【正文】 ) 采用水平儀測量基礎水平度 球瓣的幾何尺寸檢查和理化檢驗 球瓣的曲率及外形尺寸的好壞，會直接影響球罐的安裝質(zhì)量和施工進度。他們的出現(xiàn)往往是由于壓制球瓣的精度不夠以及運輸過程的損壞或堆放不妥所造成。 按鋼材的屈服 強度及使用時的熱處理狀態(tài)分為以下三種： (1) 在熱軋、正火或控冷控軋狀態(tài)焊接并使用的，屈服強度為 294~490MPa 的熱軋、正火及控冷控軋鋼。 本球殼選用 Q345R 為球殼鋼板， 球殼 鋼板的 化學成分 見表 ， 鋼板的力學性能見表 。球罐施焊的每位焊工應配有焊條保溫筒 (僅限于手工電弧焊用 )、角向磨光機等工具。開孔角度上下均為 ?50 所有的法蘭選用帶頸對焊法蘭，厚度 4mm的接管與法蘭間直接進行一次平焊 厚度 4mm的接管與法蘭間開 Y 型坡口焊接，鈍邊為 1mm[11]。焊工應使用電加熱的焊條筒領(lǐng)用，保溫筒內(nèi)焊條必須在 4h 內(nèi)用完，否則應退庫重新烘焙，但烘干次數(shù)不超過 2 次，超過 2 次的焊條不得用于球殼板焊接 [12]。因此進行球罐焊接的焊工必須進行焊工訓練及評定。 焊工能力評定試驗，只要通過射線照相檢驗。 將赤道帶縱焊縫平均分成三段，每段長 2414mm。焊接規(guī)范按照橫焊縫的焊接規(guī)范進行。然后再進行焊接。各層各道的起弧點要錯開 80mm。在焊接時，用曲率樣板邊焊邊檢查焊縫的角變形情況。 (1) 赤道帶焊接工藝 赤 道帶縱焊縫共 16 條，每條長 ，焊接采取分段多道多層焊， 每條 赤道帶縱焊縫里外共焊 4 層，大坡口側(cè)焊 3 層，小坡口側(cè)焊 1 層。每 個焊工需作仰焊 +平焊、立焊、橫焊三種位置的焊接試板。 90%時應停止焊接。 J507 焊條使用前 按照 GB/T5118 中的規(guī)定 應 在 300~430 C? 溫度計、壓力計的接管與殼體間焊縫采用角焊縫鈍邊為 1mm焊腳尺寸為 4mm。 每臺焊機必須配置經(jīng)校驗合格的電流表、電壓表；以便控制、記錄和檢查焊接時的線能量。 沈陽理工大學學士學位論文 35 低 合金高強度鋼的焊接性 低合金高強度鋼含有一定量的合金元素及微合金化 元素，其焊接性與碳鋼有差別，主要是焊接熱影響區(qū)組織與性能的變化對焊接熱輸入較敏感，熱影響區(qū)淬硬傾向增大，對氫致裂紋敏感性較大，含有碳、氮化合物形成元素的低合金高強度鋼還存在再熱裂紋的危險等。 沈陽理工大學學士學位論文 34 4 焊接工藝 鋼材的可焊性 低 合金 鋼的 概述 低合金鋼是碳素鋼的基礎上添加一定量的合金化元素而成，其合金元素的質(zhì)量分數(shù)一般不超過 5%，用以提高鋼的強度并保證其具有一定的塑性和韌性，或使鋼具有某些特殊性能，如耐低溫，耐高溫或耐腐蝕等。采用平墊鐵組來保證支柱的偏差會得到比較好的效果。據(jù)此，赤道帶板及其下部殼板三角腳手架設置于球殼內(nèi)部，赤道帶以上殼板的腳手架設置于球殼的外部。 本次設計采用日字型夾具 —— 日字形夾具是由日字形卡碼、方形卡帽和圓錐銷配套而成。但是高空作業(yè)較多，要求全位置焊接技術(shù)較嚴格且需要相當量得夾具。 (2)坡口加工 球殼各球片的焊接坡口，必須在球片壓制成型后加工，亦可與瓣片第二次下料結(jié)合進行。 本次設計厚度為 16mm較薄。 瓣片加工 (1) 材料的切割 由于切割球殼板的最大鋼板尺寸為長 7242mm、寬 2414mm 的長方形鋼板，所以選用通用切割設備 —— 數(shù)控火焰等離子切割機中的 OMNIMAT 系列 [9]。 (2) 開孔所需補強面積 球殼計算厚度 ? ?citici Pυσ DPδ ?? 4 ? ? 1 2 . 8 6 7 m m0 . 7 911894 1 2 3 0 00 . 7 94 ???? ???? cit ici Pυσ DPδ 開孔所需補強面積 開孔所需補強面積 A 按 GB150 式（ 外壓容器 ） A= )(12 ret fδδdδ ?? =153? = (3) 有效補強范圍 （ 1）有效寬度 有效補強寬度 B 按 GB150 式（ 6—6）確定 ?????? mmdB mmdB 217=162+612+153= 2+ 2+= 306=153 2=2=ntn ??取最大值 故 B=306mm （ 2）有效高度 a． 外側(cè)有效高度 1h GB150 式（ 6—7）確定 ?????? ???? mmh mmd δh nt 100 55 .322020311取小值 故 取 1h =60mm b． 內(nèi)側(cè)有效高度 2h GB150 式（ 6—8）確定 沈陽理工大學學士學位論文 27 ?????? ?? mmh mmd δh nt 0 5 5 .3 222取 小值 故 2h =0mm (4) 有效補強面積 球殼有效厚度： Cδδ ne ?? == mm 球殼多余金屬面積按 GB150 式（ 6— 10）計算 1)(11 2 . 8 6 7 )1 4 . 5 ( 1 4 . 521 2 . 8 6 7 )( 1 4 . 5153)( 3 0 6))(1(2))((1???????????????? reete fδδδδδdBA （ ） 接管計算厚度 ? ? mmpσ pdδ tnt 0 . 3 20 . 7 911892 1530 . 7 92 ???? ???? ? （ ） 接管多余金屬面積 A2按 GB150 式（ ）計算 22212 236 )( 2)( 20602)(2)(2hmmfCδhfδδA rntrtnt??????????????? （ ） （ 3）補強 區(qū) 內(nèi)焊縫面積（焊腳取 14 mm） 23 1961414212 mmA ????? （ 4） 有效補強面積 2321 2425196. 1 mmAAAA e ??????? (5) 補強結(jié)果 22 19 6 8. 65 1m m24 6 1. 80 9m m ??? AA e 并且 2 5%1 00 %)( 321 ????? A AAAA 剛好符合了球殼壁厚在 10~20mm范圍內(nèi)，留有 25%余量的要求，滿足補強要求。） A 向受力時：支柱的方位角 nii 360?? B 向受力時：支柱的方位角 nii ??? 360)21(? 各支柱受力見表 。由于本次設計的球罐體積為 3m1000 所以內(nèi)部不需設置轉(zhuǎn)梯。具體尺寸在裝配圖中標出 [3]?？烧{(diào)式拉桿分為單層交叉可調(diào)式拉桿、雙層交叉可調(diào)式拉桿和三拉桿可調(diào)式。支柱與其上端在制造廠加工成與球殼相接的圓弧狀（圓弧狀受力合理，抗拉斷能力強），下端與底板焊好，然后運到現(xiàn)場與球瓣進行組裝和焊接。本次球罐設計采用赤道正切柱式支座 。足球瓣和橘瓣混合式球殼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點：足球瓣結(jié)構(gòu)尺寸小相同或相近，制造下料較簡單，互換性好，克服了橘瓣極板尺寸小、球板規(guī)格多的缺點。 沈陽理工大學學士學位論文 4 2 結(jié)構(gòu)設計 概況 我國現(xiàn)行使用的球罐，多以球殼板的組合方案不同分為橘瓣式和足球與橘瓣組成的混合式兩種，以拉桿形式不同分為可調(diào)式和固定式兩種。按照規(guī)定，將低于 20℃ 下使用的鋼材稱為低溫用鋼。球罐用鋼主要有 ： (1)低合金鋼 國內(nèi)外對耐腐蝕性要求不是很高的球罐，都采用低合金鋼，如耐大氣腐蝕的含銅、磷、釩、稀土的低合金鋼，耐硫化物腐蝕破裂的含鉻、鋁、鉬、釩、鎢的低合金鋼等。 ，貯存乙烯等液化氣為目的而制造的，壓力 ～ MPa，溫度大多在 20 C? ～ 100 C? 的范圍。缺點是組裝比較困難，有部分支柱搭在球殼的焊縫上造成該處焊接應力較復雜 。 球罐的特點 球罐與常用的圓筒形容器相比具有以下特點： (1)球罐的表面積最小， 即在相同容量下球罐所需鋼材面積最小 (2)球罐殼板承載能力比圓筒形容器大一倍，即在相同直徑，相同壓力下，采用相同鋼板時，球罐的板厚只需要圓筒形容器壁厚的一半。它可以用來作為液化石油氣、液化天然氣、液氧、液氨、液氮、丙烯、丁烯、丙烷、乙烯及其他介質(zhì)的儲存容器。 球罐分類 球罐的結(jié)構(gòu)是多種多樣的，根據(jù)不同的使用條件 (介質(zhì)、容量、壓力濕度、儲存溫度 )有不同的結(jié)構(gòu)形式。優(yōu)點是制造球皮工作量小，焊縫短，施工進度快，另外可以避免支柱搭在球殼焊縫上帶來的不足，缺點是兩種球瓣組裝校正麻煩，球皮制造要求高 [1]。 、深冷（極低溫）中使用的球罐，貯存 100C? 以下 的液化氣為目的而制造的，使用壓力極低，因為使用的溫度是極低溫。因此低碳調(diào)質(zhì)鋼具有足夠高的強度和韌度，與同等強度級別的一般低合金高強鋼相比，具有低碳和裂紋敏感性指數(shù)低的特點。儲存介質(zhì)為 異丁烯 ，設計壓力位 MPa 的球罐。球罐結(jié)構(gòu)的合理設計必須考慮多種因素：盛裝物料的性質(zhì)、設計溫度和壓力、材質(zhì)、制造裝備和技術(shù)水平、安裝方法、焊接和檢驗要求、操作方便可靠性、自然環(huán)境的影響等。； 沈陽理工大學學士學位論文 5 β1——極中板球心角， β1=176。為保證球罐的穩(wěn)定性，支柱之間用拉桿相連接。支柱底板的地腳螺栓孔應為徑向長圓孔。 開孔 人孔結(jié)構(gòu) 球罐人孔是作為工作人員進出球罐進行檢驗及維修之用。 人孔 采用 16Mn 三級鍛件 ， 厚壁管、法蘭等均用材料 16Mn 二級鍛件 鍛制而成。 設計壓力： P= MPa 設計溫度： T=~50 C? 射線探傷檢驗： 100% 地震設防烈度： 7 度 基本風壓值： 600 N/ 3m 基本雪壓值 350N/ 3m 球罐建造場地： III 類場地，近震， B 類地區(qū) 支柱數(shù)量： n=8（ 材料 Q235BФ426mm鋼管 ） 拉桿：選取 Ф508 mm 鋼管，材料為 圓鋼 。 、 支柱底板 的計算 （見圖 ） （ 1）支柱底板直徑 bD 取兩式中的較大值 沈陽理工大學學士學位論文 21 ? ? mmWDbcb 6353 . 1 5m a x1 ???? ? （ ） mmddD b 726—6662643010)—(8)108( 02 ?????? — 實際取 700mm 混凝土基礎材料的許用應力 ? ? MPaσ bc ? 實取 mmDb 700? （ 2）底板的厚度 ? ?bb bbc Cl ?? ???23 （ ） mmδ b 5 7 2 ????? 實?。? mmδb 33? 式中 ： bc? —底板的壓應力 . 1 4 252 ?? ???? bbc DW?? 圖 支柱底板 bl — 底板外邊緣至支柱外表面的距離 1 3 72 4 2 67 0 0 ???bl mm ??b? — 底板材料 Q235B，許用彎曲應力 MPas 235?? ? ? M P aM P aσσ sb 5711. 52351. 5 ??? bC — 底板的腐蝕裕度 取 mmCb 2? 即底板厚度取 35mm 沈陽理工大學學士學位論文 22 拉桿計算 拉桿螺紋小徑計算 拉桿最大應力 4m a x o s5 6 4 2 0c o s)( ????? ? ?jiT PF （ ） 拉桿材料 Q235B MPas 235?? 拉桿材料的許用應力 M P asT 15 ][ ??? ?? 拉桿腐蝕余量 mmCT 2? 拉桿螺紋小徑 mmCFd TTTT ][ 4 ??????? ? （ ） 選取拉桿的螺紋公稱直徑為 mm26 拉桿連接部位的計算 銷子直徑 銷子材料： 35， MPas 295?? 銷子材料許用剪切應力 M P asp 1 182 ][ ???? ?? 銷子直徑： 118 ][4 ?????PTp Fd ? 選取銷子直徑 20mm 耳板厚度 耳板材料 Q235B， MPas 235?? 耳板材料的許用壓應力： M P asc 2 ][ ??? ?? 沈陽理工大學學士學位論文 23 耳板厚度： 21420 ][4 ?????