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摘 要

球罐由于具有诸多特点，被广泛运用于工业装置中，常用于液化天然气、液化石油气、液氧、液氮等介质的储存。球罐的发展趋向大型化，本文主要围绕氧气球罐进行设计。

本文依据本次毕业设计的要求，根据氧气球罐的发展现状，阐述了国内外球罐的设计、生产水平。其次完成球罐材料的选择，包括球壳钢板、支柱钢管、拉杆材料、耳板、接管、法兰等零部件材料的选择。接着进行结构的设计，包括球壳板尺寸的计算、支柱规格的选择、拉杆的选用等，列出详细的计算过程。结构设计、强度校核计算之后，对球罐的制造与检测方法等进行了阐述。并对其经济成本核算进行了说明，最后结合本次毕业设计对球罐的设计、制造、安装等方面进行了总结并对其未来的发展方向进行了说明。

关键字：发展现状 材料选择 结构计算 无损检测 展望总结

Design of 800 m3 Low Temperature Oxygen Spherical Tank for a Steel Plant

Abstract

Spherical tank is widely used in industrial unit due to many characteristic. It is commonly used in liquefied natural gas, LPG, liquid oxygen, liquid nitrogen and other media storage. The development trend of spherical tank is large. This article will be a complete design of the oxygen ball cans.

According to the requirements of graduation design and the development of oxygen ball jar, this paper expounded the design and production level of domestic and international spherical tank. Secondly, materials, including steel, pillar steel pipe, rod material, ear plate, nozzle, flange, etc, were chose. Then the design of the structure was carried out, including the calculation of steel plate size, the choice of pillars and bars, etc. The detailed calculation process was list. After the structure and strength calculation, the choice of non-destructive testing method was carried out. Finally, some suggestions were put forward for the design, manufacture and installation of spherical tank in China, and a summary of this graduation design was made.

Key words: Development status; Material selection; Structural calculation; Nondestructive testing; Outlook summary

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 前言 1

第二章 球罐的设计 2

2.1设计选材 2

2.2球壳设计 2

2.2.1球壳结构 2

2.2.2几何尺寸 2

2.2.3支柱与球壳的连接 8

2.2.4支柱 8

2.2.5拉杆 9

2.3无损检测 10

第三章 强度计算 11

3.1球壳壁厚的确定 11

3.2支柱的计算 11

3.2.1支柱及其附属件尺寸计算 11

3.2.2支柱承受载荷的计算 13

3.2.3拉杆与拉杆连接部位等计算 16

第四章 经济成本核算 17

4.1材料 17

4.2制造与运输 17

4.3管道、仪表与附属配件 17

第五章 展望 18

参考文献 19

附录 21

第一章 前言

我国目前的球罐发展速度快、数量多、体积由小增大，球罐的设计内容驳杂，包括了强度设计理论、材料学科、焊接技术、生产制造工艺、热处理技术、无损检测、腐蚀防护等内容，是化工设备学科的一个综合型设计题目，所以，球罐的设计、制造、生产安装水平，从某种程度上反应了一国在压力容器过程设备设计领域的整体水平^[1-2]。

本次毕业设计课题为：800立方米低温氧气球罐设计；工作介质：氧气；介质特性：易爆；工作温度：70℃/-20℃；设计温度：80℃/-25℃；工作压力：3.0MPa；设计压力：3.5MPa；场地土类别：II；地震设防烈度：7度。根据给定的设计参数，进行氧气球罐的设计。

因为氧气具有助燃的特殊属性，所以球罐内表面必须要用四氯化碳彻底脱脂，氧气还有氧化的能力，因此会与罐体内壁钢材发生氧化反应，所以氧气球罐内表面需要涂上无机富锌漆，以防止钢板氧化腐蚀^[3-4]。与氧气球罐相配套的阀门、仪表、管线因为内表面无法涂漆，所以一般用不锈钢材料，相配套的阀门仪表还必须选用经过严格脱脂处理的氧气专用产品^[5]。本次还需选用型号为A48Y-40P的安全阀两个以保证安全。

第二章 球罐的设计

2.1设计选材

球罐的受压元件用钢应该用氧气转炉或者电炉冶炼的镇静钢，但是在选择球罐的受压元件所使用的钢材时，必须考虑球罐用钢元件的使用条件，包括工作时所承受的压力、温度、物料特性等等，还有材料的性能，比如力学性能、化学性能、物理性能、工艺性能等，球罐的制造工艺、焊接工艺以及经济合理性^[6-7]。球罐的钢材选择有许多准则，第一，力学性能是首要因素，包括抗拉强度、屈服点、刚性、韧性以及可焊性等工艺制造性能；第二，经济性也必须考虑的因素^[8-9]。

钢板上，我国制造的球罐用材主要是Q245R、Q345R、16MnDR、15MnNiDR、07MnMoVR等。根据设计要求和参数，本次采用07MnMoVR钢板。

球罐的人孔、接管往往采用锻件。在锻件选材时，必须要考虑到力学性能不低于球壳板材料的力学性能，而且必须可焊性良好，经过消除应力退火后，强度和韧性没有明显下降^[10-11]。

2.2球壳设计

2.2.1球壳结构

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