【正文】 9 = 10。 靜液柱高度按 = [2 o √ 3 1] 將式中的中括號(hào)部分設(shè)定為 1，則變?yōu)椋?H= 1 查表可得當(dāng) K=， 1 = 解得 H= 設(shè)計(jì)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(diào)式拉桿相比，制造加工簡(jiǎn)單，不需機(jī)械加工施工方便，拉桿也可承受拉伸和壓縮載荷等優(yōu)點(diǎn)，但由于支座剛性加大，球罐地震增大，結(jié)構(gòu)受力也相應(yīng)增大，綜合考慮取可調(diào)式拉桿。 支柱頂部應(yīng)設(shè)有球形或橢圓形的防雨蓋板。赤道正切柱式支柱結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：球遼寧石油化工大學(xué)順華能源學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(lái)。 遼寧石油化工大學(xué)順華能源學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(cè)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(cè)定板； 11接地板； 12底板； 13基礎(chǔ) 支柱的各部分名稱如圖 34。 橘瓣式結(jié)構(gòu)較靈活，按照原材料的大小及壓機(jī)跨度的尺寸，可設(shè)計(jì)成不同球心夾角的分帶和分塊，以滿足結(jié)構(gòu)和制造工藝的要求。 表 212 擴(kuò)散氫含量 焊接材料 擴(kuò)散氫含量，mL/100g 焊接材料 擴(kuò)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(xué)順華能源學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙 3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 概況 球 罐結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)必須考慮多種因素：盛裝物料的性質(zhì)、設(shè)汁溫度和壓力，材質(zhì) 、制造裝備和技術(shù)水平、安裝方法，焊接和檢驗(yàn)要求、操作方便可靠性 、 自然環(huán)境的影響 (風(fēng)載荷，地震載荷作用，大氣的自然腐蝕 )等。 表 210 鋼號(hào)及沖擊試驗(yàn)要求 鋼號(hào) 規(guī)格， mm 最低沖擊試驗(yàn)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(xué)順華能源學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(wú)法 制備 5mm 10mm 55mm小尺寸沖擊試樣的鋼管，免做沖擊試驗(yàn)，各鋼管的最低設(shè)計(jì)溫度按表 27的規(guī)定。接管采用鍛件，增大自身補(bǔ)強(qiáng)，達(dá)到減少應(yīng)力突變的目的。 鋼板的標(biāo)準(zhǔn)、使用狀態(tài)及許用應(yīng)力按表 21的規(guī)定。 當(dāng)設(shè)計(jì)溫度高于 2OO℃時(shí)，其許用應(yīng)力值按 GB 150 的規(guī)定。保持壓力 15 分鐘，檢查壓力表有無(wú)降壓，用肥皂水涂刷所有焊縫和接管法蘭口檢查有無(wú)泄漏。 （ 2）壓力試驗(yàn)前的應(yīng)力校核 壓力試驗(yàn)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(jì)（論文）用紙 σ T = PT Di: (17) 式中 σ T— 試驗(yàn)壓力下球殼的應(yīng)力， MPa； PT— 試驗(yàn)壓力， MPa； Di— 球殼內(nèi)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(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(duì)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(duì)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(shí)，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(jì)算求得。該壓力是根據(jù)球殼的有效厚度計(jì)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(dá)到的最高壓力。 球殼結(jié)構(gòu)為桔瓣式或混合式，支座為支柱支撐。 目前國(guó)內(nèi)使用的球罐，設(shè)計(jì)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(diǎn) 球罐與常用的圓筒形容器相比有以下特點(diǎn)： ? 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(guó)內(nèi)外發(fā)展情況 中國(guó) 球罐產(chǎn)業(yè)發(fā)展出現(xiàn)的問(wèn)題中，許多情況不容樂(lè)觀，如產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理、產(chǎn)業(yè)集中于勞動(dòng)密集型產(chǎn)品；技術(shù)密集型產(chǎn)品明顯落后于發(fā)達(dá)國(guó)家，生產(chǎn) 要素決定性作用正在削弱，產(chǎn)品能源消耗大、產(chǎn)出率底、環(huán)境污染嚴(yán)重、對(duì)自然資源破壞力 大 ；企業(yè)總體規(guī)?？s小、技術(shù)創(chuàng)新能力薄弱、管理水平落后等。 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 ， 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(gè)數(shù)少，檢驗(yàn)量小，施工速度快，使球罐的施工質(zhì)量易于保證，拉桿結(jié)構(gòu)采用可調(diào)節(jié)式拉桿，使球罐平衡易于調(diào)節(jié)。近年來(lái)，我國(guó)在石油化工，合成氨，城市燃?xì)獾慕ㄔO(shè)中，大型化球形容器得到了廣泛應(yīng)用。 本球罐在 的設(shè)計(jì)壓力、常溫的設(shè)計(jì)溫度下設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)厚度為 46mm。在城市建筑中，球形容器可用于遠(yuǎn)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(yīng)技術(shù)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(chǔ)存溫度、結(jié)構(gòu)形式等。 ? 深冷球罐 這類球罐的設(shè)計(jì)溫度在 100℃ 以下。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 。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。 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(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。 （ 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。 （ 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。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)。 氣密性試驗(yàn)是檢驗(yàn)球罐嚴(yán)密性的重要手段 。 遼寧石油化工大學(xué)順華能源學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙 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。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。 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)。 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) 200 40 200~300 30 09Mn2VD 正火加回火，調(diào)質(zhì) 200 50 20MnMoD 調(diào)質(zhì) 500 30 500~700 20 08MnNiCrMoVD 調(diào)質(zhì) 300 40 鋼管的標(biāo)準(zhǔn)及許用應(yīng)力按表 25的規(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)。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。 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)。 ? 橘瓣式球殼的設(shè)計(jì)（圖 31） 遼寧石油化工大學(xué)順華能源學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙 橘瓣式球殼組裝焊縫較為規(guī)則，施工簡(jiǎn)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(guó)內(nèi)外普遍采用。 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。 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。 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。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(yīng)力 : ?o = P Po Di 4 = 14200 43 4 43 = 液壓試驗(yàn)狀態(tài)下球殼赤道線的薄膜應(yīng)力 : ?T = PT PT Di 4 14200 43 4 43 = 球殼內(nèi)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(yàn)狀態(tài)下支柱的偏心彎矩 : 遼寧石油化工大學(xué)順華能源學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(yàn)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(yàn)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(jì)算長(zhǎng)度系數(shù) : 3 1k? ? 單個(gè)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(zhǎng)細(xì)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(diǎn) : s =245 MPa? 支柱換算長(zhǎng)細(xì)比 ： 遼寧石油化工大學(xué)順華能源學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(nèi)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(gè)支柱的截面系數(shù) : Z = π do di 32doπ 530 510
。9 = ② 壓力實(shí)驗(yàn)前的校核球殼應(yīng)力 ? = PT Di 4 = （