【正文】 。 ? 深冷球罐 這類球罐的設(shè)計(jì)溫度在 100以下。 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。因?yàn)椴捎酶吆辖痄摰蠕摪逯圃靻螌忧蚬藁蛑圃祀p金屬?gòu)?fù)合板單層球罐，在我國(guó)還沒(méi)有實(shí)踐，有關(guān)技術(shù)沒(méi)有掌握，在現(xiàn) 階段標(biāo)準(zhǔn)不易列入。球殼結(jié)構(gòu)沒(méi)有采用足球瓣式是因?yàn)樗m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(chǎng)合少。而且，長(zhǎng)期遭受中子輻射的鋼材，其性能也會(huì)有所改變，因此，在選材上也應(yīng)從嚴(yán)要求。 （ 2）設(shè)計(jì)壓力 設(shè)計(jì)壓力指設(shè)定的球罐頂部的最高壓力，與相應(yīng)的設(shè)計(jì)溫度一起作為設(shè)計(jì)載荷條件，其值不低于工作壓力。 液柱高度 (11) 式中 H— 液柱高度； K— 充裝系數(shù)； R— 球罐半徑。 溫度 除注明者外，溫度均指攝氏溫度。對(duì)于 0℃以下的金屬溫度，設(shè)計(jì)溫度不得高于元件金屬可能達(dá)到的最低溫度?；蛟谝咽褂玫耐惽蚬奚蠝y(cè)定，或按內(nèi)部介質(zhì)溫度確定。 （ 2）設(shè)計(jì)厚度（） 設(shè)計(jì)厚度指計(jì)算厚度與腐蝕裕量之和。 (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。 （ 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。 許用應(yīng)力 許用應(yīng)力是根據(jù)材料各項(xiàng)強(qiáng)度性能分別除以標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的安全系數(shù)來(lái)確定的 。焊接接頭系數(shù)的大小與焊縫形式，焊接工藝及焊縫無(wú)損檢測(cè)的嚴(yán)格程度有關(guān)。 應(yīng)滿足下列條件： 液壓試驗(yàn)時(shí)， 式中 — 球殼材料在試驗(yàn)溫度下的屈服點(diǎn)， MPa； 球殼的焊接接頭系數(shù)。 氣密性試驗(yàn)是檢驗(yàn)球罐嚴(yán)密性的重要手段 。檢查合格后降壓。 球罐材料準(zhǔn)則 球罐材料不僅按其儲(chǔ)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(shí)還應(yīng)考慮材料的供給可靠性及經(jīng)濟(jì)性等。 （ 1）凡符合下列條件的鋼板，應(yīng)在正火狀態(tài)下使用： ① 球殼用鋼板 厚度大于 30 mm 的 20R 和 16MnR； 厚度大于 16 mm 的 15MnVR； 任意厚度的 15MnVNR； ② 其他受壓元件 (法蘭、平蓋等 )用厚度大于 50 mm 的 20R 和 16MnR。試驗(yàn)溫度為球罐的設(shè)計(jì)溫度或按圖樣的規(guī)定，試樣取樣方向?yàn)闄M向。 表 21 許用應(yīng)力 鋼號(hào) 鋼板標(biāo)準(zhǔn) 使用狀態(tài) 厚度 ,mm 常溫強(qiáng)度指標(biāo) 在下列溫度（）下的許用應(yīng)力， MPa MPa MPa 100 150 200 20R GB6654 熱軋， 正火 400 245 133 133 132 123 400 235 133 132 126 116 400 225 133 126 119 110 390 205 128 115 110 103 16MnR GB6654 熱軋， 正火 510 345 170 170 170 170 400 325 163 163 163 159 470 305 157 157 157 150 460 285 153 153 150 141 450 275 150 150 147 138 15MnVR GB6654 熱軋， 正火 530 390 177 177 177 177 510 370 170 170 170 170 490 350 163 163 163 163 15MnVNR GB6654 正火 570 440 190 190 190 190 550 420 183 183 183 183 530 400 177 177 177 177 — 調(diào)質(zhì) 610 490 203 203 203 203 16MnDR GB3531 正火 490 315 163 163 163 156 470 295 157 157 156 147 450 275 150 150 147 138 450 255 150 147 138 128 — 調(diào)質(zhì) 610 490 203 203 203 203 鋼號(hào) 鋼板標(biāo)準(zhǔn) 使用狀態(tài) 厚度 ,mm 常溫強(qiáng)度指標(biāo) 在下列溫度（）下的許用應(yīng)力， MPa MPa MPa 100 150 200 09Mn2VDR GE353 正火 , 正火加回火 440 290 147 147 — — 430 270 143 143 — — ①該鋼板技術(shù)要求見(jiàn) GB150附錄 A“材料的補(bǔ)充規(guī)定”。 鋼板的超聲檢測(cè)應(yīng)按 JB 4730 的規(guī)定，熱軋、正火狀態(tài)供貨的鋼板質(zhì)量等級(jí)應(yīng)不低于Ⅲ級(jí)，調(diào)質(zhì)狀態(tài)供貨的鋼板質(zhì)量等級(jí)應(yīng)不低于Ⅱ級(jí)。 人孔鍛件級(jí)別不應(yīng)低于Ⅲ級(jí)。 表 24 鍛件的熱處理狀態(tài)及最低沖擊溫度 鋼號(hào) 熱處理狀態(tài) 公稱厚度， mm 最低沖擊試驗(yàn)溫 度，℃ 16MnD 正火加回火，調(diào)質(zhì) 40 30 09Mn2VD 正火加回火，調(diào)質(zhì) 50 20MnMoD 調(diào)質(zhì) 30 20 08MnNiCrMoVD 調(diào)質(zhì) 40 鋼管的標(biāo)準(zhǔn)及許用應(yīng)力按表 25的規(guī)定。 表 25 鋼管的標(biāo)準(zhǔn)及許用應(yīng)力 鋼號(hào) 鋼管標(biāo)準(zhǔn) 壁厚， mm 常溫強(qiáng)度指標(biāo) 在下列溫度（）下的許用應(yīng)力， MPa MPa MPa 100 150 200 10 GB/T8163 GB 9948 GB 6479 335 335 335 335 205 205 205 195 112 112 112 112 112 112 112 110 108 108 108 104 101 101 101 98 20 GB/T8163 GB 9948 390 410 245 245 130 137 130 137 130 132 123 123 20G GB 6479 410 410 245 235 137 137 137 132 132 126 123 116 16Mn GB 6479 490 490 320 310 163 163 163 163 163 163 159 153 15MnV GB6479 510 510 350 340 170 170 170 160 170 170 170 170 400 240 133 133 128 119 ①該鋼管的技術(shù)要求見(jiàn) GB150附錄“材料的補(bǔ)充規(guī)定”。 低合金鋼螺柱用毛胚，經(jīng)調(diào)質(zhì)熱處理后進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)。 每件毛坯上取拉伸試樣一個(gè)，沖擊試樣三個(gè)。對(duì)鋼號(hào)和規(guī)格符合 JB 4707 標(biāo)準(zhǔn)的低合金鋼螺柱用鋼材，其力學(xué)性能可按該標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)收。 表 211 螺母用鋼 螺柱鋼號(hào) 螺母用鋼 螺母鋼號(hào) 鋼材標(biāo)準(zhǔn) 使用狀態(tài) 使用溫度下 限， ℃ Q235A Q215A ，Q235A GB/T 700 熱軋 35 Q235A GB/T 700 熱軋 20， 25 GB/T 699 正火 40MnB 35， 40Mn， 45 GB/T 699 正火 40MnVB 35， 40Mn， 45 GB/T 699 正火 40Cr 35， 40Mn， 45 GB/T 699 正火 30CrMoA 40Mn， 45 GB/T 699 正火 30CrMoA GB/T 3077 調(diào)質(zhì) 35CrMoA 40Mn， 45 GB/T 699 正火 30CrMoA 35CrMoA GB/T 3077 調(diào)質(zhì) 40CrNiMoA 35CrMoA 40CrNiMoA GB/T 3077 調(diào)質(zhì) 焊接材料包括焊條、焊絲、焊劑、氣體、電極和襯墊等。 球殼的焊縫以及直接與球殼焊接的焊縫，應(yīng)選用低氫型藥皮焊條，并按批號(hào) 進(jìn)行擴(kuò)散氫復(fù)驗(yàn)。要做到滿足各項(xiàng)藝要求，具有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，結(jié)構(gòu)盡可能簡(jiǎn)單和檢修實(shí)施容易。 ?橘瓣式球殼的設(shè)計(jì)（圖 31） 橘瓣式球殼組裝焊縫較為規(guī)則，施工簡(jiǎn)便。 橘瓣式結(jié)構(gòu)也有其缺點(diǎn)：由于球片在各帶位置尺寸大小不一，只能在本帶內(nèi)或在上、下對(duì)稱帶之間進(jìn)行互換；下料成型較復(fù)雜，原材料利用率較低；球極板往往尺寸較小，當(dāng)需要布置人孔和眾多接管時(shí)可能出現(xiàn)接管擁擠，有時(shí)焊縫不易錯(cuò)開(kāi)。大型球罐一般采用這種混合排板的形式。 球罐支座是球罐中用以支撐本體質(zhì)量和儲(chǔ)存物料質(zhì)量的結(jié)構(gòu)部件。柱式支撐中又以赤道正切柱式支撐為國(guó)內(nèi)外普遍采用。支柱支撐球的重量，為了承受風(fēng)載荷和地震載荷，保證球罐的穩(wěn)定性，在支柱之間設(shè)置拉桿相連。 下段支柱可分段，分段的長(zhǎng)度不宜小于支柱總長(zhǎng)的 1/3。 支柱應(yīng)設(shè)置通氣口，對(duì)儲(chǔ)存易燃物料及液化石油氣的球罐，還應(yīng)設(shè)置防火層。 本設(shè)計(jì)采用可調(diào)式拉桿，這主要是考慮到可調(diào)式拉桿采用圓鋼加工而成，拉桿與支柱采用銷釘連接。 圖 36可調(diào)式拉桿 圖 37固定式拉桿 接管 人孔結(jié)構(gòu) 球罐的人孔是操作人員進(jìn)出球罐進(jìn)行檢查及維修用的；在現(xiàn)場(chǎng)組焊需要進(jìn)行焊后整體熱處理的球罐，人孔又成為進(jìn)風(fēng)，燃燒口及煙氣排出煙囪用。 接管結(jié)構(gòu) 由于工藝操作需要有各種接管，球罐接管部分是強(qiáng)度的薄弱環(huán)節(jié)，國(guó)內(nèi) 較多事故都是從接管焊接處發(fā)生的。 圖 41 球罐靜液位示意圖 1h =0mm 2h = 3h = 4 mm? 物料密度 : =重力加速度 :g= 球殼各帶的計(jì)算壓力： +0= ?球殼各帶的厚度計(jì)算 球殼內(nèi)直徑 14200iD mm? 設(shè)計(jì)溫度下球殼材料 : 16MnR(正火 )的許用應(yīng)力： ? ?t =157 MPa? 焊縫系數(shù)： 1?? .00 厚度附加量 : 12 0 3 3C C C m m? ? ? ? ? ? ? 11 1 1 . 7 7 1 4 2 0 0 3 4 3 . 1 44 1 5 7 1 1 . 7 74 cid t cPD C m mP? ?? ?? ? ? ? ?? ? ?? ? ? 22 2 1 . 7 9 1 4 2 0 0 3 4 3 . 5 94 1 5 7 1 1 . 7 94 cid t cPD C m mP? ?? ?? ? ? ? ?? ? ?? ? ? 33 3 1 . 8 2 1 4 2 0 0 3 4 4 . 2 74 1 5 7 1 1 . 8 24 cid t cPD C m mP? ?? ?? ? ? ? ?? ? ?? ? ? 44 4 1 . 8 3 1 4 2 0 0 3 4 4 . 5 04 1 5 7 1 1 . 8 34 cid t cPD C m mP? ?? ?? ? ? ? ?? ? ?? 取球殼名義厚度 : 球殼有效厚度 : (3) 液壓實(shí)驗(yàn) ①實(shí)驗(yàn)壓力最低值 ②壓力實(shí)驗(yàn)前的校核球殼應(yīng)力 液壓實(shí)驗(yàn) 所以 符合設(shè)計(jì)要求。s 2 3 . 9 9 2 2 5 1 1 . 4 92 2 2 3 5csa mm??? ? ?? ? ?? 選取翼板厚度為 :11mm A焊縫單邊長(zhǎng)度 : 1 500L mm? A焊縫焊腳尺寸 : 1 10S mm? 支柱或耳板材料屈服點(diǎn)的較小值 : 205MPas? ? 角焊縫系數(shù) : ?? 焊縫許用剪切應(yīng)力： ? ? 0. 4 0. 4 20 5 0. 6 49 M PasaW? ? ?? ? ? ? ? 耳板與支柱連接焊縫 A 的剪切應(yīng)力校核 : ? ?11 1 5 2 1 3 1 . 3 2 1 . 5 8 M P a1 . 4 1 1 . 4 1 5 0 0 1 0T WF LS ?? ? ??? B焊縫單邊長(zhǎng)度 : 2 200L mm? B焊縫焊腳尺寸 : 2 10S mm? 拉桿或翼板材料屈服點(diǎn)的較小值 : 焊縫許用剪切應(yīng)力 : ? ? 0. 4 0. 4 21 5 0. 6 52 M PasaW? ? ?? ? ? ? ? 拉桿與翼板連接焊縫 B 的剪切應(yīng)力校核： ? ?22 1 5 2 1 3 1 . 3 2 6 . 9 7 M Pa2 . 8 2 2 . 8 2 2 0 0 1 0T WF LS ?? ? ??? 圖 43 拉桿連接示意圖 支柱與球殼連接最低點(diǎn) a 的應(yīng)力校核 （如圖 44 所示） 支柱與球殼連接焊縫單邊的弧長(zhǎng) : 球殼 a點(diǎn)處的有效厚度 : 操作狀態(tài)下 a 點(diǎn)的剪切應(yīng)力 : 液壓試驗(yàn)狀態(tài)下 a 點(diǎn)的剪切應(yīng)力 : ? ?