【正文】 31 /7850 mkg?? 充裝系數(shù)： K= 水的密度： 33 /1000 mkg?? 球殼外徑： mmD 180880 ? 基本雪壓： 2/300 mNq ? （以沈陽地區(qū)五十年一遇最大雪壓選?。? 球面積雪系數(shù)： ?sC 球殼質(zhì)量： kgDm ncp 3 5 3 1 1 6107 8 5 0441 8 0 4 410 929121 ???????? ?? ?。 焊接材料如下：球殼板主體焊接采用 J507 焊條，球罐附件焊接采用 J427 焊條，關(guān)于焊條的具體要求見表 33。裂紋發(fā)生的幾率就小，所以為控 制裂紋敏感性指數(shù)（ Pc） ，需要對焊接材料焊前要烘干處理，對焊縫進行焊后消氫處理。但大量研究表明，由此判斷裂紋出現(xiàn)的可能性還不夠完全，因而將拘束度（材料厚度）和開裂性（焊縫中氫的含量）的因素考慮在內(nèi)，則裂紋敏感性指數(shù) Pc 的計算公式： ( 1. 2))(5B60H600 h60Ni10V5130S20 CrCuCPc 00??????????? MoiMn 式中 h——鋼板厚度， mm 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 19 H——焊縫中氫含量， ml/100g。但是，當(dāng) CE 不超過 %時，淬硬傾向尚不嚴(yán)重，焊接性較好，但隨著板厚增加需要采取一定的預(yù)熱措 施， 預(yù)熱溫度為 120～ 140℃。通過計算得出， Q345R 的碳當(dāng)量 CE=%～ %。 熱影響區(qū)的 軟化很少發(fā)生。 ：其產(chǎn)生脆化的原因是因為含碳量不同而異。 撕裂：層狀撕裂往往出現(xiàn)在鋼制結(jié)構(gòu)的施焊或使用過程中，是軋制板材中存在層狀夾雜物條件下，在板材厚度方向受到較大拉應(yīng)力時產(chǎn)生的。因此，其冷裂傾向比低碳鋼大。 ：此類鋼由于含有少量的合金元素而增加了淬硬性，其冷裂傾向比低碳鋼沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 18 要大一些。 Q345R 的焊接性 ：對于此類鋼，一般含碳量都較低，含錳量又較高，因而 w（ Mn） /w(S)較高，具有較好的抗熱裂紋能力。由于低合金高強鋼具有良好的焊接性、優(yōu)良的可成形性及較低的制造成本，因此，被廣泛的應(yīng)用于壓力容器、車輛、橋梁、建筑、機械海洋結(jié)構(gòu)、船舶等制造中，已成為大型焊接結(jié)構(gòu)中最主要的結(jié)構(gòu)材料之一。 S 的含量小于等于 、 P 的含量小于等于 。其含有一定的合金元素及微合金化的元素，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，對氫致裂紋有敏感性較大，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(xué)學(xué)士學(xué)位論文 17 3 焊接性分析 材料的焊接性分析 Q345R 的化學(xué)成分和力學(xué)性能 球殼板采用 Q345R 低碳低合金鋼， 其化學(xué)成分和力學(xué)性能分別見表 31 和表 32。 應(yīng)把基礎(chǔ)設(shè)計成耐扭曲的環(huán)形基礎(chǔ)。有資料介紹， 在 1mm 不均勻下沉的情況下，一跟支柱就要產(chǎn)生比其他支柱高 10％ 左右的應(yīng)力。 (2)球罐體積大， 一般都要在現(xiàn)場組焊成球，現(xiàn)場的組裝基準(zhǔn)是從基礎(chǔ)上找的，因此，球罐的基礎(chǔ)精廈要求比較高。 — 般球罐容積比較大，而且容器做水壓試驗時重量較大。由于土壤的土質(zhì)構(gòu)造不同會產(chǎn)生不均勻沉降問題，這是 — 般靜設(shè)備的 基礎(chǔ)都共有的基本問題。 一般采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。本球罐選用直動型溢流閥。 溢流閥 系統(tǒng)正常工作時，閥門關(guān)閉。本球罐在上極帶設(shè)置兩個安全閥。 液位計 根據(jù)球罐儲存介質(zhì)、設(shè)計壓力、溫度等條件選用 B 型防霜液位計，公稱壓力，翅片涂紫色標(biāo)志，布置在球罐的下極帶。對于常溫操作球罐，需經(jīng)常對球殼內(nèi)外壁焊縫進行檢查， 1000m179。為了保證焊接質(zhì)量，接管均采用厚壁管補強，接管材料選用 Q235B。 接管結(jié)構(gòu) 球罐的開孔應(yīng)盡量設(shè)計在上、下極帶上，便于集中控制，并保證接管焊接部位質(zhì)量。 人孔結(jié)構(gòu)的選用 本球罐設(shè)有 兩個人孔，分別設(shè)置在上下極帶的中心，直徑選用 DN500。拉桿的材料選用 Q235B 鋼。 拉桿 拉桿是作為承受風(fēng)載荷及地震載荷的部件，增加球罐穩(wěn)定性而設(shè)置。底板的材料選用 Q235B 鋼板。支柱與球殼連接下部結(jié)構(gòu)，采用直接連接的結(jié)構(gòu)形式。因此確定上段支柱的材料為 Q235B 鋼管，下段支柱沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 15 的材料為 Q235B 鋼管。上下兩段支柱采用相同尺寸圓管或圓筒組成，且上段設(shè)計高度不宜小于支柱總長的 1/3 。 支柱 支柱由圓管（一般由無縫鋼管或鋼板卷制）、底板、蓋 板三部分組成。支柱支撐球罐的重量，同時承受地震、風(fēng)載等外載荷。本設(shè)計采用柱式支座，支柱與球殼的連接為赤道正切型式。； 3? — 極邊板球心角， 18176。； 1? — 極中板球心角， 21176。 混合式結(jié)構(gòu)排板計算 GBT+172612020 鋼制球形儲罐型式與基本參數(shù)表 2，得： R— 球罐半徑， 9000mm； N— 赤道帶分瓣數(shù)， 24； ? — 赤道帶周向球心角， 15176。并且由于焊縫球罐殼體的薄弱部分，因此，焊縫減少以后也使得球罐的質(zhì)量和安全性有所提高。 對于容積等于 3000m179。 常溫球罐的結(jié)構(gòu)設(shè)計要求應(yīng)有足夠的柔性，需充分考慮以下因素 ： 結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡單，減少焊接件的約束程度； 結(jié)構(gòu)各部分截面應(yīng)避免產(chǎn)生過大的溫度梯度； 應(yīng)盡量避免結(jié)構(gòu)形狀的突變，接管、 凸緣端部應(yīng)打磨成圓角，使其內(nèi)、外拐角均呈圓滑過渡。 球罐的結(jié)構(gòu)設(shè)計要求 球罐的結(jié)構(gòu)設(shè)計要做到在滿足工藝要求的基礎(chǔ)上，具有足夠的強度和穩(wěn)定性，結(jié)構(gòu)盡可能簡單，使其壓制成型、安裝組對焊接和檢測實施容易。 球罐用鋼的確定 由于本球罐為常溫球罐，且公稱容積為 3000m179。 需以《 GB123372020 鋼制球形儲罐》和《 GB1502020 鋼制壓力容器》為設(shè)計依據(jù)，在以安全為原則的基礎(chǔ)上綜合考慮經(jīng)濟適用性、產(chǎn)品質(zhì)量、施工建造可行性、國內(nèi)現(xiàn)有的建造技術(shù)等方面的因素選用球罐材料 。 (三 ) 焊縫系數(shù) ? 球罐進行 100%的無損探傷 ,取焊縫系數(shù) ? = 球罐用鋼的基本要求分析 材料是球罐設(shè)計、制造的基礎(chǔ)，材料的性能和質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響著球罐的質(zhì)量和安全使用。球罐的參數(shù) 主要技術(shù)參數(shù) （一） 設(shè)計溫度 儲罐放在室外，設(shè)計溫度 20~40℃。 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 6 2 3000m179。手工電弧焊的焊條選用 J507 和 J427。 本文設(shè)計的主要內(nèi)容包括以下幾個方面：球罐的幾何尺寸的計算與校核、受壓元件的選擇與校核、焊接工藝的設(shè)定、焊接設(shè)備的選擇、焊接工藝卡片的編寫、材料的準(zhǔn)備、裝配的設(shè)計、氣密性試驗和無損探傷的設(shè)計，最后完成整個裝配圖和零件圖的設(shè)計。 課題主要內(nèi)容 1 球罐材料的選用； 2 球罐的結(jié)構(gòu)設(shè)計； 3 球罐的強度計算； 4 工廠制造及現(xiàn)場組裝； 5 球罐的焊接； 6 球罐的檢查。上述十三臺球形貯罐均系整體組裝，除節(jié)管、人孔法蘭、柱腿焊縫等附件焊縫外，全部縱縫、橫縫均為自動焊接成形，并經(jīng)建設(shè)單位、勞動監(jiān)察、設(shè)計等 部門確認(rèn)驗收、投入運行；一次焊接合格率達 95%以上，最高達到 %，為我國大型球罐現(xiàn)場全位置自動焊技術(shù)開創(chuàng)了良好的前景。并在球殼的縱縫、環(huán)縫、仰焊位置進行試驗及焊接工藝評定，于 1993 年 12 月正式在球罐中采用全位置自動焊接。 90 年代初隨著改革開放球罐建造量劇增，又重新立項對其進行開發(fā)與應(yīng)用研究。況且，自動化系統(tǒng)的使用和維護， 還提高了操作人員的知識水平的要求以及焊接工件裝配精度的要求口。同時，國內(nèi)焊接自動化水平分布不均，自動化程度最高的是汽車制造業(yè)，其次是航空航天、車輛和造船業(yè)，而大部分中小企業(yè)，受到投資成本的限制，對焊接自動化呈現(xiàn)可望而不可及的態(tài)度。國內(nèi)以焊接為主要生產(chǎn)工藝的企業(yè)，焊接自動化水平相對較低。目前還沒有其他方法能夠比焊接更為廣泛地沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 4 應(yīng)用于金屬的連接，并對所焊的產(chǎn)品增加更大的附加值，可見，焊接在已經(jīng)完成工業(yè)化的發(fā)達國家中仍是一種不可取代的工藝，對于我們這樣的發(fā)展中國家來說，焊接更是一項蓬勃發(fā)展的技術(shù)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展， 焊接逐步成為制造業(yè)，尤其是裝備制造業(yè)中的重要加工手段。 焊接設(shè)備應(yīng)用現(xiàn)狀 制造業(yè)是一個國家綜合經(jīng)濟實力的重要基礎(chǔ)，沒有強大的制造業(yè)就不可能成為經(jīng)濟強國，也難有強大的國防力量。 制造球罐的材料要求強度高，塑性特別是沖韌性要好，可焊性及加工工藝性能優(yōu)良。 80 年代全國各部門從 1979 年吉林液化石油氣球罐群爆炸災(zāi)難性事故中吸取教訓(xùn)，在國家勞動安全監(jiān)察部門監(jiān)督下，對全國 930 余臺在役舊球罐及 1000 余臺新建投用球罐逐臺進行開罐檢查及全面修復(fù)，歷時 10 年，耗資近 3 億元人民幣，動用 4 萬人次， 80 萬工日，報廢球罐約占總開罐數(shù)的 10%，返修球罐約占總開罐數(shù)的 80%從 1980 年至 1990 年全國在役2200 余臺球罐災(zāi)難性事故降到 0，球罐運行破裂爆炸事故降到 0 球罐耐壓破裂事故 降到 1/1000。 世界各國在役球罐平均每 10 年發(fā)生 2~3 次災(zāi)難性爆炸事故，據(jù)報道日本 70 年代球罐事故發(fā)生率約 為 1% 。儲存介質(zhì)為液化石油氣、液氨及城市煤氣 ，氧 氣 和 氮 氣 ， 乙 烯 和 液 氨 ， 液 氨 ， 其 他 介 質(zhì) 。以下的占總量的 90%左右、 其中 100~400 m179。內(nèi)徑為 ~ ,設(shè)計壓力為常壓至 4 MPa，設(shè)計溫度為 104~60 ℃ 。液氨球罐 ,設(shè)計壓力 MPa， 內(nèi)徑 ， 板厚 20 mm ,球罐質(zhì)量 t 。我國尚未建造球形安全殼 ,我國已建成直徑為 36 m，壁厚為 38 mm 的球形封頭式的核反應(yīng)堆安全殼。 美國早在 1976 年已建成容量為 萬 m179。目前中國球罐制造廠商約 20 余家，年建球罐增長量約 100~150 臺。中國最早建造球罐開始于 1958 年。通常按照外觀形狀、殼體構(gòu)造和支承方式的不同來分類。其主要缺點是制造施工 比較復(fù)雜。 (3) 在相同直徑情況下，球罐壁內(nèi)應(yīng)力最小，而且均勻。 球罐的特點： (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，一般要比圓筒形容器節(jié)約 30 %～ 40 %的鋼材。也可作為壓縮氣體（空氣、氧氣、氮氣、城市煤氣）的儲罐?？傊?，隨著工業(yè)的發(fā)展，球形容器的使用范圍必將越來越廣泛。 近年來，在石油、化 工、冶金、核電等領(lǐng)域中，球罐得到了廣泛應(yīng)用。 目前，雖然我國的球罐制造業(yè)發(fā)展很快，但總體制造水平偏低，某些加工手段及工藝措施還相對保守。此外，球罐直徑通常較大 ，如 50m3 容積的球罐，直徑就達到 ，已不適于整體常規(guī)運輸，須在現(xiàn)場組裝焊接，而 100m3 容積的臥（立）式貯罐，則尚可在制造廠中預(yù)制。 但是，球罐制造較困難，加工費用高。同時球罐還具有占地面積小，高度低，底座基礎(chǔ)工作量小，所以建造球罐時，可節(jié)省鋼材，降低成本，因而在各工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，在單罐容積大于 1000m3 僅用材消耗量就比同容積圓筒形容器節(jié)省三分之一以上（容積越大越顯著），其經(jīng)濟效益顯得十分突出。球罐建造的增長速度如此之大，是因為人們越來越認(rèn)識到使用球罐比圓筒形容 器更加合理。 由于石油、化工、石油化工、燃?xì)猓ㄒ喊薄⒁夯蜌猓┑仁聵I(yè)的迅速發(fā)展，隨之而建造的球罐增長速度很快， 1981 年我國球罐約 1100 臺，到 1985 年增加至約 1800 臺，至 1996 年全國有近 5000 臺球罐，這 4 年間平均每年建造約 400 臺球罐。球罐的參數(shù) .......................................................................................... 6 主要技術(shù)參數(shù) ....................................................................................... 6 球 罐用鋼的基本要求分析 ................................................................... 6 球罐用鋼的確定 ................................................................................... 6 球罐的結(jié)構(gòu)設(shè)計要求 ..................................................................................... 6 球殼的設(shè)計 ..................................................................................................... 7 球罐結(jié)構(gòu)型式的選擇 ........................................................................... 7 混合式結(jié)構(gòu)排板計算 ........................................................................... 7 支座設(shè)計 ..............................