【正文】 735 12 34 M24~M36 805 685 40Cr 550 M22 805 685 13 34 M24~M36 765 635 30CrMoA 600 M22 700 550 15 61 M24~M56 660 500 35CrMoA 560 M22 835 735 13 54 M24~M85 805 685 M85~M105 765 690 47 40CrNiMoA 520 M52~M140 930 825 12 54 低合金鋼螺柱，當(dāng)設(shè)計(jì)溫度低于或等于 20℃時(shí)，應(yīng)進(jìn)行設(shè)計(jì)溫度下的低溫沖擊試驗(yàn)。 表 210 鋼號(hào)及沖擊試驗(yàn)要求 鋼號(hào) 規(guī)格， mm 最低沖擊試驗(yàn)溫 度，℃ 30CrMoA M56 100 27 35CrMoA M56 100 27 M60~M80 70 40CrNiMoA M52~M80 70 31 M85~M140 50 與各螺柱用鋼組合使用的螺母用鋼可按表 2 11選用。 焊條應(yīng)具有質(zhì)量證明書。各項(xiàng)指標(biāo)應(yīng)符合 GB/T 511 GB/T 511 GB/T 984 等標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定。擴(kuò)散氫試驗(yàn)方法應(yīng)按 GB/T 3965 的規(guī)定進(jìn)行。 表 212 擴(kuò)散氫含量 焊接材料 擴(kuò)散氫含量，mL/100g 焊接材料 擴(kuò)散氫含量，mL/100g E431 E4316 8 E6015X、 E6016X 4 E501 E5016 6 J607RH E5515X、 E5516X 5 藥芯焊絲 6 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 3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 概況 球 罐結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)必須考慮多種因素：盛裝物料的性質(zhì)、設(shè)汁溫度和壓力，材質(zhì) 、制造裝備和技術(shù)水平、安裝方法，焊接和檢驗(yàn)要求、操作方便可靠性 、 自然環(huán)境的影響 (風(fēng)載荷，地震載荷作用，大氣的自然腐蝕 )等。 球罐的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)包括如下的內(nèi)容： (1)根據(jù)工藝參數(shù)的要求確定球罐結(jié)構(gòu)的類型及幾何尺； (2)確定球殼的排板方法 (分帶、分片 )； (3)確定球殼板的幾何尺寸； (4)支撐結(jié)構(gòu)的確定： (5)人孔和工藝接管的選定、布置以及開孔補(bǔ)強(qiáng)的設(shè)計(jì)； (6)球罐的附件，如內(nèi)外盤旋梯、爬梯、平臺(tái)的設(shè)計(jì)； (7)有要求時(shí)，對(duì)保冷結(jié)構(gòu)設(shè)汁； (8)留基礎(chǔ)的技術(shù)要求； (9)有要求時(shí)，對(duì)防地震、防雷的設(shè)計(jì)等 。 國(guó)內(nèi)自行設(shè)計(jì)、制造、組裝焊接的球罐多為橘瓣式和混合式排板組成的球殼。多數(shù)采用偶數(shù)支柱，分塊分帶對(duì)稱，因此組裝應(yīng)力及焊接內(nèi)應(yīng)力較均勻，較易保證球罐質(zhì)量。 橘瓣式結(jié)構(gòu)較靈活，按照原材料的大小及壓機(jī)跨度的尺寸，可設(shè)計(jì)成不同球心夾角的分帶和分塊，以滿足結(jié)構(gòu)和制造工藝的要求。 （ 2）混合式球殼的設(shè)計(jì)（圖 32） 混合式球殼，其赤道帶和溫帶采用橘瓣式，極板采用足球瓣式。隨著我國(guó)石油、化工、城市煤氣等工業(yè)的迅速發(fā)展，國(guó)內(nèi)曾引進(jìn)了許多混合結(jié)構(gòu)的大型球罐，通過對(duì)引進(jìn)球罐 的消化、吸收、開發(fā)研究、施工、檢測(cè)，已經(jīng)基本掌握了這種結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計(jì)、制造、組裝和焊接技術(shù)。 圖 31 橘瓣式球殼 圖 32 混合式球殼 本設(shè)計(jì)球殼采用的是混合式球罐，赤道帶是橘瓣式 ， 上 、 下極是足球式 ， 共三帶。 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 圖 33三帶混合球罐 圖 34 支柱各部部分名稱 1極邊板； 2極側(cè)板； 1地腳螺栓； 2下支耳； 3通氣口； 3極中板； 4上板； 4球殼； 5蓋板； 6上段支柱； 5赤道帶； 6支柱； 7下極 7上支耳； 8防火層； 9下段支柱； 10沉降測(cè)定板； 11接地板； 12底板； 13基礎(chǔ) 支柱的各部分名稱如圖 34。由于球罐殼體呈圓球狀，給支座設(shè)計(jì)帶來一定的困難，它既要支撐較大的質(zhì)量，又由于球罐設(shè)置于室外，需承受各種自然環(huán)境影響，如風(fēng)載荷，地震載荷和環(huán)境溫度變化的作用。 支撐主要可分成柱式支撐和裙式支撐兩大類。此外，還有 V形柱式支撐，三樁合一形柱式支撐，裙式支撐（包括圓筒形裙式支撐和錐形裙式支撐），錐底支撐 （也是裙式支撐），鋼筋混凝土連續(xù)基礎(chǔ)支撐，半埋式支撐，高架式支撐（也有柱式和裙式之分），可脹縮的支撐（柱式支撐的變種）。赤道正切柱式支柱結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：球遼寧石油化工大學(xué)順華能源學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙 殼由多根圓柱狀的支柱在球殼赤道部位等距離布置，與球殼相切或近乎相切（相隔）而焊接起來。這種支柱的優(yōu)點(diǎn)是受力均勻，彈性好，安裝利便，施工簡(jiǎn)單，容易調(diào)整，現(xiàn)場(chǎng)操作和檢修也方便，且適合于多種規(guī)格的球罐。 支柱 應(yīng)采用鋼管制作。段間的環(huán)向接頭應(yīng)全焊透。 支柱頂部應(yīng)設(shè)有球形或橢圓形的防雨蓋板。 支柱底板中心應(yīng)設(shè)置通孔，如圖 35所示。 圖 35 支柱底板中心通孔設(shè)置 拉 桿結(jié)構(gòu)可分為有可調(diào)式（圖 36）和固定式（圖 37）兩種。兩拉桿的立體交叉處應(yīng)留間隙，不得焊死，拉桿張緊程度應(yīng)均勻，拉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 不宜過大。 雖然固定式拉桿與可調(diào)式拉桿相比，制造加工簡(jiǎn)單，不需機(jī)械加工施工方便，拉桿也可承受拉伸和壓縮載荷等優(yōu)點(diǎn)，但由于支座剛性加大，球罐地震增大，結(jié)構(gòu)受力也相應(yīng)增大，綜合考慮取可調(diào)式拉桿。因此人孔直徑的選定必須考慮操作人員攜帶工具進(jìn)出球罐方便（在北方還要考慮冬天作業(yè)時(shí)操作人員穿棉工作服能進(jìn)出），以及熱處理時(shí)工藝氣流對(duì)截面的要求。通常球罐上應(yīng)設(shè)有兩個(gè)人孔，分別在上，下極帶上（若球罐必須焊后整體熱處理，則人孔應(yīng)設(shè)置在上，下極帶的中心）。為了提高該處安全性，國(guó)外制造的球罐采用厚壁管或整體鍛件凸緣等補(bǔ)強(qiáng)措施，以及在接管上加焊筋條支撐等辦法來提高剛度和耐疲勞性能，值得借鑒。 靜液柱高度按 = [2 o √ 3 1] 將式中的中括號(hào)部分設(shè)定為 1，則變?yōu)椋?H= 1 查表可得當(dāng) K=， 1 = 解得 H= 設(shè)計(jì)壓力： p= 球殼各帶的物料液柱高度 (如圖 41所示 )。9 = 1000 10。 球殼的質(zhì)量設(shè)計(jì) 球殼平均直徑 : 14246cpD mm? 球殼材料密度 : 31 7850 /kg m? ? 充裝系數(shù) :k= 水的密度 : 33 1000 /kg m? ? 球 殼 外 直 徑 :： 0 22inD D D?? ? ? 保 溫 層=14200+2 46 2 50? ? ? =14392 mm 基本雪壓值 : 2q=300 N/m 球面的積雪系數(shù) : s ? 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 ? 球殼質(zhì)量 2 9 2 91 c p n 1 m = D 10 = 3. 14 14 24 6 46 78 50 10 = 23 01 13 .9 8 kg? ? ? ?? ? ? ? ? ? 物料質(zhì)量 3 9 322 1 0 1 4 2 0 0 6 0 2 . 6 0 . 8 5 7 6 7 9 1 2 . 466im D k k g??? ?? ? ? ? ? ? ? ? 液壓試驗(yàn)時(shí)液體的質(zhì)量 3 9 3 933 1 0 1 4 2 0 0 1 0 0 0 1 0 1 4 9 9 2 1 4 . 166im D k g??? ??? ? ? ? ? ? ? ? 積雪質(zhì)量 2 6 2 640 1 0 1 4 3 9 2 3 0 0 0 . 4 1 0 1 9 9 0 . 64 4 9 . 8 1sm D q C k gg?? ??? ? ? ? ? ? ? ?? ? 保溫層質(zhì)量 m = ρ = 200 = 200 43π 3 = 200 [43π( )3 43π( )3]= 200 = ? 支柱和拉桿的質(zhì)量 6m ? ? 附件質(zhì)量 7m ? ? 操作狀態(tài)下的球罐質(zhì)量 0 1 2 3 4 5 6 7 m m m m m m m k g? ? ? ? ? ? ? ? m : 操作狀態(tài)下的球殼質(zhì)量 kg； ? 液壓試驗(yàn)狀態(tài)下的球罐質(zhì)量 1 3 6 7 m m m m k g? ? ? ? ? mT: 液壓試驗(yàn)狀態(tài)下的球罐質(zhì)量 kg； ? 球罐最小質(zhì)量 Mmi = m m6 m7 = 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 Mmi ：球罐最小質(zhì)量 kg 地震載荷計(jì)算 圖 41球罐簡(jiǎn)圖 自振周期 支柱底板底面至球殼中心的距離 : 0 9600H mm? 支柱數(shù)目 : n=10 支柱材料 20 號(hào)鋼的常溫彈性模量： 3191 10sE ??MPa 支柱外直徑 : 530d mm? 支柱內(nèi)直徑 : id? 510 ? 支柱橫截面的慣性矩 : ? ? ? ?4 4 4 4 40 5 3 0 5 1 0 5 5 2 3 7 0 5 6 0 . 06 4 6 4iI d d m m??? ? ? ? ? 支柱底板底面至拉桿中心線與支柱中心線交點(diǎn)處的距離 : 6400l mm? ? 拉桿影響系數(shù) 2 2002 6 4 0 0 2 6 4 0 01 3 1 3 0 . 2 5 99 6 0 0 9 6 0 0llHH? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? 球罐的基本自振周期 33 3300310 1031111. 4 9600 0. 259 10 0 . 8 2 9 23 3 1 0 1 9 1 1 0 5 5 2 3 7 0 5 6 0 . 0SmHTsn E I??? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? βmm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 地震力 綜合影響系數(shù) : zC=0. 45 地震影響系數(shù)的最大值 : max=? （查 GB 123371998 表 15) 特征周期 :Tg = (查 GB 123371998 表 16) 對(duì)應(yīng)于自振周期 T 的地震影響系數(shù) : α = (TgT) .9α m x = ( ) .9 = 球罐的水平地震力 ： F = Zα mog = = 風(fēng)載荷計(jì)算 風(fēng)載體形系數(shù) : 1 ? 查 表 得 系數(shù) : 1 ? ? （ 查 GB 123371998 表 17 選?。? 風(fēng)振系數(shù) : 211 0 .3 5 1 0 .3 5 1 .5 9 7 5 1 6 7 1 .5 5 9K ?? ? ? ? ? ? 基本風(fēng)壓值 : 20 =400 N/mq 支柱底板底面至球殼中心的距離 : 0H 9600mm? 風(fēng)壓高度變化系數(shù) : 1 ? (按 GB 123371998 表 18 選取 ) 球罐附件增大系數(shù) : 2 ? 球罐的水平風(fēng)力 ： FW = π4 Do qof f 10。6= 10 N 彎矩計(jì)算 Fm x = F = 10 = Mm x = F L 力臂： L = o l = 9600 6400 = 3200mm 由水平地震力和水平風(fēng)力引起的最大彎矩： 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 Mm x = Fm xL = 3200 = 109N?mm 支柱的計(jì)算 單個(gè)支柱的垂直載荷 重力載荷 操作狀態(tài)下的重力載荷 : 600 1031111. 4 9. 81 1 . 0 1 1 1 010mgGNn ?? ? ? ? 液壓試驗(yàn)狀態(tài)下的重力載荷： 61753960. 4 9. 81 1 . 7 2 1 010TT mgn ?? ? ? ? 支柱的最大垂直載荷 支柱中心圓半徑 : 7100iR R mm?? 最大彎矩對(duì)支柱產(chǎn)生的垂直載荷的最大值 (按 GB 123371998 表 19 計(jì)算 )： Fi m x = x = 1097100 = 10 aN 拉桿作用在支柱上的垂直載荷的最大值 (按 GB 123371998 表 19 計(jì)算 )： （ Pi。9 = 10。9 = 7100 1000