【文章內(nèi)容簡介】 ..................................................................................................47 接管與極中板組焊 ..........................................................................................................48 焊后矯正 .........................................................................................................................48 赤道帶縱縫組焊 ..............................................................................................................49 上、下溫帶縱縫組焊 .......................................................................................................49 上、下極板縱縫組焊 .......................................................................................................50 上、下溫帶與赤道帶環(huán)縫組焊 ........................................................................................50 極板與溫帶環(huán)縫 ............................................................................................................51 焊接規(guī)范參數(shù) ........................................................................................................................52 6. 焊后 檢測 ................................................................................................................................ 53 外觀檢測 ...............................................................................................................................53 無損檢測 ...............................................................................................................................53 7. 焊后整體熱處理 .................................................................................................................... 55 8. 水壓試驗(yàn)和氣密性試驗(yàn) ........................................................................................................ 57 水壓試驗(yàn) ................................................................................................................................57 氣密性試驗(yàn) .............................................................................................................................58 致謝 ............................................................................................................................................... 59 參考文獻(xiàn) ....................................................................................................................................... 60 附錄（一） ................................................................................................................................... 61 附錄（二） ................................................................................................................................... 67 1. 緒論 球罐的工程背景及實(shí)際意義 球形儲罐是一種存儲氣體、液體或液化氣體的壓力容，由于球罐同其他形式儲罐相比具有很大的優(yōu)越性，具有占地面積少、壁厚薄、質(zhì)量輕、用材少、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，并且隨著我國石化、冶金和城市燃?xì)獾母咚侔l(fā)展，球形儲罐作為一種儲存液化石油氣、天然氣、液化天然氣、丙烷、丙烯、丁烯及其他低沸點(diǎn)石油化工原料和產(chǎn)品的典型壓力容器，被工業(yè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。 球形儲罐最早出現(xiàn)在 19 世紀(jì)末到 20 世紀(jì)初，開始時(shí)只是儲存低壓氣態(tài)介質(zhì)，早期的球罐為鉚接結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)形式制造較為困難，材 料的浪費(fèi)也較大，而且一但其中有一部分鉚接不合格，只得拆除重新鉚接。因此，早期的球罐發(fā)展速度是緩慢的。隨著金屬材料的不斷革新和電弧焊接的廣泛應(yīng)用，世界發(fā)達(dá)國家美國、俄羅斯、西德，日本、法國很早開始研究并不斷地建造球罐，并取得了很大的成果，特別是自二十世紀(jì) 60 年代以來，日本的球罐制造業(yè)非常突出。 1956 年日本東京煤氣公司建造兩臺材料是 T1 鋼的 20200m3 煤氣球罐 (設(shè)計(jì)壓力是 )。 1960 年美國采用縱縫預(yù)制拼板自動焊和環(huán)縫手工電弧焊的技術(shù)建造了兩臺 5000 m3 液化石油氣球罐， 1964 年西德采用自動焊 接和手工電弧焊接結(jié)合的技術(shù)完成了 10000m3 球罐的建造， 1976 年日本神戶煤氣公司建造一臺材料是 WELTEN80C的 33400 m3 煤氣球罐 (設(shè)計(jì)壓力是 M pa)， 1984 年日本三菱重工采用 MIG 焊接為主的工藝制造了 15 臺 25000m3 的球罐。目前，世界上球罐的制造技術(shù)水平得到了迅速發(fā)展，最大球罐的幾何容積已達(dá)到 36000m3【 1】 。從國外球罐發(fā)展來看，球罐的材料、焊接方法已經(jīng)得到了迅速的研究、應(yīng)用，球罐已由早期僅儲存低壓、常溫氣體發(fā)展到儲存中、高壓、低溫氣體和液體介質(zhì)，并朝著以高強(qiáng)鋼為材料、有 良好的可焊性、高壓力、大容積的方向發(fā)展。 我國于五十年代開始制造球罐， 1958 年制造出了第一臺 50m3，的球罐， 1966 年北京金屬結(jié)構(gòu)廠首次制造出了容積為 400m3 的球罐，當(dāng)時(shí)制造大型球罐在我國仍是空白。隨著我國科學(xué)技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展，特別是改革開放以來，我國工業(yè)制造業(yè)高速發(fā)展，為了滿足我國的國防、科研、石油化工、冶金、市政等工業(yè)對儲存容器的要求，我國的球罐工業(yè)得到發(fā)展。近年來我國主要引進(jìn)建起了一批 5000m3 ， 10000m3 的特大型球罐和低溫球罐，促使我國自行設(shè)計(jì)、制造、安裝大型球罐已取得了一定的成果。 隨著 我國工業(yè)建設(shè)的發(fā)展，球罐的應(yīng)用會越來越廣泛。 目前， 隨著材料、焊接、制造、施工安裝技術(shù)不斷提高 ，國內(nèi)外球罐研究發(fā)展 也正向大型化、多結(jié)構(gòu)、高參數(shù)的方向發(fā)展。 但由于球罐大多數(shù)用于儲存易燃、易爆和有毒的液體和氣體介質(zhì)，一旦發(fā)生事故，不但球罐本身會遭到破壞，而且還會帶來災(zāi)難性后果。因此，球罐的建造與使用管理一球罐的安全性不僅引起各國科技界的高度重視、同時(shí)也得到各國政府的極大關(guān)注?？梢?，球罐作為一種裝備，其制作加工工藝在國民經(jīng)濟(jì)中已經(jīng)占據(jù)重要而又不可忽視的地位。 球罐結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及分類介紹 隨著我國石油、化工 、輕紡、冶金及城市燃?xì)夤I(yè)的發(fā)展，作為儲存容器的球罐，得到了廣泛的應(yīng)用和迅速的發(fā)展，在石化企業(yè)、國防工業(yè)、冶金工業(yè)及城市然氣中，用于儲存液態(tài)丙烷、丁烷、丙烯、丁烯及其混合物 (LPG)、液化天然氣 (LNG) ,液氨、液氧、液氮、液氮等物料。例如在城市燃?xì)庵?，球罐供氣系統(tǒng)常用于儲存液化石油氣和天然氣以及煤氣，在鋼廠中利用球罐儲存氧氣或氮?dú)獾?，這都說明球罐作為儲存容器而言，不僅應(yīng)用廣泛，而且具有很大的優(yōu)越性。 球罐的特點(diǎn) 儲存容器一般有圓筒形和球形兩種，球形儲地一般由球殼板、支柱、拉桿、人孔、接管、 梯子、平臺等部件組成，見圖 12。作為球罐來說具有如下優(yōu)點(diǎn) 【 2】 ： （ 1）與同等體積的圓筒形容器相比，球罐的表面積最小。 （ 2）球罐受力均勻，且在相同的直徑和工作 壓力下，其薄膜應(yīng)力為圓筒形容器的 1/2，故板厚僅為圓筒形容器的 1/2。 （ 3） 由于球罐的風(fēng)力系數(shù)為 ， 而圓筒形容器約為 0. 7 左右，因此對于風(fēng)載荷來說，球罐比圓筒形容器安全得多。 因此，球堆具有占地面積少、壁厚薄、質(zhì)量輕、用材少、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)。 圖 11 球罐實(shí)體結(jié)構(gòu) 由以上所述的球罐優(yōu)點(diǎn)可知，球形容器比其他形式的容器更節(jié)省金屬材料。另外，搭建制造球形容器的基礎(chǔ)相對較簡單，受風(fēng)面積小，維修和保養(yǎng)簡單，所以在工業(yè)水平高速發(fā)展的今天，球形容器的應(yīng)用也越發(fā)廣泛。但是，球形容器的殼體板材下料加工比較困難，焊接制作技術(shù)復(fù)雜且要求嚴(yán)格。故球形容器的制作技術(shù)比單層卷焊圓柱容器要復(fù)雜的多，要求也要高得多。 圖 12 球罐各部分名 稱 球罐分類 球罐按球殼板排版形式分類 可分為足球式、桔瓣式和足球桔瓣混合式，球罐分瓣形式如圖 13 所示。 足球瓣式球殼板結(jié)構(gòu)，每塊球殼板的結(jié)構(gòu)尺寸完全相同，互換性好，下料成型規(guī)格化，材料利用率高，拼裝焊縫長度短，相應(yīng)檢測工作量亦小。缺點(diǎn)是球殼板交接處有 Y 型焊縫，焊縫布局復(fù)雜，且部分支柱在球殼的環(huán)焊縫上，施工組裝困難，對球殼板的精度要求高。 （ a） 足球式 （ b） 桔瓣式 （ c） 足球桔瓣混合式 圖 13 球罐分瓣形式 桔瓣式結(jié)構(gòu)是最通用的形式，桔瓣式球殼板的結(jié) 構(gòu)較為靈活，球殼板分塊分帶對稱，組裝應(yīng)力及焊接內(nèi)應(yīng)力較為均勻，組裝焊縫較為規(guī)則，施工簡便；焊接質(zhì)量較易得到保證；當(dāng)球殼按等強(qiáng)度設(shè)計(jì)時(shí)，可以用不同的分帶去承受不同液柱高度的附加壓力，可以產(chǎn)生不等厚的球殼板結(jié)構(gòu)。但是桔瓣式球罐的球殼板在各帶的位置、尺寸大小不一，只能在本帶內(nèi)或者上下對稱帶內(nèi)進(jìn)行互換；球殼板的下料和成型較為復(fù)雜，原材料大的利用率較低。桔瓣式可以適合任何大小的球罐。 混合式分瓣形式集中了足球式分瓣法和桔瓣式分瓣法的優(yōu)點(diǎn)，板材利用率高、分塊較少焊縫短，因此焊接及檢驗(yàn)的工作量也相應(yīng)減少。缺點(diǎn)是因具有兩種 型式的球殼板，組裝校正較麻煩，仍有 Y 型接縫，制造精度要求高。 目前國內(nèi)外廣泛采用桔瓣式和足球桔瓣混合式的排版形式。 2. 球罐設(shè)計(jì) 本球罐設(shè)計(jì)過程中執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)： GB/T 1502020《壓力容器》標(biāo)準(zhǔn)釋義 GB 123371998《鋼制球形儲罐》 GB 5009498《球形儲罐施工及驗(yàn)收規(guī)范》 GB 172612020《鋼制球形儲罐型式與基本參數(shù)》 JB/T 47082020《鋼制壓力容器焊接工藝評定》 SH 351290《球形儲罐》 SH 35122020《球罐施工工藝標(biāo)準(zhǔn)罐》 SH 30622020《石油化工球罐基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》 JB/T 《承壓設(shè)備無損檢測》 球罐的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 球罐的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要是指球瓣、支承結(jié)構(gòu)、人孔接管、梯子平臺、溫度壓力液位檢測、隔熱噴淋、保冷保溫設(shè)施、緊急切斷裝置、安全閥配置及防震、減震裝置等項(xiàng)