球罐结构支柱拉杆应力分析计算

《压力容器》杂志2012年第7期上发表的《球罐整体结构自振周期计算及地震响应分析》一文中通过不同的方法对多种规格球罐结构水平刚度、自振周期及地震响应进行分析计算,指出现行球罐设计标准GB 12337—1998《钢制球形储罐》对大型球罐的计算误差较大,《压力容器》杂志2006年第3期上发表的《球罐整体结构水平刚度及支柱拉杆应力分析》一文中给出一种较精确的球罐整体结构水平刚度、自振周期的工程计算方法。通过不同的方法对多种规格球罐结构水平地震工况的支柱和拉杆及地脚螺栓的应力分析计算,指出球罐结构设计应注意的问题,为球罐设计标准的改版提出一些建议。     

水平力作用下无拉杆球罐支柱的应力分析

重点分析水平力作用下无拉杆球罐的受力状态,以及支柱的应力分布。采用支柱的分段处理,建立了球罐的力学模型,推导出支柱的垂直载荷、弯矩和轴向正应力的计算公式,其中,垂直载荷明显小于GB 12337—2014中的计算结果,轴向正应力主要来源于弯曲正应力。以某1500 m3无拉杆球罐为例,建立了该球罐的有限元模型,计算了位移、应力、底面约束反力等,与力学模型的计算结果基本吻合。     

球罐整体结构水平刚度及支柱拉杆应力分析

将球壳和上支柱处理为刚．体，球罐质量集中于球心，下支柱处理为结构梁，拉杆处理为只能受拉的绳索（计算中只考虑受拉拉杆），按结构力学分析计算球罐水平刚度和自振周期，以及在水平地震力和风力载荷作用下，下支柱和拉杆的应力（也可考虑基础不均匀沉降球罐整体倾斜的影响）。通过研究得到的计算方法可用于球罐的工程设计和计算。     

球罐整体结构自振周期计算及地震响应分析

通过不同的方法,对多种规格球罐整体结构的自振周期及地震响应进行分析计算,发现球罐设计标准GB 12337的计算误差较大,《压力容器》杂志2006年第3期上发表的《球罐整体结构水平刚度及支柱拉杆应力分析》一文中介绍的方法的计算结果与有限元模态分析计算结果较吻合。     

多基础不均匀沉降球罐的应力分析

采用有限元计算方法,对一出现多个基础不均匀沉降的在役液化石油气球罐进行了应力计算,并对球罐的应力进行了分析和评定,根据计算结果得到了多基础不均匀沉降球罐的应力分布规律,分析了基础不均匀沉降对球罐应力的影响。结果表明,基础的不均匀沉降对球壳应力影响较小,但对支柱的应力影响较大;由于多个基础的不均匀沉降,各支柱上产生了大小不同的附加应力,各支柱应力分布很不均匀,部分支柱应力超标;附加应力的大小与支柱基础的沉降差有关;加载时,各支柱上的载荷和应力重新分配,外载产生的应力和自重产生的附加应力叠加,叠加后,原来承受拉应力的支柱上应力减小,原来承受压应力的支柱上应力增大。     

基础不均匀沉降球罐的安全评定

一般说来球罐基础的沉降量很难保证完全相同,尤其是已承载多年的基础,总存在一定的沉降差。基础不均匀沉降时,将会引起支柱承载的不均匀,造成球罐破坏。采用有限元计算方法,对一出现基础不均匀沉降的在役液化石油气球罐建立弹性模型进行了应力计算。根据计算结果在水压工况时支柱应力超过材料屈服强度。进一步建立该球罐的弹塑性模型,分析材料非线性对支柱应力的影响。并结合试验测试,对球罐是否可以继续使用进行了评定。根据分析结果建议对该球罐在加强检验的条件下降低负荷使用。     

子模型法在球罐应力分析中的应用

工程设计中常需要对大型球罐的支柱连接区进行详细的应力分析。由于球罐设计需考虑风载荷及地震载荷,有限元分析时需对整体的1／2建模,计算规模大,在一定计算机容量下,网格密度受限,使得支柱连接区很难得到较高计算精度的解。子模型技术是解决此类问题最为有效的手段。对一大型球罐采用壳单元对主体结构进行1／2建模,并应用壳到体的子模型技术对支柱连接区进行应力分析,探讨该技术在大型球罐应力分析中的适用性。分析表明,在有限的计算机资源下采用壳到体的子模型技术可得到精度较高的计算结果。     

球形储罐的抗震性能分析研究

球形储罐是石油化工行业最常用的设备之一,其存储物质具有易燃、易爆、剧毒、腐蚀等特性。地震荷载作用下球形容器（球罐）抗震安全保障问题已经成为特种设备抗震研究中重要的课题之一。基于ANSYS有限元软件,首先建立典型球罐力学模型,通过地震波激励下精确的时程反应分析,确定应力显著发生的位置;其次,分析球罐支撑结构设计参数（支柱数目、直径,拉杆直径等）对球罐抗震性能的影响;最后,选取几种典型的大、中、小型球罐,明确各类球罐的抗震性能。该研究为球罐抗震安全保障及设计提供合理依据。     

球罐支柱型式及其与球壳连接的结构

通过对10000m^3天然气和3200m^3液化石油气球罐不同支柱型式及其与球罐连接结构进行了研究，分别对操作工况和地震工况的应力进行了有限元分析，得出了一些结论，对合理选择球罐与支柱连接结构型式提出一些基本原则。     

压力管道断裂及失效评估

介绍了在评估压力管道断裂失效问题中的一种有效的方法,通过对含有裂纹管线进行应力强度因子的计算,成功地计算出含有环向裂纹管的应力强度因子问题,在对管线的强度和可靠性评估中,要比传统方法简洁、快速。     

改进型U形柱支撑球罐与加托板的支柱支撑球罐应力状态对比分析

对一种GB12337未包含支柱支撑结构形式的3000m^3球罐——改进型U形柱支撑球罐,进行了应力分析,并与通常认为受力状态较好的加托板结构支撑的同参数球罐进行了应力分析对比。结果表明,无论从受力状态还是建造合理性方面,其都不失为一种结构优良的球罐支撑方式。     

-50℃ 15MnNiNbDR钢制2000m~3乙烯球罐的安装工艺

介绍了国产首台乙烯装置用-45~-50℃2000 m3乙烯球罐的安装技术,通过对安装过程中的焊接工艺控制、热处理等关键环节的严格控制,成功完成该球罐的安装工作。     

-50℃15MnNiNbDR钢制2000m^3乙烯球罐制造工艺的试验研究

通过-50℃低温钢15MnNiNbDR钢板以及配套锻件、配套焊接材料的应用研究,掌握乙烯装置用-45～-50℃的2000m^3乙烯球罐的制造关键技术;通过对制造过程中各关键环节的严格控制,研制出容积2000m^3、设计温度-45℃、设计压力1．75MPa的乙烯球罐。     

球罐监督检验品质的安全控制

系统论述了球罐监督检验品质安全控制的5个环节和5个层次的内容,明确开展球罐监督检验工作的实施路径,为保障球罐安全运行提供参考。     

球罐人孔凸缘新型补强结构设计

凸缘是球型储罐人孔补强首选的补强结构。通过应用ANSYS有限元软件对多组凸缘结构进行分析比较，提出了一种采用板材制造的新型球罐人孔补强结构。在此基础上，利用ANSYS软件提供的参数化设计语言APDL编写了人孔补强结构设计的全自动化分析程序，并对4000 m3碳四球罐、2000 m3乙烯球罐及3000 m3丙烷球罐人孔补强结构进行了极限载荷分析与评定。     

Support and Positioning Mechanism of a Detection Robot inside a Spherical Tank

Large pressure equipment needs to be tested regularly to ensure safe operation;wall-climbing robots can carry the necessary tools to inspect spherical tanks,such as cameras and non-destructive testing equipment.However,a wall-climbing robot inside a spherical tank cannot be accurately positioned owing to the particularity of the spheri-cal tank structure.This paper proposes a passive support and positioning mechanism fixed in a spherical tank to improve the adsorption capacity and positioning accuracy of the inspection robot.The main body of the mechanism was designed as a truss composed of carbon fiber telescopic rods and can work in spherical tanks with diameters of 4.6-15.7 m.The structural strength,stiffness,and stability of the mechanism are analyzed via force and deformation simulations.By constructing a mathematical model of the support and positioning mechanism,the influence of struc-tural deformation on the supporting capacity is analyzed and calculated.The robot positioning method based on the support and positioning mechanism can effectively locate the robot inside a spherical tank.Experiments verified the support performance and robot positioning accuracy of the mechanism.This research proposes an auxiliary support and positioning mechanism for a detection robot inside a spherical tank,which can effectively improve the position-ing accuracy of the robot and meet the robotic inspection requirements.     

关于我国球罐技术精细化的几点思考

近年来,我国球罐技术取得了较大进步,很多大型高参数球罐已实现了国产化,但要做到从有到精还有一定差距。结合目前的技术状况,从存储工艺对设备的技术经济影响、采纳先进设计技术理念、强化球罐材料专用化配套开发,以及完善制造、安装、检验的细节技术等方面,讨论了球罐技术向精细化发展的要点。对今后球罐研究工作及提高建造技术水平都有一定的指导作用。     

首台15MnNbR钢制2000m3液化石油气球罐设计

介绍了国内首次建造的2台15MnNbR钢制2000m^3液化气球罐的设计情况。对我国大型液化气球罐的选材，设计及建造有一定的指导作用。