大型液化气球形储罐有限元分析设计

摘要

随着社会的发展和技术水平的进步，石油化工领域液化气球罐的设计、制造也一直在向着大型化方向发展。目前设计、制造大型液化气球罐的能力，也往往被看作是用来衡量各国技术水平和综合国力高低的标准之一。 球罐是一种典型的薄壳压力容器，随着容积的增加，其设计、加工制造、组装及热处理的难度也随之增大，随着计算机技术应用的不断深入，有限元分析设计已经在工程上得到广泛应用。采取有限元分析技术可以更加准确、直观地反映非线性应力分布，便于结构优化处理，使大型球罐的设计更趋合理性。 本课题来源于中国石油庆阳石化公司，270万吨/年炼油搬迁改造集中加工3000m3液化气丙烯球罐设计项目。本文针对球罐设计的特殊性以及其所涉及到的材料选择、制造、现场组焊以及热处理等方面的技术进行深入分析，提出了切实的解决方案，有限元分析结论对球罐设计起到指导作用，为大型球罐有限元分析设计奠定了基础。 本文应用ANSYS8.0，手工划分网格，采用多种单元，模拟4种工况，对球罐进行整体结构分析，特别对两个大开孔部位进行局部应力分析，采取了最合理的补强方式，从而在确保其满足强度、稳定性、可靠性的条件下降低球壳壁厚，减少结构自重节省了大量投资。本文研究结果可以为相关领域大型薄壳结构设计提供有益的参考。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1研究课题和来源

1.2课题研究的目的和意义

1.3与课题研究相关的国内外动态

2设计标准的确定

2.1常规设计与分析设计

2.2常规设计

2.3分析设计

2.3.1分析设计的基本方法

2.3.2应力分类

2.3.3应力强度评定

2.4设计标准的确定

3有限元分析理论

3.1有限元法

3.2有限元法的基本架构

3.3 ANSYS软件简介

4球罐设计主要控制点

4.1设计材料选用

4.2球罐的局部结构设计

4.3球罐的制造

4.4球罐的组焊

4.5球罐的热处理

4.6本章小结

5球罐有限元模型的建立

5.1载荷分析

5.1.1载荷分析

5.1.2设计参数

5.1.3计算条件及材料性能参数

5.2结构分析和力学模型

5.2.1球罐整体结构力学模型与有限元模型

5.2.2人孔及DN250接管局部结构力学模型与有限元模型

6球罐的有限元分析

6.1球罐整体应力分析

6.2球罐人孔及DN250接管局部结构应力分析

6.3球罐的强度评定

6.3.1球罐整体的强度评定

6.3.2球罐人孔及DN250接管局部结构的强度评定

6.3.3球罐拉杆的强度评定

7结论与展望

参考文献

附录A “容标委”关于3000m3丙烯球罐应力分析报告的审查意见

致 谢