【正文】 境污染嚴(yán)重、對(duì)自然資源破壞力 大 ；企業(yè)總體規(guī)模縮小、技術(shù)創(chuàng)新能力薄弱、管理水平落后等。 從目前來(lái)看球罐 向 大型化發(fā)展是必然的趨勢(shì)，球罐建造正向著大型化、結(jié)構(gòu)多樣化、高參數(shù)的方向發(fā)展。球罐不同時(shí)期受著不同因素的制約。從國(guó)內(nèi)情況看，目前遼寧石油化工大學(xué)順華能源學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙 限制球罐向大型化方向發(fā)展的影響因素有： （ 1）設(shè)計(jì)制造規(guī)范； （ 2）球罐用鋼； （ 3）球罐現(xiàn)場(chǎng)組裝和焊接問(wèn)題； （ 4）球罐現(xiàn)場(chǎng)熱處理； （ 5）球殼板尺寸精度； （ 6）吊裝運(yùn)輸能力。 球罐的特點(diǎn) 球罐與常用的圓筒形容器相比有以下特點(diǎn)： ? 球罐的表面積最小，即在相同容量下球罐所需要的鋼材面積最小。 以上兩個(gè)特點(diǎn)使球罐在用材 上 遠(yuǎn)比同樣容量、同樣壓力下的圓通形容器省料。 由于這些特點(diǎn)，再加上球罐基礎(chǔ)簡(jiǎn)單、受風(fēng)面積小、外觀漂亮，可用于美化工程環(huán)境等原因，使球罐的應(yīng)用得到很大的發(fā)展。 按儲(chǔ)存溫度分類 球罐一般用于常溫或低溫。 ? 常溫球罐 如液化石油氣（ LPG）、氨、氧、氮等球罐。常溫球罐的設(shè)遼寧石油化工大學(xué)順華能源學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙 計(jì)溫度大于 20℃ 。壓力屬于中等（視該溫度下介質(zhì)的飽和蒸氣壓而定）。往往在介質(zhì)液化點(diǎn)以下儲(chǔ)存，壓力不高，有時(shí)為常壓。 目前國(guó)內(nèi)使用的球罐，設(shè)計(jì)溫度一般在 40℃ ~50℃ 之間。 圓球按分瓣方式分有橘瓣式、足球瓣式 、 混合瓣式 三種。 在材料方面 用碳素鋼和低合金鋼制球罐，不適用于高合金鋼及有色金屬球罐。 設(shè)計(jì)壓力不大于 4MPa. 過(guò)去的球罐標(biāo)準(zhǔn)對(duì)球殼壁厚做出 了小于或等于 50mm的限定，實(shí)際上也是對(duì)設(shè)計(jì)壓力的限定。 球殼結(jié)構(gòu)為桔瓣式或混合式，支座為支柱支撐。而且這種組裝和焊接比較困難，在我國(guó)沒(méi)有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。 輻射作用對(duì)人體有極大的危害性，因此對(duì)儲(chǔ)存輻射介質(zhì)的球罐在設(shè)計(jì)制造方遼寧石油化工大學(xué)順華能源學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙 面和安全防護(hù)上須有嚴(yán)格的要求。對(duì)于受輻射作用的 球罐 ，規(guī)定是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，故不適用于受輻射作用的球罐 。 （ 1）工作壓力 工作壓力指在正常工作情況下，球罐頂部可能達(dá)到的最高壓力。 球罐上裝有超壓泄放裝置時(shí)，應(yīng)按 GB150 附錄 B“超壓泄放裝置”的規(guī)定確定設(shè)計(jì)壓力。 （ 3）計(jì)算壓力 計(jì)算壓力指在相應(yīng)設(shè)計(jì)溫度下，用以確定球殼各帶厚度或受壓元件厚度的壓力，其中包括 液柱靜壓力。 將式（ 11）指的中括號(hào)部分設(shè)定為 ，則變?yōu)椋?H= 查表可得當(dāng) K=， = （ 4）試驗(yàn)壓力 試驗(yàn)壓力指在壓力試驗(yàn)時(shí)，球罐頂部的壓力。該壓力是根據(jù)球殼的有效厚度計(jì)算所得，且取最小值。 （ 1）設(shè)計(jì)溫度 設(shè)計(jì)溫度指球罐在正常工作情況下，設(shè)定的受壓元件的金屬溫度 (沿元件金屬截面溫度平均值 )。 設(shè)計(jì)溫度不得低于元件金屬在工作狀態(tài)下可能達(dá)到的最高溫度。 低溫球罐的設(shè)計(jì)溫度按 GB12337《鋼制球形儲(chǔ)罐》附錄 A(標(biāo)準(zhǔn)的附錄 )確定。 元件的金屬溫度可用傳熱計(jì)算求得。 （ 2）試驗(yàn)溫度 試驗(yàn)溫度指壓力試驗(yàn)時(shí)，球殼的金屬溫度。需要時(shí)，應(yīng)計(jì)入其他載荷所需的厚度。 = (12) （ 3）名義厚度 （ ） 名義厚度指設(shè)計(jì)厚度加上鋼材厚度負(fù)偏差后，向上圓整至鋼材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的厚度。（不包括加工裕量）。 = (14) 設(shè)計(jì)的一般規(guī)定 （ 1）對(duì)有不同工況的球罐，應(yīng)按最苛刻的工況設(shè)計(jì)，并在圖樣或相應(yīng)技術(shù)文件中注明各工況的壓力和溫度值。 需要時(shí)，還應(yīng)考慮下列載荷： ⑥ 支柱的反作用力； ⑦ 連接管道和其他部件的作用力； ⑧ 溫度梯度或熱膨脹量不同引起的作用力； ⑨ 包括壓力急劇波動(dòng)的沖擊載荷； 遼寧石油化工大學(xué)順華能源學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙 ⑩ 沖擊反力，如由流體沖擊引起的反力等。 其中鋼材厚度負(fù)偏差 是指鋼板或鋼管的厚度負(fù)偏差，其值按鋼材標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。 腐蝕裕量 為防止球罐元件由于腐蝕、機(jī)械磨損而導(dǎo)致厚度削弱減薄，應(yīng)考慮腐蝕裕量，具體規(guī)定如下： ① 對(duì)有腐蝕或磨損的元件，應(yīng)根據(jù)預(yù)期的球罐壽命和物料對(duì)金屬材料的腐蝕速率確定腐蝕裕量； ② 球罐各元件受到的腐蝕程度不同時(shí)，可采用不同的腐蝕裕量； ③ 腐蝕裕量取 值 不小于 1mm。 本標(biāo)準(zhǔn)所用材料的許用應(yīng)力按第 4章選取。 遼寧石油化工大學(xué)順華能源學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙 表 12螺栓材料許用應(yīng)力 材料 螺栓直徑 ,mm 熱處理狀態(tài) 許用應(yīng)力， MPa 碳素鋼 M22 熱軋、正火 ? M24~M48 ? 低合金鋼 M22 調(diào) 質(zhì) ? M24~M48 ? M52 ? 焊接接頭系數(shù) 焊接接頭系數(shù)是用來(lái)補(bǔ)償元件焊接連接部分的強(qiáng)度削弱。 雙面焊全焊透對(duì)接接頭的焊接接頭系數(shù) ?按下列規(guī)定選擇： 100%無(wú)損檢測(cè) ?=； 局部無(wú)損檢測(cè) ?=。 （ 2）壓力試驗(yàn)前的應(yīng)力校核 壓力試驗(yàn)前，應(yīng)按下列校核球殼應(yīng)力： 遼寧石油化工大學(xué)順華能源學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙 σ T = PT Di: (17) 式中 σ T— 試驗(yàn)壓力下球殼的應(yīng)力， MPa； PT— 試驗(yàn)壓力， MPa； Di— 球殼內(nèi)直徑， mm； — 球殼的有效厚度， mm。 液壓試驗(yàn)后，符合下列條件為合格： ① 無(wú)滲漏； ② 無(wú)可見(jiàn)的變形； ③ 試驗(yàn)過(guò)程中無(wú)異常的響聲； ④ 試驗(yàn)過(guò)程規(guī)定值下限大于等于 540 MPa 的材料，表面經(jīng)無(wú)損檢測(cè)抽查未發(fā)現(xiàn)裂紋 。氣密性試驗(yàn)應(yīng)在壓力實(shí)驗(yàn)合格后進(jìn)行。 盛放毒性程度為極度和高度危害的物料，易燃的壓縮氣體或液化氣體的球罐，應(yīng)進(jìn)行氣密性試驗(yàn)。保持壓力 15 分鐘，檢查壓力表有無(wú)降壓，用肥皂水涂刷所有焊縫和接管法蘭口檢查有無(wú)泄漏。氣密性實(shí)驗(yàn)的氣體是氮?dú)狻? 氣密性試驗(yàn)壓力按下式確定： PT = (18) 式中 P— 設(shè)計(jì)壓力， MPa； PT— 試驗(yàn)壓力， MPa。 球罐的設(shè)計(jì)溫度低于或等于 20℃時(shí)，鋼材還應(yīng)符合附錄 A 的規(guī)定。 當(dāng)設(shè)計(jì)溫度高于 2OO℃時(shí)，其許用應(yīng)力值按 GB 150 的規(guī)定。 （ 2）符合下列條件的球殼用鋼板，應(yīng)逐張進(jìn)行拉伸和夏比 (V 型缺口 )常溫或低溫沖擊試驗(yàn)。 （ 3）用于球殼的下列鋼板，當(dāng)球罐的設(shè)計(jì)溫度和鋼板厚度符合下列情況時(shí)，應(yīng)每批取一張鋼板進(jìn)行夏比 (V 型缺口 )低溫沖擊試驗(yàn)。 ① 設(shè)計(jì)溫度低于 0℃時(shí)，厚度大于 25 mm 的 20R，厚度大于 38 mm 的 16MnR、遼寧石油化工大學(xué)順華能源學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙 15MnVR ② 設(shè)計(jì)溫度低于 10℃時(shí)，厚度大于 12mm 的 20R，厚度大于 20 mm 的 16MnR、15MnVR和 15MnVNR。 鋼板的標(biāo)準(zhǔn)、使用狀態(tài)及許用應(yīng)力按表 21的規(guī)定。 注：中間溫度的許用應(yīng)力，可按本表的應(yīng)力值用內(nèi)插法求得。 表 22 鋼板的使用狀態(tài)及最低沖擊試驗(yàn)溫度 鋼號(hào) 使用狀態(tài) 厚度 ,mm 最低沖擊試驗(yàn)溫度，℃ 16MnR 熱軋 6~25 20 正火 6~120 07MnCrMoVR 調(diào)質(zhì) 16~50 20 16MnDR 正火 6~36 40 36~100 30 07MnNiCrMoVR 調(diào)質(zhì) 16~50 40 09Mn2VDR 正火 ,正火加回火 6~36 50 (5) 凡符合下列條件的球殼用鋼板，應(yīng)逐張進(jìn)行超聲檢測(cè)： ① 厚度大于 30 mm 的 20R 和 16MnR 鋼板； ② 厚度大于 25 mm 的 15MnVR 和 15MnVNR 鋼板； ③ 厚度大于 20 mm 的 16MnDR 和 09Mn2VDR 鋼板； ④ 調(diào)質(zhì)狀態(tài)供貨的鋼板； ⑤ 上下極板和與支柱連接的赤道板。 球罐的人孔、接管往往采用鍛件。接管采用鍛件，增大自身補(bǔ)強(qiáng)，達(dá)到減少應(yīng)力突變的目的。 鍛件的標(biāo)準(zhǔn)及許用應(yīng)力按表 23的規(guī)定。 表 23 鍛件的標(biāo)準(zhǔn)及許用應(yīng)力 鋼號(hào) 鍛件標(biāo) 準(zhǔn) 公稱厚度， mm 常溫強(qiáng)度指標(biāo) 在下列溫度（ ℃ ）下的許用應(yīng)力， MPa σ MPa σ MPa 20 100 150 200 20 JB4726 100 370 215 123 119 113 104 16Mn JB4726 300 450 275 150 150 147 135 20MnMo JB4726 300 530 370 177 177 177 177 300~500 510 355 170 170 170 170 500~700 490 340 163 163 163 163 16MnD JB4727 300 450 275 150 150 147 135 20MnMoD JB4727 300 530 370 177 177 177 177 300~500 510 355 170 170 170 170 500~700 490 340 163 163 163 163 08MnNiCrMoVD JB4727 300 600 480 200 200 200 200 09Mn2VD JB4727 200 420 260 140 140 注：中間溫度的許用應(yīng)力值，可按本表的壓力值用內(nèi)插法求得。 15MnV、 09Mn2VD和 09MnD鋼管應(yīng)在正火狀態(tài)下使用。 因尺寸限制無(wú)法 制備 5mm 10mm 55mm小尺寸沖擊試樣的鋼管，免做沖擊試驗(yàn)，各鋼管的最低設(shè)計(jì)溫度按表 27的規(guī)定。 注：中間溫度的許用應(yīng)力值，可按本表的壓力值用內(nèi)插法求得。 表 28 標(biāo)準(zhǔn)、使用狀態(tài)及許用應(yīng)力 鋼號(hào) 鋼材標(biāo)準(zhǔn) 鋼材使用狀態(tài) 螺柱規(guī)格，mm 常溫強(qiáng)度指標(biāo) 在下列溫度（ ℃ ）下的許用應(yīng)力， MPa σ MPa σ MPa 20 100 150 200 Q235A GB/T 700 熱軋 M20 375 235 87 78 74 69 35 GB/T 699 正火 M22 530 315 117 105 98 91 M24~M27 510 295 118 106 100 92 40MnB GB/T 3077 調(diào)質(zhì) M22 805 685 196 176 171 165 M24~M36 765 635 212 189 183 180 40MnVB GB/T 3077 調(diào)質(zhì) M22 835 735 210 190 185 179 M24~M36 805 685 228 206 199 196 40Cr GB/T 3077 調(diào)質(zhì) M22 805 685 196 176 171 165 M24~M36 765 805 212 189 183 180 30CrMoA GB/T 3077 調(diào)質(zhì) M22 765 550 157 141 137 134 M24~M48 660 500 167 150 145 142 M52~M56 660 500 185 167 161 157 35CrMoA GB/T 3077 調(diào)質(zhì) M22 855 735 210 190 185 143 M24~M48 660 685 228 206 199 196 M52~M80 805 685 254 229 221 218 M85~M105 735 590 219 196 189 185 40CrMoA GB/T 3077 調(diào)質(zhì) M52~M140 930 825 306 291 281 274 注：中間溫度的許用應(yīng)力值，可按本表的壓力值用內(nèi)插法求得。 同一鋼號(hào)、同一爐號(hào)、同一斷面產(chǎn)品、同一熱處理制度、同時(shí)投產(chǎn)的螺柱毛胚為一批，每批取一件進(jìn)行試驗(yàn)。試樣距毛遼寧石油化工大學(xué)順華能源學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙 坯端部的距離不得小于毛坯的直徑，但拉伸試樣的頭部 (或夾持部分 )不受此限制。拉伸試驗(yàn)方法按 GB/T 228 的 規(guī)定。試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)符合表 29 的規(guī)定，表中沖擊功的規(guī)定值系三個(gè)試樣試驗(yàn)結(jié)果的平均值，允許有一個(gè)試樣的試驗(yàn)結(jié)果小于規(guī)定值，但不得小于規(guī)定值的 70％。 表 29 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 鋼號(hào) 回火溫度 ℃ 規(guī)格 mm σ MPa σ σ . MPa J 40MnB 550 M22 805 685 13 34 M24~M36 765 635 40MnVB 550 M22 835