第1章緒論1.1國內(nèi)外球罐發(fā)展背景隨著我國石油、化工、輕紡、冶金及城市燃?xì)夤I(yè)的發(fā)展，液化石油氣儲(chǔ)罐得到了充足的發(fā)展。目前我國普遍采用常溫壓力貯罐，常溫貯罐一般有兩種形式：球形貯罐和圓筒形貯罐。球形貯罐和圓筒形貯罐相比：球罐具有金屬耗量少、投資少、占地面積少等優(yōu)點(diǎn)，但加工制造及安裝復(fù)雜，焊接工作量大，故安裝費(fèi)用較高。一般單罐容積大于200m3或貯存總量大于500m3選用球形儲(chǔ)罐比較經(jīng)濟(jì)；而圓筒形貯罐具有加工制造安裝簡(jiǎn)單，安裝費(fèi)用少等優(yōu)點(diǎn)，但金屬耗量大占地面積大，所以在單罐容積小于100m3或總貯量小于500m3選用臥式貯罐比較經(jīng)濟(jì)。因此作為存儲(chǔ)容器的球罐，得到了廣泛的應(yīng)用和快速的發(fā)展，在化工企業(yè)、國防工業(yè)、冶金工業(yè)及城市燃?xì)庵校糜趦?chǔ)存液態(tài)丙烷、丁烷、丙烯、丁烯及其混合物(LPG)、液化天然氣(LNG)、液氧、液氮和液氨、液氫等物料。由于儲(chǔ)罐的是易燃易爆的且為中壓儲(chǔ)罐，因此將其劃分為第三類壓力容器。球形儲(chǔ)罐與其他型式的壓力容器比較，有許多突出的優(yōu)點(diǎn)。如與同等容量，相同工作壓力的圓筒型壓力容器比較，球罐具有表面積小，所需鋼板厚度較薄，因而具有耗鋼量少，重量輕的優(yōu)點(diǎn)。此外，球罐還有制造方便，易于大型化、占地面積小、操作管理和檢修方便等特點(diǎn)。由于這些特點(diǎn)，再加上球罐基礎(chǔ)簡(jiǎn)單、受風(fēng)面小、外形美觀，可用于美化工程環(huán)境等原因，使球罐的應(yīng)用得到很大發(fā)展。國內(nèi)外球罐技術(shù)發(fā)展的方向都是高參數(shù)大型化，球罐大型化可以降低單位容積存儲(chǔ)能力的投資，節(jié)省占地，也節(jié)省了輔助設(shè)施的費(fèi)用，同時(shí)便于管理。國外先進(jìn)工業(yè)國家開展石油液化氣球罐的大型化工作較早，技術(shù)水平較高，建造10000-25000m3大型球罐已相當(dāng)普遍，如文獻(xiàn)介紹，日本1968年制成了容量20000m3的大型球罐，1985年日本新日鐵公司為日本西部瓦斯用本公司生產(chǎn)的WEL-TEN80C型高強(qiáng)度鋼，制造一臺(tái)大型球罐，設(shè)計(jì)壓力0.75MPa、直徑為37.07m、容積為26700m3。而我國由于特大型（10000m3以上）球罐關(guān)鍵技術(shù)還沒有完全解決，已生產(chǎn)制造的最大石油液化氣球罐只有5000m3。因此，為滿足我國石油液化氣存儲(chǔ)需求，同時(shí)也滿足石油、化工、輕紡、冶金等行業(yè)對(duì)球罐大型化的需求，迫切需要開發(fā)具有我國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的特大型球罐核心技術(shù)。球罐是一個(gè)大型、復(fù)雜的焊接殼體結(jié)構(gòu)，它涉及到材料科學(xué)、殼體結(jié)構(gòu)理論、塑性加工技術(shù)、焊接技術(shù)、熱處理技術(shù)、無損檢測(cè)技術(shù)、斷裂力學(xué)等多學(xué)科和技術(shù)領(lǐng)域，對(duì)球罐設(shè)計(jì)方法和理論、選材和材料評(píng)價(jià)體系、高性能材料的焊接及熱處理技術(shù)、大板片球罐制造技術(shù)的理論和實(shí)際都有重要作用。1.2球罐用鋼1.2.1球罐用鋼基本要求分析球罐存儲(chǔ)的介質(zhì)一般為壓縮氣體或液化氣體，大部分為易燃、易爆有毒物質(zhì)。因此球罐用鋼的安全可靠性是最重要的，球罐用鋼必須滿足國務(wù)院頒發(fā)的《鍋爐壓力容器安全監(jiān)察暫行條例》和國家質(zhì)檢總局頒發(fā)的《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》等法規(guī)和規(guī)范，及GB150、GB12337等國家標(biāo)準(zhǔn)的要求，必須是壓力容器專用鋼。球罐用鋼選擇主要從兩方面考慮：一是技術(shù)性和安全性，即加工及使用性能，在滿足強(qiáng)度要求的前提下，應(yīng)保證良好的成型性，優(yōu)良的焊接、熱處理性，足夠高的缺口韌性值和長期可靠的使用性能；二是經(jīng)濟(jì)性，即應(yīng)在確保安全的前提下經(jīng)濟(jì)合理，因?yàn)殇摬牡膬r(jià)格在球罐投資上占有較大的比例，對(duì)球罐用鋼提出過高的要求，勢(shì)必會(huì)增加成本，難以保證經(jīng)濟(jì)性。1.2.2國內(nèi)外球罐的常用鋼種我國球罐選用的材料主要是國產(chǎn)鋼材，在役國產(chǎn)球罐用材主要有：A3F、A3、A3R、20R、16Mn、15MnV、15MnVR、15MnVN、15MnVNR、16MnDR、09Mn2VDR及從國外引進(jìn)的各種球罐材料。到二十世紀(jì)末為止，我國建設(shè)的球罐主要選用16MnR，約占總量的85%左右，進(jìn)入21世紀(jì)以后據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB12337-98《鋼制球形儲(chǔ)罐》規(guī)定，球罐用材可選20R、16MnR、15MnVR、15MnVNR、16MnDR、09Mn2VDR，國產(chǎn)低溫球罐可選用07MnCrMoVR、07MnNiCrMoVDR(CF鋼）。引進(jìn)球罐選用的高強(qiáng)度鋼主要是SPV490Q(日本)、WEL-TEN610CF（新日鐵）、RIVERACE610(川崎制鐵）、NK-HITEN610U(日本鋼管)，低溫球罐選用低溫高強(qiáng)度鋼N-TUF490（新日鐵）以及SA537CL。1（法國）。國外球罐用鋼的典型鋼種有美國的A517F、日本的WEL-TEN62CF、HW70、WEL-TEN80、WEL-TEN80C、SPV36等。1.2.3幾種典型球罐用鋼的優(yōu)劣對(duì)比(1)07MnCrMoVR鋼是我國“七五”期間開發(fā)出來的新鋼種，它的力學(xué)性能相當(dāng)于WEL-TEN62CF鋼的實(shí)際水平。07MnCrMoVR鋼，采用低碳多元微合金以嚴(yán)格控制碳當(dāng)量(Ceq≤0.42%)和焊接裂紋敏感性組織(Pcm≤0.2%)，并通過合理的調(diào)質(zhì)熱處理獲得最佳強(qiáng)韌比的組織結(jié)構(gòu)，從面從根本上保證了其焊接性能和優(yōu)良的低溫韌度。07MnCrMoVR的力學(xué)性能及其穩(wěn)定性好，國內(nèi)大部分設(shè)計(jì)、制造和組焊單位掌握其特性，具有成熟的經(jīng)驗(yàn)，但對(duì)貯存液化石油氣介質(zhì)中的硫化氫含量有較嚴(yán)的要求，此外，鋼廠提供寬板的能力有限，不能滿足大型球罐的制造要求，其抗H2S應(yīng)力腐蝕能力不強(qiáng)，一般在液化石油氣球罐中不推薦采用。(2)15MnNbR是GB150-1998國家標(biāo)準(zhǔn)第1號(hào)修改單新增鋼號(hào)，它是低合金鋼領(lǐng)域中的新一代鋼種(350MPa級(jí))，其強(qiáng)度和韌性優(yōu)于16MnR，同時(shí)也優(yōu)于日本SPV355N，厚板韌性也較好，而焊接性能及抗硫化氫性能與其相近。該鋼種采用先進(jìn)的冶煉工藝，鋼材的化學(xué)成分、力學(xué)性能及冷彎性能得到很好的保證。15MnNbR具有良好的綜合性能，可大大提高球罐使用的安全可靠性，但其價(jià)錢相對(duì)較高。(3)16MnR鋼板是我國目前使用最多、最普遍的一種低合金高強(qiáng)度壓力容器用鋼。鋼材的焊接性能較好，抗H2S腐蝕性能較好，具有良好的綜合力學(xué)性能和制造工藝性能，廣泛用于建造各類壓力容器和中小型球罐，對(duì)于16MnR鋼板制造的球罐無論是技術(shù)還是經(jīng)驗(yàn)更加成熟，且價(jià)錢相對(duì)于其它鋼板更便宜且能滿足液化石油氣儲(chǔ)存的要求。(4)日本產(chǎn)610CF鋼是近年來推出的具有低裂紋敏感性和韌度較高，焊接性能優(yōu)良的鋼種，鋼的碳當(dāng)量Ceq和焊接裂紋敏感性系數(shù)Pcm均相對(duì)較低，因此焊接性能優(yōu)良，且國內(nèi)部分設(shè)計(jì)、制造和組焊單位已較好掌握該鋼種的特性。引進(jìn)日本球殼板，國內(nèi)安裝的10000m3北京天然氣球罐，即選用該鋼種。1.3球罐設(shè)計(jì)1.3.1球罐設(shè)計(jì)的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)及法規(guī)GB123372014鋼制球形儲(chǔ)罐GB/T17261-2011鋼制球形儲(chǔ)罐形式與基本參數(shù)JB/T4732-2005鋼制壓力容器分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)SH/T3074-2018石油化工鋼制壓力容器TSGR00042009固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程1.3.2球殼結(jié)構(gòu)球殼結(jié)構(gòu)形式主要分為足球瓣式、桔瓣式和混合式3種。(1）足球瓣式球罐球殼用均分法劃分，每塊球殼板尺寸相同，下料成型規(guī)格化，材料利用率高且互換性好，組裝焊接接頭較短，焊接檢驗(yàn)工作量小，但焊接接頭布置復(fù)雜，施工組裝困難，對(duì)球殼板的制造精度要求高。(2）桔瓣式球殼像桔子瓣(或西瓜瓣)，焊接接頭布置簡(jiǎn)單，組裝容易，球殼板制造簡(jiǎn)單，但材料利用率低，對(duì)接焊縫總長度長，檢驗(yàn)工作量大。(3）混合式球罐的球殼組成是：赤道帶和溫帶采用桔瓣式，極板采用足球瓣式。它集中了桔瓣式和足球瓣式兩種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，在國外已被廣泛采用，從國外引進(jìn)的球罐大量采用了該結(jié)構(gòu)。不同結(jié)構(gòu)形式對(duì)球罐的制造、安裝質(zhì)量以及投用后的安全可靠性都會(huì)帶來重大的影響。先進(jìn)合理的結(jié)構(gòu)，既可合理地利用材料，減少浪費(fèi)，降低成本；又可有效地減少焊縫總長，減少制造和安裝過程中的工作量，提高使用中的安全可靠性。不同分瓣形式，分帶的數(shù)量一般不同，混合式的分帶數(shù)一般會(huì)比桔瓣式少；由于混合式球罐極帶有7塊板組成，桔瓣式只有3塊，兩極相加多8塊，因此，如果兩種分瓣形式的球罐支柱和帶數(shù)完全相同，混合式球罐的球殼板數(shù)量反而比桔瓣式多一些。因此球罐結(jié)構(gòu)形式的先進(jìn)與否不能簡(jiǎn)單看是用混合式還是桔瓣式，而要從焊縫的總長、鋼材利用率和制造安裝難度來考慮，它同時(shí)受鋼廠供貨尺寸和運(yùn)輸條件的限制。對(duì)于小型球罐，如400m3或650m3的球罐往往采用桔瓣式結(jié)構(gòu)更合理。而大中型球罐采用混合式分瓣方法優(yōu)勢(shì)更為明顯。圖1.1 球罐分瓣形式a)足球式 b)桔瓣式 c)足球桔瓣混合式1.3.3支柱結(jié)構(gòu)球罐支座是球罐中用以支承球殼及其附件和儲(chǔ)存物料重量的結(jié)構(gòu)部件，有柱式和裙式兩種形式。在柱式支承中，國內(nèi)外普遍采用了赤道正切柱式支承，此外還有V形和三柱會(huì)一柱式支承。裙式支承有圓簡(jiǎn)裙式、錐式以及用鋼筋混凝土連續(xù)基礎(chǔ)支承的單埋式支承和錐底支承等。GB12337-2014《鋼制球形儲(chǔ)罐》中規(guī)定支柱與球殼連接采用赤道正切形式。赤道正切柱式支座的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：多根圓柱狀的支柱在球殼赤道部位等距離布置，與球殼相切或近似相切(相割)而焊接起來。該支座具有受力均勻、彈性好、能承受熱膨脹的變形、安裝方便、施工簡(jiǎn)單、容易調(diào)整及檢修方便等優(yōu)點(diǎn)，適用于多種規(guī)格的球罐，但重心高、穩(wěn)定性差，并存在局部應(yīng)力。我國建造的球罐全部采用赤道正切柱式支座。1.3.4拉桿結(jié)構(gòu)GB12337-2.14中規(guī)定了可調(diào)式與固定式兩種拉桿。(1）可調(diào)式拉桿采用圓鋼加工而成，拉桿與支柱采用銷釘連接，2根拉桿立體交叉處留有間隙。該種結(jié)構(gòu)受力均勻，彈性好，能承受熱膨脹的變形，安裝方便，施工簡(jiǎn)單，容易調(diào)整，現(xiàn)場(chǎng)操作和檢修方便。可調(diào)式拉桿雖能調(diào)節(jié)松緊，有利于施工，但施工后發(fā)生銹蝕則不起調(diào)節(jié)作用。(2）固定式拉桿一般采用鋼管，拉桿與支柱的連接采用焊接結(jié)構(gòu)，拉桿與拉桿的交叉處采用固定板焊接結(jié)構(gòu)或直接焊接結(jié)構(gòu)。其特點(diǎn)是：鋼管焊接在支柱上，形成較穩(wěn)固的剛性結(jié)構(gòu)，能有效防止橫向載荷造成的破壞；可省去大量零部件，不需任何機(jī)械加工，制造比較簡(jiǎn)單，現(xiàn)場(chǎng)安裝方便；支柱受力情況較好，能承受拉伸和壓縮載荷(可調(diào)式只能承受拉伸載荷)。當(dāng)承受垂直載荷時(shí)，拉桿支承了部分載荷，因而下段支柱所受的壓縮力就小，當(dāng)承受橫向載荷時(shí)，固定式所受的拉力僅為可調(diào)式的一半，下段支柱所受的壓縮力明顯減小，比較安全；抗彎能力大，特別適合于大型球罐；固定式拉桿可設(shè)計(jì)成受壓形式，于是拉桿的截面比可調(diào)式的大，剛性也大，因此球罐橫向載荷產(chǎn)生的水平位移和偏移量均小，對(duì)球罐上的接管有利；固定式拉桿在施工時(shí)調(diào)好，使用中不必再調(diào)整。固定式拉桿結(jié)構(gòu)在國外已大量采用，我國從國外引進(jìn)的球罐也有相當(dāng)一批采用了此結(jié)構(gòu)。但到目前，我國自行設(shè)計(jì)和制造的球罐還極少采用該結(jié)構(gòu)。1.4球罐的發(fā)展趨勢(shì)隨著材料、焊接、制造、施工安裝技術(shù)不斷提高，球罐也正向大型化、多結(jié)構(gòu)、高參數(shù)的方向發(fā)展。設(shè)計(jì)壓力從0.093MPa的真空度到上百個(gè)大氣壓力，工作溫度從-250℃到850℃，球罐結(jié)構(gòu)從單層到多層，品種非常廣泛。其中，最主要的是向大型化方向發(fā)展。目前，國外最大的球罐已作到壓力為6~7MPa，體積為300000m3左右的大型球罐。––PAGE42–第2章球罐的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1基礎(chǔ)資料物料：液化石油氣；地震設(shè)防烈度：8級(jí)；安裝地區(qū)：蘭州；球罐建造場(chǎng)地：Ⅱ類，近震；液化油氣密度：580kg/m3；使用壽命10年。2.2球罐主要設(shè)計(jì)參數(shù)的確定2.2.1設(shè)計(jì)溫度和設(shè)計(jì)壓力參照《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》對(duì)設(shè)計(jì)壓力和設(shè)計(jì)溫度的規(guī)定，確定本次2000m3液化石油氣球罐主要設(shè)計(jì)壓力和設(shè)計(jì)溫度如下：設(shè)計(jì)壓力為1.8MPa；設(shè)計(jì)溫度為-19℃—50℃，鋼材及焊接接頭的所有驗(yàn)收指標(biāo)都按-20℃驗(yàn)收。2.2.2人孔、接管位置及尺寸位置為檢修方便，球罐需設(shè)置上、下各1個(gè)人孔，一般人孔內(nèi)徑尺寸為，最終確定選人孔。考慮到本球罐較大，內(nèi)部檢修時(shí)需設(shè)置內(nèi)部旋梯，為便于內(nèi)部旋梯的固定和安裝，確定將上下各一個(gè)的人孔各置于上下兩極中央。上極板接管共有7個(gè)，都布置在R1900的圓周內(nèi)，其中包括：DN150的安全閥接管N1A和N1B；DN50的壓力表接管N3A；DN50的液位計(jì)接管N4A；DN80的遠(yuǎn)傳液位計(jì)接管N8A；DN50的遠(yuǎn)傳壓力表接管N9，DN150的氣相返回接管N7。下極板接管共有7個(gè)，分別布置在R1900圓周內(nèi)和R2000的圓周上，其中布置在R1900圓周內(nèi)的有：DN50的壓力表接管N3B；DN50的液位計(jì)接管N4B；DN40的排污口接管N6；DN50的溫度計(jì)接管N10；DN80的遠(yuǎn)傳液位計(jì)接管N8B；布置在R2000圓周上的有：DN250的液化氣進(jìn)口接管N5A和出口接管N5B。2.3混合式結(jié)構(gòu)排版計(jì)算2.3.1符號(hào)說明球罐半徑：7816mm赤道帶分瓣數(shù)：20a-赤道周向球心角：18°β0-赤道帶球心角：72.5°β1-極中板球心角：44°β2-極側(cè)板球心角：11°β3-極邊板球心角：22°圖2.1球罐結(jié)構(gòu)型式簡(jiǎn)圖2.3.2赤道板尺寸計(jì)算弧長L=πRR0180=3.14×7816×72.5180弦長L=2Rsinβ02=2×7816弧長B1=2πRN弦長B1=2Rcosβ弧長B2=2πRN弦長B弦長D=2R1-cos2β02弧長D=πR90arcsinD2R2.3.3極板尺寸計(jì)算圖2.2弧長B1=πR90弦長B1=2R（對(duì)角線弦長與弧長的最大間距：H=1+sin2β12弧長D弦長D0=2B1=10570.96mm1.極中板尺寸計(jì)算弧長B弦長B2=2R×sinβ12+弧長B2=πRβ1180=3.14×7816×44弦長B2=2R×sinβ弧長L2=πR2β2弦長L2=2Rsinβ1弦長L1=2Rcosβ1(對(duì)角線弦長與弧長的最大間距：A=1-sin2β12sin2弧長L1=πR90arcsinL1弦長B1=2Rsinβ12cos弧長B1=πR90arcsinB12弦長D=L12+B12=弧長D=πR90arcsinD02R2.極側(cè)板尺寸計(jì)算弦長L1=2Rcosβ12弧長L1=πR90arcsinL1弧長L2=πR90arcsinL2弦長L2=2Rsinβ12+弧長B2=πRβ2180=3.14×7816×弦長B2=2R×sinβ22=2×7816弦長B1=2R×sinε12=2×弧長B弦長D=L1L2+B弧長D=πR90arcsinD2ε1=arcsinL22Rk=(2.34)3.極邊板尺寸計(jì)算弦長L1=2R弧長L1=πR2弧長L2=πRα弦長L2=2R弧長L3=πR90弦長L3=2Rsinβ2弧長B2=πRβ3180弦長B2=2R×sin弦長B1=2R×sina22弧長B1=πR180a2弦長D=(2.45)弧長D=πR90arc式中：a2=180-a3=90°-a4=2arcM=22Rsinβ12+

第3章球罐的工藝尺寸及強(qiáng)度設(shè)計(jì)3.1計(jì)算壓力及球殼計(jì)算3.1.1設(shè)計(jì)壓力通常情況下，計(jì)算壓力等于設(shè)計(jì)壓力加上液柱靜壓力[15]計(jì)算壓力設(shè)計(jì)壓力液柱靜壓力設(shè)計(jì)壓力液柱靜壓力（3.1）（3.2）當(dāng)時(shí)（3.3）液柱靜壓力（3.4）（3.5）當(dāng)元件所承受的液柱靜壓力小于5%設(shè)計(jì)壓力時(shí)，可忽略不計(jì)[1]所以計(jì)算壓力3.1.2厚度計(jì)算計(jì)算厚度：（3.6）其中（3.7）設(shè)計(jì)厚度：（3.8）名義厚度：（3.9）向上圓整后=44mm3.1.3球罐質(zhì)量計(jì)算球殼平均直徑：（3.10）球殼外直徑：（3.11）球殼質(zhì)量（3.12）物料質(zhì)量：（3.13）液壓實(shí)驗(yàn)時(shí)液體的質(zhì)量：（3.14）積雪質(zhì)量：保溫層質(zhì)量：10號(hào)鋼支柱和拉桿的質(zhì)量：（3.15）拉桿20根20號(hào)鋼（3.16）（3.17）（3.18）操作狀態(tài)下的球罐質(zhì)量：（3.19）液壓試驗(yàn)狀態(tài)下的球罐質(zhì)量：（3.20）球罐最小質(zhì)量：（3.21）3.2地震載荷計(jì)算3.2.1自振周期支柱地板底面至球殼中心的距離：支柱數(shù)目：支柱材料10鋼的常溫彈性模量：（3.22）支柱外直徑：支柱內(nèi)直徑：支柱橫截面的慣性矩：（3.23）支柱底板底面至拉桿中心線與支柱中心線交點(diǎn)處的距離：拉桿影響系數(shù)：（3.24）球罐的基本自振周期：（3.25）3.2.2地震力綜合影響系數(shù)Cz：0.45地震影響系數(shù)的最大值：特征周期：對(duì)應(yīng)于自振周期T的地震影響系數(shù)：（3.26）球罐的水平地震力：（3.27）3.3支柱計(jì)算3.3.1單個(gè)支柱垂直載荷重力載荷操作狀態(tài)下的重力載荷：（3.28）液壓試驗(yàn)狀態(tài)下的重力載荷：（3-29）支柱的最大垂直載荷支柱中心圓半徑：最大彎矩對(duì)支柱產(chǎn)生的垂直載荷的最大值：（按[5]表19計(jì)算）（3.30）（3.31）按GB12337-2014（3.32）拉桿作用在支柱上的垂直載荷的最大值：（按[5]表19計(jì)算）（3.33）以上兩力之和的最大值（按GB12337-98表17計(jì)算）：（3.34）3.4.1組合載荷操作狀態(tài)下支柱的最大垂直載荷：W液壓試驗(yàn)狀態(tài)下支柱的最大垂直載荷：W=1335880.17N（3.353.4.2.單個(gè)支柱彎矩（1）偏心彎矩操作狀態(tài)下赤道線的液柱高度：hoe=12.57-7.816=4.75m=4750mm液壓試驗(yàn)狀態(tài)下赤道線的液柱高度：hTe=7816mm（3操作狀態(tài)下物料在球殼赤道線的液柱靜壓力：Poe=hoeρ2g×液壓試驗(yàn)狀態(tài)下赤道線的液柱靜壓力：PTe=hTeρ2×10-9球殼的有效厚度：δ操作狀態(tài)下物料在球殼赤道線的薄膜應(yīng)力：σ液壓試驗(yàn)狀態(tài)下赤道線的薄膜應(yīng)力:（3.40）σ球殼內(nèi)半徑：R球殼材料的泊松比：μ球殼材料Q345R的彈性模量:E=206×操作狀態(tài)下支柱的偏心彎矩：M01=σ0eR=液壓試驗(yàn)狀態(tài)下支柱的偏心彎矩：M=(2)附加彎矩操作狀態(tài)下支柱的偏心彎矩：M=液壓試驗(yàn)狀態(tài)下支柱的偏心彎矩：M=(3)總彎矩操作狀態(tài)下支柱的總彎矩：M液壓試驗(yàn)狀態(tài)下支柱的總彎矩：M3.4.3支柱穩(wěn)定性校核（1）支柱的偏心率的計(jì)算計(jì)算長度系數(shù)：K單個(gè)支柱的橫截面積：A=支柱的慣性半徑：r支柱長細(xì)比:λ=支柱材料：10鋼，σ支柱換算長細(xì)比：λ系數(shù)：α對(duì)軋制鋼管截面彎矩作用平面內(nèi)的軸心受壓支柱穩(wěn)定系數(shù)：Φ=等效彎矩系數(shù)：β截面塑性發(fā)展系數(shù)：γ=1.15單個(gè)支柱的截面系數(shù)：Z=歐拉臨界力：W支柱材料的許用應(yīng)力:[σ]操作狀態(tài)下支柱的穩(wěn)定性校核：W=131.31MPa<液壓狀態(tài)下支柱的穩(wěn)定性校核：W==127.13MPa<操作狀態(tài)和液壓試驗(yàn)狀態(tài)都滿足穩(wěn)定性條件，則通過。3.5地腳螺栓計(jì)算3.5.1拉桿作用在支桿上的水平力拉桿和支桿上的夾角：β拉桿作用在支桿上的水平力：F3.5.2支柱底板與基礎(chǔ)的摩擦力支柱底板與基礎(chǔ)的摩擦系數(shù)：fs=0.4(鋼-支柱底板與基礎(chǔ)的摩擦力：F3.5.3地腳螺栓因Fs每個(gè)支柱上的地腳螺栓個(gè)數(shù)：n地腳螺栓材料：Q235-B,地腳螺栓材料的許用剪切應(yīng)力：[τ]地腳螺栓的腐蝕余量：C地腳螺栓的螺紋小徑：d選取M22的地腳螺栓3.6支柱底板3.6.1支柱底板直徑基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土，其許用壓應(yīng)力：[σ]地腳螺栓直徑：d=22mm支柱底板直徑：D選取底板直徑：D選取底板直徑D3.6.2底板的厚度底板的壓應(yīng)力：σ底板外邊緣至支柱外表面的距離：l底板材料：Q235-A,底板材料的許用彎曲應(yīng)力：[σ]底板的腐蝕余量：C底板厚度：δ選取底板厚度27mm3.7拉桿計(jì)算3.7.1拉桿螺紋小徑的計(jì)算拉桿的最大拉力：F拉桿材料：20號(hào)鋼，σ拉桿材料的許用應(yīng)力：[σ]拉桿的腐蝕余量：C拉桿螺紋小徑：D選取拉桿的螺紋公稱直徑為M18。3.7.2拉桿連接部位的計(jì)算（1）銷子直徑銷子材料：35，σ銷子材料的許用剪切應(yīng)力:[τ]銷子直徑：d選取銷子直徑d（2）耳板厚度耳板材料：Q235-A,[σ]δ選取耳板厚度為30mm（3）翼板厚度翼板材料：Q235-A,翼板厚度:δ選取翼板厚度為14mm（4）焊縫強(qiáng)度驗(yàn)算支柱與耳板連接焊縫單邊A長度：L支柱與耳板連接焊縫A焊角尺寸：S支柱與耳板材料屈服點(diǎn)的較小值：σ角焊縫系數(shù)：?焊縫許用剪切應(yīng)力：[τ]耳板和支柱連接焊縫A的剪切應(yīng)力校核：F拉桿和翼板連接焊縫B單邊長度：L拉桿和翼板連接焊縫B角尺寸：S拉桿和翼板材料屈服點(diǎn)的最小值：σ角焊縫系數(shù)：?焊縫許用剪切應(yīng)力：[τ]拉桿和翼板連接焊縫的剪切應(yīng)力校核：F

結(jié)論本設(shè)計(jì)采用GB/12337-

-2014

鋼制球型儲(chǔ)罐、GB/17261-

-2011

鋼制球形儲(chǔ)罐形式與基本參數(shù)等標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)球罐用材選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、強(qiáng)度校核和地震風(fēng)載校核問題進(jìn)行解決，從而設(shè)計(jì)出2000m3

液化石油氣球罐，得出以下幾點(diǎn)主要結(jié)論：1.通過對(duì)石油液化氣球罐用鋼的分析比較，認(rèn)為國產(chǎn)Q345R鋼板綜合性能好、性價(jià)比高，是建造石油液化氣球罐的理想材料。2.系統(tǒng)了解球罐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及制造方法的基礎(chǔ)上，完成文獻(xiàn)綜述的撰寫。3.通過對(duì)2000m3石油液化氣球罐設(shè)計(jì)研究，球罐結(jié)構(gòu)采用4帶10支柱混合式結(jié)構(gòu)，球罐共有球殼板34塊，