400M3丙烯球罐設(shè)計(jì)【畢業(yè)論文+CAD圖紙全套】

買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 I 摘 要 本次設(shè)計(jì)中的 400m球罐用于貯存氧氣，其球殼板的材質(zhì)為 16文對(duì)其母材的焊接性做了簡(jiǎn)要的分析，并在次基礎(chǔ)上選擇了球罐焊接前的預(yù)熱溫度，以及焊接方法和焊接材料。預(yù)熱溫度為 120焊接方法為焊條電弧焊，焊條為 根據(jù)工廠的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)編制了 400m球罐的生產(chǎn)工藝流程。在整個(gè)生產(chǎn)過程中，球殼板的壓制成形，球罐的組裝與球罐的焊接屬于生產(chǎn)中的重點(diǎn)與難點(diǎn)，在本文中都進(jìn)行了詳細(xì)的分析和論述。 球殼板成形采取布局成 形的方法，必須在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行。本文根據(jù)球罐上每條焊縫的不同特點(diǎn)，制定了各個(gè)焊縫的具體焊接方法，并選擇了焊接工藝參數(shù)。 球罐組裝焊接之后，需要進(jìn)行焊后處理，包括無損檢測(cè)，焊后熱處理，以及耐壓試驗(yàn)等，本文也都進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析和說明，并介紹了相應(yīng)的處理方法和注意事項(xiàng)。 關(guān)鍵詞： 球罐 成形 組裝 焊接 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 he of 00m 6In of on 20 ， is 5015 . of 00 m to of In of of to in a of of ,it on in of , to ,so a 文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 I 目 錄 緒 論 . 1 形容器的特點(diǎn) . 1 形容器分類 . 1 內(nèi)球罐建造情況 . 2 第一章 材料選用 . 3 . 3 . 4 . 5 母和支撐結(jié)構(gòu)的選材 . 5 . 5 柱、拉桿等）選材 . 5 第二章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 6 . 6 . 6 塊及分角 . 7 . 7 . 7 . 8 . 14 . 14 . 14 . 14 . 15 . 15 . 15 . 15 . 15 . 15 . 16 . 16 壓力表 . 16 . 16 第四章 強(qiáng)度計(jì)算 . 18 . 18 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 符號(hào)說明 . 18 大的物料成裝體積 . 18 . 18 . 19 . 19 . 23 柱彎矩及偏心率計(jì)算 . 27 a 偏心彎矩 . 27 柱穩(wěn)定性驗(yàn)算 . 28 查表得 0=. 29 地腳螺栓計(jì)算 . 30 . 31 桿強(qiáng)度計(jì)算 . 31 桿連接部位計(jì)算 . 32 支柱和球殼連接最低處 . 34 號(hào)說明 . 34 單項(xiàng)應(yīng)力計(jì)算 . 34 合成應(yīng)力計(jì)算 . 36 度驗(yàn)算 . 36 支柱與球殼連接焊縫強(qiáng)度驗(yàn)算 . 37 柱間的允許沉降差 . 37 孔鍛件設(shè)計(jì)和強(qiáng)度校核 . 38 . 38 . 40 . 42 . 43 蘭應(yīng)力計(jì)算 . 43 . 44 第五章 工廠制造及現(xiàn)場(chǎng)組裝 . 45 . 45 材料檢驗(yàn) . 45 片加工 . 45 . 45 . 45 . 45 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 六章 焊接與檢查 . 47 材的可焊性 . 47 焊接工藝的確定 . 47 . 48 . 48 后熱處理 . 49 . 49 . 49 . 49 . 50 接檢驗(yàn) . 50 球瓣的檢驗(yàn) . 50 上、下極板的檢查 . 50 . 51 . 51 . 52 組裝檢驗(yàn) . 52 接質(zhì)量檢驗(yàn) . 52 接工作完成后的檢查 . 53 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 1 緒 論 近幾十年來球形容器在國(guó)外發(fā)展得很快，我國(guó)的球形容器建設(shè)在七十年 代才得到了飛速發(fā)展。通常球形容器作為大容積，高壓存儲(chǔ)容器，在各工業(yè)部門中作為液化石油氣（ L， P， G），液化天然氣（ L， N， G），液氨，液氮，液氫，液氧及其他中間介質(zhì)的存儲(chǔ)。在原子能工業(yè)中球形容器還作為安全殼使用?？傊S著工業(yè)的發(fā)展，球形容器的適用范圍也就必然會(huì)越來越廣泛。 由于球形容器多數(shù)作為有壓貯存容器，故又稱球罐。 形容器的特點(diǎn) 球形容器與常用的圓筒形容器相比具有下列的一些特點(diǎn)： 球形容器的表面積最小，即在相同容量下球形容器所需鋼材面積最小。 球形容器殼板承載能力比圓筒形容器大一倍，即在相同 直徑，相同壓力下，采用同樣鋼板時(shí)，求形容器的板厚只需圓筒形容器板厚的一半。 球形容器占地面積小，且可向高度發(fā)展，有利于地表面積的利用。 由于這些特點(diǎn)，再加上球形容器基礎(chǔ)簡(jiǎn)單，外觀漂亮，受風(fēng)面小等原因，是球形容器的應(yīng)用得到擴(kuò)大。 形容器分類 球形容器可按不同方式，如按貯存溫度，結(jié)構(gòu)形式等分類。按貯存溫度分類 : 球形容器一般用于常溫或低溫。只有極個(gè)別的場(chǎng)合，如造紙工業(yè)用的蒸煮球等，使用溫度高于常溫。 （ 1）常溫球形容器 如液化石油氣，氨，煤氣，氧，氮等球罐 。 一般這類球罐的壓力較高，取決于液化氣的飽和蒸 汽壓或壓縮機(jī)的出口壓力。它的設(shè)計(jì)溫度大于 。 （ 2）低溫球罐 這類球罐的設(shè)計(jì)溫度低于常溫（即 ），一般不低于 壓力屬中等。 （ 3）深冷球罐 設(shè)計(jì)溫度在 以下。往往在介質(zhì)液化點(diǎn)以下貯存，壓力不高有時(shí)為常壓。由于對(duì)保冷要求高，常采用雙層球殼。目前國(guó)內(nèi)使用的球館，設(shè)計(jì)溫度一般在 50C 之間。 按結(jié)構(gòu)形式分類 ： 按形狀分有圓球形，橢圓形，水滴形或上述幾種形式的混合；圓球形按分瓣方式分有桔瓣式，足球瓣式，混合瓣式等；圓球形按職稱方式分有支買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 2 柱式，裙座式， 內(nèi)球罐建造情況 我國(guó)最早建造球罐在 1958面以后，至 1980年已運(yùn)行的各類球罐約為 1000臺(tái)左右 。 回顧我國(guó)近三十年的建造球罐的歷史，歷史較短，但發(fā)展速度較快。目前我國(guó)建球技術(shù)水平僅僅達(dá)到世界先進(jìn)建球國(guó)家的五十年代的水平，至于近年來引進(jìn)國(guó)外的球罐技術(shù)水平也僅僅是六十年代初期的水平，我國(guó)在建球領(lǐng)域的某些技術(shù)也有達(dá)到七十年代的技術(shù)水平，但是綜合技術(shù)水平還是較落后的，球罐的質(zhì)量不能很快提高是技術(shù)管理水平低，大容器球罐尚不能建造主要是缺少球罐的專門用材。 由于目前的一些問題主要都出現(xiàn)在焊接接頭上，所以應(yīng)采取 措施把焊縫的質(zhì)量提高到國(guó)際水平。 應(yīng)從焊縫磨削、球罐熱處理、人孔接管產(chǎn)生的應(yīng)力進(jìn)行處理。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 3 第一章 材料選用 球罐是壓力容器的一種結(jié)構(gòu)形式，因而在選用材料的基本要求方面與壓力容器相同。球罐與一般圓筒形壓力容器比較有某特殊之處：首先，球罐容量較大，目前國(guó)內(nèi)較為一般的容量為 400大的約有 9000效的影響大 ;其次，球罐殼板承受相同的雙向拉應(yīng)力，而圓筒形容器軸向應(yīng)力僅為周向應(yīng)力的一半；第三，球罐裝配比較復(fù)雜，且在現(xiàn)場(chǎng)組裝，組裝對(duì)口多（焊縫 多）角變形可能性大，局部應(yīng)力也大；第四，球形容器在現(xiàn)場(chǎng)施焊，焊接條件苛刻，因而對(duì)材料的可焊性要求高。總之，由于球形容器的 固有特點(diǎn)，就必定會(huì)對(duì)材料提出特殊 的要求。 球罐在使用 時(shí)的主要失效模型有五種，對(duì)這五種 失效模型起控制作用的物理及力學(xué)性 能如下： 此可見要求 材料必須具有一定的強(qiáng)度（ s ， b ）剛度（ E），韌性（沖擊韌性，無延性轉(zhuǎn)折溫度，斷裂韌性等）。 球罐在成形加工過程中必須經(jīng) 受各種變形，因而要具有一定的塑性，及要求有一定的伸長(zhǎng)率（ ）斷面收縮率（ ）。 對(duì)材料的可焊性要求，母線以控制材料的碳當(dāng)量（ 焊接裂紋敏感性指數(shù)（ 焊接裂紋敏感性組成（ 為基準(zhǔn)。 目前 ,球罐的使用場(chǎng)合基本上屬于常溫及低溫，因而重點(diǎn)介紹常溫，低溫球罐用材料的選材準(zhǔn)則。 s 及抗拉強(qiáng)度 習(xí)慣上以屈服強(qiáng)度作為材料級(jí)別分類依據(jù)。材料的屈服強(qiáng)度與韌性有關(guān)，往往是強(qiáng)度越高，人性越差。此外高強(qiáng)度材料對(duì)成型，組裝 ,焊接也帶來了一些新的問題。 選擇材料的強(qiáng)度級(jí)別時(shí) a)要考慮現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)定材料與用應(yīng)力安全系列的規(guī)定。 b)要考慮鋼材的質(zhì)量（板厚效應(yīng)），我國(guó)鋼廠生產(chǎn)的中板以 40我國(guó)引進(jìn)的多層高雅容器，傾向于采用 30而建議在選用材料的強(qiáng)度級(jí)別時(shí)應(yīng)盡可能把材料厚度控制在 30 40 c)要考慮施工的方便，目前可采用的高強(qiáng)度材料以 50高屈控制性能 彈性模量 彈性模量 屈服強(qiáng)度 屈服強(qiáng)度 韌性 失 效 模 型 彈性失穩(wěn) 過渡的彈性變形 整體塑性變形 拉伸失穩(wěn) 快速斷裂 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 4 服強(qiáng)度級(jí)別的材料在施工中將遇到共遇到的困難。采取一定措施后，球形容器焊后不進(jìn)熱處理的厚度界限可達(dá) 40也是考慮采用較高強(qiáng)度級(jí)別的因素。 韌性使保質(zhì)材料避免產(chǎn)生裂紋，防止快速斷裂的重要性能，對(duì)球形容來說這一指標(biāo)更為重要。作為材料的驗(yàn)收方法，將各種韌性指標(biāo)與 期達(dá)到簡(jiǎn)單方便的目的。韌性要求應(yīng)隨著材料強(qiáng)度級(jí)別的高而提高。材料的韌性不僅與化學(xué)成分，冶煉工藝，使用狀態(tài)有關(guān)，經(jīng)與材料的厚度有關(guān)。 目前常用的壓力容器用鋼，均屬中，低強(qiáng)度鋼，起塑性指標(biāo)均能滿足要求。 球形容器用材料對(duì)可焊性要求比通常的壓力容器用材更為高。因而在材料的原則上就要考慮可焊性。常用的考慮可焊性的指標(biāo)有碳當(dāng)量， 裂紋敏感性指數(shù)。 在球形容器用鋼的選擇上，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)是要重點(diǎn)考慮的。因?yàn)殇摬牡膬r(jià)格在整個(gè)球形容器的投資上占了相當(dāng)?shù)谋壤?我們所設(shè)計(jì)的球形容器是屬于常溫球形容器。 選擇殼體用材料時(shí)應(yīng)滿足強(qiáng)度指標(biāo)，韌性指標(biāo)，塑性指標(biāo)，可焊性要求以及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等要求。 因進(jìn)口鋼材價(jià)格昂貴，所以 400按我國(guó)的技術(shù)規(guī)范向廠組裝。球殼板材料以 163比較可知， 16術(shù)成熟。故選用 1616 厚度大于 20 厚度大于 20 對(duì)正火狀態(tài)鋼板應(yīng)該明正火熱處理狀態(tài)。 使用溫度下 三個(gè)試樣平均值 個(gè)試樣最低值 6， P, S 16碳當(dāng)量 Ce q =C+6404V% (買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 5 所以 Ce q =+0+0+0=滿足要求 故 球形容器的人孔，接管等往往采用鍛件。人孔結(jié)構(gòu)采用鍛件可避免補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)，使人孔以對(duì)接焊的形式與球殼板連接，達(dá)到減少結(jié)構(gòu)應(yīng)力的目的。接管采用鍛件，增大補(bǔ)強(qiáng)，達(dá)到減少應(yīng)力突變的目的。 因而 ,再有條件的情況下應(yīng)盡量采用鍛件形式。對(duì)高強(qiáng) 度鋼材制造的球罐，或低溫下使用的球罐更應(yīng)采用鍛件結(jié)構(gòu)。 鍛件的選用應(yīng)按 力容器鍛件技術(shù)條件，一般來說球形容器上鍛件的盈利相對(duì)地比丘刻板低，故在選用鍛件材料是在強(qiáng)度上可略低于球殼板材料，但人性要求與相應(yīng)級(jí)別的球殼板材料相同。 166鍛件材料選用 16 母和支撐結(jié)構(gòu)的選材 栓螺母的選用 螺栓材料可選用 材標(biāo)準(zhǔn)： 用溫度范圍 利螺母的硬度比螺栓低，故可選用： 承結(jié)構(gòu)（支柱、拉桿等）選材 構(gòu)件名稱 鋼號(hào) 鋼材標(biāo)準(zhǔn) 支柱鋼材 桿 柱底板 柱圓蓋 子 緊結(jié) 16 2撐結(jié)構(gòu)選材表 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 6 第二章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 球罐結(jié)構(gòu)形式是多種多樣的，根據(jù)不同的使用條件（介質(zhì)，容量，壓力，溫度）使用不同，球罐設(shè)計(jì)和制造水平的差異，有不同的結(jié)構(gòu)形式，通常可按照不同的外觀形狀，殼體的構(gòu)造方式和支撐方式的不同進(jìn)行分類，從幾何形狀看有圓球形和橢圓球形之分，從 殼體層數(shù)看有單層殼球和雙層殼球之分，從殼層的組成看有單層雙層，多層之分；從球殼的組合方案看有桔瓣式，足球瓣式和足球桔瓣混合式之分；從支撐結(jié)構(gòu)看有支柱式支撐，筒形或錐形支撐之分。 球罐的結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，但是它們的制造和安裝較其他形式貯罐難，主要原因是它的殼體為空間曲面壓制成型，安裝組隊(duì)以及現(xiàn)場(chǎng)焊接難度較大。而且，由于球罐大多數(shù)是壓力或低溫容器，它盛裝的物料又大部分是易燃，易爆物，且裝載量大，一旦事故發(fā)生，后果不堪設(shè)想。因此，球罐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要圍繞如何保證安全可靠而實(shí)施。 球罐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理必須考慮各種因素：裝載物料的 性質(zhì)；設(shè)計(jì)溫度和壓力；材質(zhì)；制造技術(shù)水平和設(shè)備安裝方法；焊接和試驗(yàn)要求；操作方便和可靠，自然環(huán)境的影響等等，要做到滿足各項(xiàng)工藝要求，有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，且結(jié)構(gòu)盡可能簡(jiǎn)單，使其在壓制成型，安裝組隊(duì)，焊接和檢驗(yàn)，操作，監(jiān)測(cè)和檢修容易實(shí)施，這些就是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要性所在。 球殼是球罐的主體，它是貯存物料和承受物料工作壓力和液柱靜壓力的構(gòu)件。而且由于球殼幾何尺寸較大，用材量大，它必須由許多瓣片組成。球殼設(shè)計(jì)需要按照以下設(shè)計(jì)準(zhǔn)則； （ 1） 必須滿足所儲(chǔ)存物料在容量，壓力，溫度等方面的要求，安全可靠 （ 2） 受力狀況最佳； （ 3） 考慮了壓機(jī)（球瓣成型的加工機(jī)械）的開檔大小，盡量采用大的球瓣結(jié)構(gòu)，使焊縫長(zhǎng)度最小，減少安裝工作量； （ 4） 考慮鋼板的規(guī)格，盡量提高鋼板利用率。 純桔瓣球殼的設(shè)計(jì)的球殼是將球殼按桔瓣結(jié)構(gòu)進(jìn)行分割的組合結(jié)構(gòu)。這種球殼的特點(diǎn)是球殼拼裝焊縫較規(guī)則，施工簡(jiǎn)便，加快組焊進(jìn)度，便于采用自動(dòng)焊。由于分塊分帶對(duì)稱，因此裝配應(yīng)力及焊接內(nèi)應(yīng)力較均勻?？梢圆捎么蟀暝O(shè)計(jì)，減少環(huán)帶買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 7 和焊接，較容易保證球罐質(zhì)量。同時(shí)，這種球殼可以按照等強(qiáng)度設(shè)計(jì)，用不同的分帶去承受不同的附加壓力，產(chǎn)生不等厚的球瓣結(jié)構(gòu)。純桔瓣式球殼結(jié) 構(gòu)由于由赤道帶，而球罐支撐又大多數(shù)為赤道正柱式支撐，所以要對(duì)赤道帶球瓣數(shù)加以限制，使其與支柱數(shù)成整數(shù)倍關(guān)系，就能使支柱錯(cuò)開焊縫，布置在赤道球瓣的中間，成為受力狀態(tài)均勻，焊接質(zhì)量易保障的合理結(jié)構(gòu)形式。這也是純桔瓣式結(jié)構(gòu)的另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。 此外，純桔瓣式結(jié)構(gòu)較靈活，按照原材料的大小以及壓機(jī)開檔的尺寸，可以設(shè)成不同的球心夾角的分帶和分塊，以滿足結(jié)構(gòu)和制造工藝的要求。 塊及分角 純桔瓣式球殼分帶，分塊，分角的形式多種多樣，下面是一些典型的結(jié)構(gòu)形式 90 型球殼：全球分成上下極三帶，每帶球心夾角 90 ，上下極板各分成三塊。 45 型球殼：全球分成五帶；上下極帶，上，下溫帶以及赤道帶，分帶球心夾角為 45 36 型球殼：全球在赤道線上切成兩半球，因此有一條正赤道環(huán)縫，球殼分為六個(gè)帶，上，下赤道帶，上，下溫帶，上，下極帶，每帶球心夾角為 36 上下極板各分四塊 不對(duì)稱型球殼： 道帶，上溫帶，上寒帶，下溫帶，上下極帶。 烯球罐，全球分為五帶，上，下極帶以及赤道帶球心夾角各為 60上下溫帶球心夾角各為 30 上下極帶各為三塊板。 在本設(shè)計(jì)中采用的球殼分帶 分塊分角的形式為 45 型球殼。全球分割為五帶，上下溫帶，上下赤道帶以及赤道帶。球心分角為 45 每帶分瓣數(shù) ;上，下極帶各分成三瓣，上下溫帶各分為 16瓣，赤道帶分成 16瓣。 片設(shè)計(jì) 純桔瓣球殼在確定分帶分片以后，既要進(jìn)行每塊球殼瓣片的設(shè)計(jì)，確定每塊球瓣的幾何尺寸。按照我國(guó)過去習(xí)慣，一般是在設(shè)計(jì)施工圖紙中只標(biāo)注出每塊球瓣的厚度和四個(gè)周邊的弧長(zhǎng) 。 每塊球瓣的尺寸大小與下列因素有關(guān)：鋼板規(guī)格大小，壓機(jī)開檔大小，沖壓成買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401