【正文】 第二章 球罐的發(fā)展趨勢與面臨問題 12 更好和有效 地提高球殼板尺寸精度和組裝間隙尺寸精度等。因此，必須深入探討和研究大型球罐的熱處理設(shè)備和工藝措施，并在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中予以體現(xiàn)。高強度的鋼材對于球罐大型化是至關(guān)重要的，國際上對此也都做了大量工作。我國的發(fā)展情況和發(fā)展要求，制約和狀態(tài)來分析并且從對比我國和外國的發(fā)展情況看，目前限制球罐向大型化方向發(fā)展的影響因素主要有 （ 1） 球罐用鋼 由于國內(nèi)冶煉技術(shù)方面的因素，壓力容器專用鋼種的種類較少，鋼材綜合性能較差，制造不了大規(guī)格，大噸位的鋼板。球罐大型化的進程在不同國家、不同時期受著不同因素的制約。目前，國外最大的球罐已作到壓力為 6～ 7MPa，體積為 30000m3 左右的大型球罐。設(shè)計壓力從 的真空度到上百個大氣壓力，工作溫度從250℃ 到 850℃ ，球罐結(jié)構(gòu)從單層到多層，品種非常廣泛。該鋼材取代進口鋼板后，能滿足我國大型液化氣球罐用鋼的迫切需求[10]。該鋼種采用先進的冶煉工藝，鋼材的化學(xué)成分、力學(xué)性能及冷彎性能得到很好的保證。 07MnCrMoVR 的力學(xué)性能 在其中 及其穩(wěn)定性好，國內(nèi) 的 大部分設(shè)計、制造和組焊單位掌握 其中 其特性，具有成 熟 而且富有 經(jīng)驗，但對貯存液化石油氣介質(zhì)中 存在 硫化氫含量有 很嚴(yán) 的要求，此外鋼廠提供寬板能力有限，不能滿足大型球罐的制造要求 [9]。 07MnCrMoVR 鋼是我國 “七五 ”期間 創(chuàng)新 出來的新鋼種，該鋼的力學(xué) 能力 相當(dāng)于 WELTEN62CF 鋼的實際水平。 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 球罐設(shè)計 10 球罐用鋼的要求 6MnR 鋼板是我國目前使用最多、最普遍的一種低合金高強度壓力容器用鋼。球罐的焊接方法除手工焊外還有自動焊，在國外前蘇聯(lián)、德國、日本美國等國家都較早采用了大型球罐自動焊，我國上世紀(jì) 90 年代開始大型球罐自動焊試驗研究，并應(yīng)用于球罐的建造中，主要是自保護和氣保護全位置自動焊工藝。整體組裝的優(yōu)點是組裝速度快，幾何精度高，便于對稱施焊、焊接變形小等；缺點是卡具要求多，焊接全部為高空作業(yè)，勞動強度大等。 球罐安全與安裝技術(shù) 球罐現(xiàn)場安裝是球罐建造的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，包括組裝、焊接、熱處理、檢驗、試驗等工作，內(nèi)容多、工作量大，對球罐最終質(zhì)量起到至關(guān)重要的作用。 目前國內(nèi)外球罐冷壓成形技術(shù)主要還是依靠制造廠的經(jīng)驗，根據(jù)經(jīng)驗選擇一定曲率的胎具試壓確定胎具的曲率，壓制時結(jié)合加鋼墊局部調(diào)整使球殼板 達到要求的曲率，因此不同廠家冷壓球片的精度和效率差別很大。其它一些成形方法也在發(fā)展之中，如液壓成形、爆炸成形等無模成型方法。在制造廠的核心工作是球殼板的壓制成形、坡口加工及零部件的制造。對于一次加載要計算極限載荷，對于交變載荷，要計算安定載荷。分析設(shè)計需要 用 詳細(xì)的應(yīng)力分析報告為 主要的 依據(jù)，需要近代的分析計算 的 工具和實驗技術(shù) 手法 ，常規(guī)設(shè)計法 和 分析設(shè)計 方法 主要區(qū)別詳見表 。 常規(guī)設(shè)計方法常規(guī)設(shè)計方法是基于彈性失效原則，喪失彈性狀態(tài)為失效，規(guī)設(shè)計只考慮最大載荷的工況，對結(jié)構(gòu)，尺寸，形狀等有明確限制。我國分析設(shè)計法的標(biāo)準(zhǔn)有 JB473295《鋼制壓力容器應(yīng)力分析法設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》，這是個通用性的標(biāo)準(zhǔn)， 到現(xiàn)在 我國 還是 尚無球罐設(shè)計專用的分析設(shè)計 的 標(biāo)準(zhǔn)。 （ a）厚壁管補強 （ b）整體鍛件凸緣補強 圖 14 球罐的補強形式 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 球罐設(shè)計 8 球罐的設(shè)計方法 球殼的設(shè)計計算有兩種方法，即常規(guī)設(shè)計方法與分析設(shè)計方法。 接管最好 應(yīng)用 厚壁管補強，而 盡力 不用補強圈補強。 （ 3） 接管的補強結(jié)構(gòu) 球罐接管的補強結(jié)構(gòu)有如下幾種類型 （ 4） 接管的補強結(jié)構(gòu) 球罐接管的補強結(jié)構(gòu)有如下幾種類型。由于球罐容積大，一般其殼體壁厚都較接管厚很多，為了保證焊接質(zhì)量，接管應(yīng)采用厚壁管。 圖 13 支柱與球殼連接下部結(jié)構(gòu) 接管補強結(jié)構(gòu) 大型球罐的接管補強一般采用兩種結(jié)構(gòu)型式，第一種型式為厚壁管補強結(jié)構(gòu)；第二種采用鍛制凸緣，在應(yīng)力集中部位局部加厚的密集補強型式。球罐的局部應(yīng)力是不可避免的，只能靠改進結(jié)構(gòu)來減小，如增加支柱與球殼的接觸面積，減少支柱的剛性，支柱與球殼的連接避免急劇變化，使其逐漸過渡等方法， U 形柱結(jié)構(gòu)則集中了這些特點。 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 球罐設(shè)計 6 （ 3） U 形柱結(jié)構(gòu) 成為 用鋼板卷制成 U 形管 和 球殼連接，使支柱與球殼連接逐漸過渡，避免急劇 變形 ，特別適合 在 低溫球罐 和 支柱連接的要求。支柱 要變?yōu)?一體變形協(xié)調(diào)，對球殼的局部應(yīng)力有所 修改 。但由于該結(jié)構(gòu)是由兩個零件 構(gòu)成的 ，變形 也許 不協(xié)調(diào)，存在 很大 的局部應(yīng)力。 （ 1） 加托板結(jié)構(gòu)是在球殼 在 支柱連接部下端加一 個 托板， 加強 方便焊接，消除焊接 的 死角。支柱與球殼相焊 的 焊縫的最低點是重點應(yīng)力校核 的 部位。固定式拉桿結(jié)構(gòu)在國外已大量采用，我國從國外引進的球罐也有相當(dāng)一批采用了此結(jié)構(gòu)。 （ 2） 固定式拉桿一般采用鋼管，拉桿與支柱 在 連接 中 采用焊接 方式 ，拉桿與拉桿的交叉處采用固定板焊接結(jié)構(gòu)或直接焊接結(jié)構(gòu)。 a )足球式 b )桔瓣式 c )足球桔瓣混合式 圖 11 球罐分瓣形式 拉桿結(jié)構(gòu) 可調(diào)式與固定式兩種拉桿 （ 1） 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， 2 根拉桿立體交叉處留有間隙。固定式拉桿 固定式拉桿一般采用鋼管制作，拉桿的一頭焊死在支柱的上、下加強筋上，另一頭采用十字相焊或固定板相焊，不 能 調(diào)節(jié)?？烧{(diào)式拉桿的結(jié)構(gòu)型式也有多種：單層交叉可調(diào)式拉桿；雙層交叉可調(diào)式拉桿；雙拉桿或三拉桿可調(diào)式；相隔一柱的單層交叉可調(diào)式 拉桿。 可調(diào)式拉桿 在 可調(diào)式拉桿 區(qū)分為 長短兩段，用可調(diào)螺母 的 連接， 看當(dāng)時 調(diào)節(jié)拉桿的松緊度 大小 。 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 球罐設(shè)計 4 （ 2） 拉桿結(jié)構(gòu)拉桿是 在 作為承受風(fēng)載荷 和 地震載荷 其中的 部件，增加球罐的穩(wěn)定性 才 設(shè)置。球罐應(yīng)按有關(guān) 規(guī)則 安裝靜電接地板。防火層 放 在支柱 φ6mm 的防火層夾子上，厚度為50mm。防火隔熱層不應(yīng)發(fā)生干裂，其耐火性 要 在 1h 以上。 （ 5） 為了防止球罐的支柱在 少量時間里 被火燒塌，引起球罐破壞使 火勢 加劇，除了對罐體 應(yīng)用 防火水幕噴淋 之外 ，對于高度為 1m之上 的支柱，用厚度 50mm 之上 的耐熱混凝土 或者 具有相當(dāng) 不易燃或防火的 材料覆蓋（用與儲槽本體裝置能力 來 淋水裝置 增加 有效的保護）。因此，赤道正切柱式支柱就有分段結(jié)構(gòu)問題。 （ 3） 支柱是否能經(jīng)受由于焊后熱處理或冷縮熱脹而造成的徑向浮動，這種浮動是短暫的還是經(jīng)常的呢？要分情況加以對付。 雙重球殼還有懸吊和拉撐結(jié)構(gòu)，槽球船則有把球放置于船艙內(nèi)的特殊支撐結(jié)構(gòu)，如此等等 ， 赤道正切柱式支座設(shè)計 設(shè)計準(zhǔn)則 （ 1） 赤道正切柱式支座必須能夠承受作用于球罐的各種載荷（靜載荷包括殼體及附件重量、儲存物料重量；動載荷包括風(fēng)載荷和地震載荷），支柱構(gòu)件要有足夠的強度和穩(wěn)定性。柱式支撐中又以赤道正切柱式支撐為國內(nèi)外普遍采用。為了對付各種影響因素，結(jié)構(gòu)形式比較多，設(shè)計計算也比較復(fù)雜。 制作結(jié)構(gòu) 支柱設(shè)計 ， 球罐支座是球罐中 用以支撐本體質(zhì)量和儲存物料質(zhì)量的結(jié)構(gòu)部件。對于小型球罐如 400m3 或 650m3 的球罐往往采用桔瓣式結(jié)構(gòu)更合理。不同分瓣形式分帶的數(shù)量一般不同，混合式的分帶數(shù)一般會比桔瓣式少； 其中 混合式球罐極帶有7 塊板 的 組成，桔瓣式 僅僅 只有 3 塊，兩極 相對 加多 8 塊，因此如果 其中 兩種分瓣形式的支柱和帶數(shù) 是 完全相同，混合式球罐的球殼板數(shù)量 應(yīng)該 反而 會 比桔瓣式多一些。 不同結(jié)構(gòu)形式對球罐 的制造、安裝質(zhì)量以及投用后的安全可靠性都會帶來重大的影響。 （ 3） 混合式球罐的球殼組成是：赤道帶和溫帶采用桔瓣式，極板采用足球瓣式。 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 球罐設(shè)計 2 球殼結(jié)構(gòu) 球殼結(jié)構(gòu)形式 主要分為足球瓣式、桔瓣式和混合式 3 種 （ 1） 足球瓣式球罐球殼用均分法劃分，組裝焊接接頭較短，焊接檢驗工作量小，但焊接接頭布置復(fù)雜，施工組裝困難，對球殼板的制造精度要求高。而我國由于特大型因此，為滿足我國石油液化氣存儲需求，同時也滿足石油、化工、輕紡、冶金等行業(yè)對球罐大型化的需求，迫切需要開發(fā)具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的特大型球罐核心技術(shù) ??4 。國內(nèi)外球罐技術(shù)發(fā)展的方向都是高參數(shù)大型化，球罐大型化可以降低單位容積存儲能力的投資，節(jié)省占地，也節(jié)省了輔助設(shè)施的費用，同時便于管理。此外，球罐還有制造方便，易于大型化、占地面積小、操作管理和檢修方便等特點。球形儲罐與其他型式的壓力容器比較，有許多突出的優(yōu)點。structure； stress analysis 目 錄 第一章球罐設(shè)計 .................................... 1 球罐設(shè)計的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)及法規(guī) ....................... 1 球殼結(jié)構(gòu) ...................................... 2 制作結(jié)構(gòu) ...................................... 2 拉桿結(jié)構(gòu) ...................................... 4 支柱與球殼連接下部結(jié)構(gòu) ......................... 5 接管補強結(jié)構(gòu) ................................... 6 球罐的設(shè)計方法 ................................. 8 球罐制造 ....................................... 8 球罐安全與安裝技術(shù) ............................. 9 球罐用鋼的要求 ................................ 10 第二章球罐的發(fā)展趨勢與面臨問題 ...................... 11 球罐發(fā)展趨勢 ................................... 11 球罐大型化面臨的問題 ........................... 11 幾種典型球罐用鋼的優(yōu)劣對比 ...................... 12 國內(nèi)外球罐的常用鋼種 ............................ 13 第三章 8000m3 石油液化氣球罐設(shè)計說明 ................. 14 設(shè)計數(shù)據(jù) ...................................... 14 基礎(chǔ)資料 ...................................... 14 安裝與運行地區(qū)氣象環(huán)境條件 .................. 14 工作介質(zhì) ................................... 15 運行要求 ................................... 15 場地條件 ................................... 16 球形儲罐主要設(shè)計參數(shù)的設(shè)定 ...................... 16 設(shè)計壓力和設(shè)計溫度 ......................... 16 人孔、接管位置及尺寸的確 定 .................. 16 腐蝕余量的確定 ....................