【正文】 res, in a systematic understanding of the structure design and manufacturing methods were, on the basis of introduction, the writing of finish. (2) Countermessure carries on the analysis parison, select material countermessure process structure design and size calculation。一般單罐容積大于 2003m 或貯存總量大于 500 3m 選用球形 儲(chǔ)罐 比較經(jīng)濟(jì) ； 而圓筒形貯罐具有加工制造安裝簡(jiǎn)單 , 安裝費(fèi)用少等優(yōu)點(diǎn) , 但金屬耗量大占地面積大 , 所以在單罐容積小于 100 3m 或 總貯量小于 500 3m 選用臥式貯罐比較經(jīng)濟(jì)。如與同等容量，相同工作壓力的圓筒形壓力容器比較，球罐具有表面積小，所需鋼板厚 度較薄，因而具有耗鋼量少，重量輕的優(yōu)點(diǎn)。國(guó)外先進(jìn)工業(yè)國(guó)家開展石油液化氣球罐大型化工作較早，技術(shù)水平較高，建造 1000025000 3m 大型球罐已相當(dāng)普遍，如文獻(xiàn) [2]介紹，日本 1968 年制成了容量 20200 3m 的大型球罐， 1985 年日本新日鐵公司為日本西部瓦斯用本公司生產(chǎn)的 WELTEN80C 型高強(qiáng)度鋼制造一臺(tái)大型球罐，設(shè)計(jì)壓力 、直徑為 、容積為 26700 m3。 球罐用鋼 球罐用鋼基本要求分析 球罐存儲(chǔ)的介質(zhì)一般為壓縮氣體或液化氣體，大部分為易燃、易爆有毒物質(zhì)。到二十世紀(jì)末為止，我國(guó)建設(shè)的球罐主要選用 16MnR，約占總量的 85%左右，進(jìn)入 21 世紀(jì)以后據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB1233798《鋼制球形儲(chǔ)罐》規(guī)定，球罐用材可選 20R、 16MnR、 15MnVR、 15MnVNR、 16MnDR、 09Mn2VDR，國(guó)產(chǎn)低溫球罐可選用 07MnCrMoVR、 07MnNiCrMoVDR（ CF 鋼）。 07MnCrMoVR 鋼采用低碳多元微合金以嚴(yán)格控制碳當(dāng)量 (Ceq≤ ％ )和焊接裂紋敏感性組織 (Pcm ≤％ )，并通過合理的調(diào)質(zhì)熱處理獲得最佳強(qiáng)韌比的組織結(jié)構(gòu)，從而從根本上保證了其焊接性能和優(yōu)良的低溫韌度。 15MnNbR 具有良好的綜合性能 [9]，可大大提高球罐使用的安全可靠性，但其價(jià)錢相對(duì)較高。引進(jìn)日本球殼板，國(guó)內(nèi)安裝的 10000m3 北京天然氣球罐即選用該鋼 種 [10]。 球殼結(jié)構(gòu) 球殼結(jié)構(gòu)形式主要分為足球瓣式、桔瓣式和混合式 3 種 (如圖 )。它集中了桔瓣式和足球瓣式兩種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)外已被廣泛采用，從國(guó)外引進(jìn)的球罐大量采用了該結(jié) 構(gòu)。因此一臺(tái)球罐結(jié)構(gòu)形式的先進(jìn)與否不能簡(jiǎn)單看是用混合式還是桔瓣式，而要從焊縫的總長(zhǎng)、鋼材利用率和制造安裝難度來考慮，它同時(shí)受鋼廠供貨尺寸和運(yùn)輸條件的限制。在柱式支承中，國(guó)內(nèi)外普遍采用了赤道正切柱式支承，此外還有 V 形和三柱會(huì)一柱式支承。該支座具有受力均勻、彈性好、能承受熱膨脹的變形、安裝方便、施工簡(jiǎn)單、容 易調(diào)整及檢修方便等優(yōu)點(diǎn)，適用于多種規(guī)格的球罐，但重心高、穩(wěn)定性差，并存在局部應(yīng)力。該種結(jié)構(gòu)受力均勻，彈性好，能承受熱膨脹的變形，安裝方便，施工簡(jiǎn)單，容易調(diào)整，現(xiàn)場(chǎng)操作和檢修方便。當(dāng)承受垂直載荷時(shí)，拉桿支承了部分載荷，因而下段支柱所受的壓縮力就小，當(dāng)承受橫向載荷時(shí)，固定式所受的拉力僅為可調(diào)式的一半，下段支柱所受的壓縮力明顯減小，比較安全；抗彎能力大，特別適合于大型球罐；固定式拉桿可設(shè)計(jì)成受壓 形式，于是拉桿的截面比可調(diào)式的大，剛性也大，因此球罐橫向載荷產(chǎn)生的水平位移和偏移量均小，對(duì)球罐上的接管有利；固定式拉桿在施工時(shí)調(diào)好，使用中不必再調(diào)整。支柱與球殼相焊焊縫的最低點(diǎn)是重點(diǎn)應(yīng)力校核部位。但由于該結(jié)構(gòu)是由兩個(gè)零件組成，變形不協(xié)調(diào)，存在較大的局部應(yīng)力。 （ 3） U形柱結(jié)構(gòu)是用鋼板卷制成 U形管與球殼連接，使支柱與球殼連接逐漸過渡，避免急劇變化，特別適合于低溫球罐與支柱連接的要求。 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 圖 支柱與球殼連接下部結(jié)構(gòu) 接管補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu) 大型球罐的接管補(bǔ)強(qiáng)一般采用兩種結(jié)構(gòu)型式，第一種型式為厚壁管補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu) (如圖圖 )；第二種采用鍛制凸緣（如圖 ），在應(yīng)力集中部位局部加厚的密集補(bǔ)強(qiáng)型式，與球殼板的連接采用對(duì)接焊縫。 第 1章 緒論 14 圖 球罐的補(bǔ)強(qiáng)形式 a) 厚壁管補(bǔ)強(qiáng) b) 整體鍛件凸緣補(bǔ)強(qiáng) 球罐安檢及檢驗(yàn)技術(shù) 球罐現(xiàn)場(chǎng)安裝是球罐建造的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，包括組裝、焊接、熱處理、檢驗(yàn)、試驗(yàn)等工作，內(nèi)容多、工作量大，對(duì)球罐最終質(zhì)量起到至關(guān)重要的作用。球罐的焊接方法除手工焊外還有自動(dòng)焊，在國(guó)外前蘇聯(lián)、德國(guó)、日本美國(guó)等國(guó)家都較早采用了大型球罐自動(dòng)焊，我國(guó)上世紀(jì) 90年代開始大型球罐自動(dòng)焊試驗(yàn)研究，并應(yīng)用于球罐的建造中，主要是自保護(hù)和氣保護(hù)全位置自動(dòng)焊工藝?？傮w目的是通過不同的方法對(duì)比和增加檢測(cè)比例，提高缺陷的檢出率。目前，國(guó)外最大的球罐已作到壓力為 6～ 7MPa，體積為 300000m3 左右的大型球罐。從國(guó)內(nèi)情況看，目前限制球罐向大型化方向發(fā)展的影響因素主要有： （ 1）球罐用鋼 由于國(guó)內(nèi)冶煉技術(shù)方面的因素，壓力容器專用鋼種的種類較少， 鋼材綜合性能較差，制造不了大規(guī)格，大噸位的鋼板。但值得重視的是，若高強(qiáng)鋼不具有好的綜合力學(xué)性能和焊接性能，則并不能解決大型化的問題。 （ 3）球罐現(xiàn)場(chǎng)熱處理 隨著球罐向大型化方向發(fā)展，球殼板壁厚的增加有可能超過不進(jìn)行整體熱處理的板厚上限，大型球罐的整體熱處理勢(shì)在必行。 （ 5）吊裝運(yùn)輸能力 第 1章 緒論 16 球罐大型化后，單塊球殼板的厚度、規(guī)格尺寸和重量均隨之增大，必將涉及至吊裝及其運(yùn)輸能力。 根據(jù)《鋼制球形儲(chǔ)罐》規(guī)定， 當(dāng)內(nèi)壓容器上裝有安全泄放裝置安全閥時(shí)，考慮到安全閥開啟動(dòng)作滯后，容器不能及時(shí)泄壓，設(shè)計(jì)壓力不應(yīng)低于安全閥的開啟壓力通?？扇∽罡吖ぷ鲏毫Φ?～ 倍 。 上極板接管共有 7個(gè)，都布置在 R1900 的圓周 內(nèi) ，其中包括： DN150 的 安全閥接管N1A 和 N1B； DN50 的壓力表接管 N3A； DN50 的液位計(jì)接管 N4A； DN80 的遠(yuǎn)傳液位計(jì)接管 N8A； DN50 的遠(yuǎn)傳壓力表接管 N9, DN150 的氣相返回接管 N7。 腐蝕余量的的確定 球罐設(shè)計(jì)使用壽命 10 年，考慮均勻腐蝕情況下腐蝕率按 ，球殼板及人孔、接管等主體受壓元件腐蝕余量取 。滿足 GB1233798中 基本要求。最終確定采用 4帶 10支柱混合式結(jié)構(gòu)。 。 第 2章 球罐的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 20 圖 球罐結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)圖 混合式結(jié)構(gòu)排板的計(jì)算 1. 符號(hào)說明 R球罐半徑； mm 6150mm N赤道帶分瓣數(shù)； 20 a赤道周向球心角，（ 176。 β 1極中板球心角，（ 176。 β 3極邊板球心角，（ 176。502 ?arcsin( ) = 24 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 a3 = 90 ?β02 +arcsin(M2R) = 65+ arcsin( 895912300) = a4 = 2arcsin*√22 sin (a32)+ = M=2√2Rsin31H = 2√26150 = 5. 溫帶板 (見圖 ) 圖 溫帶板 弧長(zhǎng) B? 7=2πRn cos45 = 12300 = 弦長(zhǎng) B 7=2Rcos45sin(18020 )= 弦長(zhǎng) B 8=2Rcos(β:α2 )sin (πn) = 12300 cos(502 )sin9 = 弧長(zhǎng) B? 8=2πRn cos(β:α2 ) = 1230020 cos25 = 弦長(zhǎng) B 9=2Rcosasin (πn) = 12300 cos5sin9 = 弧長(zhǎng) B? 9=2πRn cosa = 1230020 cos5 = 弦長(zhǎng) D 5=√B 7B 8 + (L B)2 = √ +()2 = 弧長(zhǎng) D? 5=2Rarcsin(D 52R ) = 12300 arcsin( ) = 弧長(zhǎng) L? 8=2Rsin(20176。 在 GB12337 標(biāo)準(zhǔn)中推薦了四種正切式支柱與球罐連接結(jié)構(gòu)型式，目前主要是采用加托板的結(jié)構(gòu)和 U形上支柱加連接板結(jié)構(gòu)型式。支柱頂部設(shè)有球形防雨蓋板。設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果見計(jì)算書。9 = 123382 38 7850 10。9 = π6 (12300)3 1000 10。j)max = RlFmax = 6150 5?? = 105 N 以上兩力之和的最大值 (按 GB1233798 表 17 計(jì)算 )： ( Fi + Pij )max = RMmax + RlFmax 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 33 = 9? + 6150 5?? = 105 N 組合載荷 操作狀態(tài)下支柱的最大垂直載荷： W0 = G0 + ( Fi+Pij )max =105 + 105 = 105 N 液壓試驗(yàn)狀態(tài)下支柱的最大垂直載荷： WT = GT + ( Fi+Pij )max maxFFw = 106 + 1055 ?? = 106 N 單個(gè)支柱彎矩 （ 1）偏心彎矩 操作狀態(tài)下赤道線的液柱高度： hoe = ? = 液壓試驗(yàn)狀態(tài)下赤道線的液柱高度： hTe。6 = π4 123762 300 10。9 第 3章 球罐 的工藝尺寸及強(qiáng)度設(shè)計(jì) 30 = π6 (12300)3560 10。PC = 123004157。 拉桿 設(shè) 計(jì)采用可調(diào)式拉桿結(jié)構(gòu)。由于加托板結(jié)構(gòu)制造工藝簡(jiǎn)單，已被大多數(shù)制造廠采用，設(shè)計(jì)和制造技術(shù)比較成熟，本次設(shè)計(jì)采用加托板連接結(jié)構(gòu)。 （ 2）厚度附加量 C C= C1 + C2 C1—鋼板負(fù)偏差 mm C1 = [17] C2—腐蝕余量 mm C2 = C= mm （ 3）許用應(yīng)力 根據(jù) GB15098 中表 41， 16MnR 厚 度＞ 16~36mm， 強(qiáng)度極限 ? b=470 MPa 屈服極限 ? s=305 MPa 常溫許用應(yīng)力 ][? t=157 MPa （ 4 ）焊縫系數(shù) ? 球殼全部焊縫采用雙面焊全焊透結(jié)構(gòu)， 100%無損探傷，按 GB1233798 和 GB15098規(guī)定要求，取焊縫系數(shù) ? =。 2. 赤道板尺寸計(jì)算，見圖 圖 赤道板 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 弧長(zhǎng) L? =πRR0180 = 615050180 = 弦長(zhǎng) L =2Rsin(β02)= 弧長(zhǎng) B? 1=2πRN cos(β02) = 弦長(zhǎng) B 1=2Rcos(β02)sin(a2) =2 6150 cos(502)sin(182) = 弧長(zhǎng) B? 2=2πRN = 2615020 = 弦長(zhǎng) B 2=2Rsin(a2) = 2 6150 sin(182) = 弦長(zhǎng) D =2R√1 ?cos2(β02)cos2(a2) = 2 6150 √1 ?cos225cos29= 弧長(zhǎng) D? =πR90arcsin(D2R)= 3. 極板（見圖 ）尺寸計(jì)算 圖 極板 弧長(zhǎng) B? 1=πR90arcsin(B 12 )=π615090 arcsin( ) = 弦長(zhǎng) B 1=2Rsin(β12:β2)H =61502sin31 = （ 對(duì)角線弦長(zhǎng)與弧長(zhǎng)的最大間距： H=√1+ sin2(β12 +β2) = ) 第 2章 球罐的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 22 弧長(zhǎng) D? 0=πR90arcsin(D 02R ) = 弦長(zhǎng) D 0=√2B 1= 弧長(zhǎng) B? 2=πR（ 2β2:β1）180 = 6150（ 34:214）180 = 弦長(zhǎng) B 2=2Rsin(β12 +β2) = 12300sin31 = (1) 極中板（見圖 ）尺寸計(jì)算 圖 極中板 弧長(zhǎng) B? 2=πRβ1180 = 615034180 = 弦長(zhǎng) B 2=2Rsin(β12) = 弧長(zhǎng) L? 2=πR(2β2:β1)180 = 615062180 = 弦長(zhǎng) L 2=2Rsin(β12 +β2) =12300 sin31 = 弧長(zhǎng) L 1=2Rcos(β12)sin(β12:β2)A =12300cos17sin31 = (對(duì)