3000+m3丙烯球罐应力分析与评定
3000m^3球形储罐施工与质量控制总结
１ 项目背景
区 ４ 台 ３ ０００ ｍ ３ 丙烯球罐，材质为 ０７ＭｎＮｉＭｏＤＲ，壳
１．１ 项目概况
安装工程。 该项目具有施工工期紧，施工焊接质量
甲醇制取低碳烯烃（ ＤＭＴＯ） 工业化技术解决了
煤制烯烃的技术瓶颈，是连接煤化工和石油化工的
桥梁，为煤化工行业和煤制烯烃产业提供了有力的
技术支撑。 ＤＭＴＯ 工业化技术可缓解我国石脑油资
基本风压
霜期
初霜期
终霜期
满足甲醇合成要求的精制合成气，再经合成达到粗
甲醇，再经过精馏得到 ＤＭＴＯ 级甲醇。 ＤＭＴＯ 级甲
年平均降雨量
年最大降水量
ＤＭＴＯ 装置的主要工艺流程是：以煤为原料采
用水煤浆加压气化制备粗合成气，经变换、净化得到
年平均相对湿度
雷暴日
年平均雷暴日
年最多雷暴日
地震烈度
厂区地震基本烈度值
伤，法兰、管板的密封面、紧固件的螺纹应有可靠的
度范围等相符的焊接项目。
根据现场实际情况设计将 １００％ 射线检测Ⅱ级
合格，改为 １００％ 的 ＴＯＦＤ ［２］ 检测Ⅰ级合格。
２．３ 施工质量控制流程
球罐组装施工质量控制流程如图 １ 所示。
材料质量证明书及有关的复验报告符合设计文
及球壳板周边已按设计技术要求进行无损检验并合
替代” 战略，保证我国的能源安全具有十分重大的
类别
参数名称
数据
备注
战略意义。
气温
最高月平均气温
２１ ℃
７月
４１．８ ℃
１９６６－０６－２１
最低月平均气温
陕西蒲城 ７００ ｋｔ ／ ａ 煤制烯烃项目 ＤＭＴＯ 装置
有 １６ 套系统组成，技术采用中国科学院大连化学物
3000m3液化气球罐的优化设计—(毕业设计)
本科毕业设计说明书3000m3液化气球罐的优化设计THE OPTIMAL DESIGN OF 3000m3 LPG SPHERICALTANK学院（部）：专业班级：学生姓名：指导教师：年月日3000m3液化气球罐的优化设计摘要球形储罐作为一种有压储存容器，相对于一般圆筒形储存容器，具有用材少、受力情况好、占地面积小等显著优点，在石油、化工、冶金等领域广泛用于储存气体、液体或者液化气体。
本文设计了在常温下工作的3000m3的液化气球罐及其相应附件。
查阅相关资料后，确定采用16MnR钢作为球壳用钢，对其储罐形式进行了优化设计，计算比较后确定采用混合式三带球罐，支柱形式为赤道正切式，支柱根数为10根，拉杆采用可调式拉杆，根据相关设计标注进行结构设计和强度校核，最后完成相关附件的设计。
最终的成果为一张装配图和三张主要零件的零件图。
关键字：球形储罐，材料选择，结构优化，强度校核THE OPTIMAL DESIGN OF 3000m3 LPG SPHERICALTANKABSTRACTCompared to the general cylindrical storage container, the spherical tank is a kind of pressure storage containers with less material, good force, cover a small area, etc, which is widely used in storage of gases, liquids, or liquefied gas in petroleum, chemical industry, metallurgy and other fields.This paper designs the 3000㎡LPG spherical tank working at room temperature and its corresponding accessories. Referring to relevant data, I determine using 16 MnR steel as the steel spherical shell. The optimization design is carried out on the form of storage tank. After computation and comparison, I determine using hybrid three zones spherical tank with the pillar form of the equator tangent type, prop root number of 10, and adjustable draw-pole. The structure is designed and the strength is checked according to related design marks, and finally the design of the related accessories is completed. The final result of this study is a assembly drawing and three parts drawing of major parts.KEYWORDS: the spherical tank, material selection, structure optimization,strength chec目录摘要................................................ 错误!未定义书签。
丙烯罐区3000m^3低温球罐的选用
ＲＥＮ Ｄａ－ｗｅｉ
（ＳＩＮＯＰＥＣ Ｌｕｏｙａｎｇ Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒ ｉｎｇ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｈｅｎａｎ Ｌｕｏｙａｎｇ ４７１００３，Ｃｈｉｎａ）
Ａ ｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｄｏｍ ｅｓｔｉｃ ｌＯＷ —ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｐｈｅｒｉｃａｌ ｔａｎｋ ｗａｓ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ， ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ３０００ ｍ ｗｉｔｈ ｒｅｓｐｅｃｔ ｔｏ ２０００ ｍ ｆｒｏｍ ｐｉｐｉｎｇ ｄｅｓｉｇｎ ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅ ｗａｓ ｈｉｇｈｌｉｇｈｔｅｄ， ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｄｏｍ ｅｓｔｉｃ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｔａｎｋ ｂｏｄｙ’Ｓ ｐｌａｔｅ ｍａｔｅｒｉａｌ ａｎｄ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｏｆ ３０００ ｍ ｓｐｈｅｒｉｃａｌ ｔａｎｋ ｗｅｒｅ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ． Ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｏｆ ｌＯＷ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｐｈｅｒｉｃ￣ ｔａｎｋ ｃａｎ ｂｅ ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｌａｒｇｅ—ｓｃａｌｅ ａｎｄ ｌｏｅａｌｉｚａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ３０００ ｍ ｌｏｗ ｔｅｍ ｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｐｈｅｒｉｅＭ ｔａｎｋ ｉｎ ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｔａｎｋ ｆａｒｍ ｉＳ ｆｅａｓｉｂｌｅ ａｎｄ ｎｅｃｅｓｓａｒｙ．
第 ４４卷第 ５期 ２０１６年 ３月
广 州 化 工
Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ
Ｖｏ１．４４ Ｎｏ．５ Ｍ ａｔ．２０１６
丙 烯 罐 区 ３０００ Ｉｎ３低 温 球 罐 的选 用
任 大为
球形储罐的应力分析
球形储罐的应力分析李群生【摘要】As the size of spherical tanks becomes increasingly larger, the steel material requirement anc the dimensions of tank pedal plates have become increasingly bigger, which results in a number of difficulties in petal plate forming, transportation, side lifting installation and welding, etc. It is necessary to design the spherical tanks based upon analysis design methods under the conditions of higher requirements in intrinsic safety of spherical tanks' construction and load. The integral stress calculations have been made for 4 loads ol different load combination tanks and 2 structures. The force exerting on the spherical tanks at different loads are studied and stresses at the connections between supports and tanks are analyzed. It is concluded that, all stresses should be calculated based upon all possible loads combination, the central model and bestraddle model should be established for load calculation, the maximum stress should be at the connection between support and tank smooth transition should adopted and hexahedral element analysis should be applied for finite element analysis.%随着球形储罐的建造规格向大型化发展,其材料用量和球壳板尺寸规格也越来越大,由此增加了球壳板在压制、运输、现场吊装及焊接等一系列建造难度.因此,大型球罐在结构、载荷等方面的本质安全要求更高的情况下,需要按照分析设计方法进行球罐的设计.通过全面的分析总结,对涵盖所有载荷组合形式的球罐4种载荷工况和2种结构模型进行整体应力计算,分析了各种载荷工况下球罐的受力状况,重点分析了支柱与球罐连接部位的应力情况.结论是:应力计算要考虑所有可能的载荷组合工况；计算载荷时要分别建立“对中模型”和“跨中模型”；最大应力是在支柱与球罐连接处,要尽可能圆滑过渡,有限元应采用六面体单元分析.【期刊名称】《炼油技术与工程》【年(卷),期】2012(042)006【总页数】4页(P61-64)【关键词】球形储罐;应力分析;载荷工况【作者】李群生【作者单位】中国石化集团洛阳石油化工工程公司,河南省洛阳市471003【正文语种】中文球形储罐(球罐)大多按照常规方法进行设计建造，随着球罐的建造规格向大型化发展，其材料用量和球壳板尺寸规格也越来越大，由此增加了球壳板在压制、运输、现场吊装及焊接等一系列建造难度。
国产CF钢制3000m3丙烯球罐建造技术
近年来 石 油化 工 行 业 迅 速发 展 ， 储 备 化 工 原 料 的球罐设 备 日趋 大 型 化 和 高参 数 化 ， 尤 其 对 乙 烯及 丙烯 等化 工原料 的储 存工 况提 出更加 严苛 的
要求 。Ｃ Ｆ钢 （ 即低 焊接 裂 纹 敏感 性 高 强 度钢 ） 在
片球壳 板 面 积 较 大 。另 外 ， ０ ７ Ｍｎ Ｎ ｉ Ｍ ｏ Ｄ Ｒ钢 板 强 度高、 硬 度大 ， 压制 成形 时反 弹量 大 ， 球壳 板 较厚 ， 焊 接质 量难 以控 制 。因此 ， 该 类球 罐制 造 、 组 装难
内径 壁厚
三带 十支 柱 ３ ０ ０ ０ ｍ
１ ８ Ｏ ０ ０ ｍ ｍ ４ ８ ｍ ｍ
高韧 性超 低氢 型 焊 条 ， 该焊 条 脱 渣 性 和 工 艺性 能 良好 ， 宜采 用 短 弧 操 作 ， 可 进 行 全 位 置 焊 接 。按 Ｇ Ｂ ／ Ｔ ３ ９ ６ ５ — １ ９ ９ ５中 色 谱 法 测 定 ［ Ｈ］＝２ ． ５ ４ ｍ Ｌ ／
度 较大 。
性能 上 具有 明显 的 优势 ， 其强度高、 韧性好 ， 加 工 成形 和焊 接性 能优 良， 能满 足大 型 乙烯 、 丙 烯球 罐 低温 、 高压 的设 计 要 求 。 以往 Ｃ Ｆ钢 制 球 罐 用 钢 板和 焊材 主要 依 赖 进 口 ， 致 使 制造 成 本 较 高 。 目
部大 。坡 口角度 采用 负偏 差 ， 可减少 焊 接工作 量 ，
注： 热 处理温 度 ５ ７ ５ ４ － １ ５ ℃， 保 温时间 ６ ． ７ ５ ｈ ， ４ ０ ０ ￣ Ｃ 以上 时
升 降温 速 度 不 大 于 １ ０ ０ ℃／ ｈ 。
节省 焊接 材料 ， 同 时也降 低 了产生 焊接 裂纹 、 缺 陷 的几率 。经计算 ， 坡 口角度 采 用 最 大 负偏 差 与采 用最 大正偏 差 相 比 ， 可 节 省 焊 接材 料 达 １ ６ ． ７ ％。 火焰切 割 的坡 口表 面应 打 磨 出 金 属光 泽 ， 彻 底 清 除坡 口处熔 渣 与 氧 化 皮 ， 坡 口表 面进 行 １ ０ ０ ％ 磁 粉检测 ， Ｉ 级 合格 ， 并 涂上 可焊 性 防锈涂 料 。
球罐的质量控制分析与检验
球罐的质量控制分析与检验摘要：在相同容积的前提下,球罐与其它形状的压力容器相比,具有几何尺寸小、材料用量少、受力状态好等优点,因而在工业中得到广泛使用。
由于球罐成型和组装难度大、残余应力高、对介质环境苛刻等特点,质量难于保证。
笔者通过对江苏新海石化有限公司2000m3丙烯球罐首次全面定期检验中发现的缺陷分析,对球罐主要缺陷及其产生的条件和机理,从制造工艺控制、运行中有害介质的控制及水压试验等方面,论述了球罐质量控制措施、主要危害缺陷的预防方法。
关键词:球罐；质量控制；检验1丙烯球罐概况该球罐由海工英派尔工程有限公司2009年08月设计制造,主要参数为:内径15700mm, 罐壁厚度58mm,由54块Q345R热扎钢板焊接而成，焊缝坡口型式为对称X,双面手工焊,焊缝系数0.85,设计压力2.16MPa,最高工作压力2.0MPa。
2010年5月在现场组装竣工,2010年11月正式投入使用，2012年8月进行首次全面检验。
检验方案及主要项目包括:外观检查(包括球体内、外表面腐蚀和机械损伤情况,几何形状缺陷,焊缝的错边量及棱角度的检查),无损检测(包括对所有对接焊缝内表面进行超声波100%探伤，内、外表面100%磁粉探伤)和气压试验。
检验目的包括：对原有制造缺陷情况进行监控,对运行后新生缺陷检查处理。
检验人员在进行内部焊缝100%磁粉检测时发现主要问题有：11号纵焊缝两侧长度为80mm、100mm的缺陷磁痕显示各一条，且垂直于纵焊缝。
现场打磨后经磁粉检测，未见缺陷磁痕。
2缺陷产生原因及危害性分析2.1制造过程中的缺陷。
主要表现在：未焊透、夹渣、气孔等焊接缺陷。
国内大量检验资料表明:气孔、夹渣一般没有扩展迹象,危害性相对较小,可不做返修。
层间未熔合、未焊透部位因其通常情况下不会与使用介质直接接触,只要在使用过程中没有发生表面明显变化也可不做返修。
2.2使用过程中形成的缺陷。
球罐在运行中同时存在着应力集中和腐蚀，因长期应力、腐蚀作用而导致在用脆性裂纹。
3000+m3丙烯球罐应力分析与评定
计算结果如图４～图８所示。对于球罐整 体，最大应力强度出现在球壳与上支柱连接处，且 随距离的增大而迅速衰减；对于凸缘结构，最大应 力强度出现在凸缘内壁拐角处。按ＪＢ ４７３２— １９９５进行应力强度评定，选取的线性化评定路径
图８凸缘结构应力强度云图
参考文献： ［１］ＪＢ ４７３２－－１９９５ 钢制压力容器一分析设计标准
Ｉｓ］． ［２］ＧＢ １２３３７－－１９９８钢制球形储罐［Ｓ］．
万方数据
3000 m3丙烯球罐应力分析与评定
作者： 作者单位： 刊名：
英文刊名： 年，卷(期)： 被引用次数：
曲永奎 大庆石化工程有限公司,黑龙江,大庆,163714
收稿日期：２００８—０１—０７。 作者简介：曲永挛（１９７８一），男，吉林省龙井市人，２００１年毕 业于长春工业大学，获硕士学位，现在大庆石化工程有限公 司设备室工作。工程师。
万方数据
第２９卷第４期
曲永奎．３ ０００ ｍ３丙烯球罐应力分析与评定
均在各模型的最大应力点及危险截面处，应力评 定结果如表２和表３所示，球罐整体及开孔凸缘 结构应力强度评定合格。对于球罐非受压构件， 可参考ＧＢ １２３３７－－１９９８进行强度校核。
万方数据
图４正常操作工况下的应力强度云图 图５风载荷工况下的应力强度云图
石油化工设备技术
图６地震载荷工况下的应力强度云图 图７液压试验工况下的应力强度云图
表２应力评定结果（一）
路径号
ＳＩ
Ａ
JFE-HITEN 610U2L钢制3000m 3丙烯球罐的组焊实践
（ ）Ｌ 一５ 焊 条熔 敷金属 的化学成 分和 力学 性 能见表 ３ １ Ｂ６Ｌ 和表４ 。
表３ 熔敷金属的化学成 分 （ ） ％
表４ 熔敷金属的力学性能要求
拉伸 试 验 冲 击 试 验
２１ ． 斜Ｙ焊接裂纹试验
设 计 文 件 要 求 ，焊 接 工 艺 评 定 前 ， 必 须 按
ｔ ｍ ｍ
及 部位
横 向１ ４ ／ｔ
冲击功ｋ ２ Ｊ Ｖ Ｒ Ｌ Ｐ Ｒｌ ａ Ｅ ％ Ｉ 中试样 试验温度 ℃ 平均值 （ ｅＭ ａ ｒ Ｐ Ｌ Ｊ Ｓ Ｉ Ｍ ３ 个试样）
≥４ ０ ６ ０ ７ ０ ９ １～ ３ ≥ １ 号 试 样 ９４ 一０ ５ ≥８ Ｏ
１０ ８。
注 ２ ｓ＝ ｒ Ｃ ＋ Ｍ ＋１ Ｖ ７ ｂ ５ 一 ， （ ：Ｐ Ｒ Ｃ ＋ ｕ ２ ｏ ０ ＋ Ｎ ＋ Ｎｉ ２ ％）
表２ Ｊ Ｅ Ｈ Ｔ Ｎ ６ ０ ２ 钢板力学性 能 Ｆ — Ｉ Ｅ １Ｕ Ｌ
板 厚 取 样 方 向 拉 伸 试 验 冲 击 试 验 冷 弯试 验
牌号
球 罐 建 成 并投 入 应 用 的相 对 较 少 。本 文 以某 公 司 炼 油 搬 迁 改造 工 程 中３ Ｆ — Ｔ Ｎ １ Ｕ２ 钢 制 台Ｊ Ｅ ＨＩ Ｅ ６ ０ Ｌ ３ ０ ｍ 烯球 罐 为例 ，介 绍 该类 球 罐 的现 场 组 焊 ００ 丙 实践及 相关 技术 问题 。 球 罐 采 用 应 力 分 析 法 设 计 ，主 要 参 数 ：公 称 容 积 ：３ ０ ｍ 内径 ： １ ０ ０ Ｏ０ ； ８ ０ ｍｍ； 设 计 压 力 ：
１５ ．ｔ
Ｊ Ｅ Ｈ Ｔ Ｎ ６ ０ ２ ５ Ｆ — Ｉ Ｅ １Ｕ ０
注１ ：试样标准 符合ＪＳ Ｉ标准 。 注２ ：冲击试样 按Ｊ Ｓ ２ ４ 中的２ｍ 型缺 口试样，试样方 向与轧制方 向成直角 （ 向）。 ＩＺ ２ ２ ｍＶ 横 注３ ：弯 曲半径按３ Ｓ ２４ 标准 中的１ ＩＺ２８ 号试样等于 １５ 。 ． ｔ 注４ ：冲击试验 时，３ 个试样 中只允许有一个试样 的冲击功 小于８ Ｊ ０ ２
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万方数据
第２９卷第４期
曲永奎．３ ０００ ｍ３丙烯球罐应力分析与评定
均在各模型的最大应力点及危险截面处，应力评 定结果如表２和表３所示，球罐整体及开孔凸缘 结构应力强度评定合格。对于球罐非受压构件， 可参考ＧＢ １２３３７－－１９９８进行强度校核。
引证文献(1条)
1.郝娇.姜媛媛.林长健 2000m3球罐的优化分析[期刊论文]-石油化工设备技术 2010(1)
引用本文格式：曲永奎 3000 m3丙烯球罐应力分析与评定[期刊论文]-石油化工设备技术 2008(4)
关键词：球罐；应力分析；有限元；评定 中图分类号：ＴＨ４９文献标识码：Ｂ文章编号：１００６—８８０５（２００８）０４—０００４—０３
３ ０００ ｍ３丙烯球罐的设计，如按常规设计方 法进行则需要选取较厚的球壳板，将给制造及安 装带来一定的困难。通过采用分析设计方法，对 球罐整体及局部进行详尽的应力分析与评定，可 以解决以上困难，并能够获得可观的经济效益。 １球罐参数
Ｂ
２１７．２ ３５２．５
２５５．８ ７０５
Ｃ
２２６．７ ４２３．Ｏ ２８０．４
４２３
Ｄ
２２０．１ ４２３．０ ２８３．５
４２３
Ｅ
２２５．０ ４２３．０ ３１４．６
４２３
Ｆ
２２６．９ ４２３．０ ２５８．５
４２３
Ｉ—ｌ Ｉ一２
２１６．３ ３４６．５ ２ｉ０．４ ３４６．５
２４４．３ ６９３ ３３６．４ ６９３
石油化工设备技术 PETRO-CHEMICAL EQUIPMENT TECHNOLOGY 2008,29(4) 1次
参考文献(2条) 1.JB 4732-1995.钢制压力容器-分析设计标准 2.GB 12337-1998.钢制球形储罐
本文读者也读过(8条) 1. 王占学 论智障生随班就读数学学习能力的培养[期刊论文]-教育教学论坛2011(4) 2. 巩建鸣.涂善东.牛蕴 火灾环境下液化气球罐力学响应的有限元分析与安全评价[期刊论文]-压力容器 2003,20(4) 3. 罐式集装箱安全运载危险品[期刊论文]-中国科技成果2006(21) 4. 沈圣.吴智深.杨才千.唐永圣.吴刚 一种基于分布式应变传感技术的新型应变增敏光纤[会议论文]-2008 5. 杨海堂.林洪亚 1000m3丙烯球罐的安全评定[期刊论文]-化工机械2010,37(3) 6. 国宏斌.李家才 基于ANSYS的LPG球罐的强度分析[期刊论文]-江苏船舶2008,25(3) 7. 巩建鸣.涂善东.牛蕴 火灾环境下液化气球罐瞬态热响应的有限元分析[期刊论文]-压力容器2002,19(5) 8. 赵新凯.蔺永诚 大型球罐的参数化设计及有限元应力分析[期刊论文]-石油化工设备技术2006,27(4)
万方数据
图４正常操作工况下的应力强度云图 图５风载荷工况下的应力强度云图
石油化工设备技术
图６地震载荷工况下的应力强度云图 图７液压试验工况下的应力强度云图
表２应力评定结果（一）
路径号
ＳＩＡΒιβλιοθήκη 设计载荷／ＭＰａＫＳｍ ＳⅡ １．５ ＫＳ。 ＳⅢ １．５ ＫＳ。 Ｓｌｙ
２１２．２ ３５２．５
２６７．８
３ Ｓ。 ７０５
图８凸缘结构应力强度云图
参考文献： ［１］ＪＢ ４７３２－－１９９５ 钢制压力容器一分析设计标准
Ｉｓ］． ［２］ＧＢ １２３３７－－１９９８钢制球形储罐［Ｓ］．
万方数据
3000 m3丙烯球罐应力分析与评定
作者： 作者单位： 刊名：
英文刊名： 年，卷(期)： 被引用次数：
曲永奎 大庆石化工程有限公司,黑龙江,大庆,163714
３ ０００ ｍ３丙烯球罐设计规范：ＪＢ ４７３２－－１９９５ 《钢制压力容器～分析设计标准》和ＧＢ １２３３７— １９９８＜＜钢制球形储罐》，其设计条件和主要参数如 表１所示。
表１球罐设计条件和主要参数
项
目
设计压力／ＭＰａ
设计温度／℃
工作压力／ＭＰａ
工作温度／℃
基本风压／（Ｎ·ｍ－２）
抗震设防烈度
场地土类别
图１ １／（２ｎ）球罐有限元模型
图３凸缘结构模型及边界条件
图２％球罐有限元模型
３．３地震载荷工况 地震载荷参照ＧＢ １２３３７－－１９９８，模型中以加
速度形式施加。模型与风载荷工况模型相同。球 罐承受内压、液体静压力、自重和地震载荷作用， 支柱底部全约束，纵剖面对称约束。 ３．４液压试验工况
模型同正常操作工况模型。球罐承受液压试 验压力、液体静压力和自重作用，支柱底部全约 束，纵剖面对称约束。 ４开孔补强计算
６ 结论 （１）采用分析设计方法比常规设计节省材料
１２％，球罐总造价下降近１８％。 （２）球罐的应力集中出现在上支柱与球壳的
连接处，合理地设计上支柱连接结构，避免连接件 刚度过大是球罐设计的主要问题。
（３）球壳与支柱连接部位的应力按一次应力 考虑，凸缘内壁拐角处的应力按二次应力考虑。
（４）球罐非受压元件的校核参照ＧＢ １２３３７－－１９９８。为方便提取拉杆拉力、支柱轴向力 及弯矩，建议支柱采用空间梁单元，拉杆采用空间 杆单元。
静设备
石油化工设备技术，２００８，２９（４）·４· Ｐｅｔｒｏ－Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
３ ０００ ｍ３丙烯球罐应力分析与评定
曲永奎
（大庆石化工程有限公司，黑龙江大庆１６３７１４）
摘要：应用ＡＮＳＹＳ有限元分析软件，建立了球罐整体及凸缘结构模型，分别计算在正常操作工况、风 裁荷工况、地震载荷工况和液压试验工况下的应力分布，并按照标准ＪＢ ４７３２—１９９５《钢制压力容器——分析 设计标准》对其进行了强度评定‘“。
１６ＭｎＲ １６ＭｎＩＩ
１７８００ ４８ １０ ０．９ ５３０ Ｏ
２．７
２载荷分析 球罐分析计算时考虑的载荷包括：内压、自重
（球壳质量、物料质量、附件质量等）、液体静压力、 风载荷和地震载荷［２］。
按ＪＢ ４７３２－－１９９５表３—３的规定，不需要同 时考虑风载荷和地震载荷。根据球罐的实际操作 情况，确定对以下工况进行应力分析：
球罐开孑Ｌ补强属于局部结构，不需要考虑风 载荷和地震载荷的作用。这里仅以ＤＮ６００ ｍｍ 人孔凸缘的结构计算为例说明，模型如图３所示。 内壁承受内压，凸缘端部承受等效轴向压力，球罐 壳体端部施加对称边界条件。 ５计算结果及强度评定
计算结果如图４～图８所示。对于球罐整 体，最大应力强度出现在球壳与上支柱连接处，且 随距离的增大而迅速衰减；对于凸缘结构，最大应 力强度出现在凸缘内壁拐角处。按ＪＢ ４７３２— １９９５进行应力强度评定，选取的线性化评定路径
（１）正常操作； （２）风载荷； （３）地震载荷； （４）液压试验。 ３球罐整体结构应力分析 ３．１正常操作工况 考虑结构和受力（自重、液体静压力、压力）的 对称性，选取１／（２ｎ）球罐模型（咒为支柱数），拉杆 和接管法兰的影响忽略不计，模型如图１所示。 球罐承受内压、液体静压力和自重作用，支柱底部 全约束，纵剖面对称约束。 ３．２风载荷工况 风载荷参照ＧＢ １２３３７－－１９９８，只考虑迎风侧 受压面。根据球罐制造安装方案，只考虑受拉拉 杆，选取％球罐模型，力学模型如图２所示。球罐 受到内压、液体静压力、自重和风载荷作用，支柱 底部全约束，纵剖面对称约束。
Ｉ－３
８０．６６ ３４６．５
２０９．０ ６９３
注：在计算包括二次应力强度的组合应力强度时，应选用工 作载荷进行计算，本文中均选用设计载荷进行计算，这 对于分析结果是偏于安全的。
路径号
Ｇ Ｈ
表３应力评定结果《二）
Ｓ１ ２６２．１
液压试验
０．９Ｒ。ｌ
ＳⅡ
４４１
３５２．６ ３３０．１
１．３５Ｒ。ｌ
６６１．５ ６６１．５
地震影响
基本雪压／（Ｎ·ｍ－。）
腐蚀裕量／ｒａｍ
焊接接头系数
球壳材料
支柱材料
拉杆材料 球罐内径／ｒｎｍ
球壳厚度／ｒａｍ
支柱数 装量系数
物料密度／（ｋｇ·ｍ＿３）
钢板厚度负偏差／ｒａｍ 水压试验压力／ＭＰａ
参
数
２．１６
５０～４５
１．９５ ４０
７５０
７度 Ⅱ类
近震 Ｏ １
１．０ ＪＦＥ—ＨＩＴＥＮ６１０Ｕ２Ｌ