 点的纬向应力 . 25 . 26 . 26 4、极板尺寸计算 . 27 . 27 . 28 . 29 . 31 . 32 5附件的设置 . 34 6制造及安装 . 35 . 35 型及运输 . 37 . 38 . 39 . 40 . 40 . 41 参考文献 . 44 谢辞 . 45 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 5 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 6 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 7 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 8 引言 天然气是当今最清洁的可用矿物燃料之一。其主要成分是烷烃，甲烷占绝大多数，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷，此外一般还含有硫化氢、二氧化碳、氮和水汽，以及微量的惰性气体（如氦和氩等）。燃烧天然气时，主要产生二氧化碳及水蒸气。燃烧时几乎不对大气层释放二氧化硫或小 微粒物质，所释放的有害物质也比其他矿物燃料如煤及原油少得多。 就相对热值而言，天然气价格比其他大多数燃料便宜。例如，天然气比煤气便宜约 34%至 88%,比液化石油气便宜约 38%至 52%及比电力便宜约 63%至 80%。 天然气本身并不具爆炸性，它必须与空气混合至超过一定百分比后才可燃烧。由于天然气以管道输送至最终用户，因此免除使用罐装液化石油气时储存燃料带来的危险。并且天然气比空气轻，万一发生漏气会迅速扩散而不容易聚结形成爆炸。 天然气纯净。燃烧充分，燃烧效率高。因此天然气燃烧时较相同热值的大部分其他矿物燃料 释放出的热量更高。此外，天然气燃烧设备比煤或其他矿物燃料的燃烧设备简单、容易操作及方便保养。而且，使用天然气后无须弃置固体废料或烟灰。 天然气燃烧后无废渣、废水产生，具有使用安全、热值高、洁净等优势，使其广泛作为发电、石油化工、机械制造、玻璃陶瓷、汽车、集中空调的燃料或原料。 本次设计的是 1400然气球罐，球罐与圆筒形容器相比其主要优点是：受力均匀；在同样壁厚条件下，球罐的承载能力最高，在相同内压条件下，球形容器所需要壁厚仅为同直径、同材料的圆筒形容器壁厚的 1/2（不考虑腐蚀裕度）；在相同容积条件下， 球形容器的 表面积最小，由于壁厚、表面积等原因，一般要比圆筒形容器节约30% 40%的钢材，也就减少了成本。因此，液化气球罐作为一种高效的 存储容器，在我国得到了广泛的使用。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 9 1、设计主要参数的确定 此次设计为以甲烷为主要组分的天然气作为介质来设计的，给定操作温度 40，工作压力为 设计压力 体腐蚀裕量取 1位充装量 因为是气体，设备工作地点为湖南省长沙市，查资料确定其风压、雪压值，具体设计条件如下： 公称容积： 1400存储介质：天然气（甲烷） 物料密度： =计压力： P=计温度： 40 球壳内直径： =14200装系数： k=震设防烈度： 8 度 基本风压值： =350N/ 本雪压值： q=300N/球罐建造场地： 场地土、近震、 B 类地区 2、总体设计方案 计选材 1400立方米天然气球罐壳体材料采用 具有良好的焊接性能；锻件采用 16条采用 壳体板材厚度大于 20测，符合 4730 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 10 罐设计方案的确定 球壳内直径 14200 4711罐储罐型式与基本参数标准推荐采用混合式三带排版，分别为上极、赤道带、下极。球体分为 30块板，上下级各 7块，赤道带 16块，焊缝总长 柱8根，支柱选用 426此设计焊缝分布合理，材料利用率高，生产制作简单容易，在一定程度上降低生产成本及生产周期，提高生产效益积极生产进度。 图 支柱结构设计，支柱 与球罐壳体的连接按 切结构式由多根圆柱状的支柱在球壳赤道部位等距离布置，与球壳相切或相近似相切而成的焊接结构。支柱撑住球罐的重量，为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接。这种支座的优点是受力均匀，弹性好，能承受热膨胀的变形，组焊方便，施工简单，容易调整，现场操作和检查也方便，且适用于多种规格的球罐。基于以上考虑，本球罐上支柱结构采用赤道正切支柱型式； 支柱上应设置通风口是处于安全防火的需要，一旦遇到火灾，支购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 11 柱内的气体会 急剧膨胀，压力迅速升高，短时间内造成支柱爆裂，球罐倒塌，为避免此类情况发生，在支柱上应设置通风口。因是天然气球罐，还应设置防火层，防火层应选用耐热性和保温性能好的火水泥层或涂耐火涂料。 球罐除球壳板及零部件外，通常还有附件。附件包括压力表，温度计、液位计、安全阀、禁忌切断阀、接地、在次球罐都需设置。同时因为是天然气球罐，则要求必须设置消防喷淋装置和降温喷淋装置。 3、球壳强度计算 厚的确定 算压力 根据 式中：设计压力 p=介质静压力 物料密度 =重力加速度： g=为介质为气体 ,物料密度小，介质静压力可忽略不计，故球壳各带的计算压力为其设计压力 壳各带厚度 根据 式中：球壳内直径 =14200计温度下球壳材料 许用应力查表得 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 12 焊缝系数 =度附加量按 (钢材厚度负偏差取 0；腐蚀裕量取 C=0+带： 根据以上各带厚度计算结果 取各带球壳板的名义厚度均为： 验压力校核 水压试验压力 式中： P= =157力试验前校核球壳应力： 式中： 试验压力： = 球壳有效厚度按 应满足下列条件： 液压试验时，； 式中：球壳材料在试验温度下的常温屈服点，查表得 =305 焊缝系数 =： =论：合格。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 13 罐质量计算 球壳平均中径： =14242壳材料密度： =7850Kg/装系数： k=的密度： =1000Kg/料密度： =壳外直径： =14284震设防烈度： 8 度 基本雪压值： q=300N/球面积雪系数： =壳质量 , 物料质量， 液压试验时液体（水）的质量， 积雪质量， 保温层质量，（无保温） 支柱、拉杆及附件的质量， 操作状态下的球罐质量， =21000074959+19605=2232538压试验状态下的球罐质量， =2100004984596051728059买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 14 球罐最小质量， =210000096051728059震载荷计算 振周期 支柱底板底面至球壳中心的距离： 支柱数目： n=8 支柱材料 16钢的常温弹性模量： 支柱外直径： 支柱内直径： 支柱横截面惯性矩， 支柱底板底面至拉杆中心线与支柱中心线交点处的距离： l=5600 拉杆影响系数， 球罐可视为一个单质点体系，其基本自振周期， =买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 15 震力 综合影响系数： 地震影响系数的最大值，查表： 特征周期，按场地土类别 及近震查表： 对应于自振周期 T 的地震影响系数， 球罐的水平地震力， 载荷计算 风载体形系数： 系数查表： 风振系数： 基本风压值： 支柱底板底面至球壳中心的距离： 风压高度变化系数查表计算得： 球壳附件增大系数： 球罐的水平风力， =矩计算 视地震载荷和风载荷为一作用于球壳中心的集中水平载荷，则由于水平地震力和水 平风力引起的最大弯矩， 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 16 = 式中，为最大水平力，取（）与较大值。而 故取： L 为力臂： L= 柱计算 个支柱的垂直载荷 力载荷 操作状态下的重力载荷， 液压试验状态下的重力载荷， 柱的垂直最大载荷 支柱中心圆半径： 最大弯矩对支柱产生的垂直载荷的最大值， 拉杆作用在支柱上的垂直载荷的最大值， 以上两力之和的最大值， 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 17 = 合载荷 操作状态下支柱的最大垂直载荷， 液压试验状态下支柱的最大垂直载荷， = 个支柱弯矩 心弯矩 操作状态下赤道线的液柱高度： 液压试验状态下赤道线的液柱高度： 操作状态下物料在赤道线的液柱静压力： 液压试验状态下液体在赤道线的液柱静压力： =壳的有效厚度： 操作状态下的球壳赤道线的薄膜应力， 液压试验状态下球壳赤道线的薄膜应力， 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 18 球壳内半径： 球壳材料的泊松比： 球壳材料 16性模量，查表： 操作状态下支柱的偏心弯矩， 液压试验状态下支柱的偏心弯矩， 加弯矩 操作状态下支柱的附加弯矩， 液压试验状态下支柱的附加弯矩， 弯矩 操作状态下支柱总弯矩， 液压试验状态下支柱的总弯矩， 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 19 柱稳定性校核 单个支柱的横截面积： 支柱的惯性半径： 支柱长细比： 式中，计算长度系数 =1。 支柱材料 16钢的常温常压屈服点，查表： 支柱换算长细比， 当 ，弯矩作用平面 内的轴心受压支柱稳定系数： =效弯矩系数： 截面塑性发展系数： 单个支柱的截面系数， 欧拉临界力， 支柱材料的许用应力： 操作状态下支柱的稳定性校核， 液压试验状态下支柱的稳定性校核， 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 20 结论：稳定性校核合格。 脚螺栓计算 杆作用在支柱上的水平力 拉杆和支柱间的夹角： 拉杆作用在支柱上的水平力 柱底板与基础的摩擦力 支柱地板与基础的摩擦系数： 支柱底板与基础的摩擦力， 脚螺栓的 选取 因，则球罐不需设置地脚螺栓，但为了固定球罐位置，应设置地脚螺栓。每个支柱上的地脚螺栓个数： 结论：选取 地脚螺栓。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 21 柱底板 柱底板直径 基础采用钢筋混凝土，其许用应力： 地脚螺栓直径： d=30柱底板直径取下列两式中的较大值： 选取底板直径 板厚度 底板的压应力： 底板外边缘至支柱外表面的距离： 底板材料 常温屈服点： 底板材料的许用弯曲应力： 底板的腐蚀裕量，一般取 。 支柱底板厚度， 结论：选取底板厚度 。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 22 杆计算 杆螺纹小径的计算 拉杆选用 10 钢，拉杆的最大拉力， 上式中，拉杆和支柱间的夹角 。 拉杆材料的常温屈服点，查表： 拉杆材料的许用应力： 拉杆的腐蚀裕量，一般取 拉杆螺纹小径， 结论：选取拉杆的螺纹公称直径为 杆连接部位的计算 子直径 销子选用 45 钢，销子的直径 , 式中，销子材料的常温屈服点： 销子的许用应力： 结论：选取销子的直径为 25 板厚度 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 23 式中：耳板材料的常温屈服点： 耳板材 料的许用压应力： 结论：选取耳板厚度为 25 板厚度 翼板选用 中：耳板材料的常温屈服点： 翼 板材料的常温屈服点： 结论：选取翼板厚度为 12 接焊缝强度校核 1）耳板与支柱的焊缝 A（见图 承受的剪切应力： 图 板与支柱 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 24 式中： A 焊缝单边长度： A 焊缝焊脚尺寸： 支柱或耳板材料常温屈服点的较小值： 角焊缝系数：取 焊缝的许用剪切应力， 2)拉杆与翼板的焊缝 B 所承受的剪切应力 , 式中： B 焊 缝单边长度： ; B 焊缝焊脚尺寸： ; 拉杆或翼板材料常温屈服点的较小值： ; 角焊缝系数：取 ; 焊缝的许用剪应力， 结论：焊缝强度通过 。 柱与球壳连接最低点 a 的应力校核 （见图 图 柱与球壳连接 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 25 支柱与球壳板连接最低点（ a 点）是一个薄弱环节，此点的应力必须进行应力校核。目前，主要用 a 点应力的计算公式来计算横托板下表面 a 点的应力。 a 点的剪切应力 操作状态下 a 点剪切应力， 液压试验状态下 a 点剪切应力， 式中：支柱与球壳连接焊缝单边的弧长： 球壳 a 点处的有效厚度： a 点的纬向应力 操作状态下 a 点的液柱高度： ; 液压试验状态下物料在 a 点的液柱高度： ; 操作状态下物料在 a 点的液柱静压力： 液压试验状态下液体（水）在 a 点的液柱静压力： ; 操作状态下 a 点的纬向应力： 液压试验状态下 a 点的纬向应力： 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 26 a 点的应力校核 操作状态下 a 点的组合应力， 液压试验状态下 a 点的组合应力， 应力校核： a 点的组合应力满足 式中：为试验温度下球壳材料的屈服点 结论 ：校核通过。 柱与球壳连接焊缝的强度校核 支柱与球壳连接焊缝所承受的剪切应力， 式中： W 取和两者之中的较大者，其中 所以， W= 支柱与球壳连接焊缝焊角尺寸： S=10柱与球壳连接焊缝的许用剪切应力， 其中：支柱或球壳材料屈服点的最小值： 角焊缝系数：取； 应力校核： 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 27 ,通过 。 4、极板尺寸计算 道板尺寸计算 已知： R=7100， N=16， ，。 图 道板尺寸 弧 长 弦长 弧长 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 28 弦长 弧长 弦长 弦长 弧长 板尺寸计算 图 板尺寸 对角线弦长与弧长的最大间距： 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 29 弦长 弧长 弦长 弧长 弦长 弧长 中板尺寸计算 图 中板尺寸 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 30 对角线弦长与弧长的最大间距： 弧长 弦长 弧长 弦长 弦长 弧长 弦长 弧长 弦长 弧长 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 31 侧板尺寸计算 图 侧板尺寸 弦长 弧长 弦长 弧长 弧长 弦长 弧长 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 32 弦长 弦长 弧长 上列式中， A、 H同前； 边板尺寸计算 图 边板尺寸 弧长 弦长 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 33 弦长 弧长 弧长 弦长 弧长 弦长 弦长 弧长 弧长 弦长 上列式中， 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 34 5附件的设置 球罐除球壳板及零部件外，通常还有附件。附件包括压力表、温度计、液位计、安全阀、紧急切断阀、接地。安全附件的设计、选择如下： （ 1） 压力表：按规定“在球罐顶部和底部各设置一个量程相同并经过校正的压力表，选用压力表的量程为 2 倍试验压力左右 ” 。故选用压力表的规格为： 力表 04度 。 （ 2） 温度计：上下两个温度计，型号为：温度计 入深度 250。 （ 3） 液位计：装设现场和远传液位计，且有高低位报警装置和带联锁的高液位报警，以免发生事故。因直径较大，而液位计的规格有一定的规格，故此次选用两个型号为21584性液位计 作为现场液位计。 （ 4） 安全阀：因介质的原因必须设置两个安全阀，每个都能满足事故状态下最大泄放量的要求。型号为： 全阀 启压力 量 2 个。 具体计算如下： a) 容器安全泄放量（ 式中： 为天然气密度 V 为天然气进口管的流速 15m/s D 为压力容器进口管内径 100mm b) 单个 全阀排气能力， ：整定压力 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 35 ：排放压力（绝压） ：气体绝热系数，查表得： k= X：气体特征系数，查表： X=348 C：流量系数，按全启式安全阀取 C=：安全阀最小排气截面积， ：安全阀喉径， 径为 65：气体摩尔质量， M=24kg/：气体温度， T=273+40=313K Z：气体在操作温度压力下的压缩系数取 Z=论： 两个 全阀满足设计要求。 （ 5） 接地：设置两个接地电阻为 10 的接地板，材料为1 （ 6） 梯子平台现场配作。 6制造及安装 料要求 球罐制造所用主体材料为 16 16料前板材 16购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 36 合 准，逐张超声波检测，标准 要求，使用状态：正火，并进行 0 度冲击试验；锻件符合 4726准， 合格。主体材料的化学成分和力学性能如下： 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 37 表 主体材料的化学成分 化学元素 16件 ,% 16板 ,% C n S 表 主体材料的力学性能 检验项目 16件 16板 450600 470600 27（三个试样平均值） 31（ 0三个试样 平均值） 硬度试验， 21支柱选用符合 16管。 壳板下料、成型及运输 a）按零件图编制下料排版图，并进行材料标记； b）上水压机冷压成型，并用一次样板检查，任意部位间隙小于等于 允许存在包边及皱边； c）按二次样板划切割线，样冲标识切割线。沿切割线切割球壳，购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 38 对接坡口形式及尺寸按图，气割要求表面平滑，粗糙度 25面度 验其主要尺寸，标志清楚齐全 。 组焊定位块：定位块在球壳板吊装前焊完，焊接前应画出焊接位置，确保全部球壳板定位块的一一对应和调整卡具使用合适 ，允许偏差。内脚手脚及外防护棚的搭设。球罐内部用无缝钢管和有缝钢管组成伞形架；外部与防护棚共同形成罐外操作平台。为保证伞形架的稳定，在不影响球罐安装的情况下，在其顶部和底部分别用钢丝绳和型钢固定。 球罐赤道板的组装采用插入法，具体步骤如下 ： a)赤道带板应在安装前在板中划出中心线，以保证安装时赤道板处于一个水平度，按排版图吊装带支柱的赤道板，用钢丝绳牵引，准确就位，使座板十字中心线和柱底板十字中心线吻合。采取临时固定措施，防止倾倒，安装柱间拉杆，调整支柱垂直度，以利于相邻赤道板的组装，且有利于控 制支柱最终垂直度。 b)吊装其它赤道板，安装组装夹具进行固定，根据球壳板复检计购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 39 算调整间隙、错边、棱角度、端口水平度。 c)组对成环后，按技术要求进行检查、调整，重点注意调整上、下环口的椭圆度和周长，以利于上、下极带的组装，且在支柱下端用水准仪测出各支柱的水准线，以便检查，调整赤道线水平度。 上极带板的组装 上极带板起吊就位时，壳板上端用组装夹具与赤道带上端连接，壳板下端用倒链钩挂在伞形架上，调节球台高度和下口直径，待组装完毕后拆除。 下极带板的组装 下极带板起吊就位时，球壳板下 端用组装夹具与赤道带板下端连接，壳板上端用倒链钩挂在伞形架上，调节球台高度和下口直径，待组装完毕后拆除。 接 球罐壳体及壳体与各接管锻件焊接选用低氢碱性焊条507)，壳体施焊前应将坡口表面和两侧至少 20围内的油污、水分及其他有害杂质清除干净。该壳体采用双面焊对接焊缝，单侧焊接后应进行背面清根，清根时应将定位焊的溶附金属清除掉，清根后的坡口形状、宽窄应一致。焊后须立即进行热后消氢处理，后热温度宜为 200250，后热时间应为 小时。 焊后球壳两极间净距与球壳 设计内直径之差和赤道截面的最大内直径与最小内直径之差小于 80缝表面不得有裂纹、咬边、气孔、弧坑和夹渣等缺陷，并不得保留有熔渣与飞溅物。对接后焊缝余高不得大于 3柱与球壳的角焊缝采用 427)，焊缝应圆滑过渡至母材的几何形状。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 40 损检测 无损检测要求对接焊缝焊后应进行 100%的射线检测 +100%超声检测 +100%磁粉检测，射线和磁粉检测按 4730力容器无损检测的 为合格，超声检测按 4730 I 级为合格。水压试验后，球壳上所有 焊缝应进行 20%磁粉，符合 4730合格。 后整体热处理 焊后热处理的主要目的是为了消除存在于球罐上由于组装焊接造成的残余应力，并改善焊接接头性能，特别是提高整体球罐抗脆性断裂和抗应力腐蚀的能力，同时能稳定结构形状与尺寸，改善并使淬火组织软化，细化晶粒，从而改善焊接接头的性能，降低硬度，提高塑性及断裂韧度，提高疲劳强度，提高应力腐蚀能力，避免延迟裂纹的产生。我国规定：“厚度大于 30 16制球壳应在压力试验之前进行焊后整体热处理”，故设计要求进行焊后整体热 处理。另人孔凸缘与球壳的对接接头焊后立即进行消氢处理。 1400 球罐的焊后热处理工艺如下图 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 41 目前，国内外针对球罐焊后整体热处理的施工方法有很多种，此次选择应用较为普遍和安全的电加热法和燃油法（内部燃烧法）。 加热以内燃法为主，同时采用电加热方式辅助加热，以保证热处理效果。此外，在结构上做了一些调整，采用在球罐外部包裹保温材料，内部进行加热及将下人孔布置居中、球罐里面的上部加上挡热板，保证采用火焰加热进行整体热处理时球壳受热均匀；在支柱底板下面，设计热处理垫板，保证了在进行热处理时支柱的移 动。在支柱底板上开长圆孔，使得整个滑动体系中存在两个滑动面。 提供同材质、同规格、同批号、同坡口形式的球罐试板各六块（并富有各项检验合格证或抄件），拼成三对，其中立焊、横焊、平角仰焊各一对。 试板要求：试板焊接工艺与球壳焊接工艺相同，试板焊缝经外观检查合格后，应进行 100%00%测，符合 4730I 级， 级合格，并随同球罐同时进行热处理，然后进行机械性能检验。 力试验和气密性试验 压力试验用 5以上的清洁水，注满水时，应将空气排尽，试验过程中应保持球罐外表面干燥。在罐顶和罐底各装一个经校核合格且精度不低于 的表 学 毕业设计 (论文 )任务 书 学 院： 机械工程学院 题 目： 1400设计 起止时间： 2011 年 1 月 6 日至 2011 年 5 月 31 日 学 生 姓 名： 专 业 班 级： 指 导 老 师： 教研室主任： 院 长： 年 1 月 6 日 设计（论文）内容及要求： 一、 已知设计参数： 工作 压力 操作温度 40 物料 :天然气 全容积 1400、设计内容及设计工作量要求： （ 1）按所给设计参数 完成 1400罐 施工图 设计； （ 2）绘制设计图纸总计 3 张零号以上，其中要求手工绘图 1 张壹号以上； （ 3）设计说明书字数不少于 字，并要求统一用 打印； （ 4）翻译 3 千左右汉字量的与毕业设计有关的英文资料； （ 5）撰写相当于 3 百汉字的英文摘要。 三、主要参考资料： 化工设备设计全书（球罐 ） 钢制球形储罐 制压力容器 指导教师： 年 月 日 学 毕业设计 (论文 ) 题 目 1400 学院名称 机械工程学院 指导教师 职 称 班 级 过程班 学 号 学生姓名 2011 年 5 月 26 日 毕业设计（论文）开题报告 设计（论文）题目 1400设计（论文）题目来源 自选课题 设计（论文）题目类型 工程设计 起止时间 2010 年 1 月 6 日至 2010 年 5 月 31 日 一、 设计（论文）依据及研究意义： 本次设计综 合 运用了过去所学的基础知识、专业知识去分析和解决生产实际问题。 设计过程中通过参照有关 规范、手册、图册、技术资料并进行相关的理论与结构计算，然后绘制出图纸并写出相关的说明材料的过程，培养了我们作为设计者的基本技能，是对四年大学学习的一次综合总结，为将来工作学习打下了良好的基础。 二、 设计（论文）主要研究的 内容、预期目标：（技术方案、路线）： 设计主要内容 ： 已知技术参数： 工作压力 作温度 40，储存介质 主要 为天然气，设计一个 容积为 1400形储罐 。 主要内容是根据设计条件计算出球罐壁厚，选取材料，确定球罐的结构形式，球罐制造、安装的技术标准包括几何尺寸要求（球壳板的要求，支柱的要求，预组装要求，焊接接头的检验要求等），焊接工艺要求，热处理要求和耐压实验强度校核等。 预期目标 (技术方案、路线 )： 首先进行选材和壁厚的计算，球罐结构形式的确定，然后进行球罐制造、安装主要技术指标的选定，最后进行强度计 算校核和画图。 三、 设计（论文）的研究重点及难点 ： 在本次设计的众多设计内容中，重点和难点是球罐制造技术指标的确定和尺寸确定装置的工程施工图的绘制，制作工艺设计及各部件的结构和强度设计。由于单位容积平均焊缝长度影响球罐的结构形式，整体造价和后续施工安全，因此对球瓣尺寸，球壳分瓣和焊接技术提出了一些较高的要求。 四、 设计（论文）研究方法及步骤（进度安排）： 1 月 6 日至 3 月 5 日：学习 解所要设计的实验装置、为设计做准备。 3 月 6 日至 4 月 1 日：查阅资料， 寻 找设计依据，理出设计思路。 4 月 2 日至 4 月 20 日：算数据，求 得设计数据 。 4 月 21 日至 5 月 20 日：设计，画图、写设计说明书。 5 月 底 ：准备答辩 。 五 、 进行设计（论文）所需条件 ： 1 充分的资料（在图书馆查阅相关书籍，进行赛选，选出有用信息） ； 2 网上查阅相关信息，了解 球罐的 基本结构； 3 掌握 设计所需软件、工具等。 六、指导教师意见： 签 名： 年 月 日 1400摘要： 随着 我国的工业高速发展， 天然气 已 成为 石油化工、 冶金 、 城市燃气等方面的重要 原料或燃料 ，天然气球罐 作为存储设备 在我国 已得到 广泛使用。 球形储罐是一种常见的、基础简单、设计方便、应用广泛的有压存储容器。此次 天然气 球罐的总体设计分为设计选材和结构设计。球罐壳体材料选用国产 16具有良好的焊接性能 ,能较好的保证球罐的焊接质量；球罐的结构设计包含了球壳的设计、支柱与拉杆的设计以及球罐附件的设计。 计算部分是本次 天然 气球罐设计中的重点，也是难点，它分为球罐结构排板计算和强度计算。球 罐采用混合式结构，排板计算出各板块的尺寸是对球罐结构的具体确定；强度计算中需要对球罐进行校核，校核包括支柱稳定性校核、支柱与球壳连接校核；设计中各部分校核都必须合格，从而保障设计的科学合理性。 完成了球罐各部分的计算之后，参照相关的标准对球罐附件进行选用和设置。待球罐各组成部分都确定了，最后，制定球罐的焊接及制造工艺，对各部件进行焊接组装。 本次设计的 天然气 球罐，由于 天然气 是一种易燃易爆的气体，其储存容器必须是无渗漏。因而，在设计中还必须严格对球罐进行压力试验和气密性试验。试验都必须合格，这样，设计的球罐 猜符合要求，才能保证球罐的使用安全。 关键词 ： 天然气球罐 ；材料选用；结构设计； 强度计算 ； 校核 1400 m3 of s to or as is a of of it 6of of of of is in it is is is of of of of be to of of by to is of of of to is a of be no in of be of a to of 目录 1、设计主要参数的确定 4 2、总体设计方案 4 计选材 4 罐设计方案的确定 5 3、球壳强度计算 6 厚的确定 6 算压力 6 壳各带厚度 6 验压力校核 7 罐质量计算 8 震载荷计算 9 振周期 9 震力 10 载荷计算 10 矩计算 11 柱计算 11 个支柱的垂直载荷 11 合载荷 12 个支柱弯矩 12 柱稳定性校核 14 脚螺栓计算 16 杆作用在支柱上的水平力 16 柱底板与基础的摩擦力 16 脚螺栓的选取 16 柱底板 17 柱底板直径 17 板厚度 17 杆计算 18 杆螺纹小径的计算 18 杆连接部位的计算 18 柱与球壳连接最低点 a 的应力校核 21 a 点的剪切应力 21 a 点的纬向应力 22 a 点的应力校核 22 柱与球壳连接焊缝的强度校核 23 4、极板尺寸计算 24 道板尺寸计算 24 板尺寸计算 25 中板尺寸计算 26 侧板尺寸计 算 28 边板尺寸计算 30 5附件的设置 31 6制造及安装 33 料要求 33 壳板下料、成型及运输 34 装 35 接 36 损检测 37 后整体热处理 37 力试验和气密性试验 38 参考文献 41 谢辞 42 附录 1 英文原文 of be in be 5 % by in of in as as on (1) to (2) to of by of a in as to to to T by (3) of by 0 %, 0 at 00mm MP 2mm in 14 (4) of by 00 % of of in of is on to be on on of to is or is 5to 14 be in to (1) to in be to of in in on in on by is on in of is in be of (1) to up in of by in of in of of to of 2) of (3) a of of of 5 + 2 to of (4) a of a in to be of on as in to in 1) to a in , in of in a (2) of in (3) to of (4) in In to is in on (5) in to of 2 of a of in 1) to in a , (2) in a to is in he 3) of of be of of of of be on 3 to (4) to of in At of on a be by In be up in on in a in In a to is in in a on 0 to a 100 2中文翻译 球罐基础的交接验收球罐基础交工验收前 ,土建单位必须自检合格并如实填写竣工资料 , 基础强度必须有专业试验室检验报告。一般规定 , 球罐安装前基础强度应达到设计强度值 75 %以上。土建单位申请报验后 ,一般由业主联系监理、监检、安装各方联合进行实地测量 ,按照标准要求对基础标高 , 地脚螺栓预留孔方位、基础中心圆偏差等进行复验 , 如确认各项合格 ,则当场签 字接收。 球壳板及零部件的接收复验： (1) 球壳板及零部件运至现场并经进口货物商检合格后 ,交与施工单位进行复检。 (2) 球壳板检测。施工单位按图纸并参照相关标准 ,对球壳板逐张检查表面质量及测量弧长和曲率。检查后发现北郊 2 台球罐表面质量合格 ,而小屯储配厂 4 台球壳板表面有划痕、锈蚀及曲率、尺寸超差等情况 ,。 司对此测量结果认可 , 除接受相应罚款外 ,提出现场修复方案并承诺修复 , 待修复完毕 , 由施工单位作 测 , 最后经特检中心验收合格。(3) 球壳板测厚。施工单位逐台抽检 20 % , 结果 罐赤道带 20 号板板头300板厚大于 42方 司主动提出换板 , 使 罐工期推迟 3 个月。 (4) 球壳板超声检测。按 准 ,施工单位逐台对球壳板作了 100 %的全板面和板周边的超声检测 ,结果均合格。 支柱安装：球罐的支柱分上下两段 ,上段支柱已焊在赤道板上 ,现场的安装是下段支柱先吊装到球罐基础上 ,然后利用外脚手架将上下两段连接在一起。下段支柱吊装之前应测量球罐基础标高 ,在各个基础上放样作出支柱底板圆及放样圆图 , 然后用斜垫铁组找平各相邻基础。吊装时 , 调整各 支柱的垂直度 (这是组对赤道带顺利与否的保证 ,现场实测垂直度偏差值小于 15合 。 14 根支柱全部安装完毕后 , 应及时搭设外脚手架以保证后续赤道带的吊装。 球壳板的定位块焊接及摆放就位： (1) 定位块焊接。球壳板检验合格后按编号摆放 ,并按所处各带位置准备焊接组装定位块、吊耳 (焊定位块、吊耳等必须按经工艺评定合格的规范施焊 ) 等 ,因主体采用罐外组装法、赤道带、上极带采用定位块、吊耳等都在外侧 , 下温带、下极带所用定位块、吊耳等焊在板内侧。球壳板摆放就位。利用吊车“甩板 ”将下温带、下极带板按吊装顺序摆放在距球罐基础内侧周围 ,上温带、赤道带、上极带摆放在距球罐基础外侧周围 (注意留出吊车通道 ) 。 赤道带的组装：赤道带的组装是整台球罐组装的基准 ,其组装建立在上下段支柱安装就位的前提下 , 所以必须调整好支柱垂直度。 (1) 带支柱的赤道板安装。按照吊装顺序
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