大型立式圆筒形储罐的结构设计及焊接工艺设计毕业论文.doc

1、 Q235储罐毕业设计 作 者：刘侨 系 别：机电工程系 班 级：焊接 1201 学 院：四川建筑职业技术学院 内 容 摘 要 油品和各种液体化学品的储存设备 储罐，是石油化工装置和储运系统设施的重要组成部分。近几十年来，发展了各种形式的储罐 ，但最 常用的还是立式圆筒形储罐。 本文设计的即为立式圆筒形储罐。 立式圆筒形储罐 需在现场施工 ，并且外观及内部结构设计上要 经济适用， 另外 在设计的过程中 注意储罐所受的自然环境对储罐的影响，如增强储罐的防风、防雪、抗震等功能 。 根据储存介质的要求来进行立式圆筒形储罐的选材，本文中储罐的介质为煤油，罐 体采用 Q235A钢材 。 罐壁结构采用不等

2、厚罐壁，罐底采用设环形边缘板罐底，罐顶采用拱顶结构。 根据施工现场的环境要求及 储罐钢材、罐身厚度等参数选择合适的焊接方法及焊接材料，采用埋弧焊及手工电弧焊结合的焊接方法，做到所使用的方法 快速简便且耐用。最后是对 储罐整体进行 检测。 本文参照压力容器、大型储罐等标准，结合设计经验，着重阐述了大型立式圆筒形储罐的结构设计及焊接工艺设计的要点。 关键词 ： 立式储罐；埋弧焊；手工电弧焊 ；焊接结构；焊接工 艺 Abstract Oil and various liquid chemicals storage equipment - tanks, chemical plant and oil s

3、torage and transportation facilities, an important component of the system. As the vertical cylindrical storage tanks need to site construction, which in appearance and structure design to achieve economical and pay attention to the natural environment of the storage tank storage tank suffered the i

4、mpact of the design process to be enhanced, to reach wind, snow, earthquake, etc. role. This tank wall structure using ladder-type tank wall, tank bottom edge of plate with circular tank bottom set, tank top with dome structure. Storage medium according to the requirements of the selection of vertic

5、al cylindrical tanks, the media in this article for the kerosene tank, tank with Q235A steel. According to the construction site environmental requirements and tank steel, body thickness and other parameters can select the appropriate welding methods and welding materials, this paper combined with s

6、ubmerged arc welding and manual arc welding method, the method used to achieve fast and easy and durable. Finally, the iterative experiments on the overall test. This reference pressure vessels, large tanks and other standards, combined with design experience, focusing on the large vertical cylindri

7、cal storage tank structural design and welding process design elements. Keywords： Vertical Tank； SAW； Manual metal arc welding 目 录 （ ） 1 绪论 1 1.1 立式圆筒形储罐的发展 1 1.2 Q235A 钢材 2 1.3 埋弧焊 2 1.4 手工电弧焊 3 2 立式圆筒形储罐的罐壁设计 4 2.1 储罐的整体设计 4 2.2 储罐的强度计算 4 2.2.1 储罐壁厚计算 4 2.2.2 储罐的 应力校核 5 2.3 储罐的风力稳定计算 5 2.4 储罐的抗震计算

8、 6 2.4.1 地震载荷的计算 6 2.4.2 抗震验算 8 2.4.3 液面晃动波高计算 10 2.4.4 地震对储罐的破坏 10 2.4.5 储罐抗震加固措施 10 2.5 罐壁结构 11 2.5.1 截面与连接形式 15 2.5.2 罐壁的开孔补强 17 2.5.3 壁板宽度 18 3 立式圆筒形储罐的罐底设计 19 3.1 罐底结构设计 19 3.1.1 罐底的结构形式和特点 19 3.1.2 罐底的排板形式与 特 点 19 3.2 罐底的应力计算 21 4 立式圆筒形储罐的罐顶设计 18 4.1 拱顶结构及主要的几何尺寸 18 4.2 扇形顶板尺寸 19 4.3 包边角钢 27 5

9、 储罐的附件及其选用 28 5.1 透光孔 28 5.2 人孔 29 5.3 通 气孔 30 5.4 量液孔 31 5.5 储罐进出液口 31 5.6 法兰和垫片 32 5.7 盘梯 32 6 备料工艺 34 6.1 原材料储备 34 6.2 钢材的预处理 35 6.2.1 钢材的矫正 35 6.2.2 钢材的表面清理 36 6.3 放样、号料 36 6.4 下料和边缘加工 26 6.5 弯曲和成型 26 7 装备工艺 28 7.1 整体装配与焊接 28 7.1.1 装配方法概述 28 7.1.2 倒装法装配和焊接 28 7.2 部件装配与焊接 29 7.2.1 罐底的组装 29 7.2.2

10、顶圈壁板的组装 29 7.2.3 顶板的组装 29 7.2.4 顶板的组装 29 7.2.5 罐壁与罐底的 连 接 42 7.3 罐壁板组对用卡具 42 7.3.1 专用卡 具的结构与工作原理 42 7.3.2 操作顺序 43 8 焊接工艺 45 8.1 材料焊接性分析 45 8.2 焊接方法 45 8.3 焊接材料 46 8.4 焊接设备 47 8.5 检测 48 结论 48 致谢 48 参考文献 48 附录 A(英文文献 ) 附录 B（中文翻译） 引言 Q235A 韧性和塑性较好，有一定的伸长率，具有良好的焊接性能和热加工性。 Q235A一般在热轧状态下使用，用其轧制的型钢、钢筋、钢板、钢

11、管可用于制造各种焊接结构件、桥梁及一般不重要的机器零件，如螺栓、拉杆、铆钉、套环和连杆等。 由 Q+数字 +质量等级符号 +脱氧方法符号组成。它的 钢号 冠以 “Q” ，代 表 钢材 的屈服点，后面的数字表示 屈服点 数值，单位是 MPa，例如 Q235表示屈服点（ s ）为 235MPa的碳素结构钢。 必要时钢号后面可标出表示质量等级和脱氧方法的符号。质量等级符号分别为 A、 B、 C、 D。 A指不做冲击， B在 20 度以上， C 在 0度以上， D 在-20 度以上， A到 D 所不同的，指的是它们性能中冲击温度的不同。分别为：Q235A 级，是不作冲击韧性试验要求； Q235B 级，

12、是作常温（ 20 ）冲击韧性试验； Q235C 级，是作 0 冲击韧性试验； Q235D级，是作 -20 冲击韧性试验。脱氧方法符号： F 表示沸腾钢； b 表示半镇静钢： Z 表示镇静钢； TZ表示特殊镇静钢，镇静钢可不标符号，即 Z 和 TZ都可不标。例如 Q235-AF表示 A 级沸腾钢。 碳 C ： 0.22% 硅 Si： 0.35% 锰 Mn： 1.4% 硫 S ： 0.050% 磷 P ： 0.045% 铬 Cr：允许残余含量 0.030% 镍 Ni：允许残余含量 0.030% 铜 Cu：允许残余含量 0.030% 力学性能 抗拉强度 b (MPa) ： 370 500 屈服强度

13、s (MPa) ： 16 时 :235; 16 40 时 :225; 40 60 时 : 215; 60 100 时 : 215; 100 150 时 : 195; 150 时 : 185 伸长率 5 (%) ： 40 时 :26;40 60 时 :25;60 100时 :24;100 150 时 :22;150 200时 :21 ; 冷弯（弯 180 ）：【纵向】钢厚度 16 时，弯心直径 d=a；钢厚度 16100 时，弯心直径 d=2a； 【横向】钢厚度 16 时，弯心直径 d=1.5a；钢厚度 16 100时，弯心直径 d=2.5a 1 绪论 1.1 立式圆筒形储罐的发展 油品和各种液

14、体化学品的储存设备 储罐，是石油化工装置和储运系统设施的重要组成部分。自 1972 年采用钢制焊接储罐后，其容量逐步扩大，目前最大容量以达到 4324 10 m 。近几十年来，发展了各种形式的储罐，例如大型卧式圆筒形、球形、立式圆 筒形储罐等。其中在石油化工生产中大量采用大型立 式圆筒形储罐。这是由于大型立式圆筒形储罐具有容积大、使用寿命长 、 热设计规范 、 制造的费用低 、 节约材料 、 易于制造 、 便于在内部装设工艺附件以及工作介质在内部相互作用等优点。 当前大型储罐需要深入探讨研究的问题很多，如更完善解决油品和易挥发产品损耗和环境污染，为此要开发损耗更小、建造和维修更方便的内浮顶罐

15、； 储罐的大型化，为此开发了储罐用的高强的钢 ； 储罐的 CAD 辅助设计 ； 储罐计量和储运系统的自动化 ； 储罐清洗的机械化 ， 储罐维护修补的化学化等。此外，由于储罐的大型化带来的储罐 稳定性、罐顶结构和设计、全天候的储 罐附件、消防措施、罐基础等都是当前立式圆筒形储罐的研究重点。 以上的诸多问题是 本 设计的 研究的重点 ，要更好的优化大型立式储罐的设计，从而做到制造的大型立式储罐既节约环保又经济适用。 20 世纪 70 年代以来，内浮顶储油罐和大型浮顶油罐发展较快。第一个发展油罐内部覆盖层的是法国。 1955 年美国也开始建造此种类型的储罐。1962 年美国德士古公司就开始使用带盖浮

16、顶罐，并在纽瓦克建有世界上最大直径为 187 ft（ 61.6 m）的带盖浮顶罐。至 1972 年美国已建造了 600 多个内浮顶罐。 1978 年国内 3000 3m 铝浮盘投入使用，通过测试蒸发损耗标定，收到显著效果。 近 40 年来，储罐大型化迅速发展。 1962 年美国首先建成了 4310 10 m 大型浮顶原油罐（直径 87m ，罐高约 21m ）； 1963 1964 年间荷兰欧罗巴港建成了 4 台 4310 10 m 浮顶油罐（直径 115m ，罐高 14.6m ）； 1971 年日本建成了 4316 10 m 浮顶油罐（直径 109m ，罐高 117.8m ）；接着沙特阿拉伯建

17、成4320 10 m 巨型浮顶油罐（直径 110m ，罐高 22.5m ）。 1985 年中国从日本引进第一台 4310 10 m 浮顶油罐，到目前已建成 4310 10 m 浮顶油罐（直径 80m ，罐高 21.80m ）几十台。目前国内对 4310 10 m 油罐有比较成熟的设计、施工和使用的经验，国产大型储罐用高强度 钢材 已能够批量生产 1 。 国内外有很多储罐的设计和建造标准，并且对储罐的发展起了很大的推动 作用。 例如国外标准：美国石油学会标准钢制焊接油罐 API 650、日本工业标准钢制焊接油罐结构 JISB 8501、英国标准石油工业立式钢制焊接油罐 BS 2654、美国石油学会标准大型焊接低压储罐设计和建造推荐规定 API 620。 中国标准：立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范 GB 50341、石油化工立式圆筒形钢制焊接储罐设计规范 SH 3046、立式圆筒形钢制焊接油罐施工及验收规范 GBJ 128、钢制焊接常压容器 第十二章 立式圆筒形