【正文】 形容器板厚的一半。 以上兩個特點使球罐在用材 上 遠(yuǎn)比同樣容量、同樣壓力下的圓通形容器省料。 ? 球罐占地面積小，且可向空間高度發(fā)展，有利于地表面積的利用。 由于這些特點，再加上球罐基礎(chǔ)簡單、受風(fēng)面積小、外觀漂亮，可用于美化工程環(huán)境等原因，使球罐的應(yīng)用得到很大的發(fā)展。 球罐可按不同方式 分 類，如按儲存溫度、結(jié)構(gòu)形式等。 按儲存溫度分類 球罐一般用于常溫或低溫。只有極個別場合，如造紙工業(yè)用的蒸煮球罐，使用溫度高于常溫。 ? 常溫球罐 如液化石油氣（ LPG）、氨、氧、氮等球罐。一般說這類球罐的壓力較高，取決于液化氣的飽和蒸氣壓或壓縮機(jī)的出口壓力。常溫球罐的設(shè)遼寧石油化工大學(xué)順華能源學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）用紙 計溫度大于 20℃ 。 ? 低溫球罐 這類球罐的設(shè)計溫度低于或等于 20℃ ，一般不低于 100℃ 。壓力屬于中等（視該溫度下介質(zhì)的飽和蒸氣壓而定）。 ? 深冷球罐 這類球罐的設(shè)計溫度在 100℃ 以下。往往在介質(zhì)液化點以下儲存，壓力不高，有時為常壓。由于對保冷要求高，常采用雙層球殼。 目前國內(nèi)使用的球罐，設(shè)計溫度一般在 40℃ ~50℃ 之間。 按結(jié)構(gòu)形式分類 按形狀分有圓球形、橢球形、水滴形或 上述幾種形式混合。 圓球按分瓣方式分有橘瓣式、足球瓣式 、 混合瓣式 三種。 圓球形按支撐方式分有支柱式、裙座式、半埋式、 V形支撐等。 在材料方面 用碳素鋼和低合金鋼制球罐，不適用于高合金鋼及有色金屬球罐。因為采用高合金鋼等鋼板制造單層球罐或制造雙金屬復(fù)合板單層球罐，在我國還沒有實踐，有關(guān)技術(shù)沒有掌握，在現(xiàn)階段標(biāo)準(zhǔn)不易列入 。 設(shè)計壓力不大于 4MPa. 過去的球罐標(biāo)準(zhǔn)對球殼壁厚做出 了小于或等于 50mm的限定，實際上也是對設(shè)計壓力的限定。隨著冶金工業(yè)的發(fā)展，壓力容器用鋼板的厚度早已超出 50mm,認(rèn)為 50mm 以上厚度的鋼板質(zhì)量部穩(wěn)定和不能保障質(zhì)量供貨的觀點應(yīng)淘汰，鋼板厚度無論多少，只要能滿足標(biāo)準(zhǔn)（ GB123371998）中材料的有關(guān)規(guī)定，就可以制造球罐。 球殼結(jié)構(gòu)為桔瓣式或混合式，支座為支柱支撐。球殼結(jié)構(gòu)沒有采用足球瓣式是因為它適用于只在溶劑較小的球罐，不適用于制造較大容積的球罐，應(yīng)用場合少。而且這種組裝和焊接比較困難，在我國沒有實踐經(jīng)驗。 混合式球罐的球殼結(jié)兼容了足球瓣式和 橘 瓣式球殼 的優(yōu)點，故混合式球殼結(jié)構(gòu)最優(yōu)。 輻射作用對人體有極大的危害性，因此對儲存輻射介質(zhì)的球罐在設(shè)計制造方遼寧石油化工大學(xué)順華能源學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）用紙 面和安全防護(hù)上須有嚴(yán)格的要求。而且，長期遭受中子輻射的鋼材，其性能也會有所改變，因此，在選材上也應(yīng)從嚴(yán)要求。對于受輻射作用的 球罐 ，規(guī)定是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，故不適用于受輻射作用的球罐 。 設(shè)計壓力： p= 設(shè)計溫度：常溫 水壓試驗壓力： PT = [σ ][σ ]t = 球殼內(nèi)直徑 iD =14200mm(1500 3m ) 儲存物料： 聚氨酯 充裝系數(shù) :k= 地震設(shè)防烈度 7 度 基本風(fēng)壓值 : 0q =400 N/ 2m 基本雪壓值 :q =300 N/ 2m 支柱數(shù)目 :n=10 支柱選用 : 16MnR(熱軋 ) 拉桿選用 :20 圓鋼 球罐建造場地 :Ⅱ 類場地土、近震 ,B 類地區(qū) 壓力 除注明者外，壓力均指表壓力。 （ 1）工作壓力 工作壓力指在正常工作情況下，球罐頂部可能達(dá)到的最高壓力。 （ 2）設(shè)計壓力 設(shè)計壓力指設(shè)定的球罐頂部的最高壓力，與相應(yīng)的設(shè)計溫度一起作為設(shè)計載荷條件，其值不低于工作壓力。 球罐上裝有超壓泄放裝置時，應(yīng)按 GB150 附錄 B“超壓泄放裝置”的規(guī)定確定設(shè)計壓力。 遼寧石油化工大學(xué)順華能源學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）用紙 對于盛裝液化氣體的球罐，在規(guī)定充裝系數(shù)范圍內(nèi)，設(shè)計壓力應(yīng)根據(jù)工作條件下可能達(dá)到的最高金屬溫度確定。 （ 3）計算壓力 計算壓力指在相應(yīng)設(shè)計溫度下，用以確定球殼各帶厚度或受壓元件厚度的壓力，其中包括 液柱靜壓力。 液柱高度 = [2 o √ 3 1] (11) 式中 H— 液柱高度； K— 充裝系數(shù)； R— 球罐半徑。 將式（ 11）指的中括號部分設(shè)定為 ，則變?yōu)椋?H= 查表可得當(dāng) K=， = （ 4）試驗壓力 試驗壓力指在壓力試驗時，球罐頂部的壓力。 （ 5）最大允許工作壓力 最大允許工作壓力系指在設(shè)計溫度下，球罐頂部所允許承受的最大表壓力。該壓力是根據(jù)球殼的有效厚度計算所得，且取最小值。 溫度 除注明者外，溫度均指攝氏溫度。 （ 1）設(shè)計溫度 設(shè)計溫度指球罐在正常工作情況下，設(shè)定的受壓元件的金屬溫度 (沿元件金屬截面溫度平均值 )。設(shè)計溫度與設(shè)計壓力一起作為設(shè)計載荷條件。 設(shè)計溫度不得低于元件金屬在工作狀態(tài)下可能達(dá)到的最高溫度。對于 0℃以下的金屬溫度，設(shè)計溫度不得高于元件金屬可能達(dá)到的最低溫度。 低溫球罐的設(shè)計溫度按 GB12337《鋼制球形儲罐》附錄 A(標(biāo)準(zhǔn)的附錄 )確定。 標(biāo)志在銘牌上的設(shè)計溫度應(yīng)是是球殼設(shè)計溫度的最高值或最低值。 元件的金屬溫度可用傳熱計算求得?；蛟谝咽褂玫耐惽蚬奚蠝y定，或按內(nèi)部介質(zhì)溫度確定。 （ 2）試驗溫度 試驗溫度指壓力試驗時，球殼的金屬溫度。 遼寧石油化工大學(xué)順華能源學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）用紙 厚度 （ 1）計算厚度（ ） 計算厚度指按公式計算得到的厚度。需要時，應(yīng)計入其他載荷所需的厚度。 （ 2）設(shè)計厚度（ ） 設(shè)計厚度指計算厚度與腐蝕裕量之和。 = (12) （ 3）名義厚度 （ ） 名義厚度指設(shè)計厚度加上鋼材厚度負(fù)偏差后，向上圓整至鋼材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的厚度。即標(biāo)注在圖樣上的厚度。（不包括加工裕量）。 = (13) （ 4）有效厚度 （ ） 有效厚度指名義厚度減去腐蝕裕量和鋼材厚度負(fù)偏差。 = (14) 設(shè)計的一般規(guī)定 （ 1）對有不同工況的球罐，應(yīng)按最苛刻的工況設(shè)計，并在圖樣或相應(yīng)技術(shù)文件中注明各工況的壓力和溫度值。 （ 2）載荷 設(shè)計時應(yīng)考慮以下載荷： ① 壓力； ② 液體靜壓力； ③ 球罐自重 (包括內(nèi)件 )以及正常工作條件下或壓力試驗狀態(tài)下內(nèi)裝物料的重力載荷； ④ 附屬設(shè)備及隔熱材料、管道、支柱、拉桿、梯子、平臺等的重力載荷； ⑤ 風(fēng)載荷，地震力，雪載荷。 需要時，還應(yīng)考慮下列載荷： ⑥ 支柱的反作用力； ⑦ 連接管道和其他部件的作用力； ⑧ 溫度梯度或熱膨脹量不同引起的作用力； ⑨ 包括壓力急劇波動的沖擊載荷； 遼寧石油化工大學(xué)順華能源學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）用紙 ⑩ 沖擊反力，如由流體沖擊引起的反力等。 （ 3）厚度附加量 厚度附加 = (15) 式中 C— 厚度附加量， mm； — 鋼材厚度負(fù)偏差， mm； — 腐蝕裕量， mm。 其中鋼材厚度負(fù)偏差 是指鋼板或鋼管的厚度負(fù)偏差，其值按鋼材標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。當(dāng)鋼材的厚度負(fù)偏差不大于 ，且不超過名義厚度的 6%時，負(fù)偏差可忽略不計。 腐蝕裕量 為防止球罐元件由于腐蝕、機(jī)械磨損而導(dǎo)致厚度削弱減薄，應(yīng)考慮腐蝕裕量，具體規(guī)定如下： ① 對有腐蝕或磨損的元件，應(yīng)根據(jù)預(yù)期的球罐壽命和物料對金屬材料的腐蝕速率確定腐蝕裕量； ② 球罐各元件受到的腐蝕程度不同時，可采用不同的腐蝕裕量； ③ 腐蝕裕量取 值 不小于 1mm。 許用應(yīng)力 許用應(yīng)力是根據(jù)材料各項強(qiáng)度性能分別除以標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的安全系數(shù)來確定的。 本標(biāo)準(zhǔn)所用材料的許用應(yīng)力按第 4章選取。確定許用應(yīng)力的依據(jù)為：我國球罐鋼材 (螺栓材料外 )許用應(yīng)力 按表 11，螺栓材料許用應(yīng)力按表 12 表 11 我國球罐鋼材的許用應(yīng)力 材料 許用應(yīng)力 取下列各值中的最小值， MPa 碳素鋼、低合金鋼 ? ， ? ， ? 注 :表中 — 鋼材標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度下限值， MPa； — 鋼材標(biāo)準(zhǔn)常溫屈服點， MPa； — 鋼材在設(shè)計溫度下的屈服點， MPa。 遼寧石油化工大學(xué)順華能源學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）用紙 表 12螺栓材料許用應(yīng)力 材料 螺栓直徑 ,mm 熱處理狀態(tài) 許用應(yīng)力， MPa 碳素鋼 M22 熱軋、正火 ? M24~M48 ? 低合金鋼 M22 調(diào) 質(zhì) ? M24~M48 ? M52 ? 焊接接頭系數(shù) 焊接接頭系數(shù)是用來補(bǔ)償元件焊接連接部分的強(qiáng)度削弱。焊接接頭系數(shù)的大小與焊縫形式，焊接工藝及焊縫無損檢測的嚴(yán)格程度有關(guān)。 雙面焊全焊透對接接頭的焊接接頭系數(shù) ?按下列規(guī)定選擇： 100%無損檢測 ?=； 局部無損檢測 ?=。 壓力試驗 （ 1）試驗壓力 壓力試驗的壓力應(yīng)符合設(shè)計圖樣的要求，試驗壓力的最低值按下述規(guī)定： 液壓試驗 PT = [σ ][σ ]t (16) 式中 P— 設(shè)計壓力， MPa； PT— 試驗壓力， MPa； [σ ]— 球殼材料在試驗溫度下的許用應(yīng)力， MPa； [σ ] — 球殼材料在設(shè)計溫度下的許用應(yīng)力， MPa。 （ 2）壓力試驗前的應(yīng)力校核 壓力試驗前，應(yīng)按下列校核球殼應(yīng)力： 遼寧石油化工大學(xué)順華能源學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）用紙 σ T = PT Di: (17) 式中 σ T— 試驗壓力下球殼的應(yīng)力， MPa； PT— 試驗壓力， MPa； Di— 球殼內(nèi)直徑， mm； — 球殼的有效厚度， mm。 σ T應(yīng)滿足下列條件： 液壓試驗時， σ T ? 式中 σ — 球殼材料在試驗溫度下的屈服點， MPa； ?— 球殼的焊接接頭系數(shù)。 液壓試驗后，符合下列條件為合格： ① 無滲漏； ② 無可見的變形； ③ 試驗過程中無異常的響聲； ④ 試驗過程規(guī)定值下限大于等于 540 MPa 的材料，表面經(jīng)無損檢測抽查未發(fā)現(xiàn)裂紋 。 氣密性試驗 如果圖樣有要求，還應(yīng)進(jìn)行氣密性試驗。氣密性試驗應(yīng)在壓力實驗合格后進(jìn)行。 氣密性試驗是檢驗球罐嚴(yán)密性的重要手段 。 盛放毒性程度為極度和高度危害的物料，易燃的壓縮氣體或液化氣體的球罐，應(yīng)進(jìn)行氣密性試驗。 氣密性試驗時，升壓速度應(yīng)緩慢均勻，升壓至試驗壓力的一半左右時停止升壓，檢查所有接管法蘭處有無泄漏，在不漏的情況下繼續(xù)緩慢升壓至試驗 壓力。保持壓力 15 分鐘，檢查壓力表有無降壓，用肥皂水涂刷所有焊縫和接管法蘭口檢查有無泄漏。檢查合格后降壓。氣密性實驗的氣體是氮氣。 介質(zhì)為混合物時，應(yīng)以介質(zhì)組分并按毒性程度或易燃介質(zhì)的劃分原則，由設(shè)計單位的工藝設(shè)計或使用單位的生產(chǎn)技術(shù)部門提供介質(zhì)毒性程度或是否屬于易遼寧石油化工大學(xué)順華能源學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）用紙 燃介質(zhì)的依據(jù)，無法提供依據(jù)時，按毒性程度或爆炸危險程度最高的介質(zhì)確定。 氣密性試驗壓力按下式確定： PT = (18) 式中 P— 設(shè)計壓力， MPa； PT— 試驗壓力， MPa。 遼寧石油化工大學(xué)順華能源學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）用紙 球罐材料準(zhǔn)則 球罐材料不僅按其儲存物料的性質(zhì)、壓力、溫度等因素選定具有足夠強(qiáng)度的材料，而且還應(yīng)考慮到所選材料應(yīng)具有良好的焊接性能和加工性能，同時還應(yīng)考慮材料的供給可靠性及經(jīng)濟(jì)性等。 球罐的設(shè)計溫度低于或等于 20℃時，鋼材還應(yīng)符合附錄 A 的規(guī)定。 當(dāng)對鋼材有特殊要求時 (如要求特殊冶煉方法、較高的沖擊功指標(biāo)、提高無損檢測要求、增加力學(xué)性能檢驗率，考慮介質(zhì)對鋼材腐蝕的要求等 )，設(shè)計單位應(yīng)在圖樣或相應(yīng)技術(shù)文件中注明。