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2000m3真空球罐设计

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卖家[上传人]：hs****ma

文档编号：508288673

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1、2000m3真空球罐设计第12卷第4期1998年12月东方电气评论DONGFANGDIANQIPINGLUNVol10N0IDec19982.2000m.真空球罐设计享c股份有堕V17L.鋈.雌行超交s蔓关键词真空球罐设计大开孔D乃炙rJ压力容器安全技术监察规程1概述3设计参数东方锅炉(集团)股份有限公司为绵阳89955部队设计制造的2OOC,m.真空球罐,属于国家863计划科研项目,超高速气动力实验装置中的关键设备.该套气动力实验(即风洞实验)装置是目前亚洲最大的风洞实验装置.它可以模拟高空气动环境,军事设备中的导弹,飞行器都需要在该套装置中进行气动实验,以检验导弹,飞行器的强度和飞行性能等,为进行空气动力结构设计获取重要的数据.使用球罐模拟高空气动力环境,在亚洲尚属首次.它和原来的柱形容器相比,具有实验精度高,连贯性好,占地面积小,节省材料等优点.2O00m真空球罐主要设计参数如表1所示.表1主要设计参数名称参数名释参数零蓝腐蚀余量/ram1设计温度/10焊缝系数1工作舟质空气造物场地类别/类I登称窖积/m2000基本风压/N-m一2400工作压力/Pa1.3基幸雪压/N?m叫20

2、0工作温度/i00地震烈度/度72主要设计依据4材料选择数设计的主要依据有;2O00m.真空球罐设计任务书GB150-89钢制压力容器GB1233790钢制球形储罐JB/T471192球形储罐型式与基本参收稿日期199805254.1主体材料的选择球罐与一般圆形压力容器相比有其特殊之处.首先,球罐容量大失效的影响大;其次,球罐装配复杂,且在现场安装组装对口多(焊缝多),角变形可能性大,局部应力也大;第三,球罐在现场安装,焊接条件苛刻,206东方电气评论第12卷因而对材料的可焊陛要求高.根据GB123379o,可供选择的材料有:20R,16MnR,15MnvR等.综合各方面因素,2000m真空球罐主体材料选为16MnR.4.2其它元件材料的选择其它元件材料的选择如表2所示.表2球罐其他元件材料的选择名称材料DN2000接管DN1200,DN600接管DNI200,DN600接管法兰人孔法兰,孔盖支柱5结构设计51球壳设计根据GB1233790,2000m真空球罐采用纯橘瓣式结构.球罐共分为5带,即上极带,上温带,赤道带,下温带和下极带.其中,上,下极带各由3块球片组成,上,下温带及赤道带

3、各由24块球片组成.该结构的优点是球壳拼装焊缝较规则,各带内或上下对称的带之间球片可以互换,施工简便,组焊进度快;由于分块分带对称,因此装配应力及焊接内应力较均匀;瓣片尺寸大,减步了环带及焊缝,容易保证球罐质量.5.2支柱设计2000m真空球罐支柱采用赤道正切式.根据JB/T471192要求,共设有12根支柱.支柱布置在赤道带球片之间,受力均匀,易保证焊接质量.支柱承受球罐的重量,为了承受风载荷和地震载荷,保证球罐的稳定性,在支柱之间设置了可调式拉杆这种支柱的优点是:受力均匀,弹性好,安装方便,施工简单,容易调整,现场操作和检修也方便.由于本设计2000m.真空球罐的直径甚大(1570O),支柱高度高(8500mm),且支柱与赤道带球片焊接难度大,为了减少工地焊接工作量,支柱采用双段式支柱.支柱与球壳连接端部设有半球形盖板以防止雨水及杂物进入支柱内.半球形盖板的优点为;受力均匀,抗拉断能力较强.此外,为使支柱内部的气体在火灾时能够及时溢出以保护支柱,在支柱上还开有排气孔.5.3人孔和接管设计为方便现场检修,2000m真空球罐上,下极各设有一个DN630人孔.且按用户要求在赤道带设有一个

4、DN2000大接管,在下温带分别设有DN1200,DN600接管各一个.从目前掌握的资料看,在设备上开有DN2000大开孔的球罐在亚洲也尚属首次.5.4平台扶梯设计为方便操作与检修,2000m真空球罐上设有平台扶梯.平台由顶部平台,中间平台构成.顶部平台主要用于工艺操作,中间平台则为了操作人员上下顶部平台时中间休息而设.扶梯由上部近似于球面螺旋线形的盘梯和下部直梯两部分组成.上部扶梯采用盘梯的优点:第一,由赤道处中转平台可以一直连接到球罐顶部的圆形平台,中间不再需要增加中转平台,行程较短行走舒适,没有陡升陡降的感觉;第二,节省材料;第三,梯子与球面之间的距离始终保持不变.5.5球壳坡口设计球壳采用不对称x型坡口,坡口间隙02mm.这种坡口的优点是:焊缝造型美观,便于检查.6计算6.1壁厚计算按外压计算球罐各主要受压元件壁厚如表3所示.6RR轨第4期尹剑南2000m.真空球罐设计2O7衰3按外压计算的主要受压元件壁厚6.2开孔补竭计算2O00m.真空球罐上除上,下极板上的人孔接管(DN630)采用补强圈补强外,其余各大接管均采用接管补强法进行开孔补强.按等面积补强法计算后得知:各接管开孔

5、均满足开孔补强要求6.3法兰计算按GBI5089对所选用各法兰进行校核计算后得知:各法兰校核合格.6.4球罐校核按GB1233790对球罐各项应力进行校核后可知:球罐所受各项应力均合格.7制造要求7.1球壳用钢板原材料检验用于上,下极和赤道带的钢板逐张进行超声波探伤检查,合格标准按zBJ74003钢板超声波探伤标准规定的I级.7.2焊缝的无损检验(1)球体的所有对接焊缝都经过100射线探伤检查,其合格标准按GB222387钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级规定的级,并进行2O超声波复探,合格标准按JBI15281锅炉和钢制压力容器对焊接焊缝超声波探伤规定的I级.(2)所有焊补处表面及真空球罐对接焊缝内外表面(包括人孔及公称直径大于或等于250mm接管的对接焊缝内外表面),补强圈及支柱的角焊缝外表面均进行100磁粉探伤,合格标准按JB3965-85钢制压力容器磁粉探伤规定的级.7.3热处理要求与球壳极板相焊的各接管及补强圈在厂内装焊,并在厂内进行消除应力热处理后出厂.7.4气密性试验由于2O00m真空球罐的特殊性,仅要求球罐制造,安装,检查合格后进行气暂性试验.试验所用气体要求为:干燥洁净的空气氮气或其它惰性气体,试验压力为0.1O5MPa8结论2O00m真空球罐已于1996年在绵阳89955部队安装完毕并顺利通过超真空实验.两年来使用,运行状况良好.其合理的设计结构,良好的制造质量,安全的使用性能,得到了用户的一致好评.该工程被评为优良工程.Designof2000m.VacuumSphericalTankYinJinannanAbstractThedesignof2000mvacuumsphericaltankisintroducedinthispaperKeywordsVacuumsphericaltankDesignBigopening

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