【導讀】的焊接殼體結(jié)構(gòu)。廣泛應用于石油天然氣、化工、石油化工、冶金、城建等工業(yè)領(lǐng)域。經(jīng)占據(jù)重要而又不可忽視的地位。運用UG，AutoCAD2020等軟件繪制出球罐的焊接結(jié)構(gòu)裝配圖，解決。球罐下料和現(xiàn)場焊接組裝的一些比較復雜的問題，對球罐的具體焊縫進行焊接工藝設(shè)計，要求，從而避免一些安全事故發(fā)生，保證球罐安全使用。[Keywords]sphericaltank；pressurevessel；assembly；weldingtechnology；

　　

【正文】 9999F?????????????????????????????????????????????????? 式中 介質(zhì)密度 ? =580Kg/m3 取 g=（ 3） 球殼各帶厚度計算 ???????????????????mmCmmCM P aM P aM n RCppD tsi0163][32516][421腐蝕裕量鋼材負偏差焊縫系數(shù)常溫下材料根據(jù)公式：????? 計算出球殼各帶壁厚 δ n 取球罐殼體厚度為 δn=40mm。 球殼應力校核 球殼薄膜應力校核 由于球罐幾何形狀對稱于球心，其應力也是完全均勻的。兩個方向應力 — 徑向和周向薄膜應力可以由截面法求得，如圖 22 球罐截面模型 【 5】 。 圖 22 球罐截面模型 薄球殼的徑向和周向應力表達式 ????? 4 CPPD?? 球殼厚度—；平均直徑，—內(nèi)應力；—式中： ???? icpcp DDDP 球殼應力計算見公 式 ～ 。 赤道線以上區(qū)域： ? ?? ?? ?? ?? ?37 m m=δ圓 整后取,12 437 m m=δ圓 整后取,12 4)40 m m (δ圓 整后取,12 436 m m=圓 整后取,12 436 m m=δ圓 整后取,12 4GCABFmmCPDiPmmCPDiPmmCPDiPmmCPDiPmmCPDiPGtGGCtCCAtAABtBBFtFF???????????????????????????????????????????????????????????????????考慮支座連接的影響 ])2(3 )3([2 cpcpcp2hR hRhHR ???? ??? ? （ ） ])2(3 )3([2 cpcpcp2θ hR hRHR ???? ??? （ ） 赤道線以下區(qū)域： ])2(3 )3([2 cpcpcp2hR hRhHR ???? ??? ? （ ） ])2(3 )3([2 cpcpcp2θ hRhRHR ???? ??? （ ） 式中： 球殼厚度—平均半徑；—液體密度；— ?? cpR 將球殼各帶分別按操作和液壓試驗兩種情況計算其最大應力 ， 結(jié)果列于表 27。 球殼的許用應力值： 操作條件下： [? ]t ? = 163MPa 液壓 試驗條件下： ? s ? = 3251 = MPa 表 27 球殼各帶應力計算值 分帶號 F B A C G 各帶有效厚度 mm 34 34 38 35 35 操作狀態(tài) 內(nèi)壓應力 （ MPa） 液壓應力 （ MPa） 0 總應力 （ MPa） 液壓試驗 內(nèi)壓應力 （ MPa） 液壓應力 （ MPa） 總應力 （ MPa） 表中各帶計算 總 應力均小于上述許用應力 ， 故 球瓣 強度 滿足要求 。 球罐殼體壓應力校核 系數(shù) A = 0 0 0 6 8 6 346 1 9 01 2 2 eo???R 式中 RO— 球罐外半徑； δe— 球罐殼體有效 厚度， δe=δnC 查 GB1501998 圖 65 得： B = 86 許用外壓力： M P a4 7 346 1 9 086 = [ p ]eo???RB 許用臨界壓應力： c][? = 6 1 7 0382 0 6 0 0 cpe????m RE ? MPa 操作條件下赤道壁壓應力： c? = ? ?ecpecp521 4)( ??? DpD gmmm ??? = 3412340 )28241 75068 .8( ?? ??? + 344 ??= MPa 其中： 下半球殼質(zhì)量 m1 = 21 91ncp2 10 ?????D = kg 下半球存儲介質(zhì)質(zhì) 量 m2 = 121 92i3 10????D = kg 下半球保溫隔熱材料質(zhì)量 m5 = 0 kg 水壓試驗條件下赤道壁壓應力： c?? = ecp31 )( ??D gmm ? = 3412340 )48692 .8( ?? ??? = 下半球水 的質(zhì)量 m3 = 121 ? 48 69 2 6. 9 kg =10 93i3 ???D c? 、 c?? 均小于 c][? 。 支柱 、拉桿計算 球罐基礎(chǔ)參數(shù)見下表 28 所示 【 6】 。 表 28 球形儲罐基礎(chǔ)施工參數(shù) 公稱容積m3 基礎(chǔ)中心圓直徑 mm 地腳螺栓直徑 mm 地腳螺栓孔徑 mm 地腳螺栓孔中心距 mm 赤道正切柱式支柱形式 1000 12266 M32 φ 36 560 Φ 426 8 支柱外直徑 ：φ 426 支柱內(nèi)直徑：φ 400 拉桿直徑：φ 20 支柱計算長度： 8200 支柱材料： 16Mn 屈服強度 σ S=320MPa 支柱數(shù)目： 8 球罐質(zhì)量計算 球殼平均直徑： Dcp = 12340mm； 球殼材料密度： ? 1 = 7850 kg/m3； 充裝系數(shù)： K = ； 水的密度： ? 3 = 1000 kg/m3； 球殼外直徑： Do = 12380 mm； 基本雪壓值： q= 200 N/m2； 球面的積雪系數(shù)： Cs = ； 保溫層厚度： δn = 40mm； 球殼各帶球心角： ? F =54176。， ? B =36176。， ? A=54176。， ? C=36176。， ? G=54176。 球殼質(zhì)量： kgD nCp 929121 ????????? ? ）（??? 物料質(zhì)量： 93923i2 ???????? ??? 液壓試 驗時液體的質(zhì)量： 38 5310100012 30 93933i3 ??????? ??? 積雪質(zhì)量： kggqCg S 2 3 8 0410D4m 626204 ???????? ??? 保溫層質(zhì)量： m5=0kg 支柱質(zhì)量： kghDDn 6 81107 8 508 2 00)400426(4810)(4m922912221Z???????????????? 拉桿質(zhì)量： kgldn 92912L ????????? ?? ??? 支柱和拉桿的總質(zhì)量： kgmm LZ 6 ??? 附件質(zhì)量： m7 =15000kg 操作狀態(tài)下球罐質(zhì)量： 8 3 4 5 31 5 0 0 0 8 3 5 5 0 1 3 7 m + m+ m + m + m + m = m 7654210 ??????? 操作狀態(tài)下每根支柱承受的靜載荷為： Nn gmG 0 ?? 水壓試驗狀態(tài)下的球罐質(zhì)量： kg1 1 4 7 9 7 3 . 6 7=1 5 0 0 0+8 9 8 2 . 2 9+9 7 3 8 5 3 . 7 3 + 1 5 0 1 3 7 . 6 5 = m + m + m + m =m 7631T 水壓試驗下每根支柱承受的靜載荷為： Nn gmG TT 4 0 6 2 6 7?? 地震載荷計算 自振周期 支柱底板底面至 球殼中心的距離： H0 = 8200 mm 支柱數(shù)目： n = 8 支柱材料 16MnR 鋼的常溫彈性模量： Es = 206103 MPa 支柱外直徑： do = 426mm 支柱內(nèi)直徑： di =400mm 支柱橫截面的慣性矩： I = 64? ( do4di4 ) = 64? ( 42644004 ) = 108mm4 支柱底板底面至拉桿中心線與支柱中心線交點處的距離： l = 5100 mm l/H0=,則 拉桿影響系數(shù)： ξ= ( 查 GB1233798 表 14 得 ) 球罐的基本自震周期： T = InEHm S33003 10???? = 地震力 綜合影響系數(shù)： Cz = 地震影響系數(shù)的最大值： a max = ( 查 GB1233798 表 15 得 ) 對應于自振周期 T 的地震影響系數(shù) ： a = = ； 球罐的水平地震力 ： Fe = Cza m0 g = = 105 N。 風載荷計算 風載形體系數(shù)： K1 = 系數(shù) ξ1 = （ 按 GB1233798 表 17 選取 ） 風振系數(shù)： K2 = 1 + = 1 + = 8m高度處的基本風壓值： q0 = 450 N/m2 支柱底板底面至球殼中心的距離： H0 = 風壓高度變化系數(shù)： f1 = （ 按 GB1233798 表 18 選取 ） 球罐附件增大系數(shù)： f2 = 球罐的水平風力： Fw = 4?Do2 K1 K2 q0 f1 f2 106 = 4? 1238024 50106= 104N 彎矩計算 Fmax 取 ( Fe + Fw )與 Fw中 的較大值： Fe + Fw = 105 + 104= 105N Fw = 104 N Fmax = 105N 力臂： L = H0 l = 8200 5100 = 3100 mm 由水平地震力和水平風力引起的最大彎矩： Mmax = Fmax L = 1053100 = 109 N/mm 支柱計算 支柱中心圓半徑： R = Ri = 6150 mm； 最大彎矩對支柱產(chǎn)生的垂直載荷的最大值： (按 GB1233798 式 26， 29 計算 ) ( Fi )max = nRM i?cos2 max? = 61508 c o s 4 5101 .0 9 02 9? ??? ?= 104N 拉桿作用在支柱上的垂直載荷的最大值： (Pij)max = nnRlF j?180sinsinmax ? = ? ? in61508 45s in103 .5 1 85100 5?? ?? = 104 N 以上兩力之和的最大值 (按 GB1233798 表 19 計算 )： ( Fi + Pij )max = RMmax + RlFmax = 9? + 6150 5?? = 105 N 組合載荷 操作狀態(tài)下支柱的最大垂直載荷： (按 GB1233798 式 34， 35 計算 ) W0 = G0 + ( Fi+Pij )max =+ 105 = 105 N 液壓試驗狀態(tài)下支柱的最大垂直載荷： WT = GT + ( Fi+Pij )max maxFFw = + 1055410 10 = 106 N 單個支柱彎矩 （ 1）偏心彎矩 操作狀態(tài)下赤道線的液柱高度： h0e = 3742mm； 液壓試驗狀態(tài)下赤道線的液柱高度： hTe = 6150mm； 操作狀態(tài)下物料在球殼赤道線的液柱靜壓力 ： P0e = h0e ρ2 g109 = 37425 80109 = MPa； 液壓試驗狀態(tài)下液體在赤道線的液柱靜壓力：