【正文】 3 6 0 5 2 3 1 .7 6eiL D t m m? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? （ 4）下極板計算 見上極板弧長計算；與上極板弧長計算計算結(jié)果相同 球殼各帶面 積計算 （ 1） 上極板各板的面積 ? ? ? ?2201 230c o s129202042c o s12mDtSi????????? ????????? ??????總上極板總面積： 式中： ???? 30260210 ??? 上極板中板的面積： ? ? ? ? mSSS I I III ??????極中 江蘇工業(yè)學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 15 頁 ,共 58 頁 圖 上極板結(jié)構(gòu)尺寸示意圖 CC1O0三點間的球面面積： ? ? ?????? ??????????? ?? ???? 18 02 12121 mccDtS iII ? ? ?????? ?? ????????????? ?? ??180 2 m? 式中： ? ?? ? ?????? ???? occmcc10121 s i n s i ns i na rc s i n ??? ?????? ? ??? in 30s ina rc s in ?? ?? ??? ?? m ? ?? ?01 90a r c c o s2 ?? ???? tgtgmcc m ? ?? ???????? r c c o s2 tgtg ?? 江蘇工業(yè)學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 16 頁 ,共 58 頁 ? ? ?????? ??? 2s i ns i n 1011 mccDtcc i ? ? ? ?????? ?????? i n30s i n92 0014 ? ???????? ??????????? ??? i n2a rc s i n2 11 ac rDt ccocc i CT1C1三點間的球面面積： 211 mmbcSSI I I ???????? 極總 式中： ??????????? 111 mccmbc 上極板邊板板的面積： ? ? ? ? mSSS ??? 極中極總極邊 （ 2） 上溫帶極板面積計算 上溫帶單片球殼板的面積：? ?2221222c o s2c o sntDSi ?????? ??????? ???????上溫 ? ? 162 55c o s55260c o s149 2 0 0 2??????? ???????? ???????? m? （ 3）赤道帶極板面積計算 赤道帶單片球殼板的面積： ? ?2213212322c o s2c o sntDSi ?????? ?????? ???????? ??????????赤道 ? ?16255260c o s6555260c o s149 2 0 0 2??????? ?????? ?????????? ?????????? m? （ 4）下極板面積計算 見上極板各板的面積；與上極板各板的面積計算相同 江蘇工業(yè)學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 17 頁 ,共 58 頁 坡口設(shè)計 球殼都是由球片焊接而成的，因此焊接坡口的設(shè)計是保證球罐質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。 總上所述，橘瓣式球罐結(jié)構(gòu)靈活，易保證球罐的焊接質(zhì)量，適用于任何大小的球罐。其結(jié)構(gòu)特點是赤道帶采用橘瓣式，上下極板是足球瓣式。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(yīng)力較復(fù)雜。 混合式球殼的設(shè)計 混合式球殼球殼。這種球殼的特點是球殼拼裝焊縫較規(guī)則，施工簡單。 各種球罐的特點 球殼的具體的分帶和分塊數(shù)量參照 GB／ T17261。優(yōu)點是焊縫布置簡單，組裝容易，球殼板制造簡單，缺點是材料利用率低，焊縫較長。 （ 3）球罐的附件有梯子平臺、人孔和接管、水噴淋裝置、隔熱和保冷設(shè)施、液面計、壓力表。球殼有環(huán)帶式（橘瓣式）、足示瓣式、混合式等結(jié)構(gòu)形式。 球罐的構(gòu)造 球罐由本體、支柱（承）及附件組成。 （ 2）按殼體層數(shù)分為單層殼體和雙層殼體。由于它具有其他型式的儲罐無法比擬的優(yōu)點，因而被石油、化工、城鎮(zhèn)燃?xì)?、冶金等工業(yè)領(lǐng)域和其他行業(yè)廣泛運(yùn)用。鍛件采用 16MnⅢ 。人孔鍛件級別不應(yīng)低于 Ⅲ 級。人孔結(jié)構(gòu)采用鍛件可避免補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)。它生產(chǎn)工藝簡單，綜合的力學(xué)性能，冷熱成型性和焊接性能都很好，時效脆化敏感性不高，處于世界領(lǐng)先水平。 殼體用鋼 表 力學(xué)性能及工藝性能 鋼號 標(biāo)準(zhǔn)號 交貨狀態(tài) 鋼板厚度 /mm 抗拉強(qiáng)度 MPab /? 屈服點 MPas /? 伸長率 MPas /? 沖擊功 MPas /? 冷彎 a2b? 180186。 鑒于現(xiàn)在對球罐安全性能的要求，現(xiàn)階段我國常用的材料有： 20R， 16MnR，15MnVR， 15MnVNbR， SPV355， CF62， 07MnCrMoVR 等。球罐受壓元件所采用的材料必須符合 GB150 1998《鋼制壓力容器》、 HG205811998 《鋼制化工容器材料選用規(guī)定》以及 HG20585 1998《鋼制低溫壓力容器技術(shù)規(guī)定》的要求。屬于 MnSi、 MnV， MnNb 和 MnNiv 系鋼，厚度不加控制。目前，我國球罐用鋼品種還較小，按 GB 12337 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，主要有20R、 16MnR、 15MnNbR、 07MnCrMoVR、 16MnDR、 09MnNiDR 7 個鋼號。球罐用鋼材的價格在 整個球罐投資中占的比例較大，故在球罐選材上，經(jīng)濟(jì)性是必須重點考慮的問題。應(yīng)當(dāng)注意，近年來 SH2 應(yīng)力腐蝕已成為球罐腐蝕破壞的主要形式，所以，從選材上一定要考慮耐腐蝕的問題，物料中如含有 SH2 ，應(yīng)盡可能選擇強(qiáng)度級 別比較低的鋼材。 ? ?%510152060202030CPc BVMoCrNiCuMnSi ????????? 耐腐蝕性能 儲存物料 對球罐造成的腐蝕破壞是非常嚴(yán)重的，腐蝕會使球罐表面受到破壞，產(chǎn)生 腐蝕坑、溝槽甚至裂紋，有的甚至腐蝕到金屬內(nèi)部并改變其組織，使鋼材的力學(xué)性能惡化，嚴(yán)重的可能使球罐因腐蝕而失效，甚至釀成重大事故。由于 Pc 尚可得出 Y 形坡口拘束試驗中防止裂紋產(chǎn)生的預(yù)熱溫度及其經(jīng)驗關(guān)系為： 江蘇工業(yè)學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 5 頁 ,共 58 頁 3921440 ?? CPT 式中： T——為防止 Y 形坡口拘束試驗產(chǎn)生裂紋的預(yù)熱溫度， ℃ （ 3） 裂 紋敏感系數(shù) cmP 裂紋敏感性指數(shù) cP 包括了板厚與焊縫金屬中擴(kuò)散氫量兩項，與材料的關(guān)系不大，因而在考慮板材焊接裂紋時略去了該兩項，該兩項取消后引出了裂紋敏感性系數(shù) cmP 。 ? ?%60600510152060202030CPc HBVMoCrNiCuMnSi ??????????? ? 式中： mm—鋼板厚度，—? gmLH 1 0 0—焊縫中含氫量，— 。 （ 1） 碳當(dāng)量 egC 國際焊接學(xué)會（ Ⅱ W）推薦用于低合金結(jié)構(gòu)鋼的碳當(dāng)量計算公式： ? ?%144540246 VMoCrNiSiMnCCeg ??????? 一般要求抗拉強(qiáng)度為 610MPa 級的低合金高強(qiáng)度鋼的 egC 控制在小于等于。 塑性指標(biāo) 球罐在成形加工進(jìn)程中必須經(jīng)受各種變形，鋼材良好的塑性是保證球殼板制造的前提條件，應(yīng)具有一定的塑性，即要求有一定的伸長率（ ? ）和斷面收縮率（ ? ）。由于韌性指標(biāo)繁多，相互因?qū)嶒灧椒ú煌荒芙y(tǒng)一，但世界上各國從實用上將各種韌性指標(biāo)與 V 形缺口沖擊實驗的吸收能量相聯(lián)系 ，以期達(dá)到簡單方便的目的。 韌性指標(biāo) 韌性是保證材料避免產(chǎn)生裂紋，防止快速斷裂的重要指標(biāo)，對球罐來講，顯得尤為重要。雖然超載能力大，安全可靠性增大，但鋼材的利用率降低。對于依據(jù)彈性準(zhǔn)則設(shè)計的壓力容器元件，它表示承載能力的裕度。對于在壓力容器行業(yè)中通常使用的材料，規(guī)定以殘余伸長率 0． 2％時的應(yīng)力作為決定材料許用應(yīng)力時 的屈服點． GB 228 中給出了試驗方江蘇工業(yè)學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 4 頁 ,共 58 頁 法。 GB 228《金屬抗拉伸試驗方法》中給出了抗拉強(qiáng)度的定義和試驗方法。如 62CF 、 2610U 、 F610 等。 鋼材的力學(xué)性能 強(qiáng)度級別 強(qiáng)度級別主要指材料的屈服點 s? 及抗拉強(qiáng)度 b? 。因為球罐固有的特點，就必定會對材料提出特殊的要求， 球罐的選材主要應(yīng)考慮球罐的使用條件（如設(shè)計溫度、設(shè)計壓力、結(jié)構(gòu)特性等）、材料的焊接性能、球罐的制造工藝和組焊要求以及經(jīng)濟(jì)合理性。球罐與其他壓力容器相比有其特殊性。所以本次設(shè)計采用橘瓣式結(jié)構(gòu)。 （ 4）按球殼層數(shù)分類 按球殼層數(shù)可分為單層球殼、多層球殼、雙金屬層球殼和雙重殼球罐。按拉桿分類又可分為可調(diào)式拉桿、固定式拉桿。 低溫球罐又可分為單殼球罐、雙殼球罐及多殼球罐。 （ 1）按儲存物料分類 按儲存物料球罐分為儲存液相物料和氣相物料兩大類。 （ 4） 與同等體積的圓筒形容器相比，球罐占地面積少、壁厚薄、重量輕、用材少、造價低等有點。球罐與圓筒形儲罐相比，球罐的優(yōu)點是： （ 1） 與同等體積的圓筒形容器相比，球罐的表面積最小，故鋼板用量最少。 江蘇工業(yè)學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） II 摘要 ............................................................................................................................................. I 1 概論 ...................................................................................................................................... 1 球罐的特點 ............................................................................................................... 1 球罐的分類 ............................................................................................................... 1 2 球罐的優(yōu)化設(shè)計 .................................................................................................................. 2 橘瓣式球罐 ............................................................................................................... 2 混合式球罐 ............................................................................................................... 2 總結(jié) ................................................................