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摘 要

钢制球形储罐（以下简称球罐）属于压力容器的一种特殊结构形式，它因自身独特的对称结构而具有较高的实际使用价值，可以节省钢材，减少土地使用等等。石油天然气是整个社会经济发展的基础资源，开采及储备能力对于一个国家来说极其重要，我国也在加快球罐的制造与研究工作，经过多年持续努力，已经具备一定的理论基础和实际成效，对我国的经济发展产生了一定的作用。对于4000m³石油液化气球罐生产的各个环节。完成了球罐选材、结构设计计算等相关工作：

1.通过研究国内外相关文献，较为全面的掌握了球罐设计及制造技术。

2.依照现有标准，设立校核了球罐各部分的结构和强度。

3使用CAD绘制了球罐装配图及零部件图纸。

4对球罐较薄弱区域进行校核。

关键词：球形储罐；压力容器；工艺结构；强度分析

Design of 4000m3 Spherical Tank for Liquefied Petrolem Gas

Abstract

Steel spherical tank (hereinafter referred to as spherical tank) is a special form of pressure vessel, which because of its unique symmetrical structure and has a high practical value, you can save steel, reduce land use and so on. petroleum gas is the basic resource of social and economic development, mining and reserve capacity for a country is extremely important, China is also accelerating the manufacturing and research work, after years of sustained efforts, already have a certain theoretical basis and practical results, On China's economic development had a certain role. For 4000m³ oil liquefaction balloon production of all links. Completed the ball tank selection, structural design calculation and other related work:

1. Read a lot of domestic and foreign literature, the system to understand the ball tank structure design and manufacturing methods.

2. In accordance with existing standards, set up to check the various parts of the ball tank structure and strength.

3 Use the CAD to draw the ball cans assembly drawings and parts drawings.

4 Check the weak area of the spherical tank.

Key Words:Spherical tank Container steel Process structure Strength analysis

目录

摘 要 I

Design of 4000m3 Spherical Tank for Liquefied Petrolem Gas II

Abstract II

第一章 绪论 1

第二章 钢制球形储罐设计综述 2

2．1球罐用钢 2

2.1.1球罐用钢基本要求 2

2.1.2几种球罐用钢性能介绍 2

2.2球罐设计 3

2.2.1球罐设计相关标准及法规 3

2.2.2球壳结构 3

2.2.3支座结构 4

2.2.4拉杆结构 5

2.2.5支柱与球壳连接下部结构 5

2.2.6接管补强 5

2.2.7球罐的设计方法 6

2.3球罐制造 6

2.4球罐安装及检验技术 6

第三章 4000m³石油液化气球罐设计说明 8

3.1基本参数 8

3.2基础资料 8

3．2．1安装与运行地区气象环境条件 8

3.2.2场地条件 8

3.2.3运行要求 9

3.3球罐主要设计参数的确定 9

3.3.1设计压力和设计温度 9

3.3.2人孔，接管位置及尺寸的确定 9

3.3.3腐蚀余量的确定 10

3.4设计原则 10

3.4.1设计规范的确定 10

3.4.2压力试验方法 10

3.5球壳设计 10

3.5.1材料选用 10

3.5.2球罐支柱数和球壳瓣分带角的选择确定 11

3.5.3混合式球壳排板的结构设计与说明 11

3.5.4球壳设计 11

3.5.5开孔补强 12

3.5.6超压泄放装置 12

3.6支柱与拉杆 12

3.6.1球罐连接结构型式 12

3.6.2支柱结构 13

3.6.3拉杆 13

3.7制造要求 13

3.7.1球壳板 13

3.7.2坡口 13

3.7.3焊条 13

3.7.4组装焊接焊 14

3.7.5焊后热处理 14

3.7.6其他要求 14

第四章 球罐强度计算 15

4.1设计条件 15

4.2球壳各带厚度计算 17

4.3球罐质量计算 18

4.4地震载荷计算 20

4.4.1自震周期 20

4.4.2地震力 21

4.5风载荷 21

4.6弯矩计算 21

4.7支柱计算 22

4.7.1单根支柱的垂直载荷 22

4.7.2单根支柱弯矩 23

4.7.3支柱稳定性校核 24

4.8地脚螺栓 25

4.9支柱底板 25

4.10拉杆 26

4.11支柱与球壳连接最低点a的应力校核 28

4.12支柱与球壳连接焊缝的强度校核 29

第五章 经济核算 31

第六章 发展与展望 33

结语 34

参考文献 35

致谢 36

附录A 37

附录B 44

第一章 绪论

近年来，我国工业制造能力得到了显著的提高，各种与石油及其产品相关的单位企业对存储的要求也在提高，这种情况下，球罐作为存贮石油液化气的首选，降低单位容积的制造存储成本是首要任务，因而要求球罐不断朝着大型化方向发展，对制造的材料，结构形式等都提出了考验。

球形储罐比其他型式的压力容器具有诸多特有的优势。在同等条件下，球罐自身表面积最小，对钢板厚度的要求相对较薄；作用于球罐壁内应力实现最小而且相对分布较为均匀，能够实现板厚只是一半同等情况下圆筒形容器的壁厚。而具有耗钢量少，质量轻的优点。此外，球罐还有易于大型化、占地面积小，操作管理和检修方便等特点，且具有基础简单、受风面积小、外形美观，可用于美化工程环境等因素，使球罐的适用范围较广^[12]。但球罐由于其特殊的对称结构造成球壳的冲压成型、焊接质量及组装精度方式要求都比较高，工作量增大也就相应增加了各方面的成本。造成总制造费用居高不下。

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