1、 压力容器设计工程师培训教材 球形储罐球形储罐 目 录 24.1 型式24.2 球壳板24.3 装量高度24.4 标准24.5 设计24.6 材料24.6.1 球罐用钢板24.6.2 球罐用锻件24.6.3 焊条24.7 零部件 附件24.7.1 人孔 接管24.7.2 支柱 拉杆24.7.3 平台梯子24.7.4 隔热 保冷24.7.5 附件 (消防喷淋装置 压力表 温度计 液位计 安全阀 紧急切断口 接地 ) 目 录24.8 球壳板成形24.8.1 下料24.8.2 成形24.9 组焊24.9.1 零部件组焊24.9.2 组焊1、组焊2、焊接24.10 无损检测24.10.1 射线检测与超
2、声检测24.10.2 磁粉检测与渗透检测24.11 焊后整体热处理24.12 产品焊接试板24.13 压力试验和气密性试验24.13.1 液压试验24.13.2 气密性试验24.14 特种球罐24.14.1 液化石油气球罐24.14.2 液氨球罐24.14.3 氧气球罐24.14.4 天然气球罐24.14.5 低温球罐球形储罐简介球形容器在石油 化工 冶金 城市煤气等工业领域被广泛应用于储存液化石油气 液化天然气 液氨 液氮 液氢 液氧 天然气 城市煤气 压缩空气等物料 在原子能发电站作核安全壳 在造纸厂用作蒸煮球 在化工行业作反应器等。我们把用于储存液体和气体物料的球形容器称为球形储罐。球形
3、储罐壳体受力均匀 ,在相同直径和相同工况下,球形容器的薄膜应力仅为圆筒形容器环向应力的一半,相应承压能力强 且相同容积下球壳表面积最小 ,质量轻 但因球形储罐容积大 ,需制造厂成形球壳板 ,安装单位现场组装焊接 ,制造安装有一定难度 ,技术要求相对较高。 24.1 型式 球形储罐型式多样 ,从形状看 ,有圆球形和椭球形 从壳体的层数看 ,有单层 多层 双金属层和双重壳球罐 从支承方式看 ,有柱式和裙式 从球壳板结构型式分有桔瓣式 足球瓣式和混合式(见图 24-1)。(a)桔瓣式 (b)足球瓣式 (c)混合式图 24-1 球壳板结构型式 桔瓣式是先用纬线将球壳切割成球带 ,再以相邻两条径线将球带
4、分割成球壳板 ,这种分瓣法叫桔瓣式分瓣法。其特点是球壳的拼装焊缝规则 施工组装较简便。缺点是各带因位置不一 ,球壳板尺寸规格多 ,只能在本带或上下对称带之间互换 ,原材料利用率低 ,焊缝较长 ,球极板往往因宽度窄小 ,使接管布置拥挤 ,甚至造成焊缝难以错开。 足球瓣式是将球体沿径纬方向切割 ,每块球壳板的结构尺寸完全相同 ,互换性好 ,下料成型规格化 ,材料利用率高 ,拼装焊缝长度短 ,相应检测工作量亦小。缺点是球壳板交接处有 Y型焊缝 ,焊缝布局复杂 ,施工组装困难 ,对球壳板的精度要求高。 混合式兼备了桔瓣式和足球瓣式两者的特点 ,是将球壳除极板采用足球瓣式外 ,其余均用桔瓣式球壳板。相对
5、桔瓣式而言 ,混合式的优点是材料利用率较高 ,焊缝长度有所缩短 ,球壳板数量减少 ,故特别适用于大型球罐。缺点是因具有两种型式的球壳板 ,组装校正较麻烦 ,仍有 Y型接缝 ,制造精度要求高。 以引进 1000m3丙烯球罐为例 ,一台是桔瓣式结构 ,另一台是混合式结构 ,将其球壳板数量及焊缝长度列入表24.1中 ,不难看出 ,同样是 1000m3的丙烯球罐 ,采用混合式球壳板数量大大减少 ,焊缝总长较桔瓣式缩短了 23%。目前工程中广泛采用的是桔瓣式和混合式球罐。GB/T17261规定了钢制球形储罐的型式与公称容积 ,球壳内直径 , 球壳分带数 ,各带球心角 ,各带分块数 球罐基础中心圆直径,支
6、柱底板面至球壳中心的距离及支柱根数等基本参数 ,供设计时参照选取。GB/T17261标准采用了桔瓣式和混合式两种型式。桔瓣式容积从 50m3(DI=4.6m)到 10000m3(DI=26.8m) 混合式容积从 1000m3(DI=12.3m)到 10000m3。GB/T17261中所列 1000m3数据见表 24.1。 思考题 1、 球形储罐的主要特点是什么 2、球壳板结构型式分几种 各有什么优缺点 24.2 球壳板设计 球壳板设计要点 （ 1）球壳板的几何尺寸应尽可能大。GB12337规定了每块球壳板均不得拼接 ,球壳板最小宽度不小于500mm。球罐的破裂事故 ,绝大多数都发生在焊接接头处
7、 ,缩短球壳的焊缝长度是提高球罐质量及安全可靠性的关键措施之一。缩短焊缝长度的根本途径是加大球壳板尺寸 ,选择最佳的球壳分带数和各带分块数 ,从而使安装 焊接 检测工作量相应减少。从表 24.1中我们发现 ,同样是 3带 8柱的 1000m3混合式球罐。GB/T17261球壳板总数为 30块 ,而引进球罐是 28块。引进球罐在确保支柱与球壳板纵焊缝错开的前提下加大了赤道带球壳板的宽度 ,其赤道带球壳板数为 14块 (GB/T17261是 16块 )从而减少了二条赤道带的纵焊缝 (见图 24-2)。因赤道带球壳板板间连接是垂直方向的焊接接头 ,焊缝成形较差 ,属质量控制困难区 ,减少此类组焊工作量将有利于提高球罐质量。 图 24-2 引进 1000m3丙烯罐俯视图 目前国内 3带 10柱 2000m3球罐的赤道板尺寸已做到 8221x3288,极边板尺寸达到 10347x3288。 （ 2） 选择合适的钢板规格 ,提高板材利用率。制作 600m3球罐若采用 7m长的钢板来下料 ,其板材利用率可达85%,随着板片加长 ,其利用率将急剧下降。表 24.2-1是我国引进的1900m3乙烯球罐下料汇总表 ,球罐表面积是 746m2,因温带板 极侧板采用了套裁的方法 ,使其供下料的钢板面积仅 810.83m2,利用率高达 92%。
