球罐工程设计与计算软件的研究

摘要

球罐是石油化工装置和储运系统设施的关键设备。随着石油化工行业的迅猛发展，球罐得到了大量的使用。球罐造价高、投资费用大，球罐工程设计的最佳化是利国利民的大事。本文重点进行球罐工程设计的研究，主要研究内容包括： (1)球罐强度的设计，主要通过分析国内球罐材料的使用现状和常用球罐容积及其储存介质的操作条件、物料特性等的影响，在进行了球壳强度和工程投资造价的计算后，找出了常用规格球罐材料的选用规律。一般条件下16MnR是最适宜的球罐用材料，选用最佳；对于高参数的球罐，即V≥2000m<'3>且P≥1.8Mpa时，应采用强度较高的15MnNbR或07MnCrMoVR材料。而对于低温球罐通常条件下，即V<2000m<'3>且P<1.8Mpa时，应选用低温钢板16MnDR材料；对于高参数的球罐，采用低温高强用钢板07MnNiMoVDR比较适宜。 (2)球罐结构的设计，主要研究各种球壳分瓣形式的异同点，通过不同形式的分瓣块数、焊缝长度的比较，设计出了最佳的球瓣结构尺寸，1000m<'3>采用三带8柱混合式结构，2000m<'3>采用三带10柱混合式结构。同时对球壳板焊接坡口及支柱结构型式等方面进行系列的归纳总结。 (3)利用Visual Basic 6.0计算机语言开发了设计绘图过程中需用的混合式结构球瓣尺寸计算软件。解决了设计绘图时球壳分瓣尺寸计算参数多、运算烦琐、效率低下的手算问题，对于帮助快速比较、确定球壳分瓣形式，实现球壳设计的最佳化做了有用的工作。开发的设计计算软件，使用者在人机交互界面上输入基本参数后，软件可以自动计算球壳各部分的尺寸。编制的软件操作简单、便捷，所选用的编程语言具有较强的人机交互界面开发能力，也为今后进一步扩充软件系统打下了基础。 球罐工程设计方法的研究非常适合作者所在单位的具体应用环境，解决了设计过程中经常被设计者忽视的影响球罐设计质量的重要基础问题。成果的应用可以大大加快设计进度、提高工作效率，从而实现提高球罐工程设计质量，确保设计出最优的球罐产品。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章引言

1.1研究背景

1.2研究内容与意义

第2章球壳强度设计

2.1球壳材料的选择

2.1.1球壳用钢材料

2.1.2选材原则

2.2球壳强度的计算

2.2.1球壳壁厚计算公式

2.2.2储存物料的特性

2.2.3球壳厚度设计

2.3球壳用钢板的使用要求

2.3.1球壳钢板的检验要求

2.3.2储存介质的影响及要求

2.4球壳用钢板材料的确定

2.4.1钢板强度指标影响的分析

2.4.2钢板材料费用的分析

2.4.3球壳用钢板材料的选用

2.5球壳用配套材料的选用

2.5.1球壳用锻件的选用

2.5.2球壳用焊接材料的选用

第3章球罐结构设计

3.1球壳分瓣形式

3.1.1桔瓣式分瓣方法

3.1.2足球式分瓣方法

3.1.3混合式分瓣方法

3.2球壳分瓣方法的计算

3.2.1桔瓣式结构排板的计算

3.2.2混合式结构排板的计算

3.3球壳分瓣方法的比较

3.3.1球壳分瓣的原则

3.3.2标准分瓣形式

3.3.3工程应用实例

3.4球壳分瓣的最佳化

3.5球壳板坡口设计

3.5.1球壳板坡口设计原则

3.5.2球壳板坡口形式

3.5.3球壳板焊接顺序

3.6球壳板压制方法

3.6.1二次下料法

3.6.2一次下料法

3.7球罐支承结构

3.7.1支承形式

3.7.2支柱与球壳连接结构

第4章球壳分瓣尺寸计算的软件开发

4.1球壳分瓣尺寸计算软件的功能

4.2球壳分瓣尺寸计算软件的实现

4.2.1主界面设计

4.2.2按钮功能实现

4.3球壳分瓣尺寸计算软件的应用

4.3.1算例1

4.3.2算例2

第5章结论

参考文献

致谢