【正文】 9 = 10。 靜液柱高度按 = [2 o √ 3 1] 將式中的中括號部分設定為 1，則變?yōu)椋?H= 1 查表可得當 K=， 1 = 解得 H= 設計壓力： p= 球殼各帶的物料液柱高度 (如圖 41所示 )。 雖然固定式拉桿與可調式拉桿相比，制造加工簡單，不需機械加工施工方便，拉桿也可承受拉伸和壓縮載荷等優(yōu)點，但由于支座剛性加大，球罐地震增大，結構受力也相應增大，綜合考慮取可調式拉桿。 支柱頂部應設有球形或橢圓形的防雨蓋板。赤道正切柱式支柱結構特點：球遼寧石油化工大學順華能源學院畢業(yè)設計（論文）用紙 殼由多根圓柱狀的支柱在球殼赤道部位等距離布置，與球殼相切或近乎相切（相隔）而焊接起來。 遼寧石油化工大學順華能源學院畢業(yè)設計（論文）用紙 圖 33三帶混合球罐 圖 34 支柱各部部分名稱 1極邊板； 2極側板； 1地腳螺栓； 2下支耳； 3通氣口； 3極中板； 4上板； 4球殼； 5蓋板； 6上段支柱； 5赤道帶； 6支柱； 7下極 7上支耳； 8防火層； 9下段支柱； 10沉降測定板； 11接地板； 12底板； 13基礎 支柱的各部分名稱如圖 34。 橘瓣式結構較靈活，按照原材料的大小及壓機跨度的尺寸，可設計成不同球心夾角的分帶和分塊，以滿足結構和制造工藝的要求。 表 212 擴散氫含量 焊接材料 擴散氫含量，mL/100g 焊接材料 擴散氫含量，mL/100g E431 E4316 8 E6015X、 E6016X 4 E501 E5016 6 J607RH E5515X、 E5516X 5 藥芯焊絲 6 遼寧石油化工大學順華能源學院畢業(yè)設計（論文）用紙 3 結構設計 概況 球 罐結構的合理設計必須考慮多種因素：盛裝物料的性質、設汁溫度和壓力，材質 、制造裝備和技術水平、安裝方法，焊接和檢驗要求、操作方便可靠性 、 自然環(huán)境的影響 (風載荷，地震載荷作用，大氣的自然腐蝕 )等。 表 210 鋼號及沖擊試驗要求 鋼號 規(guī)格， mm 最低沖擊試驗溫 度，℃ 30CrMoA M56 100 27 35CrMoA M56 100 27 M60~M80 70 40CrNiMoA M52~M80 70 31 M85~M140 50 與各螺柱用鋼組合使用的螺母用鋼可按表 2 11選用。試樣距毛遼寧石油化工大學順華能源學院畢業(yè)設計（論文）用紙 坯端部的距離不得小于毛坯的直徑，但拉伸試樣的頭部 (或夾持部分 )不受此限制。 因尺寸限制無法 制備 5mm 10mm 55mm小尺寸沖擊試樣的鋼管，免做沖擊試驗，各鋼管的最低設計溫度按表 27的規(guī)定。接管采用鍛件，增大自身補強，達到減少應力突變的目的。 鋼板的標準、使用狀態(tài)及許用應力按表 21的規(guī)定。 當設計溫度高于 2OO℃時，其許用應力值按 GB 150 的規(guī)定。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。 （ 2）壓力試驗前的應力校核 壓力試驗前，應按下列校核球殼應力： 遼寧石油化工大學順華能源學院畢業(yè)設計（論文）用紙 σ T = PT Di: (17) 式中 σ T— 試驗壓力下球殼的應力， MPa； PT— 試驗壓力， MPa； Di— 球殼內直徑， mm； — 球殼的有效厚度， mm。 腐蝕裕量 為防止球罐元件由于腐蝕、機械磨損而導致厚度削弱減薄，應考慮腐蝕裕量，具體規(guī)定如下： ① 對有腐蝕或磨損的元件，應根據(jù)預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。（不包括加工裕量）。 元件的金屬溫度可用傳熱計算求得。該壓力是根據(jù)球殼的有效厚度計算所得，且取最小值。 （ 1）工作壓力 工作壓力指在正常工作情況下，球罐頂部可能達到的最高壓力。 球殼結構為桔瓣式或混合式，支座為支柱支撐。 目前國內使用的球罐，設計溫度一般在 40℃ ~50℃ 之間。 ? 常溫球罐 如液化石油氣（ LPG）、氨、氧、氮等球罐。 球罐的特點 球罐與常用的圓筒形容器相比有以下特點： ? 球罐的表面積最小，即在相同容量下球罐所需要的鋼材面積最小。 國內外發(fā)展情況 中國 球罐產業(yè)發(fā)展出現(xiàn)的問題中，許多情況不容樂觀，如產業(yè)結構不合理、產業(yè)集中于勞動密集型產品；技術密集型產品明顯落后于發(fā)達國家，生產 要素決定性作用正在削弱，產品能源消耗大、產出率底、環(huán)境污染嚴重、對自然資源破壞力 大 ；企業(yè)總體規(guī)?？s小、技術創(chuàng)新能力薄弱、管理水平落后等。 為了承受風載荷和地震載荷，保證球罐的穩(wěn)定性，在支柱之間設置拉桿相 連 ， 球殼采用的是三帶混合式，球殼分塊少，板材利用率高，制造工作量小，焊縫短，焊縫個數(shù)少，檢驗量小，施工速度快，使球罐的施工質量易于保證，拉桿結構采用可調節(jié)式拉桿，使球罐平衡易于調節(jié)。近年來，我國在石油化工，合成氨，城市燃氣的建設中，大型化球形容器得到了廣泛應用。 本球罐在 的設計壓力、常溫的設計溫度下設計，設計厚度為 46mm。在城市建筑中，球形容器可用于遠距離高壓輸送氣體管網(wǎng)；在鋼鐵廠利用球形容器貯存壓縮氧。隨著相應技術的發(fā)展，這些制約 因素 不斷的得到解決，又促使球罐大型化的發(fā)展。 球罐可按不同方式 分 類，如按儲存溫度、結構形式等。 ? 深冷球罐 這類球罐的設計溫度在 100℃ 以下。因為采用高合金鋼等鋼板制造單層球罐或制造雙金屬復合板單層球罐，在我國還沒有實踐，有關技術沒有掌握，在現(xiàn)階段標準不易列入 。而且，長期遭受中子輻射的鋼材，其性能也會有所改變，因此，在選材上也應從嚴要求。 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。對于 0℃以下的金屬溫度，設計溫度不得高于元件金屬可能達到的最低溫度。 （ 2）設計厚度（ ） 設計厚度指計算厚度與腐蝕裕量之和。 （ 3）厚度附加量 厚度附加 = (15) 式中 C— 厚度附加量， mm； — 鋼材厚度負偏差， mm； — 腐蝕裕量， mm。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格程度有關。 氣密性試驗是檢驗球罐嚴密性的重要手段 。 遼寧石油化工大學順華能源學院畢業(yè)設計（論文）用紙 球罐材料準則 球罐材料不僅按其儲存物料的性質、壓力、溫度等因素選定具有足夠強度的材料，而且還應考慮到所選材料應具有良好的焊接性能和加工性能，同時還應考慮材料的供給可靠性及經(jīng)濟性等。試驗溫度為球罐的設計溫度或按圖樣的規(guī)定，試樣取樣方向為橫向。 鋼板的超聲檢測應按 JB 4730 的規(guī)定，熱軋、正火狀態(tài)供貨的鋼板質量等級應不低于Ⅲ級，調質狀態(tài)供貨的鋼板質量等級應不低于Ⅱ級。 表 24 鍛件的熱處理狀態(tài)及最低沖擊溫度 鋼號 熱處理狀態(tài) 公稱厚度， mm 最低沖擊試驗溫 度，℃ 16MnD 正火加回火，調質 200 40 200~300 30 09Mn2VD 正火加回火，調質 200 50 20MnMoD 調質 500 30 500~700 20 08MnNiCrMoVD 調質 300 40 鋼管的標準及許用應力按表 25的規(guī)定。 低合金 鋼 螺柱用毛胚，經(jīng)調質熱處理后進行力學性能試驗。對鋼號和規(guī)格符合 JB 4707 標準的低合金鋼螺柱用鋼材，其力學性能可按該標準驗收。 球殼的焊縫以及直接與球殼焊接的焊縫，應選用低氫型藥皮焊條，并按批號 進行擴散氫復驗。 ? 橘瓣式球殼的設計（圖 31） 遼寧石油化工大學順華能源學院畢業(yè)設計（論文）用紙 橘瓣式球殼組裝焊縫較為規(guī)則，施工簡便。大型球罐一般采用這種混合排板的形式。柱式支撐中又以赤道正切柱式支撐為國內外普遍采用。 下段支柱可分段，分段的長度不宜小于支柱總長的 1/3。 本設計采用可調式拉桿，這主要是考慮到可調式拉桿采用圓鋼加工而成，拉桿與支柱采用銷釘連接。 接管結構 由于工藝操作需要有各種接管，球罐接管部分是強度的薄弱環(huán)節(jié)，國內較多事故都是從接管焊接處發(fā)生的。6= π4 14292 400 10。9 = 球殼的有效厚度 ： = = 46 3 = 43mm 操作狀態(tài)下球殼赤道線的薄膜應力 : ?o = P Po Di 4 = 14200 43 4 43 = 液壓試驗狀態(tài)下球殼赤道線的薄膜應力 : ?T = PT PT Di 4 14200 43 4 43 = 球殼內半徑 : 7100jR mm? 球殼材料的泊松比 : ?? 球殼材料 Q345R 的彈性模量 : 3E= 20 6 10 MPa? 操作狀態(tài)下支柱的偏心彎矩 : ? ? ? ?6 601 31 4 4 . 3 7 7 1 0 0 1 . 1 5 3 1 01 1 0 . 3 4 . 1 5 1 0 .2 0 6 1 0o e i oRWM N m mE? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?? 液壓試驗狀態(tài)下支柱的偏心彎矩 : 遼寧石油化工大學順華能源學院畢業(yè)設計（論文）用紙 ? ? ? ?6 61 31 9 0 . 6 8 7 1 0 0 1 . 7 2 4 1 01 1 0 . 3 7 . 9 0 7 1 0 .2 0 6 1 0T e i TT RWM N m mE? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?? ? 附加彎矩 操作狀態(tài)下支柱的附加彎矩 : ? ? ? ?3 702 2 2 306 6 1 9 1 1 0 5 5 2 3 7 0 5 6 0 . 0 7 1 0 0 1 4 4 . 3 71 1 0 . 3 2 . 6 5 1 1 0 .9 6 0 0 2 0 6 1 0s o e iE I RM N m mHE ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ???液壓試驗狀態(tài)下支柱的附加彎矩 : ? ? ? ?3 72 2 2 306 6 1 9 1 1 0 5 5 2 3 7 0 5 6 0 7 1 0 0 1 9 0 . 6 81 1 0 . 3 3 . 3 7 8 1 0 .9 6 0 0 2 0 6 1 0s T e iT E I RM N m mHE ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ???? 總 彎 矩 操作狀態(tài)下支柱的總彎矩 712 66 10 .o o oM M M N m m? ? ? ? 液壓試驗狀態(tài)下支柱的總彎矩 712 4 .1 6 8 1 0 .T T TM M M N m m? ? ? ? 支柱穩(wěn)定性校核 計算長度系數(shù) : 3 1k? ? 單個支柱的橫截面積 ： ? ? ? ?2 2 2 2 20A = 5 3 0 5 1 0 1 6 3 3 6 . 344 id d m m??? ? ? ? 支柱的慣性半徑 ： 552370560 1 8 3 .91 6 3 3 6 .3i Ir m mA? ? ? 支柱長細比 ： 30 1 9 6 0 0 5 2 .2 11 8 3 .9iKHr? ?? ? ? 支柱材料 16MnR 鋼的常溫屈服點 : s =245 MPa? 支柱換算長細比 ： 遼寧石油化工大學順華能源學院畢業(yè)設計（論文）用紙 35 2 . 2 1 2 4 5 0 . 6 01 9 1 1 0ssE??? ??? ? ? ?? ?? 系數(shù)： 23= , =?? 彎矩作用平面內的軸心受壓支柱穩(wěn)定系數(shù) ： ?p = 12λ ? [(α α3λ? λ ?) √(α α3λ? λ ?) 4λ ?] = 12 [ √ 4 ] = 等效彎矩系數(shù) : m=1? 截面塑性發(fā)展系數(shù) : =? 單個支柱的截面系數(shù) : Z = π do di 32doπ 530 510
。9 = ② 壓力實驗前的校核球殼應力 ? = PT Di 4 = （