球形储罐的应力分析

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。     

球罐用U型托板设计

GB 12337—1998《钢制球形储罐》规定了4种支柱与球罐连接型式,这4种结构各有优缺点。目前常采用加U型托板的结构,且通常认为加托板结构支撑的球罐受力较好。但对托板尺寸计算并没有详细的公式,只能根据实际工作经验进行设计。对此进行了分析论证,提出了U型托板设计时应注意的几个问题。     

球罐长圆型支柱与球壳连接型式优化

新版球罐标准GB 12337—2014《钢制球形储罐》中提出了长圆型支柱与球壳的连接型式。对于大型盛装重介质的球罐而言,采用此结构在立板支柱连接处上部会出现局部应力集中的情况。针对此情况在长圆型结构原有的基础上进行优化设计,并且以5 000m3液化石油气球罐为例,在相同工况下对优化前后两种结构进行有限元应力分析,通过结果对比可以看出,优化后的结构在原应力集中处的应力分布有明显改进。     

球罐支柱接合线根部的加工处理

1 引言 球罐支柱接合线是支柱与球壳的焊缝线,目前国内设计的球罐,支柱接合线根部的形状主要有两种形式(见图1)。 图1 支柱接合线根部形状 (1)支柱接合线根部与球壳自然相贯。由于支柱与球壳相贯位置角度的变化,在支柱接合线的根部形成了一个无法进行焊接操作的盲区。为弥补这一缺陷,保证支柱与球壳连接焊缝的“连续”和“完整”,设计者在该区域设置了U形托板,对上述无法连接部分进行加强。 (2)改变支柱接合线根部的形状,使之变为可以实施焊接角度的位置,支柱与球壳的连接焊缝为连续、完整的焊缝,该区域不设U形托板。     

10000m^3天然气球罐支柱与球壳连接结构的优化

通过对10000m3天然气球罐的b型和c型支柱及不同的支柱帽厚度和不同的连接板厚度的球罐结构进行有限元应力分析和研究,最后得到最佳的支柱与球罐的连接结构.     

α点局部应力分析与球罐优化设计

通过对球罐支柱与球壳连接最低点a的局部应力分析、讨论,总结出了a点附近局部应力的分布和变化规律。并认为在球罐设计中,与支柱相连接的赤道板和其他球壳板宜采用不等厚度,以降低a点附近的应力强度。为球罐的优化设计提供了切实可行的借鉴方法。     

球罐支柱与球壳连接处强度的有限元分析

针对球罐支柱与球壳连接处的有限元网格难以处理的问题,以1台2 500 m3丙烯球罐为例,采用有限元前后处理软件HyperMesh 6.0得到了高质量的网格划分.以该有限元模型为基础,采用有限元分析软件ANSYS 8.0模拟水压试验工况.同时结合现场水压试验,采用电测法对球壳及支柱相应部位进行应力测试.电测法、有限元应力分析结果以及理论计算值三者结果基本吻合,从而验证了采用HyperMesh6.0来处理支柱与球壳连接处的网格的可行性.计算结果表明,水压试验工况下该球罐最大应力点位于支柱盖板与球壳连接处壳体外壁,与GB 12337-1998《钢制球形储罐》中最大应力点位于支柱与球壳连接处的最低点的结论并不一致.     

ANSYS在大型球罐上的应用

采用有限元法对大型球罐进行有限元分析及优化设计,并对其危险截面进行了应力评定和强度校核同时对上支柱高度、托板厚度和筒体壁厚进行了优化设计。     

球罐支柱上口翻边加工工艺

球罐以其特有的占地小、受力好、建造费用低且周期短等优点，在石油化工介质储运中应用较多。球罐的支撑方式有多种，最常用的是支柱形式，支柱与球壳多采用相贯焊接，由于下端相交处形成“尖角”形状，造成该部位不易直接施焊而使高练强度削弱，为了解决这一问题，设计上常在此增加附件——托板，以改善施焊条件和进行补强，见图1。1990年，一种新颖实用的翻边式支柱结构被列入国标GB12337－90（钢制球形储罐）中，该结构简单省料，焊接量小且美观。由于加工难度较大，所以工程中应用尚不多。近年来，我单位在该方面进行了有益的探索，先…     

大型球罐有限元分析及优化设计

采用有限元法对大型球罐进行有限元分析及优化设计，并对其危险截面进行了应力评定和强度校核。同时对上支柱高度、托板厚度和筒体壁厚进行了优化设计。     

大型球罐的参数化设计和应力分析软件开发

利用可视化编程语言Delphi6 .0编制了大型球罐的参数化设计和应力分析软件 ,实现了球罐设计与ANSYS的无缝衔接。并以 10 0 0m3 的大型液化汽球罐为例 ,运用该软件与商业有限元软件ANSYS7.0 ,对其进行了参数化设计和有限元应力分析。采用应力分析设计方法 ,对人孔接管与球壳、支柱与球壳等连接位置的截面进行了强度校核。     

3000m^3丙烷球罐有限元分析

随着球罐设计容积的增大,用分析法对其进行设计越来越必要.采用ABAQUS有限元程序.对3 000 m3球罐的应力进行了分析计算.球罐内的介质为丙烷,球罐使用的材料为15 MnNbR钢板.计算表明,球罐球壳部分的最大应力值为232 MPa,小于材料的许用应力值,设备是安全的.球壳部分最大位移值为60.84 mm.支柱部分最大应力值为319 MPa,支柱最大位移为64.35 mm.     

四带球罐的一种新型分带结构

四带球罐的分带结构有温带和赤道带的材料利用率较低、焊缝较长、球壳板数量多以及温带与赤道带焊缝距支柱盖近等缺点.依据足瓣式球罐的板片布置原理,以1台5 000 m3的天然气球罐和1台3 500 m3的丙烷球罐为例,用扩展带的办法改变原有温带的结构和布置,减少了球壳板数量和焊缝长度,增加了材料利用率,改善了赤道带上环缝的应力分布状况.     

大型球罐的参数化设计及有限元应力分析

基于功能强大的可视化编程语言Delphi6．0,编制了大型球罐的参数化设计和应力分析软件,实现了球罐设计与ANSYS的无缝衔接。运用该软件与商业有限元软件ANSYS,对1000 m3的大型液化气球罐进行了参数化设计和应力分析,并采用应力分析设计方法,对人孔接管与球壳、支柱与球壳等连接处的界面进行了强度校核。     

200m^3氮气球罐结构优化设计

介绍了北京东方石油化工有限公司搬迁改造工程中200m^3事故氮气球罐的工程设计。在满足该球罐的工艺要求及设计规范要求的情况下,对球壳的材料、球壳的结构、接管补强结构及支柱结构等进行了优化设计。     

均匀地应力下套管壁厚对储气井井筒受力的影响

基于储气井结构满足弹塑性力学中厚壁圆筒理论,建立了套管-水泥环-地层耦合模型,并用ANSYS软件分析不同壁厚套管对井筒径向应力和环向应力的影响,对储气井套管的正确选择以及防止储气井失效有指导意义。     

球罐支柱轴向稳定性分析与设计

对影响球罐支柱轴向稳定性的各种载荷的作用进行了详细分析,并对载荷的组合工况进行了考证,就拉杆与支柱上端连接位置对支柱的稳定性影响进行探讨,得出球罐支柱轴向稳定通常取决于水压试验工况.拉杆与支柱连接位置对支柱稳定性影响不大,但对拉杆本身等有极大的影响.文章还指出GB 12337-1998标准中球壳a点的应力计算中应补充涉及支柱上端水平力及其弯矩的作用.     

1000m~3液态CO_2球罐支柱连接的非正切设计

液态CO2球罐属于低温球罐。本文以1000m3CO2球罐的设计为例阐述了球罐设计压力和设计温度的确定、材料的选择、球壳结构的设计及支柱结构的设计等内容,本文还论述了非正切支撑的支柱结构型式。     

压缩天然气高压储气井局部结构强度分析及疲劳寿命评估

压缩天然气高压储气井的高压储气方式广泛应用于国内压缩天然气加气站中,其安全性是加气站安全运行的关键。以某加气站压缩天然气高压储气井为研究对象,针对进排气接头和密封堵头2个局部危险结构,应用ANSYS有限元软件建立不同的简化力学模型,对其进行强度分析和疲劳极限计算,得出了最危险部位的应力分布和疲劳极限,并按照JB 4732—1995(2005年确认)《钢制压力容器——分析设计标准》中的相关准则对其进行应力评定及疲劳校核,为压缩天然气高压地下储气井的设计提供了参考依据。     

2310m~3储氮球罐建造中的质量控制

本文结合工程实践,从钢材质量、球壳板成形、球壳组装、焊接及消除残余应力等方面,介绍了国产2310m~3大型储氮球罐建造中质量控制的工艺技术措施。