1500立方米球罐畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

1、摘 要隨著世界各國綜合國力和科學(xué)技術(shù)水平的提高，球形容器的制造水平也正在高速發(fā)展。近年來，我國在石油化工，合成氨，城市燃?xì)獾慕ㄔO(shè)中，大型化球形容器得到了廣泛應(yīng)用。 這次設(shè)計(jì)主要按照GB123371998鋼制球形儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)進(jìn)行設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)共分兩部分，第一部分包括球罐的設(shè)計(jì)；第二部分為外文資料及其對(duì)應(yīng)的中文翻譯。其中第一部分介紹了球罐的發(fā)展?fàn)顩r和應(yīng)用場(chǎng)合、材料選擇、球罐設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)確定、強(qiáng)度計(jì)算、繪圖等內(nèi)容。以結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的設(shè)計(jì)計(jì)算為主，從基礎(chǔ)理論、設(shè)計(jì)方法、結(jié)構(gòu)分析、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定等方面進(jìn)行了系統(tǒng)的闡述。本球罐在1.77MPa的設(shè)計(jì)壓力、常溫的設(shè)計(jì)溫度下設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)厚度為46mm。壓力試驗(yàn)采用水壓試驗(yàn)，水壓試驗(yàn)

2、壓力為2.22MPa。球殼材料選Q345R,支柱采用赤道正切式支柱式支承。為了承受風(fēng)載荷和地震載荷，保證球罐的穩(wěn)定性，在支柱之間設(shè)置拉桿相連，球殼采用的是三帶混合式，球殼分塊少，板材利用率高，制造工作量小，焊縫短，焊縫個(gè)數(shù)少，檢驗(yàn)量小，施工速度快，使球罐的施工質(zhì)量易于保證，拉桿結(jié)構(gòu)采用可調(diào)節(jié)式拉桿，使球罐平衡易于調(diào)節(jié)。關(guān)鍵詞：球形儲(chǔ)罐，壓力容器，支柱結(jié)構(gòu)AbstractWith the improvement of comprehensive national strength and the world of science and technology level, the manufac

3、turing level of spherical tank is high-speed development. In recent years, China's petrochemical industry, synthetic ammonia, the building of city gas, large-scale spherical tank is widely used.    Designed in accordance with the GB12337-1998 “Design of steel spherical tank”. This

4、 design is divided into two parts，the first part includes an overview and design of spherical tank including the calculation of spherical tank; the second part of foreign materials and their corresponding Chinese translation. The first section describes the development of the sphere and applications

5、, material selection, spherical design, structure identification, strength calculation and so on. The most important is the calculation, and I also introduce the structural design, the basic theory, design methods, structural analysis, standards.The spherical tank in 1.77MPa design pressure, design

6、temperature of room temperature, the design thickness is 46mm. Pressure test using hydraulic pressure test, the hydraulic pressure test with 2.22MPa. Spherical shell material selection Q345R, I use the equator tangent pillar strut-type support. In order to bear wind and seismic loads and ensure the

7、stability of spherical, I set a rod between the pillars, and the three mixed spherical shell is made up with only several parts. The using rate of the plate is small. There are a small number of welds and the length of the welds is small. There is no need to do much test, so it is easy to make.

8、 In order to adjust the balance of the tank, that is easy to adjust spherical tank balance.   Key words：Storage tanks, Pressure vessels, Support structure 目錄1.前言1.1球罐的國內(nèi)外發(fā)展情況1.2球罐的特點(diǎn)1.3球罐的分類1.3.1 按儲(chǔ)藏溫度分類1.3.2 按結(jié)構(gòu)形式分類1.4 球罐的設(shè)計(jì)要求1.5 球罐的設(shè)計(jì)參數(shù) 壓力11 溫度12 厚度121.5.4設(shè)計(jì)的一般規(guī)定141.5.5許用應(yīng)力14焊接

9、接頭系數(shù)14壓力試驗(yàn)15 氣密性試驗(yàn)2.材料選用162.1 球罐材料準(zhǔn)則162.2殼體用鋼板172.3 鍛件用鋼212.4鋼管的選用212.5螺柱和螺母212.6焊接材料213.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1概況3.2球殼的設(shè)計(jì)3.3支座的設(shè)計(jì)3.4拉桿結(jié)構(gòu)3.5人孔和接管3.5人孔和接管人孔結(jié)構(gòu)接管結(jié)構(gòu)4.強(qiáng)度計(jì)算334.1 設(shè)計(jì)條件334.2 球殼計(jì)算334.3 球罐的質(zhì)量計(jì)算354.4 地震載荷計(jì)算364.4.1 自振周期364.4.2 地震力374.5 風(fēng)載荷計(jì)算384.6 彎矩計(jì)算384.7 支柱的計(jì)算394.7.1 單個(gè)支柱的垂直載荷394.7.2 組合載荷404.7.3 單個(gè)支柱彎矩404.7.

10、4 支柱穩(wěn)定性校核424.8 地腳螺栓計(jì)算444.9 支柱底板454.9.1 支柱底板直徑454.9.2 底板厚度464.10 拉桿計(jì)算464.10.1 拉桿載荷計(jì)算464.10.2 拉桿連接部位的計(jì)算474.10.3 翼板的厚度474.10.4 焊接強(qiáng)度驗(yàn)算484.11 支柱與球殼連接最低點(diǎn)a的應(yīng)力校核494.11.1 a點(diǎn)的應(yīng)力494.11.2 a點(diǎn)的應(yīng)力校核504.12 支柱與球殼連接焊縫的強(qiáng)度校核505.工廠制造及現(xiàn)場(chǎng)組裝505.1 工廠制造 515.2現(xiàn)場(chǎng)組裝 515.3 組裝方案516.焊接 516.1 焊接工藝的確定 516.2 焊后熱處理 527.檢查 518.結(jié)論 40參考文

11、獻(xiàn) 42謝 辭411500M3球型儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)1.前言球罐在我國的國防、科研、石油、化工、冶金等企業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。利用球罐貯存液氮、液化石油氣、液化天然氣、液氧、液氫以及貯存各種壓縮氣體等。在城市建筑中，球形容器可用于遠(yuǎn)距離高壓輸送氣體管網(wǎng)；在鋼鐵廠利用球形容器貯存壓縮氧。此外，在原子能發(fā)電站，球罐用作安全容器；在造紙上用作蒸煮球；在化學(xué)工廠用作反應(yīng)器等。隨著我國工業(yè)建設(shè)的發(fā)展，球罐的應(yīng)用會(huì)越來越廣泛。1.1 國內(nèi)外發(fā)展情況中國球罐產(chǎn)業(yè)發(fā)展出現(xiàn)的問題中，許多情況不容樂觀，如產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理、產(chǎn)業(yè)集中于勞動(dòng)密集型產(chǎn)品；技術(shù)密集型產(chǎn)品明顯落后于發(fā)達(dá)國家，生產(chǎn)要素決定性作用正在削弱，產(chǎn)品能源消耗大、產(chǎn)

12、出率底、環(huán)境污染嚴(yán)重、對(duì)自然資源破壞力大；企業(yè)總體規(guī)?？s小、技術(shù)創(chuàng)新能力薄弱、管理水平落后等。中國球罐產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究報(bào)告闡述了世界球罐產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷程，分析了中國球罐產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與差距，開創(chuàng)性地提出了“新型球罐產(chǎn)業(yè)”及替代品產(chǎn)業(yè)概念，在此基礎(chǔ)上，從四個(gè)維度即“以人為本”“科技創(chuàng)新”“環(huán)境友好”和“面向未來”準(zhǔn)確地界定了“新型球罐產(chǎn)業(yè)”及替代產(chǎn)品的內(nèi)涵，根據(jù)“新型球罐產(chǎn)業(yè)”及替代品的評(píng)價(jià)體系和量化指標(biāo)體系，從全新的角度對(duì)中國球罐產(chǎn)業(yè)發(fā)展就進(jìn)行了全面的研究。從目前來看球罐向大型化發(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。由于大型化的經(jīng)濟(jì)性十分明顯，以成為世界各國優(yōu)先重視的重

13、要課題。球罐不同時(shí)期受著不同因素的制約。隨著相應(yīng)技術(shù)的發(fā)展，這些制約因素不斷的得到解決，又促使球罐大型化的發(fā)展。從國內(nèi)情況看，目前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?？偟膩碚f球罐的發(fā)展還有很多問題需要我們來解決，正因?yàn)榍蚬薜陌l(fā)展面臨很多問題才使得球罐未來的發(fā)展前景很廣闊。1.2 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。 球罐殼板承載能力比圓筒形容器大一倍，即在相同直徑、相同壓力下，采用同樣鋼板時(shí)，

14、球罐的板厚只需圓筒形容器板厚的一半。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。 球罐占地面積小，且可向空間高度發(fā)展，有利于地表面積的利用。由于這些特點(diǎn)，再加上球罐基礎(chǔ)簡單、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。1.3球罐的分類 球罐可按不同方式分類，如按儲(chǔ)存溫度、結(jié)構(gòu)形式等。 1.3.1按儲(chǔ)存溫度分類球罐一般用于常溫或低溫。只有極個(gè)別場(chǎng)合，如造紙工業(yè)用的蒸煮球罐，使用溫度高于常溫。 常溫球罐 如液化石油氣（LPG）、氨、氧、氮等球罐。一般說這類球罐的壓力較高，取決于液化氣的飽和蒸氣壓或壓縮機(jī)的出口壓力。常溫球罐的設(shè)計(jì)溫度大于-20

15、。 低溫球罐 這類球罐的設(shè)計(jì)溫度低于或等于-20，一般不低于-100。壓力屬于中等（視該溫度下介質(zhì)的飽和蒸氣壓而定）。 深冷球罐 這類球罐的設(shè)計(jì)溫度在-100以下。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。由于對(duì)保冷要求高，常采用雙層球殼。目前國內(nèi)使用的球罐，設(shè)計(jì)溫度一般在-4050之間。按結(jié)構(gòu)形式分類按形狀分有圓球形、橢球形、水滴形或上述幾種形式混合。圓球按分瓣方式分有橘瓣式、足球瓣式、混合瓣式三種。圓球形按支撐方式分有支柱式、裙座式、半埋式、V形支撐等。1.4球罐的設(shè)計(jì)要求在材料方面 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。因?yàn)椴捎酶吆辖痄摰蠕摪逯圃靻螌忧蚬藁蛑圃祀p

16、金屬復(fù)合板單層球罐，在我國還沒有實(shí)踐，有關(guān)技術(shù)沒有掌握，在現(xiàn)階段標(biāo)準(zhǔn)不易列入。設(shè)計(jì)壓力不大于4MPa. 過去的球罐標(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。隨著冶金工業(yè)的發(fā)展，壓力容器用鋼板的厚度早已超出50mm,認(rèn)為50mm以上厚度的鋼板質(zhì)量部穩(wěn)定和不能保障質(zhì)量供貨的觀點(diǎn)應(yīng)淘汰，鋼板厚度無論多少，只要能滿足標(biāo)準(zhǔn)（GB12337-1998）中材料的有關(guān)規(guī)定，就可以制造球罐。球殼結(jié)構(gòu)為桔瓣式或混合式，支座為支柱支撐。球殼結(jié)構(gòu)沒有采用足球瓣式是因?yàn)樗m用于只在溶劑較小的球罐，不適用于制造較大容積的球罐，應(yīng)用場(chǎng)合少。而且這種組裝和焊接比較困難，在我國沒有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。混合

17、式球罐的球殼結(jié)兼容了足球瓣式和橘瓣式球殼的優(yōu)點(diǎn)，故混合式球殼結(jié)構(gòu)最優(yōu)。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)制造方面和安全防護(hù)上須有嚴(yán)格的要求。而且，長期遭受中子輻射的鋼材，其性能也會(huì)有所改變，因此，在選材上也應(yīng)從嚴(yán)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。1.5球罐設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)壓力：p=1.77MPa設(shè)計(jì)溫度：常溫水壓試驗(yàn)壓力：PT=1.25Pt=2.22MPa球殼內(nèi)直徑=14200mm(1500)儲(chǔ)存物料：聚氨酯充裝系數(shù):k=0.85地震設(shè)防烈度7度 基本風(fēng)壓值:=400 N/ 基本雪壓值:=300 N/支柱數(shù)目:n=10支柱選用: 1

18、6MnR(熱軋)拉桿選用:20圓鋼球罐建造場(chǎng)地:類場(chǎng)地土、近震,B類地區(qū)1.5.1壓力除注明者外，壓力均指表壓力。 （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。（2）設(shè)計(jì)壓力 設(shè)計(jì)壓力指設(shè)定的球罐頂部的最高壓力，與相應(yīng)的設(shè)計(jì)溫度一起作為設(shè)計(jì)載荷條件，其值不低于工作壓力。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。對(duì)于盛裝液化氣體的球罐，在規(guī)定充裝系數(shù)范圍內(nèi)，設(shè)計(jì)壓力應(yīng)根據(jù)工作條件下可能達(dá)到的最高金屬溫度確定。（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。液柱高度 H

19、=2cosarctan1-2(K-1)2+2K-13+1R (1-1)式中 H液柱高度； K充裝系數(shù)； R球罐半徑。將式（1-1）指的中括號(hào)部分設(shè)定為K1，則變?yōu)椋篐=K1R查表可得當(dāng)K=0.85時(shí)，K1=1.5112（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。（5）最大允許工作壓力 最大允許工作壓力系指在設(shè)計(jì)溫度下，球罐頂部所允許承受的最大表壓力。該壓力是根據(jù)球殼的有效厚度計(jì)算所得，且取最小值。1.5.2溫度 除注明者外，溫度均指攝氏溫度。（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)溫度與設(shè)計(jì)壓力一起作為設(shè)計(jì)載荷條件。

20、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。對(duì)于 0以下的金屬溫度，設(shè)計(jì)溫度不得高于元件金屬可能達(dá)到的最低溫度。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。標(biāo)志在銘牌上的設(shè)計(jì)溫度應(yīng)是是球殼設(shè)計(jì)溫度的最高值或最低值。元件的金屬溫度可用傳熱計(jì)算求得?；蛟谝咽褂玫耐惽蚬奚蠝y(cè)定，或按內(nèi)部介質(zhì)溫度確定。（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。1.5.3厚度 （1）計(jì)算厚度（） 計(jì)算厚度指按公式計(jì)算得到的厚度。需要時(shí)，應(yīng)計(jì)入其他載荷所需的厚度。 （2）設(shè)計(jì)厚度（d） 設(shè)計(jì)厚度指計(jì)算厚度與腐蝕裕量之和。 d=+C2 (1-2)（3）名義厚度（n） 名義

21、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。即標(biāo)注在圖樣上的厚度。（不包括加工裕量）。 n=d+C1+ (1-3)（4）有效厚度（e） 有效厚度指名義厚度減去腐蝕裕量和鋼材厚度負(fù)偏差。 e=n-C2-C1 (1-4)1.5.4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。（2）載荷 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮以下載荷：壓力；液體靜壓力；球罐自重(包括內(nèi)件)以及正常工作條件下或壓力試驗(yàn)狀態(tài)下內(nèi)裝物料的重力載荷；附屬設(shè)備及隔熱材料、管道、支柱、拉桿、梯子、平臺(tái)等的重力載荷；風(fēng)載荷，地震力，雪載荷。 需要時(shí)，還應(yīng)考慮下列載荷

22、：支柱的反作用力；連接管道和其他部件的作用力；溫度梯度或熱膨脹量不同引起的作用力；包括壓力急劇波動(dòng)的沖擊載荷；沖擊反力，如由流體沖擊引起的反力等。（3）厚度附加量 厚度附加 C=C1+C2 (1-5)式中 C厚度附加量，mm； C1鋼材厚度負(fù)偏差，mm； C2腐蝕裕量，mm。 其中鋼材厚度負(fù)偏差C1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。當(dāng)鋼材的厚度負(fù)偏差不大于0.25mm，且不超過名義厚度的6%時(shí)，負(fù)偏差可忽略不計(jì)。腐蝕裕量C2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：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

23、蝕裕量； 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； 腐蝕裕量取值不小于1mm。1.5.5許用應(yīng)力 許用應(yīng)力是根據(jù)材料各項(xiàng)強(qiáng)度性能分別除以標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的安全系數(shù)來確定的。本標(biāo)準(zhǔn)所用材料的許用應(yīng)力按第4章選取。確定許用應(yīng)力的依據(jù)為：我國球罐鋼材(螺栓材料外)許用應(yīng)力按表1-1，螺栓材料許用應(yīng)力按表1-2 表1-1 我國球罐鋼材的許用應(yīng)力材料許用應(yīng)力取下列各值中的最小值，MPa碳素鋼、低合金鋼b3.0，s1.6，st1.6注:表中b鋼材標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度下限值，MPa；s鋼材標(biāo)準(zhǔn)常溫屈服點(diǎn)，MPa；st鋼材在設(shè)計(jì)溫度下的屈服點(diǎn)，MPa。表1-2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)

24、力，MPa碳素鋼M22熱軋、正火st2.7M24M48st2.5低合金鋼M22調(diào) 質(zhì)st3.5M24M48st3.0M52st2.71.5.6焊接接頭系數(shù)焊接接頭系數(shù)是用來補(bǔ)償元件焊接連接部分的強(qiáng)度削弱。焊接接頭系數(shù)的大小與焊縫形式，焊接工藝及焊縫無損檢測(cè)的嚴(yán)格程度有關(guān)。 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%無損檢測(cè) =1.00； 局部無損檢測(cè) =0.85。1.5.7壓力試驗(yàn) （1）試驗(yàn)壓力 壓力試驗(yàn)的壓力應(yīng)符合設(shè)計(jì)圖樣的要求，試驗(yàn)壓力的最低值按下述規(guī)定： 液壓試驗(yàn) PT=1.25Pt (1-6)式中 P設(shè)計(jì)壓力，MPa； PT試驗(yàn)壓力，MPa； 球殼材料在試驗(yàn)溫度下的

25、許用應(yīng)力，MPa； t球殼材料在設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力，MPa。（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： T=PT(Di+e)4e (1-7)式中 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； e球殼的有效厚度，mm。 T應(yīng)滿足下列條件：液壓試驗(yàn)時(shí)，T0.9s式中 s球殼材料在試驗(yàn)溫度下的屈服點(diǎn)，MPa； 球殼的焊接接頭系數(shù)。液壓試驗(yàn)后，符合下列條件為合格：無滲漏；無可見的變形；試驗(yàn)過程中無異常的響聲；試驗(yàn)過程規(guī)定值下限大于等于540 MPa的材料，表面經(jīng)無損檢測(cè)抽查未發(fā)現(xiàn)裂紋。1.5.8氣密性試驗(yàn)如果圖樣有要求，還應(yīng)進(jìn)行氣密性試驗(yàn)。氣密

26、性試驗(yàn)應(yīng)在壓力實(shí)驗(yàn)合格后進(jìn)行。氣密性試驗(yàn)是檢驗(yàn)球罐嚴(yán)密性的重要手段。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)。氣密性試驗(yàn)時(shí)，升壓速度應(yīng)緩慢均勻，升壓至試驗(yàn)壓力的一半左右時(shí)停止升壓，檢查所有接管法蘭處有無泄漏，在不漏的情況下繼續(xù)緩慢升壓至試驗(yàn)壓力。保持壓力15分鐘，檢查壓力表有無降壓，用肥皂水涂刷所有焊縫和接管法蘭口檢查有無泄漏。檢查合格后降壓。氣密性實(shí)驗(yàn)的氣體是氮?dú)?。介質(zhì)為混合物時(shí)，應(yīng)以介質(zhì)組分并按毒性程度或易燃介質(zhì)的劃分原則，由設(shè)計(jì)單位的工藝設(shè)計(jì)或使用單位的生產(chǎn)技術(shù)部門提供介質(zhì)毒性程度或是否屬于易燃介質(zhì)的依據(jù)，無法提供依據(jù)時(shí)，按毒性程度或爆炸危險(xiǎn)程

27、度最高的介質(zhì)確定。氣密性試驗(yàn)壓力按下式確定： PT=1.0P (1-8)式中 P設(shè)計(jì)壓力，MPa； PT試驗(yàn)壓力，MPa。2.材料選用 2.1球罐材料準(zhǔn)則球罐材料不僅按其儲(chǔ)存物料的性質(zhì)、壓力、溫度等因素選定具有足夠強(qiáng)度的材料，而且還應(yīng)考慮到所選材料應(yīng)具有良好的焊接性能和加工性能，同時(shí)還應(yīng)考慮材料的供給可靠性及經(jīng)濟(jì)性等。 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)對(duì)鋼材有特殊要求時(shí)(如要求特殊冶煉方法、較高的沖擊功指標(biāo)、提高無損檢測(cè)要求、增加力學(xué)性能檢驗(yàn)率，考慮介質(zhì)對(duì)鋼材腐蝕的要求等)，設(shè)計(jì)單位應(yīng)在圖樣或相應(yīng)技術(shù)文件中注明。當(dāng)設(shè)計(jì)溫度高于2OO時(shí)，其許用應(yīng)力值按GB 15

28、0 的規(guī)定。2.2殼體用鋼板（1）凡符合下列條件的鋼板，應(yīng)在正火狀態(tài)下使用：球殼用鋼板厚度大于 30 mm 的 20R 和16MnR； 厚度大于 16 mm 的 15MnVR； 任意厚度的 15MnVNR；其他受壓元件(法蘭、平蓋等)用厚度大于50 mm 的20R 和16MnR。（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)。調(diào)質(zhì)狀態(tài)供貨的鋼板；厚度大于60 mm 的鋼板。（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)。試驗(yàn)溫度為球罐的設(shè)計(jì)溫度或按圖樣的規(guī)定，試樣取樣方向?yàn)闄M向。設(shè)計(jì)溫

29、度低于0時(shí)，厚度大于25 mm 的20R，厚度大于38 mm 的16MnR、15MnVR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。低溫沖擊功的指標(biāo)根據(jù)鋼板標(biāo)準(zhǔn)的抗拉強(qiáng)度下限值按附錄 A 相應(yīng)的規(guī)定。鋼板的標(biāo)準(zhǔn)、使用狀態(tài)及許用應(yīng)力按表2-1的規(guī)定。表2-1 許用應(yīng)力鋼號(hào)鋼板標(biāo)準(zhǔn)使用狀態(tài)厚度,mm常溫強(qiáng)度指標(biāo)在下列溫度（）下的許用應(yīng)力，MPab MPas MPa2010015020020RGB6654熱軋，正火616400245133133132123>1636400235133132126116>36604002

30、25133126119110>6010039020512811511010316MnRGB6654熱軋，正火616510345170170170170>1636400325163163163159>3660470305157157157150>60100460285153153150141>10012045027515015014713815MnVRGB6654熱軋，正火616530390177177177177>1636510370170170170170>366049035016316316316315MnVNRGB6654正火6165704401

31、90190190190>1636550420183183183183>366053040017717717717707MnCrMoVR調(diào)質(zhì)165061049020320320320316MnDRGB3531正火616490315163163163156>1636470295157157156147>3660450275150150147138>6010045025515014713812807MnNiCrMoVDR調(diào)質(zhì)1650610490203203203203鋼號(hào)鋼板標(biāo)準(zhǔn)使用狀態(tài)厚度,mm常溫強(qiáng)度指標(biāo)在下列溫度（）下的許用應(yīng)力，MPab MPas MPa2010

32、015020009Mn2VDRGE353正火,正火加回火616440290147147>1636430270143143該鋼板技術(shù)要求見GB150附錄A“材料的補(bǔ)充規(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。(4)球罐的設(shè)計(jì)溫度低于或等于-20時(shí)，鋼板的使用狀態(tài)及最低沖擊試驗(yàn)溫度應(yīng)符合表2-2的規(guī)定。表2-2 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625-20正火612007MnCrMoVR調(diào)質(zhì)1650-2016MnDR正火636-40>36100-3007MnNiCrMoVR調(diào)質(zhì)1650-4009Mn2VDR正火,

33、正火加回火636-50(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)：厚度大于30 mm 的20R 和16MnR 鋼板；厚度大于25 mm 的15MnVR 和15MnVNR 鋼板；厚度大于20 mm 的16MnDR 和09Mn2VDR 鋼板；調(diào)質(zhì)狀態(tài)供貨的鋼板；上下極板和與支柱連接的赤道板。鋼板的超聲檢測(cè)應(yīng)按 JB 4730 的規(guī)定，熱軋、正火狀態(tài)供貨的鋼板質(zhì)量等級(jí)應(yīng)不低于級(jí)，調(diào)質(zhì)狀態(tài)供貨的鋼板質(zhì)量等級(jí)應(yīng)不低于級(jí)。2.3鍛件用鋼球罐的人孔、接管往往采用鍛件。人孔結(jié)構(gòu)采用鍛件可避免補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)，使人孔以對(duì)接焊的形式與球殼板連接，達(dá)到減少結(jié)構(gòu)應(yīng)力的目的。接管采用鍛件，增大自身補(bǔ)強(qiáng)，達(dá)到減少應(yīng)力

34、突變的目的。人孔鍛件級(jí)別不應(yīng)低于級(jí)。鍛件的標(biāo)準(zhǔn)及許用應(yīng)力按表2-3的規(guī)定。當(dāng)球罐的設(shè)計(jì)溫度低于或等于-20時(shí)，鍛件的熱處理狀態(tài)及最低沖擊溫度按表2-4的規(guī)定。表2-3 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，MPab MPasMPa2010015020020JB472610037021512311911310416MnJB472630045027515015014713520MnMoJB4726300530370177177177177>300500510355170170170170>5007004903401631631631631

35、6MnDJB472730045027515015014713520MnMoDJB4727300530370177177177177>300500510355170170170170>50070049034016316316316308MnNiCrMoVDJB472730060048020020020020009Mn2VDJB4727200420260140140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2-4 鍛件的熱處理狀態(tài)及最低沖擊溫度鋼號(hào)熱處理狀態(tài)公稱厚度，mm最低沖擊試驗(yàn)溫度，16MnD正火加回火，調(diào)質(zhì)200-40>200300-3009Mn2VD正火

36、加回火，調(diào)質(zhì)2005020MnMoD調(diào)質(zhì)500-30>500700-2008MnNiCrMoVD調(diào)質(zhì)300-402.4鋼管的選用鋼管的標(biāo)準(zhǔn)及許用應(yīng)力按表2-5的規(guī)定。15MnV、09Mn2VD和09MnD鋼管應(yīng)在正火狀態(tài)下使用。當(dāng)球罐的設(shè)計(jì)溫度 -20時(shí)，鋼管的使用狀態(tài)及最低沖擊試驗(yàn)溫度應(yīng)符合表2-6的規(guī)定。因尺寸限制無法制備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2-7的規(guī)定。表2-5 鋼管的標(biāo)準(zhǔn)及許用應(yīng)力鋼號(hào)鋼管標(biāo)準(zhǔn)壁厚，mm常溫強(qiáng)度指標(biāo)在下列溫度（）下的許用應(yīng)力，MPab MPasMPa2010015020010GB

37、/T8163GB 9948GB 647910161617403353353353352052052051951121121121121121121121101081081081041011011019820GB/T8163GB 9948101639041024524513013713013713013212312320GGB 647916174041041024523513713713713213212612311616MnGB 647916174049049032031016316316316316316315915315MnVGB647916174051051035034017017017

38、016017017017017009MnD16400240133133128119該鋼管的技術(shù)要求見GB150附錄“材料的補(bǔ)充規(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2-6 鋼管的使用狀態(tài)及最低沖擊試驗(yàn)溫度鋼號(hào)使用狀態(tài)壁厚，mm最低沖擊試驗(yàn)溫度，10正火16-3020G正火16-2016Mn正火20-4009MnD正火16-50表2-7 鋼管的最低設(shè)計(jì)溫度鋼管名義厚度，mm最低設(shè)計(jì)溫度,焊后狀態(tài)使用焊后熱處理狀態(tài)使用8-20-356-25-404-40-45鋼管名義厚度，mm最低設(shè)計(jì)溫度,焊后狀態(tài)使用焊后熱處理狀態(tài)使用2-45-452.5螺柱和螺母螺柱用鋼的標(biāo)準(zhǔn)、使用

39、狀態(tài)及許用應(yīng)力按表2-8 的規(guī)定。表2-8 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，MPab MPasMPa20100150200Q235-AGB/T 700熱軋M203752358778746935GB/T 699正火M225303151171059891M24M275102951181061009240MnBGB/T 3077調(diào)質(zhì)M22805685196176171165M24M3676563521218918318040MnVBGB/T 3077調(diào)質(zhì)M22835735210190185179M24M36805685228206

40、19919640CrGB/T 3077調(diào)質(zhì)M22805685196176171165M24M3676580521218918318030CrMoAGB/T 3077調(diào)質(zhì)M22765550157141137134M24M48660500167150145142M52M5666050018516716115735CrMoAGB/T 3077調(diào)質(zhì)M22855735210190185143M24M48660685228206199196M52M80805685254229221218M85M10573559021919618918540CrMoAGB/T 3077調(diào)質(zhì)M52M1409308253062

41、91281274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。低合金鋼螺柱用毛胚，經(jīng)調(diào)質(zhì)熱處理后進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)。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)。試樣的取樣方向?yàn)榭v向，直徑不大于40mm 的毛坯，試樣的縱軸應(yīng)位于毛坯中心；直徑大于40 mm 的毛坯，試樣的縱軸應(yīng)位于毛坯半徑的1/2 處。試樣距毛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。每件毛坯上取拉伸試樣一個(gè)，沖擊試樣三個(gè)。拉伸試驗(yàn)方法按GB/T 228 的規(guī)定。沖擊試驗(yàn)方法按 GB/T 229 的規(guī)定。試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)符合表2-9 的規(guī)定，表

42、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。對(duì)鋼號(hào)和規(guī)格符合JB 4707 標(biāo)準(zhǔn)的低合金鋼螺柱用鋼材，其力學(xué)性能可按該標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)收。表2-9 實(shí)驗(yàn)結(jié)果鋼號(hào)回火溫度 規(guī)格 mmb MPas0.2MPa5%AKVJ40MnB550M228056851334M24M3676563540MnVB550M228357351234M24M3680568540Cr550M228056851334M24M3676563530CrMoA600M227005501561M24M5666050035CrMoA560M228357351354M24M85805

43、685M85M1057656904740CrNiMoA520M52M1409308251254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)。低溫用螺柱的鋼號(hào)及沖擊試驗(yàn)要求按表2-10的規(guī)定。表2-10 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，AKV,J30CrMoAM56-1002735CrMoAM56-10027M60M80-7040CrNiMoAM52M80-7031M85M140-50與各螺柱用鋼組合使用的螺母用鋼可按表2 -11選用。表2-11 螺母用鋼螺柱鋼號(hào)螺母用鋼螺母鋼號(hào)鋼材標(biāo)準(zhǔn)使用狀態(tài)使用溫度下限，Q235-AQ215-A ，Q235-A

44、GB/T 700熱軋>-2035Q235-AGB/T 700熱軋>-2020，25GB/T 699正火>-2040MnB35，40Mn，45GB/T 699正火>-2040MnVB35，40Mn，45GB/T 699正火>-2040Cr35，40Mn，45GB/T 699正火>-2030CrMoA40Mn，45GB/T 699正火>-2030CrMoAGB/T 3077調(diào)質(zhì)-10035CrMoA40Mn，45GB/T 699正火>-2030CrMoA35CrMoAGB/T 3077調(diào)質(zhì)-10040CrNiMoA35CrMoA40CrNiMoAGB

45、/T 3077調(diào)質(zhì)-702.6焊接材料焊接材料包括焊條、焊絲、焊劑、氣體、電極和襯墊等。焊條應(yīng)具有質(zhì)量證明書。質(zhì)量證明書應(yīng)包括熔敷金屬的化學(xué)成分、力學(xué)性能、擴(kuò)散氫含量等。各項(xiàng)指標(biāo)應(yīng)符合GB/T 5117、GB/T 5118、GB/T 984 等標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定。球殼的焊縫以及直接與球殼焊接的焊縫，應(yīng)選用低氫型藥皮焊條，并按批號(hào)進(jìn)行擴(kuò)散氫復(fù)驗(yàn)。擴(kuò)散氫試驗(yàn)方法應(yīng)按GB/T 3965 的規(guī)定進(jìn)行。烘干后的實(shí)際擴(kuò)散氫含量應(yīng)符合表2-12的規(guī)定。 表2-12 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/100gE4315、E43168E6015-X、E6016-X4E5015、E50166J607RH1.5E5515-X、E5516-X5藥芯焊絲63 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1 概