【正文】 的優(yōu)點(diǎn)是受力均勻，彈性好，能承受彈性變形，組焊方便，施工簡單，易于調(diào)整，現(xiàn)場操作和檢修方便。支柱總長8000mm，采用Q235B無縫鋼管。支柱與其上端在制造廠加工成與球殼相接的圓弧狀（圓弧狀受力合理，抗拉斷能力強(qiáng)），下端與底板焊好，然后運(yùn)到現(xiàn)場與球瓣進(jìn)行組裝和焊接。還應(yīng)設(shè)置防火層。查GB123372010中混合式球殼參數(shù)表，得支柱長度為8000mm。 （2）拉桿拉桿是作為球罐承受風(fēng)載荷及地震載荷的部件，為了增加球罐的穩(wěn)定性而設(shè)置?？烧{(diào)式拉桿分為單層交叉可調(diào)式拉桿、雙層交叉可調(diào)式拉桿和三拉桿可調(diào)式。直徑mm。施工時(shí)，用于罐內(nèi)通風(fēng)、煙塵的排除、腳手架施工用具的搬運(yùn)；進(jìn)行熱處理時(shí)，上人孔用于調(diào)節(jié)空氣和排煙，下人孔用于放置噴火嘴及其燃料接管。位置在上、下極帶的中心。具體尺寸在裝配圖中標(biāo)出[3]。厚壁管插入式補(bǔ)強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、節(jié)省材料，并且在球罐上采用厚壁管補(bǔ)強(qiáng)可以避免補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)時(shí)的角接焊縫。各項(xiàng)尺寸要符合圖紙要求。球罐開孔情況及法蘭選擇[5]。由于本次設(shè)計(jì)的球罐體積為所以內(nèi)部不需設(shè)置轉(zhuǎn)梯。（內(nèi)徑Di=12300 mm）球殼材料：Q345R，[σ]= [σ]t=185MPa儲存物料：異丁烯物料密度：ρ1=670 kg/m179。 球殼壁厚計(jì)算 （1）計(jì)算壓力存儲介質(zhì)為氣體，所以計(jì)算壓力=設(shè)計(jì)壓力= （2）設(shè)計(jì)溫度下球殼的計(jì)算厚度 （） 與初選的Q345R厚度范圍16~36mm相矛盾，所以改選厚度范圍為3~16mm 許用應(yīng)力為189MPa，再次進(jìn)行計(jì)算 鋼板負(fù)偏差是腐蝕裕量， mm，+= mm，考慮到鋼板生產(chǎn)單位能生產(chǎn)的鋼板厚度，選擇球殼板的名義厚度為16 mm。水的密度：ρ3=1000kg/m179。）A向受力時(shí)：支柱的方位角 B向受力時(shí)：支柱的方位角 。取直徑30mm。 厚壁管補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算設(shè)計(jì)壓力 p=，設(shè)計(jì)溫度 t=~50球罐內(nèi)徑 =12300mm，名義厚度 =16mm，設(shè)置進(jìn)出料口的 厚度為20mm的厚壁插入式接管，開孔未通過焊縫。本接管公稱直徑DN=150 mm＞89 mm，故須考慮另行其補(bǔ)強(qiáng)。(2) 開孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積球殼計(jì)算厚度 開孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積開孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積A按GB150 式（）A===(3) 有效補(bǔ)強(qiáng)范圍（1）有效寬度有效補(bǔ)強(qiáng)寬度B按GB150式（6—6）確定取最大值故B=306mm（2）有效高度a． 外側(cè)有效高度 GB150 式（6—7）確定取小值故取=60mmb． 內(nèi)側(cè)有效高度 GB150 式（6—8）確定取小值故=0mm(4) 有效補(bǔ)強(qiáng)面積球殼有效厚度：== mm球殼多余金屬面積按GB150 式（6—10）計(jì)算 （）接管計(jì)算厚度 （）接管多余金屬面積A2按GB150式（）計(jì)算 （）（3）補(bǔ)強(qiáng)區(qū)內(nèi)焊縫面積（焊腳取14 mm）（4）有效補(bǔ)強(qiáng)面積(5) 補(bǔ)強(qiáng)結(jié)果 并且 剛好符合了球殼壁厚在10~20mm范圍內(nèi)，留有25%余量的要求，滿足補(bǔ)強(qiáng)要求。球殼厚度附件量 C1=0 mm C2= C= mm接管厚度附件量 C1=0 mm C2= C= mm接管外伸高度 h1=100mm，接管內(nèi)伸高度 h2=50mm材料：球殼 Q345R 接管 Q345R 再次進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算得留有余量為24%基本符合要求，補(bǔ)強(qiáng)合格。每塊球殼板本身不得拼接。球殼厚度應(yīng)該抽查，實(shí)測厚度不應(yīng)小于名義厚度減去鋼板負(fù)偏差，抽查數(shù)量為球殼板數(shù)量的20%，且沒帶不得少于兩塊，上下級不應(yīng)小于一塊；每個(gè)球殼板的檢測不應(yīng)少于5點(diǎn)，抽查不合格，應(yīng)加倍抽查；若仍有不合格，應(yīng)對球殼板進(jìn)行逐張檢測。 瓣片加工(1) 材料的切割由于切割球殼板的最大鋼板尺寸為長7242mm、寬2414mm的長方形鋼板，所以選用通用切割設(shè)備——數(shù)控火焰等離子切割機(jī)中的OMNIMAT系列[9]。(2) 球瓣的壓制采用冷壓成型的方法。優(yōu)點(diǎn)為小模具、多壓點(diǎn)，加工精度高；無較長加熱過程；不產(chǎn)生氧化皮；加工人員可不用特殊的防護(hù)服。冷壓應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： ，需要消除熱影響區(qū)硬化部分的缺口。 本次設(shè)計(jì)厚度為16mm較薄。，每個(gè)壓點(diǎn)不能一次壓到底，應(yīng)多次沖壓，一般要沖壓十余次以上，使鋼板逐漸產(chǎn)生塑性變形，避免產(chǎn)生局部過大突變和折痕。球殼板成型曲率一般應(yīng)保持正偏差即樣板兩端有間隙，當(dāng)球罐焊接組裝時(shí)，通過收縮變形可獲得較好的幾何形狀。因此，目前國內(nèi)是以二次立體下料法為主。 (2)坡口加工 球殼各球片的焊接坡口，必須在球片壓制成型后加工，亦可與瓣片第二次下料結(jié)合進(jìn)行。并且涂上防護(hù)層。球殼板周邊100 mm的范圍內(nèi)應(yīng)按照J(rèn)B4730的規(guī)定進(jìn)行超聲檢測。 現(xiàn)場組裝 球罐組裝(1)組裝方法采用整體組裝法中的單片組裝形式，即把單片球瓣逐一組裝成型的方法。但是高空作業(yè)較多，要求全位置焊接技術(shù)較嚴(yán)格且需要相當(dāng)量得夾具。(4)球罐赤道帶組裝后，每塊球殼板的赤道帶水平誤差不宜大于2mm；相鄰兩球殼板的赤道線水平誤差不宜大于3mm；任意兩塊球殼板的赤道線水平誤差不宜大于6mm。(6)球罐組裝時(shí)應(yīng)對球罐的最大直徑與最小直徑之差進(jìn)行控制，組裝完成后其差值宜小于球罐設(shè)計(jì)內(nèi)徑的3%，且不應(yīng)大于50mm。 組裝設(shè)備及工具 (1)起重設(shè)備 選用汽車起重機(jī)——汽車起重機(jī)機(jī)動(dòng)性能好便于相距較遠(yuǎn)之間的工作點(diǎn)間調(diào)動(dòng)，提升高度大，升吊和回轉(zhuǎn)靈活，是一種高效、先進(jìn)的起吊工具。 本次設(shè)計(jì)采用日字型夾具——日字形夾具是由日字形卡碼、方形卡帽和圓錐銷配套而成。 組裝夾具的拆除，必須在焊接完畢后進(jìn)行，定位塊不能強(qiáng)力拆掉，切割時(shí)應(yīng)保留不小于2mm的余量，用磨光機(jī)磨平后按無損檢測工藝要求進(jìn)行檢驗(yàn)。腳手架搭設(shè)合理與否對作業(yè)條件，安全生產(chǎn)，建設(shè)速度有密切關(guān)系。三角托架采用角鋼制作，預(yù)先固定在殼板所設(shè)的掛鼻上，并在層間鋪設(shè)鋼跳板作為操作平臺。據(jù)此，赤道帶板及其下部殼板三角腳手架設(shè)置于球殼內(nèi)部，赤道帶以上殼板的腳手架設(shè)置于球殼的外部。 (1) 使用經(jīng)緯儀測量確定各支柱間的夾角 (2) 由于本次設(shè)計(jì)基礎(chǔ)直徑較小，所以用鋼卷尺測量基礎(chǔ)直徑(3) 采用水平儀測量基礎(chǔ)水平度 球瓣的幾何尺寸檢查和理化檢驗(yàn)球瓣的曲率及外形尺寸的好壞，會直接影響球罐的安裝質(zhì)量和施工進(jìn)度。球罐材質(zhì)的理化檢驗(yàn)一般在制造廠做妥，并出具證明書。此外，組裝用的三角掛架的勾鼻子，工卡具的擰緊螺母和起吊用的吊耳應(yīng)先焊在球瓣上，盡量減少高空作業(yè)的工作量，給安裝工作提供便利條件，以加快工作進(jìn)度，提高工作質(zhì)量。采用平墊鐵組來保證支柱的偏差會得到比較好的效果。他們的出現(xiàn)往往是由于壓制球瓣的精度不夠以及運(yùn)輸過程的損壞或堆放不妥所造成。對不合格的地方必須在組裝前進(jìn)行校正。另外，錯(cuò)邊量、角變形等偏差都在接縫位置。4 焊接工藝 鋼材的可焊性 低合金鋼的概述低合金鋼是碳素鋼的基礎(chǔ)上添加一定量的合金化元素而成，其合金元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般不超過5%，用以提高鋼的強(qiáng)度并保證其具有一定的塑性和韌性，或使鋼具有某些特殊性能，如耐低溫，耐高溫或耐腐蝕等。按鋼材的屈服強(qiáng)度及使用時(shí)的熱處理狀態(tài)分為以下三種： (1) 在熱軋、正火或控冷控軋狀態(tài)焊接并使用的，屈服強(qiáng)度為294~490MPa的熱軋、正火及控冷控軋鋼。 (3) w（C）%~%，屈服強(qiáng)度為880~1176MPa的中碳調(diào)質(zhì)鋼。由于低合金鋼強(qiáng)度鋼具有良好的焊接性、優(yōu)良的可成型性及較低的制造成本，因此，被廣泛地用于壓力容器、車輛、橋梁、建筑、機(jī)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。 低合金高強(qiáng)度鋼的焊接性低合金高強(qiáng)度鋼含有一定量的合金元素及微合金化元素，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，對氫致裂紋敏感性較大，含有碳、氮化合物形成元素的低合金高強(qiáng)度鋼還存在再熱裂紋的危險(xiǎn)等。本球殼選用Q345R為球殼鋼板。 焊接工藝的選擇 焊接方法和焊條的選擇(1) 焊接方法本次球罐的焊接采用手工電弧焊，因?yàn)榍蚬蕃F(xiàn)場大多需要全位置焊接。但是手工電弧焊效率低，焊工疲勞度大，對焊工的技術(shù)要求高。每臺焊機(jī)必須配置經(jīng)校驗(yàn)合格的電流表、電壓表；以便控制、記錄和檢查焊接時(shí)的線能量。球罐施焊的每位焊工應(yīng)配有焊條保溫筒(僅限于手工電弧焊用)、角向磨光機(jī)等工具。全部采用手工電弧焊，采取分段退焊法。上雙面不對稱X型坡口，鈍邊為2mm。溫度計(jì)、壓力計(jì)的接管與殼體間焊縫采用角焊縫鈍邊為1mm焊腳尺寸為4mm。開孔角度上下均為所有的法蘭選用帶頸對焊法蘭，厚度4mm的接管與法蘭間直接進(jìn)行一次平焊厚度4mm的接管與法蘭間開Y型坡口焊接，鈍邊為1mm[11]。J507焊條屬于低氫鈉性焊條，可以有效降低接頭中的含氫量。按照GB/T5118標(biāo)準(zhǔn)對焊條熔敷金屬的化學(xué)成分和力學(xué)性能（焊條狀態(tài)）進(jìn)行復(fù)驗(yàn)。J507焊條使用前按照GB/T5118中的規(guī)定應(yīng)在300~430焊工應(yīng)使用電加熱的焊條筒領(lǐng)用，保溫筒內(nèi)焊條必須在4h內(nèi)用完，否則應(yīng)退庫重新烘焙，但烘干次數(shù)不超過2次，超過2次的焊條不得用于球殼板焊接[12]。嚴(yán)格執(zhí)行焊條領(lǐng)用、發(fā)放、回收制度。 ，風(fēng)速大于8m/s時(shí)焊接應(yīng)停止，風(fēng)速小于8m/s時(shí)，但對焊接有不利影響因素時(shí)也應(yīng)停止焊接。 %時(shí)應(yīng)停止焊接。因此進(jìn)行球罐焊接的焊工必須進(jìn)行焊工訓(xùn)練及評定。 ，焊條采用J507低氫鈉焊條。要求試板通過射線照相實(shí)驗(yàn)，焊縫外觀符合要求。每個(gè)焊工需作仰焊+平焊、立焊、橫焊三種位置的焊接試板。焊工能力評定試驗(yàn)，只要通過射線照相檢驗(yàn)。合格要求同焊接工藝評定實(shí)驗(yàn)的要求。焊縫交叉部位時(shí)，應(yīng)先將縱縫焊到環(huán)焊縫坡口內(nèi)，然后將坡口內(nèi)的焊肉打磨干凈除去焊縫終端缺陷，焊接環(huán)焊縫時(shí)，不應(yīng)在交叉部位引弧或滅弧。(1) 赤道帶焊接工藝赤道帶縱焊縫共16條，焊接采取分段多道多層焊，每條赤道帶縱焊縫里外共焊4層，大坡口側(cè)焊3層，小坡口側(cè)焊1層。將赤道帶縱焊縫平均分成三段，每段長2414mm。(2) 上、下極板與赤道板拼接焊縫的焊接工藝上下極板焊縫焊接結(jié)束后，上極板拼接焊縫在與赤道板組裝成球后進(jìn)行焊接時(shí)，外側(cè)大坡口以平焊為主，而內(nèi)側(cè)小坡口則以仰焊為主。在焊接時(shí)采用分段退向焊，每段焊縫長600mm左右。在焊接時(shí)，用曲率樣板邊焊邊檢查焊縫的角變形情況。焊接規(guī)范按照橫焊縫的焊接規(guī)范進(jìn)行。大坡口側(cè)焊縫焊完后，在小坡口側(cè)進(jìn)行氣刨清根、打磨、磁粉檢測，合格后在焊小坡口側(cè)。并且接管組裝前要打磨坡口，使之露出金屬光澤。各層各道的起弧點(diǎn)要錯(cuò)開80mm。然后再進(jìn)行焊接。另外，接管角接焊縫的焊接，容易產(chǎn)生焊接收縮裂紋，因此，應(yīng)進(jìn)行充分的預(yù)熱。在施焊過程中，應(yīng)對每個(gè)焊工的焊接質(zhì)量進(jìn)行必要的跟蹤檢查。質(zhì)檢員和技術(shù)人員隨時(shí)對其記錄進(jìn)行檢查。焊后應(yīng)立即進(jìn)行后熱消氫處理[13]。焊縫表面應(yīng)符合下列規(guī)定： (1) 焊縫和熱影響區(qū)表面不得有裂紋、氣孔、咬邊、夾渣、凹坑、未焊滿等缺陷。 (3) 對接焊縫的余高應(yīng)符合下表要求61。 焊縫深度（mm）焊縫余高（mm）大坡口 小坡口 0~ （）0~ （） 射線檢測和超聲檢測焊縫的射線檢測和超聲檢測應(yīng)按照國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《壓力容器無損檢測》JB47302005進(jìn)行，焊縫射線檢測可選用X射線檢測法。 磁粉檢測 (1) 球罐的下列部位應(yīng)在壓力試驗(yàn)前（如球罐需焊后整體熱處理時(shí)應(yīng)在熱處理前）進(jìn)行磁粉檢測或滲透檢測；球殼對接焊縫內(nèi)外表面；人孔及公稱直徑大于或等于250mm接管的對接焊縫的內(nèi)外表面；接管與球殼板焊縫內(nèi)外表面；補(bǔ)強(qiáng)圈、墊板、支柱及其他角焊縫的外表面；工卡具焊跡打磨后及球殼體缺陷焊接修補(bǔ)和打磨后的部位；球罐壓力試驗(yàn)后應(yīng)進(jìn)行磁粉檢測復(fù)查，復(fù)查比例應(yīng)為焊縫全長的20%及以上，復(fù)查部位包括每一相交的焊縫接頭、接管與球殼板焊接內(nèi)外表面、補(bǔ)強(qiáng)圈、墊板、支柱及其他角焊縫的外表面、每個(gè)焊工所焊焊縫及工卡具焊跡打磨和殼體缺陷焊接修補(bǔ)和打磨后的部位；檢測時(shí)間對于本次設(shè)計(jì)為焊接結(jié)束后24h，方可進(jìn)行檢測。球罐進(jìn)行焊后整體熱處理。焊后熱處理的目的主要有： (1) 制造過程中的中間熱處理來避免高度約束的焊件裂紋； (2) 釋放殘余應(yīng)力，以避免使用中尺寸變化或應(yīng)力腐蝕； (3) 改善焊接接頭的韌性和塑性； (4) 恢復(fù)冷作時(shí)的預(yù)應(yīng)變和時(shí)效而喪失的性能。）板厚材質(zhì) 處理溫度℃升溫速度℃/h保溫溫度℃降溫速度℃/h保溫時(shí)間min100016Q345R600177。1530～50120 焊后熱處理的方法 焊后熱處理方法重要分為：現(xiàn)場焊后熱處理、局部熱處理、分件熱處理。這種方法在我國多次成功使用。由于整體熱處理加熱均勻，消除殘余應(yīng)力效果較好。球罐整體熱處理裝置包括燃燒系統(tǒng)、油路系統(tǒng)、液化石油氣系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、測量系統(tǒng)。(1) 試驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作試驗(yàn)介質(zhì)為潔凈水，水溫不得低于5℃，球罐的試驗(yàn)壓力為1MPa。試驗(yàn)前的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，必須經(jīng)有關(guān)工藝、檢查、監(jiān)察人員共同檢查合格后方可進(jìn)行。待容器壁溫與水溫接近時(shí)才能緩慢升壓，壓力升至試驗(yàn)壓力的5