下载文档原格式
2000m3球罐施工方案1方案编制说明1.1方案编制依据(1)《钢制球形储罐》GB12337-1998(2)《球型储罐施工及验收规范》GB50094-98(3)《钢制压力容器》GB150-1998(4)《压力容器安全技术监察规程》99版(5)《压力容器无损检测》JB4730-94(6)《钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级》TB4730-94(7)《锅炉和钢制压力容器对接焊缝超声波探伤》JB1152-81(8)《梯子平台栏杆制作验收规范》TJ306-77(9)《压力容器质量保证手册》QGHJ01. 03-2000(10)《压力容器碳素钢和低合金钢锻件》JB4726-94(11)《气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式与尺寸》GB985-88(12)《钢制球型储罐型式与基本参数》GB/T17621-1998(13)《天脊煤化工集团有限公司年产100万吨硝酸磷钾复合肥技改工程招标书》及图纸1.2方案使用范围本方案仅适用于天脊煤化工集团有限公司年产100万吨硝酸磷钾复合肥技改工程第二标段2000m3液氨球罐安装工程的球罐安装施工，本方案作为球罐施工的技术文件应严格执行。
2.工程概况为满足天脊煤化工集团有限公司年产100万吨硝酸磷钾复合肥技改工程中新增年产27万吨硝酸装置的需要，增设液氨贮罐一个，委托华泰工程公司设计，该球罐Vn=2000m3。
结构型式为混合式，全部分片到货，现场组焊。
2.1球罐的设计参数及技术要求2.2工程量33.球罐组装方法及工装具设计3.1球罐组装方法根据我公司机具和球罐自身结构特点，结合我公司多年来球罐的施工经验，本球罐工程施工以力争减少材料消耗，缩短组装时间，改善施工环境，搭设伞形架作为内部脚手架,外部搭设脚手架以保证组装和焊接顺利进行。
由于球罐安装施工在冬季，在环境温度低于0℃时，为保证焊接质量，需采取下列措施保证施焊时温度：防护棚内包铁皮，铁皮外包毡以保持棚内温度。
当环境温度低于0℃时，棚内要采取升温措施。
毕业设计说明书设计（论文）题目：2000m³球罐设计摘要球罐作为大容量、有压贮存容器，在各工业部门中作为液化石油气、液化天然气、液氧、液氮、液氢、液氨、及其他中间介质的贮存；也作为压缩空气、压缩气体的贮存。
在原子能工业中球罐还作为安全壳使用。
本课题是2000m³低温球罐设计，通过查阅相关书籍，对该球罐的结构、强度进行详细的计算，从附件、可能引起的突发因素等多角度考虑，以GB12337-2011《钢制球形储罐》，GB150-2011《钢制压力容器》，GB50094-2011《球形储罐施工及验收规范》作为设计、制造、检验和验收的规范标准对该球罐进行了设计，最终完成了本课题设计。
关键词：设计、计算、球罐AbstractSpherical tank used as a large capacity, pressure container, in the industrial sector as liquefied petroleum gas, liquefied natural gas, liquid oxygen, liquid nitrogen, liquid hydrogen, liquid ammonia, and other medium storage; also as compressed air, compressed gas storage. In the atomic energy industry in spherical tank also as safety shell. This topic is the 2000m low temperature spherical tank design, through consulting relevant books, on the spherical tank structure, intensity of the detailed calculation, from attachment, may cause unexpected factors and other point of view, to GB12337-2011" steel spherical tanks", GB150-2011" steel pressure vessel", GB50094-2011" code for construction and acceptance of spherical storage tank" as the design, manufacture, inspection and acceptance standard of the spherical tank is designed, the final completion of the project design. Through this design, I understandKey words: design, calculation, spherical tank目录摘要 (1)Abstract (2)第一章绪论 (6)1.1 球形容器的特点 (6)1.2 球形容器分类 (6)1.3 国内外球罐建造进展 (7)1.3.1球罐建造的历史概论 (7)1.3.2 国内球罐建造概论 (8)第二章材料的选用 (10)2.1球罐的选材准则 (10)2.1.1钢材的力学性能 (10)2.1.2 经济性 (11)2.2 选材 (12)2.2.1 钢板 (12)2.2.2焊接材料 (13)2.3 锻件用钢 (13)2.4 壳体用钢板 (13)2.4.1 力学性能及工艺性能 (13)2.4.2 许用应力 (14)第三章结构设计 (14)3.1 概况 (14)3.2 球壳的设计 (15)3.3混合式球罐球壳的瓣片设计和计算 (16)3.4 坡口设计 (18)3.5 支座设计 (19)3.6 人孔和接管 (21)3.6.1 人孔结构 (21)3.6.2 接管结构 (21)3.7 球罐的附件设计 (22)3.8.1 梯子平台 (22)3.8.2 水喷淋装置 (22)3.8.3 隔热设施 (23)3.8.4 液面计 (23)3.8.5 压力表 (24)3.8.6 安全阀 (24)第四章强度计算 (26)4.1 设计条件 (26)4.2 球壳计算 (26)4.2.1 球壳厚度如图1 (26)4.2.2 球壳薄膜应力校核根据式 (27)4.3 支柱载荷计算 (29)4.3.1 静载荷 (29)4.3.2 动载荷 (30)4.3.3.支柱稳定性校核 (33)4.4 连接部位强度计算 (34)4.4.1 销钉直径计算 (34)4.4.2 耳板和翼板厚度计算 (34)4.4.3 焊缝剪应力校核 (34)第五章工厂制造及现场组装 (38)5.1工厂制造 (38)5.1.1．原材料检验 (38)5.1.2．瓣片加工 (38)5.2现场组装 (39)5.3 组装准备 (39)5.3.1 基础检查验收 (39)5.3.2 球瓣几何尺寸检验和理化检验 (40)5.4 组装精度的控制 (40)5.4.1 支柱偏差的控制 (40)5.4.2 椭圆度，焊缝错边量和角变形 (40)第六章焊接与检查 (41)6.1 钢材的可焊性 (41)6.2 焊接工艺的确定 (41)6.2.1 焊接方法的选择 (41)6.2.2 焊条，焊丝，焊剂的选择 (41)6.2.3 预热的选择 (41)6.3 焊后热处理 (42)6.3.1 焊后热处理的确定 (42)6.3.2 焊后热处理 (42)第7章检查 (43)7.1 支柱尺寸精度检查 (43)7.2 竣工检查 (43)7.3 气密性试验 (43)7.4 开罐检查 (44)结论 (44)参考文献 (45)致谢 (47)第一章绪论近几十年来球形容器在国外发展很快，我国的球形容器的引进和建设在七十年代才得到了飞速发展。
1.12000m3球罐制造方案1.1.1编制说明本方案依据天脊集团100万吨/年硝酸磷钾肥技改工程招标文件，设计图纸及图纸明确的国标、部标，结合我公司的实际情况进行编制。
1.1.2球罐制造及检验标准、规范1）《压力容器安全技术监察规程》国家质量技术监督局2）《钢制压力容器》GB150-983）《压力容器用钢板》GB6654-19964）《压力容器用碳素钢和低合金钢锻件钢板》JB4726-19945）《钢制球形储罐》GB12337-986）《压力容器无损检测》JB4730-947）《钢制压力容器焊接工艺评定》JB4708-20008）《球形储罐施工及验收规范》GB50094-98以及相关国家标准和部颁标准。
1.1.3球罐技术参数公称容积：2000m3数量：1台设计压力：1.8Mpa 设计温度：45℃介质：液氨规格：φ15700×50/52mm 主材：16MnR球罐质量：346100Kg/台结构型式：四带混合式10支柱1.1.4球罐制造主要技术措施按设计图纸要求采购球壳板、人孔及接管毛坯、支柱、拉杆等材料及焊接材料，并对到货材料按图纸、标准要求进行检验和复验。
对球罐壳体、人孔及接管等材料做焊接工艺评定。
选定需具有相应材质及位置合格证的优秀焊工参与施焊，严格执行焊接工艺。
球壳板投料前采用全自动抛丸机对钢板双面抛丸处理，清除钢板表面氧化皮，从而提高球壳板制造表面质量。
球壳板采用冷压成型工艺，压制采用800t悬臂油压机（喉深2200mm，可压制板宽4500mm）、2200t框架油压机（跨度4200mm）和2000m3球罐冲压模具进行。
成型后的球片用弦长2000mm样板检查，曲率误差≯2mm。
球片净料及坡口切割采用切割轨道及多嘴头自动火焰切割机进行，球片净料及坡口切割一次成型，并清除氧化皮。
净料后的球片各部分几何尺寸满足设计图纸及标准、规范的要求，保证同规格球片任意互换。
对球片坡口按设计图纸及标准要求进行100%渗透探伤检查，球片周边100mm范围内进行100%超声波探伤检查。
***********化工有限责任公司2000M3乙烯球罐施工组织设计编制： *******审核：*******审批： *******************工程建设公司安装工程处*******年*月***日目录第一章工程概况第二章施工运行计划及人员安排第三章施工技术措施第四章健康、安全、环境（HSE）管理措施第五章施工暂设计计划及施工平面布置方案第一章工程概况1、基本概况本次工程位于***********市****新区****工业园区，为一台2000M3乙烯球罐，该工程*************有限责任公司设计，由***********工程建设公司安装工程处负责现场安装。
2、编制依据本施工组织设计依据下列技术文件编制:球罐施工蓝图《压力容器安全技术监察规程》GB12337-1998《钢制球形储罐》GB150—1998 《钢制压力容器》GB50094－1998《球形储罐施工及验收规范》JB4730-2005《承压设备无损检测》JB/T4709-2000《钢制压力容器焊接规程》JB/T4708-2000《钢制压力容器焊接工艺评定》JB4744－2000《钢制压力容器产品焊接试板的力学性能检验》《球罐现场组焊质量保证手册》《球形储罐现场安装通用工艺规程》3、球罐基本技术参数本工程共1台球罐，规格为2000M3。
结构形式为10个支柱三带混合式，赤道带20块，上下级各7块，共计34块球壳板。
基本参数见下表：探伤要求：A类焊缝100﹪RT+≥20﹪UT，A、D焊缝表面100﹪MT或PT。
4、主要工作量球罐的现场组对、焊接、热处理、水压试验和气密性试验。
第二章施工运行计划及人员安排1、创优规划创优良工程项目名称：***********化工有限责任公司2000M3球罐工程。
2、创优工程组织机构2.1 领导小组组长: ******副组长: *******成员: ******2.2 质量保证体系人员总工程师: ******质保责任工程师: *******检验责任工程师： *******设计、工艺质控系统人员: *******材料质控系统人员： *******焊接质控系统人员： *******热处理质控系统人员: *******理化责任工程师: *******无损检测质控系统人员： *******压力试验质控系统人员： ********质检员: *******3、创优良工程主要技术经济指标3.1 工序验收合格率100%，焊接一次合格率98%以上，强度及严密性试验一次成功，球罐外观成型及几何尺寸合格率100%，创建优良工程。
课程设计资料标签资料编号：题目球形储罐设计姓名学号专业材料成型指导教师成绩资料清单注意事项：1、存档内容请在相应位置填上件数、份数，保存在档案盒内。
每盒放3-5名学生资料，每份按序号归档，如果其中某项已装订于论文正本内，则不按以上顺序归档。
各专业可依据实际情况适当调整保存内容。
2、所有资料必须保存三年。
课程设计论文（说明书）装订格式可参照毕业设计论文装订规范要求。
3、资料由学院资料室统一编号。
编号规则是：年度—资料类别代码·学院代码·学期代码—顺序号，顺序号由四位数字组成（参照《西安理工大学实践教学资料整理归档要求》）。
4、各院、系应在课程设计结束后一个月内按照规范进行资料归档。
5、特殊情况请在备注中注明，并把相关资料归档，应有当事人和负责人签名。
课程与生产设计(焊)设计说明书设计题目球形储罐设计专业材料成型及控制工程班级学生指导教师2016 年秋学期目录一、设计说明课程设计任务书-------------------------------------------------------------------------------11.1 选材-----------------------------------------------------------------------------------------------21.2 球壳计算----------------------------------------------------------------------------------------21.3 球壳薄膜应力校核---------------------------------------------------- --------------------31.4 球壳许用外力----------------------------------------------------------------------- ----------41.5 球壳分瓣计算----------------------------------------------------------------------------------5二、支柱拉杆计算2.1 计算数据---------------------------------------------------------------------------------------92.2 支柱载荷计算---------------------------------------------------------------------------------102.3 支柱稳定性校核-----------------------------------------------------------------------------132.4 拉杆计算---------------------------------------------------------------------------------------14三、连接部位强度计算3.1 销钉直径计算-----------------------------------------------------------------------------------153.2 耳板和翼板厚度计算-------------------------------------------------------------------------153.3 焊缝剪应力校核-------------------------------------------------------------------------------153.4 支柱底板的直径和厚度计算---------------------------------------------------------------163.5 支柱与球壳连接处的应力验算------------------------------------------------------------163.6 支柱与球壳连接焊缝强度计算------------------------------------------------------------18四、附件设计4.1 人孔结构-----------------------------------------------------------------------------------------194.2 接管结构-----------------------------------------------------------------------------------------194.3 梯子平台---------------------------------------------------------------------------------------194.4 液面计--------------------------------------------------------------------------------------------20五、工厂制造及现场组装5.1 工厂制造----------------------------------------------------------------------------------------215.2 现场组装--------------------------------------------------------------------------------------------22六、焊接与检查6.1 钢材的可焊性----------------------------------------------------------------------------------------236.2 焊接工艺的确定------------------------------------------------------------------------------------236.3 焊后热处理-------------------------------------------------------------------------------------------24七、检查7.1 支柱尺寸精度检查---------------------------------------------------------------------------------247.2 竣工检查----------------------------------------------------------------------------------------------247.3 气密性试验-------------------------------------------------------------------------------------------257.4 开罐检查----------------------------------------------------------------------------------------------25参考文献----------------------------------------------------------------------------------------------------26《生产设计与实践》课程设计任务书一、设计题目球形储罐设计二、主要设计参数内径Dn=15.7m,体积V=2000m3设计压力P=0.69MPa; 工作压力Pg=0.64MPa,水压试验压力P gx=1.03 MPa水压试验总重：2200吨，立柱数：12根实际温度：20℃自选参数：充装系数K= 0.95模拟使用地点（西安）三、设计内容1、选材2、整体设计3、焊材选择4、焊接设备选择5、焊接工艺6、检验及质量标准四、提交内容1、设计说明书2、主要焊缝焊接工一、 选材1、选材 根据设计条件及GB12337-2014《钢制压力容器》 表4 球壳材料选取Q345R[]189tMpa σ=。
课程设计资料标签资料编号：题目球形储罐设计姓名学号专业材料成型指导教师成绩资料清单注意事项：1、存档内容请在相应位置填上件数、份数，保存在档案盒内。
每盒放3-5名学生资料，每份按序号归档，如果其中某项已装订于论文正本内，则不按以上顺序归档。
各专业可依据实际情况适当调整保存内容。
2、所有资料必须保存三年。
课程设计论文（说明书）装订格式可参照毕业设计论文装订规范要求。
3、资料由学院资料室统一编号。
编号规则是：年度—资料类别代码·学院代码·学期代码—顺序号，顺序号由四位数字组成（参照《西安理工大学实践教学资料整理归档要求》）。
4、各院、系应在课程设计结束后一个月内按照规范进行资料归档。
5、特殊情况请在备注中注明，并把相关资料归档，应有当事人和负责人签名。
课程与生产设计(焊)设计说明书设计题目球形储罐设计专业材料成型及控制工程班级学生指导教师2016 年秋学期目录一、设计说明课程设计任务书-------------------------------------------------------------------------------11.1 选材-----------------------------------------------------------------------------------------------21.2 球壳计算----------------------------------------------------------------------------------------21.3 球壳薄膜应力校核---------------------------------------------------- --------------------31.4 球壳许用外力----------------------------------------------------------------------- ----------41.5 球壳分瓣计算----------------------------------------------------------------------------------5二、支柱拉杆计算2.1 计算数据---------------------------------------------------------------------------------------92.2 支柱载荷计算---------------------------------------------------------------------------------102.3 支柱稳定性校核-----------------------------------------------------------------------------132.4 拉杆计算---------------------------------------------------------------------------------------14三、连接部位强度计算3.1 销钉直径计算-----------------------------------------------------------------------------------153.2 耳板和翼板厚度计算-------------------------------------------------------------------------153.3 焊缝剪应力校核-------------------------------------------------------------------------------153.4 支柱底板的直径和厚度计算---------------------------------------------------------------163.5 支柱与球壳连接处的应力验算------------------------------------------------------------163.6 支柱与球壳连接焊缝强度计算------------------------------------------------------------18四、附件设计4.1 人孔结构-----------------------------------------------------------------------------------------194.2 接管结构-----------------------------------------------------------------------------------------194.3 梯子平台---------------------------------------------------------------------------------------194.4 液面计--------------------------------------------------------------------------------------------20五、工厂制造及现场组装5.1 工厂制造----------------------------------------------------------------------------------------215.2 现场组装--------------------------------------------------------------------------------------------22六、焊接与检查6.1 钢材的可焊性----------------------------------------------------------------------------------------236.2 焊接工艺的确定------------------------------------------------------------------------------------236.3 焊后热处理-------------------------------------------------------------------------------------------24七、检查7.1 支柱尺寸精度检查---------------------------------------------------------------------------------247.2 竣工检查----------------------------------------------------------------------------------------------247.3 气密性试验-------------------------------------------------------------------------------------------257.4 开罐检查----------------------------------------------------------------------------------------------25参考文献----------------------------------------------------------------------------------------------------26《生产设计与实践》课程设计任务书一、设计题目球形储罐设计二、主要设计参数内径Dn=15.7m,体积V=2000m3设计压力P=0.69MPa; 工作压力Pg=0.64MPa,水压试验压力P gx=1.03 MPa水压试验总重：2200吨，立柱数：12根实际温度：20℃自选参数：充装系数K= 0.95模拟使用地点（西安）三、设计内容1、选材2、整体设计3、焊材选择4、焊接设备选择5、焊接工艺6、检验及质量标准四、提交内容1、设计说明书2、主要焊缝焊接工一、 选材1、选材 根据设计条件及GB12337-2014《钢制压力容器》 表4 球壳材料选取Q345R[]189tMpa σ=。
2020年03月2000m 3液氨球罐设计方案确定的浅析安赢（云南化工设计院有限公司，云南昆明650041）摘要：目前在我国球形容器应用领域非常广泛。
化工行业球形容器通常被称为球形储罐。
文章通过甘肃瓮福化工的2000m3液氨球罐的工程设计实例，来叙述在设计过程中应注意的一些事项。
通过对2000m3液氨球罐的实例，对液氨球罐的设计制造检验的标准、主体、焊接、检测、涂敷等的确定进行描述。
关键词：标准；主体方案；焊接；检测；涂敷1设计、制造与检验标准的确定球罐是一种储存带压气体或者液体的大型储罐，球罐与圆筒容器(即一般贮罐)相比，在相同直径和压力下，壳壁厚度仅为圆筒容器的一半，钢材用量省，且占地较小，基础工程简单。
但由于容积大，需要制造厂成型及组焊单位现场组装焊接，制造、焊接和组装要求很严，检验工作量大，制造技术复杂。
为确保球罐的安全使用，设计、制造及检验等的工作就显得非常重要。
目前我国压力容器设计、制造、检验所遵循的规范标准主要有GB150-2011《压力容器》、GB12337-2014《钢制球形储罐》、TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》。
2球罐主体方案的确定2.1介质特性氨，是一种无色，有刺激性气味的气体，中毒危害，吸入体内会使人昏迷、呕吐、甚至于窒息死亡。
氨火灾爆炸危险性为乙类，在空气中的爆炸极限为15%-28%，在氧气中的爆炸极限为13.5%-79%，很容易遇明火发生爆炸。
氨的临界温度132.4℃，通过加压或者降温，可以将其从气态变为液态。
通常液氨储罐就是利用加压，使氨变成液态来进行储存的。
氨有非常广泛的用途，主要用于生产尿素、硝酸及其他化学肥料，还可用作医药和农药的原料。
2.2设计参数用户为甘肃瓮福化工有限责任公司新建一台2000m3的液氨球罐，工作压力0.3~1.44MPa ，设计压力1.6MPa ，工作温度-2~39℃，设计温度为43℃，属于三类压力容器。
操作介质为中度危害，腐蚀裕量3.0mm ，焊接接头系数1.0全容积2026m3，充装系数0.9，最大允许工作压力1.67MPa ，设计基本风压0.9KN/M2，设计雪压值0.25KN/M2，抗震设防烈度7度(0.15g)，保冷层厚度100mm 。
2000立方米球罐整体热处理方案编制:校对:审核:审定:二??九年七月一、概况根据设计要求和按照GB12337-1998《钢制球形储罐》有关技术标准，需进行焊后整体热处理，采用燃油进行热处理。
为确保热处理工程质量按技术要求顺利进行，特制定如下热处理实施方案。
1、球罐主要设计参数(见表一)球罐主要设计参数表一序号项目参数1 15700mm 球罐直径2 设计壁厚 48 mm33 2000m 公称容积4 Q345R 球罐材质5 331t 总重量2、热处理依据本次热处理按GB12337-1998《钢制球形储罐》标准进行整体热处理。
3、热处理的目的为了消除球罐组装与焊接的残余应力，稳定球罐的几何尺寸，改善焊接接头和热影响区的组织和性能，达到降低硬度，提高塑性和韧性的目的，进一步释放焊缝中的有害气体，防止焊缝的氢脆和裂纹的产和生。
二、热处理方法及工艺规范1、热处理方法采用燃油法进行热处理以球罐内部为炉膛，选用0号柴油为燃料，球罐外部用保温材料进行绝热保温，通过鼓风机送风和喷嘴将燃料油喷入并雾化，由电子点火器点燃，随着燃油不断燃烧产生的高温气流在球罐内壁对流传导和火焰热辐射作用，使球罐升温到热处理所需的温度。
2、热处理工艺规范按照GB12337-1998《钢制球形储罐》选择如下热处理工艺参数和工艺曲线:(1)恒温温度 600?25?恒温时间 2h升温速度 50-80?/h(?400?时可不予控制)降温速度 30-50?/h(?400?时可不予控制)升温时的最大温差 ?130?降温时的最大温差 ?130?(2)热处理工艺曲线 (见图一)三、热工计算1、热工计算参数(见表二)热工计算参数表二序号项目参数1 15700mm 球罐内径d2 48mm 球壳板厚度δ3 Q345R 材质4 331t 球壳板重量G5 保温棉厚度δ 80-100mm36 保温棉容量G 65kg/m7 钢材比热C 500?:0.162Kca1/kg .?:600?:0.18Cal/kg . ? 8 钢材导热系数λ1 500?:30.962Kca1/m.h. ?:600?:28Kca1/m.h. ? 9 保温棉导热系数λ0 500?:0.07Kca1/m.h. ?:600?:0.828KCa1/m.h. ?10 保温棉比热λ 0.2Kca1/kg. ?11 环境温度 ? 3512 燃烧油号柴油02、计算热处理耗热量见表三，以下是升温到500?-600?期间，升温速度按50?/h-80?/h时的计算结果。
XXX学院课程设计课程名称油气储存与装卸课程设计题目2000m³液化石油气球罐设计系部专业班级学生姓名学号指导教师培黎石油工程学院课程设计任务书一、课程设计的内容（1）球罐材料的选择;（2）球罐结构设计;（3）壁厚计算和强度校核。
二、课程设计的要求与数据1、设计要求（1）初步掌握主要设备的选型；（2）熟练应用常用工程制图软件；（3）熟悉储运项目设计程序步骤；（4）掌握储运项目常用标准规范；（5）熟悉并掌握球罐的计算方法；（6）熟练应用CAD绘制一张装配图；2、设计数据物料：液化石油气；地震设防烈度：8级；安装地区：兰州；球罐建造场地：Ⅱ类，近震；液化油气密度：580kg/m³；设计温度：-19—50℃；设计压力：1.8MPa。
三、课程设计应完成的工作1、课程设计内容（1）工艺设计：①设备的结构形式；②设备总体尺寸；③管口尺寸和方位；（2）机械强度设计：①储罐材质的选择；②强度、刚度和稳定性设计和校核计算；③设备的内、外附件选型和结构设计计算。
（3）绘制图纸：采用CAD绘制球罐装配图一张。
2、课程设计说明书按学校“课程设计工作规范”中的“统一书写格式”撰写，具体包括：（1）摘要；（2）目录；（3）正文；（4）总结与展望；（设计过程的总结，还有没有改进和完善的地方）；（5）参考文献（不少于5篇）；（6）附录。
四、课程设计进程安排五、应收集的资料及主要参考文献[1]董大勤，袁凤隐，《压力容器设计手册》化学工业出版社，2006.1；[2]丁伯民、黄正林，《化工容器》，化学工业出版社出版，2005.1；[3]徐英、杨一凡、朱萍，《球罐和大型储罐》，化学工业出版社，1999.7；[4]段常贵，《燃气输配》，中国建筑工业出版社，2011.4；[5]帅健、丁桂杰，《管道及储罐强度设计》，石油工业出版社。
2001.1；[6]TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》，1999.6；[7]《GB150-1998钢制压力容器》中国标准出版社，1999；[8]《钢制球形储罐》GB 12337-98，中国标准出版社，1999；[9]《钢制球形储罐形式与基本参数》GB/T17261-2011,中国标准出版社,2011;[10]《钢制压力容器-分析设计标准》JB/T4723-2005,中国标准出版社,2005;[11]窦万波等. "首台15MnNbR钢制2000m3液化石油气球罐设计." 压力容器 19.006(2002):19-22.[12]刘福录, 李晓明, 冀峰,等. 1 500 m3液化天然气球罐设计[J]. 石油化工设备, 2009.[13]赵国勇, 王秀霞,等. 2000m^3液化石油气球罐设计[J]. 油气田地面工程, 2006, 25(5):44-45.[14]刘福录, 李晓明, 高中稳, & 左韧等. (2009). 1 500 m3液化天然气球罐设计. 石油化工设备.[15]窦万波, 方国爱等. 首台15MnNbR钢制2000m3液化石油气球罐设计[J]. 2002, 19(006):19-22.[16]王春娥. GB 150-2011《压力容器》标准发布[J]. 中国标准导报, 2012,摘要本次2000m³球罐的设计计算、依据任务书要求，查阅大量文献资料，遵循GB12337-2014《钢制球形储罐》、GB/17261—2011《钢制球形储罐》充分考虑了各种载荷的影响，包括地震载荷、风载荷、球罐自重的重力载荷。
方案编号:SLHT-1211-01 胜利石化总厂气分装置新建工程轻烃区2000m3丙烯球罐焊后整体热处理方案编制：审核：批准：山东同新热处理工程有限公司2012年11月1 工程概况胜利石化总厂气分装置新建工程轻烃区新上一台2000m3丙烯球罐，根据球罐的设计制造技术条件和国家现行压力容器制造技术法规、标准要求，需进行焊后整体热处理。
采用内部燃油法对球罐进行焊后整体热处理。
为确保热处理质量满足设计规定的要求，特制定本方案。
1.1球罐主要设计参数（见表1）表1 球罐主要设计参数序号项目参数丙烯球罐1 球罐规格Ф157002 设计壁厚54mm3 公称容积2000m34 球罐材质Q370R5 操作介质丙烯6 金属质量（kg）≈3303501.2热处理施工依据《固定式压力容器安全技术监察规程》TSG R0004-2009《压力容器》GB150-2011《球形储罐施工规范》GB50094-2010《钢制球形储罐》GB12337-19982 热处理方法及工艺规程2.1热处理方法采用球罐内部燃油法进行整体热处理，用球罐腔体为炉膛，球罐外侧用保温材料进行绝热保温作为炉体，选用全自动比例燃烧器进行加热，随着燃油不断燃烧，产生的高温气流在球罐内进行对流传导和辐射，使球罐升温到热处理所需的温度。
2.2热处理工艺规范根据国家现行压力容器制造技术法规、标准要求，选择如下热处理工艺参数（表2）和工艺曲线。
表2 热处理工艺参数序号 项目 技术指标 1 保温温度 565℃±25℃ 2 保温时间130min 3 升温速度（≤400℃时可不予控制） 宜为50～80℃/h 4 降温速度（≤400℃时可不予控制） 宜为30～50℃/h5 升温时的最大温差 ≤120℃6 保温时的最大温差 ≤50℃3 热工计算 3.1热工计算参数表3 热工计算参数序号 项目参数 1 球罐内径 d Ф15700mm 2 球罐壳体厚度 δ 54mm 3 材质Q370R 4 球罐金属质量 G 330350kg 5 保温棉厚度 δ 60mm 6 保温层外表面积 S ≈796m 27 保温棉重量 G 4301kg （采用无碱玻璃棉）8 保温棉密度 γ 60kg/m 39 钢材比热 C 600℃：0.586kJ/(kg·℃)；700℃：0.645(kJ/kg·℃) 10 钢材导热系数 λ1 600℃：32.56W/(m·℃)；650℃：31 W/(m·℃) 11 保温棉导热系数 λ0 600℃：0.15W/(m·℃)；700℃：0.187 W/(m·℃) 12 保温棉比热 λ 600℃：1.04kJ/(kg·℃)；700℃：1.04kJ/(kg·℃)13 环境温度 ℃14 燃烧油 0号柴油（根据气温选择标号）565±25℃ 温度 565℃时间（h ）400℃130min自由升温30～50℃/h50～80℃/h热处理工艺曲线自由降温3.2计算在500℃~550℃区间以50℃/h速率升温时，单位时间耗油量数值最大，具体数值见表4。
摘要球罐作为大容量、有压贮存容器，在各工业部门中作为液化石油气、液化天然气、液氧、液氮、液氢、液氨、及其他中间介质的贮存；也作为压缩空气、压缩气体的贮存。
在原子能工业中球罐还作为安全壳使用。
本课题是2000m³低温球罐设计，通过查阅相关书籍，对该球罐的结构、强度进行详细的计算，从附件、可能引起的突发因素等多角度考虑，以GB12337-2011《钢制球形储罐》，GB150-2011《钢制压力容器》，GB50094-2011《球形储罐施工及验收规范》作为设计、制造、检验和验收的规范标准对该球罐进行了设计，最终完成了本课题设计。
关键词：设计、计算、球罐AbstractSpherical tank used as a large capacity, pressure container, in the industrial sector as liquefied petroleum gas, liquefied natural gas, liquid oxygen, liquid nitrogen, liquid hydrogen, liquid ammonia, and other medium storage; also as compressed air, compressed gas storage. In the atomic energy industry in spherical tank also as safety shell. This topic is the 2000m low temperature spherical tank design, through consulting relevant books, on the spherical tank structure, intensity of the detailed calculation, from attachment, may cause unexpected factors and other point of view, to GB12337-2011" steel spherical tanks", GB150-2011" steel pressure vessel", GB50094-2011" code for construction and acceptance of spherical storage tank" as the design, manufacture, inspection and acceptance standard of the spherical tank is designed, the final completion of the project design. Through this design, I understandKey words: design, calculation, spherical tank目录摘要 (I)Abstract (I)第一章绪论 (1)1.1 概述 (1)1.1.1 球形容器的特点 (1)1.1.2 球形容器的分类 (1)1.1.3 球罐的设计参数 (1)1.2国内外发展状况 (2)1.2.1球罐建造的历史概论 (2)1.2.2国内球罐建造概论 (2)第二章橘瓣型球罐的结构设计 (4)2.1 设计参数 (4)2.2基本尺寸确定 (4)2.3材料选择 (4)2.4 球壳设计 (4)2.4.1 球带计算 (4)2.4.2 厚度的计算 (5)第三章球罐受力分析 (7)3.1 球罐质量计算 (7)3.2 地震载荷计算 (8)3.3 风载荷计算 (9)3.4 弯矩计算 (10)第四章强度及稳定性校核 (11)4.1 支柱计算 (11)4.1.1 单个支柱的垂直载荷 (11)4.1.2 组合载荷 (11)4.1.3 单个支柱弯矩 (11)4.1.4 支柱稳定性校核 (13)4.1.5 稳定性校核 (13)4.2 地脚螺栓的计算 (14)4.3 支柱底板计算 (14)4.3.1 支柱地板的直径 (15)4.3.2 底板的厚度 (15)4.4 拉杆计算 (16)4.4.1 拉杆螺纹小径的计算 (16)4.4.2拉杆连接部位的计算 (16)4.4.3 耳板厚度 (17)4.4.4 翼板厚度 (17)4.4.5 焊缝强度验算 (17)4.5 支柱与球壳连接最低点a 的应力校核 (18)4.5.1 a 点的剪切应力 (18)4.5.2 a 点的纬向应力 (18)4.5.3 a 点的应力校核 (19)4.6 支柱与球壳连接焊缝的强度校核 (19)4.7 开孔补强校核 (19)第五章球壳分瓣计算 (22)5.1各纬带截面下弦口直径 (22)5.2各带弧长 (22)5.3球瓣（半球以上）各点弧长 (22)5.4球瓣相对于C的弧长 (23)m5.5球瓣径向边缘各测点弦长 (23)5.6球瓣径向边缘相应于C的弧长的一半 (23)m5.7各带球瓣弦口弧长和弦长 (24)5.8各带球瓣弦口展开半径 (24)5.9极带几何尺寸计算 (25)5.10各带球瓣对角线弦长和弧长 (25)第六章球罐的压力试验 (27)6.1液压试验应力校核 (27)6.2气压试验应力校核 (27)6.3致密性试验 (27)第七章工厂制造及现场组装 (28)6.1 工厂制造 (28)6.2 现场组装 (29)6.3 组装方案 (29)第八章技术经济性分析 (32)第九章结论 (33)参考文献 (34)致谢 (35)第一章绪论1.1 概述近几十年来球形容器在国外发展很快，我国的球形容器的引进和建设在七十年代才得到了飞速发展。
2000立储氢球罐标准一、范围本标准规定了2000立储氢球罐的设计、制造、检验与试验、使用与维护、检修与维修、安全防护等方面的要求。
二、规范性引用文件下列文件对于本标准的应用是必不可少的。
凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本标准。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本标准。
三、术语和定义1.储氢球罐：用于储存氢气的球形压力容器。
2.设计压力：容器顶部的最高压力。
3.工作压力：容器顶部长期持续工作承受的压力。
4.设计温度：容器在设计时所考虑的内部介质最高温度。
5.工作温度：容器在实际工作时内部介质的平均温度。
四、总则1.储氢球罐的设计、制造、检验与试验、使用与维护、检修与维修、安全防护等应符合国家相关法规和标准的要求。
2.储氢球罐的设计应满足安全、经济、环保等要求，并应考虑到制造、运输、安装和维护的方便性。
3.储氢球罐的制造应采用符合国家标准的材料和工艺，确保产品质量和安全性。
4.储氢球罐的检验与试验应按照相关标准和规范进行，确保产品质量和安全性。
5.储氢球罐的使用与维护应按照相关规定进行，确保设备正常运行和安全性。
6.储氢球罐的检修与维修应按照相关规定进行，确保设备正常运行和安全性。
7.储氢球罐的安全防护应采取必要措施，防止设备损坏和泄漏事故的发生。
五、材料的选用1.储氢球罐的材料应符合国家相关标准和规范的要求，并应具有相应的质量证明文件。
2.材料的选用应根据设计压力、工作温度、介质特性等因素进行综合考虑，确保材料具有足够的强度和耐腐蚀性。
3.材料在使用前应进行检验和试验，确保其符合设计要求和国家标准。
六、设计1.储氢球罐的设计应符合国家相关标准和规范的要求，并应考虑到制造、运输、安装和维护的方便性。
2.设计时应根据设计压力、工作温度、介质特性等因素进行综合考虑，确定合理的结构形式和材料选择。
3.设计时应考虑到设备的操作和维护方便性，并应设置必要的安全设施和报警装置。
第一章绪论近几十年来球形容器在国外发展很快，我国的球形容器的引进和建设在七十年代才得到了飞速发展。
通常球形容器作为大体积增压储存容器，在各工业部门中作为液化石油气和液化天然气，液氨，液氮，液氢及其他中间介质并存，也有作为压缩空气，压缩气体贮存。
在原子能工业中球形容器还作为安全壳（分隔有辐射和无辐射区的大型球壳）使用。
总之随着工业的发展，球形容器的使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。
1.1 球形容器的特点球形容器与常用的圆筒型相比具有以下的一些特点：1.球形容器的表面积小，即在相同作用容量下球形容器所需钢材面积最小。
2.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，采用相同钢板时，球形容器的板厚只需圆筒形容器板厚的一半。
3.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，受风面积小等等，使球形容器的应用得到扩大。
1.2 球形容器分类球形容器可按不同方式，如储存温度，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。
他的设计温度大于-20度。
(2) 低温球罐这类球罐的设计温度低于常温（即〈=120度），一般不低于-100度，压力偏于中等。
(3)深冷球罐设计球罐在-100度以下。
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。
之间。
目前国内使用的球罐，设计温度一般在-40C ~50C按形状分有圆球形，椭球形，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，圆球形按支撑方式分有支柱式，裙座式，半C里式，V形支撑式。
1.3 国内外球罐建造进展1.3.1球罐建造的历史概论球罐作为一种工业贮存介质的压力容器，仅开始于本世纪的三十年代。
2000m3液氨球罐的选材及结构探析摘要：在液氨应力腐蚀条件下，从选材、球壳结构、支柱与球壳连接结构等方面对2000m3液氨球罐进行了分析、探讨.关键词：液氨球罐；液氨应力腐蚀；球壳分带；Q370R;一、概述随着近年来化工技术、冶金技术及城市燃气工业的迅猛发展，球形储罐（以下称为球罐）与相同容积的其他储存容器相比，其具有表面积小、重量轻、受力均匀，建造方便、美观等优点，被广泛的应用于石油化工及冶金等行业，用于储存气体、液化气体及液体。
与此同时，随着社会生产力的进步，球罐规格逐渐走向高规格，高参数，对其选材、制造、检验手段也提出了更高的要求。
本文对一台2000m3液氨球罐，从选材、球壳结构等方面进行分析，阐述了球罐选材及其结构的重要意义。
二、球罐设计参数球罐直径 mm 15700 介质液氨公称容积 m3 2000 密度 kg/m3 560操作容积 m3 1820 充装系数 0.9操作压力MPa（G） 1.43 场地土类别 II类操作温度℃ 40 基本风压N/m3 450设计压力MPa（G） 1.8 基本雪压N/m3 250设计温度℃ 45 地震设防烈度 7度三、球罐选材球罐用钢是设计和制造的基础，恰当的选材，可确保球罐的安全使用，又能保证其经济合理性。
液氨球罐的选材，必须从抗腐蚀性、强度、刚度、焊接方法、焊后热处理要求等多方面因素做综合考虑。
1、液氨的腐蚀机理液氨应力腐蚀，是最为危险的腐蚀破坏形式之一。
通常，无水液氨只对钢材产生轻微的均匀腐蚀，但盛装液氨的容器在充料、排料及检查过程中容易受到污染，大气中的氧和二氧化碳能促进液氨的应力腐蚀，反应中产生的氨基甲氨酸对碳钢具有强烈的腐蚀作用，它使钢材表面钝化膜在拉伸应力的作用下发生滑移导致破裂，并沿着此处产生阴极型的应力腐蚀裂纹。
此应力腐蚀不在钢材表面留下宏观的破坏痕迹，也不会减薄容器的壁厚，只是由内及里沿纵深方向形成裂纹，往往是缺陷还未被发现的情况下突然断裂。
课程设计资料标签资料编号：题目球形储罐设计姓名学号专业材料成型指导教师成绩资料清单注意事项：1、存档内容请在相应位置填上件数、份数，保存在档案盒内。
每盒放3-5名学生资料，每份按序号归档，如果其中某项已装订于论文正本内，则不按以上顺序归档。
各专业可依据实际情况适当调整保存内容。
2、所有资料必须保存三年。
课程设计论文（说明书）装订格式可参照毕业设计论文装订规范要求。
3、资料由学院资料室统一编号。
编号规则是：年度—资料类别代码·学院代码·学期代码—顺序号，顺序号由四位数字组成（参照《西安理工大学实践教学资料整理归档要求》）。
4、各院、系应在课程设计结束后一个月内按照规范进行资料归档。
5、特殊情况请在备注中注明，并把相关资料归档，应有当事人和负责人签名。
课程与生产设计(焊)设计说明书设计题目球形储罐设计专业材料成型及控制工程班级学生指导教师2016 年秋学期目录一、设计说明课程设计任务书-------------------------------------------------------------------------------11.1 选材-----------------------------------------------------------------------------------------------21.2 球壳计算----------------------------------------------------------------------------------------21.3 球壳薄膜应力校核---------------------------------------------------- --------------------31.4 球壳许用外力----------------------------------------------------------------------- ----------41.5 球壳分瓣计算----------------------------------------------------------------------------------5二、支柱拉杆计算2.1 计算数据---------------------------------------------------------------------------------------92.2 支柱载荷计算---------------------------------------------------------------------------------102.3 支柱稳定性校核-----------------------------------------------------------------------------132.4 拉杆计算---------------------------------------------------------------------------------------14三、连接部位强度计算3.1 销钉直径计算-----------------------------------------------------------------------------------153.2 耳板和翼板厚度计算-------------------------------------------------------------------------153.3 焊缝剪应力校核-------------------------------------------------------------------------------153.4 支柱底板的直径和厚度计算---------------------------------------------------------------163.5 支柱与球壳连接处的应力验算------------------------------------------------------------163.6 支柱与球壳连接焊缝强度计算------------------------------------------------------------18四、附件设计4.1 人孔结构-----------------------------------------------------------------------------------------194.2 接管结构-----------------------------------------------------------------------------------------194.3 梯子平台---------------------------------------------------------------------------------------194.4 液面计--------------------------------------------------------------------------------------------20五、工厂制造及现场组装5.1 工厂制造----------------------------------------------------------------------------------------215.2 现场组装--------------------------------------------------------------------------------------------22六、焊接与检查6.1 钢材的可焊性----------------------------------------------------------------------------------------236.2 焊接工艺的确定------------------------------------------------------------------------------------236.3 焊后热处理-------------------------------------------------------------------------------------------24七、检查7.1 支柱尺寸精度检查---------------------------------------------------------------------------------247.2 竣工检查----------------------------------------------------------------------------------------------247.3 气密性试验-------------------------------------------------------------------------------------------257.4 开罐检查----------------------------------------------------------------------------------------------25参考文献----------------------------------------------------------------------------------------------------26《生产设计与实践》课程设计任务书一、设计题目球形储罐设计二、主要设计参数内径Dn=15.7m,体积V=2000m3设计压力P=0.69MPa; 工作压力Pg=0.64MPa,水压试验压力P gx=1.03 MPa水压试验总重：2200吨，立柱数：12根实际温度：20℃自选参数：充装系数K= 0.95模拟使用地点（西安）三、设计内容1、选材2、整体设计3、焊材选择4、焊接设备选择5、焊接工艺6、检验及质量标准四、提交内容1、设计说明书2、主要焊缝焊接工一、 选材1、选材 根据设计条件及GB12337-2014《钢制压力容器》 表4 球壳材料选取Q345R[]189tMpa σ=。
2、球壳计算2.1 壳壁厚度 球壳分带如图：球壳个带的计算压力分别为：P 1=0.69 MPaP 2=0.69+1000X9.8X(13.575-10.845)X10-6=0.717 MPa P 3=0.69+1000X9.8X(13.575-4.846)X10-6=0.776 MPa P 4=0.69+1000X9.8X(13.575-1.622)X10-6=0.807 MPa P 5=0.69+1000X9.8X(13.575-0)X10-6=0.823 MPa球壳材料选取Q345R, σs=345 MP a,20℃下许用应力[]189tMpa σ=; 取焊缝系数：Φ=1.0。
腐蚀余量C 2=1.0mm,(腐蚀性一般)，钢板厚度负偏差C1=0mm, 故厚度附加量C=C1+C2=1mm 球壳各带所需厚度:1110.6915700=115.342418910.694[]itP D C mm P δσϕ⨯+=+≈⨯⨯-- 同理求得2220..71715700=115.904418910.7174[]i t P D C mmP δσϕ⨯+=+≈⨯⨯-- 圆整后取16mm; 3330.77615700=117.132418910.7764[]i tP D C mm P δσϕ⨯+=+≈⨯⨯-- 圆整后取20mm; 4440.80715700=117.777418910.8074[]i tP D C mm P δσϕ⨯+=+≈⨯⨯-- 圆整后取20mm; 5550.82315700=118.110418910.8234[]i tP D C mm P δσϕ⨯+=+≈⨯⨯-- 圆整后取20mm;3、球壳薄膜应力校核 根据下式，将球壳各带分别按操作和液压试验两种情况计算其最大应力，结果列于下表：圆整后取16mm上半球：()()23232cp cp cp h R h R H R h ϕρσδ⎡⎤-⎢⎥=--⎢⎥⎣⎦ ()()23232cp cpcp R h R H R h ϑρσδ⎡⎤-⎢⎥=+-⎢⎥⎣⎦下半球：()()23232cp cp cp h R h R H R h ϕρσδ⎡⎤-⎢⎥=+-⎢⎥⎣⎦()()23232cp cpcp R h R H R h ϑρσδ⎡⎤-⎢⎥=--⎢⎥⎣⎦球壳的许用应力值：操作条件下：［σ］Φ=189MPa 。
