圓形儲(chǔ)罐畢業(yè)設(shè)計(jì)

第一章確定設(shè)計(jì)參數(shù)、選擇材料一、確定設(shè)計(jì)參數(shù)（一） 設(shè)計(jì)溫度儲(chǔ)罐放在室外，罐的外表面用150mm的保溫層保溫。在吉林地區(qū)，夏季可能達(dá)到的最高氣溫為40°C。最低氣溫（月平均）為-20°C。（二） 設(shè)計(jì)壓力罐內(nèi)儲(chǔ)存的是被壓縮且被冷卻水冷凝的液氨。氨蒸汽被壓縮到0.9?1.4MPa，被冷卻水冷凝。液氨40C時(shí)的飽和蒸汽壓由［1］查得為：P汽=1.55MPa（絕對(duì)壓力）。為保證安全,在罐頂裝有安全閥，故球罐設(shè)計(jì)壓力為安全閥的啟動(dòng)壓力，即：P=（1.05-1.1）P汽=（1.05-1.1）X1.45=1.523?1.595MPa 取設(shè)計(jì)壓力P=1.6MPa（三） 焊縫系數(shù)。球罐采用X坡口，雙面對(duì)接焊,并進(jìn)行100%的無損探傷，由［2］知。=1.0（四） 水壓試驗(yàn)壓力由［4］知水壓試驗(yàn)壓力為：Pt=1.25P呂球殼材料為16MnDR，初選板厚為36mm,由［3］表3查得J］=157MPa,卜］t=157MPa則Pt=1.25PX157/157=1.25X1.6X1=2.06MPa試驗(yàn)時(shí)水溫不得低于5C。（五）球罐的基本參數(shù)球罐盛裝量為170噸/臺(tái)。液氨-20C的密度為0.664噸/M3，，40C時(shí)0.58噸/M3。球罐所需容積（按40C計(jì)）為：V=史=293.1M30.58已給盛裝系數(shù)為0.5，即不得裝滿，故實(shí)際所需容積為：V=些=340M3，其小于400M3,0.5余容較大，足夠用，相差17.6%，符合標(biāo)準(zhǔn)要求。按公稱容積4003設(shè)計(jì)，由［2］附錄一P41查得球罐基本參數(shù)如表一1-1表 1-1球罐基本參數(shù)公稱容積400各帶球心角各帶分塊數(shù)上極帶45°/3內(nèi)徑啞9200上溫帶45°/16幾何容積m3408赤道帶45°/16支座型式赤道正切式下溫帶45°/16支柱根數(shù)8下極帶45°/3分帶數(shù)5材料的選擇按操作條件要求及各種材料的性能特點(diǎn)，分別選擇如下。（一） 球殼鋼板操作最低氣溫為-20°C。按［2］,［3］要求，從表四選用16MnDR低溫鋼板.使用狀態(tài)為正火.逐張進(jìn)行超聲波檢查，按ZBJ740030—88III級(jí)為合格,試驗(yàn)要求按】3］規(guī)定進(jìn)行。（二） 接管由】3］表5選16Mn，正火狀態(tài),其機(jī)械性能及要求應(yīng)符合】3］表5、表6的要求。（三） 鍛件選16MnD（［3］表7）采用正火加回火或調(diào)質(zhì)狀態(tài)，要求及機(jī)械性能應(yīng)符合［3］規(guī)定。（表8）（四） 螺栓.螺母按［3］表10規(guī)定,螺栓選35,螺母選Q235GB699其機(jī)械性能及要求應(yīng)符合】3］規(guī)定。表9,正火狀態(tài).（五） 支柱、拉桿材料.見表2-2表2-2支柱、拉桿材料序 號(hào)構(gòu)件名稱鋼 號(hào)鋼材標(biāo)準(zhǔn)1支 柱20YB231-702拉 桿16Mn（圓鋼）GB1591-793支柱底板Q235GB700-794拉桿連接板16MnGB1591-795支柱蓋板20YB231-706銷 子45GB99-797松緊繞16MnGB1591-79（六）焊接材料焊條選用低氫型，要求應(yīng)符合［3］的有關(guān)規(guī)定。第二章結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一、概述球罐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要包括:球殼設(shè)計(jì)、支柱設(shè)計(jì)、拉桿設(shè)計(jì)、人孔設(shè)計(jì)、備用孔設(shè)計(jì)、接管及補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)、保溫絕熱設(shè)計(jì)及各種附件設(shè)計(jì)等。其設(shè)計(jì)合理與否，直接關(guān)系到制造安裝質(zhì)量、成本及檢修是否方便等。二球殼設(shè)計(jì)（一）分瓣法及各帶片數(shù)的確定目前我國(guó)多用桔瓣式,其便于現(xiàn)場(chǎng)組對(duì)和手工施焊。由直徑的大小決定采用五環(huán)帶桔瓣式。球片寬不小于500mm。ftpl上、下極帶用數(shù)量、型式相同的球片各三塊。上、下溫帶各16塊；赤道帶16塊；ftpl故球片總數(shù)為：n=16X3+2X3=54片（二）球瓣尺寸計(jì)算按幾何關(guān)系計(jì)算出成型后球片的各部尺寸，以便下料.按[6][7]公式計(jì)算。符號(hào)說明：D一球殼內(nèi)徑；n一球殼分帶總數(shù)；n一球殼分帶序數(shù)（只考慮半球）；（i=1為赤道帶,i=2為溫度帶，i=3為極帶）；a^—各帶球夾角（均為45°）;D一球殼各帶橫截面弦口直徑;C一球瓣各測(cè)量點(diǎn)的弦長(zhǎng)；m一球瓣各測(cè)量點(diǎn)的順序號(hào)；s.一各帶測(cè)量點(diǎn)順序號(hào)N一第N帶的分塊數(shù);Am一球瓣各點(diǎn)對(duì)應(yīng)弦長(zhǎng)C的弧長(zhǎng);Bm一對(duì)應(yīng)C'各點(diǎn)弧長(zhǎng)；C，一球瓣經(jīng)向各點(diǎn)弦長(zhǎng)；

R.-各帶球瓣弦口展開半徑;C—極板弦口弦長(zhǎng)；氣一極板弦口弧長(zhǎng)；C.—各帶球瓣對(duì)角線弦長(zhǎng);A水.一各帶球瓣對(duì)角線弧長(zhǎng).各帶球心夾角:ai=a=各帶球心夾角:ai=a=45°測(cè)量點(diǎn):赤道帶m1=1?6,溫帶m=6?161、各帶橫截面弦口直徑的計(jì)算45。+一2赤道帶弦口直徑 D=D.cos&a45。+一2a其中Ea=(n-1)a+~i=(1T)X45D1=D1=D?c§os[(1-1)X452⑵溫帶弦口直徑(小端)D=D?cos8a)=9200Xcos[(2-1)X45°+土)]=9200Xcos67.5°=3520.69mm(3)極帶弦口直徑D=D?cos8a)=Dcos[(3T)X45°+—]=9200Xcos112.5°=3520.69mm2、 球片各帶弧長(zhǎng)計(jì)算(經(jīng)向)由于各帶球片的球心角相等，所以各帶弧長(zhǎng)也相等。即— — —兀Da3.14x9200x45。L=L=L= = =3612.83mm3、 球瓣測(cè)量點(diǎn)弦長(zhǎng)Cm的計(jì)算

Dcos[(m-1)]tan36°^Si2Nii'1+cos2[(m-1)]tan2360^Si 2Nim一球瓣各測(cè)量點(diǎn)順序號(hào)N—第i帶分塊數(shù)S.一各球瓣測(cè)量點(diǎn)順序號(hào)總數(shù)將球瓣分成16個(gè)分點(diǎn)，赤道帶1-6,溫帶6-16。各點(diǎn)弦長(zhǎng)計(jì)算值見表2-1。4、球瓣各測(cè)量點(diǎn)對(duì)應(yīng)弦長(zhǎng)C的弧長(zhǎng)A。-_兀D cA=xarcsin(~m)- - 3.14x9200A= xarcsin(180。1794.83)=1806.41mm9200其他各點(diǎn)弧長(zhǎng)計(jì)算方法相同。計(jì)算結(jié)果見表2-1。5、球片經(jīng)向各測(cè)量點(diǎn)弦長(zhǎng)C的計(jì)算m=sin[(m-1) iD2-C2s mi=sin[(1-1)亍(92002=sin[(1-1)亍(92002-1792.832=0其他各測(cè)量點(diǎn)弦長(zhǎng)的計(jì)算方法與上面的方法相同，各點(diǎn)處弦長(zhǎng)數(shù)值計(jì)算結(jié)果見表2-1。6、對(duì)應(yīng)弦長(zhǎng)C，各點(diǎn)弧長(zhǎng)B的計(jì)算mm（1）赤道帶1-6 360arcsin(—3.14x—3.14x9200

B= 360。其他5個(gè)點(diǎn)求法與上面的方法相同，（2） 溫帶0一）=0

9200算得的各值見表2-1。xarcsin(^^B7-163.14x9200 ^^B7-163.14x9200 .CD360。)-B63.14x9200360。arcsin(4112.621-1775.08=356.719200其他9個(gè)點(diǎn)求法相同，算得的各值見表2-1。7、各帶球瓣中每塊的弦口弧長(zhǎng)A的計(jì)算ix8499.69=1668.91mm16x3520.69=691.29mm16x3520.69=3686.86mm8、各帶球瓣弦口展開半徑R的計(jì)算

itan[(其他9個(gè)點(diǎn)求法相同，算得的各值見表2-1。7、各帶球瓣中每塊的弦口弧長(zhǎng)A的計(jì)算ix8499.69=1668.91mm16x3520.69=691.29mm16x3520.69=3686.86mm8、各帶球瓣弦口展開半徑R的計(jì)算

itan[(n—1)a920092009、10、45°2xtan[(1—1)45°+ ]2920045°2xtan[(2—1)45°+ ]2920045°2xtan[(3—1)45°+——]極帶弦口弦長(zhǎng)%的計(jì)算=Dsinai=92002xsin45°極帶弦口弧長(zhǎng)A =111052xtan22.5°9200 =19052xtan67.5°9200=19052xtan112.5°=3520.69mm2的計(jì)算.38mm,38mm.38mm3.14x9200x45° =3612.83mm360°360°360°11、各帶球瓣對(duì)角線弦長(zhǎng)的算C.yic=』D2sin2(L)+D?D?sin2導(dǎo)當(dāng)i=1時(shí)，d=dyi 2 ，i-1 2N -■-1 ii(1)赤道帶c=；D2sin245^+D2.sin2^0^y1 2i2x16=.「92002sin222.5。+8499.692sin2^60^=3891.64mm\ 2x16(2)溫帶c='D2sin2竺+DD?sin^^0^y2 1 2 2 1 2x16I=,92002sin245—+3520.69x8499.69sin2 =3678.85mmV 2 2x16極帶c='D2sin2:+DD?sin2拜-y3 \ 2 3 2 2N3360。=.、,92002sin222.5。+3520.692xsin2 =4657.43mm12、各帶球瓣對(duì)角線弧長(zhǎng)A的計(jì)算yi7兀D?,CA,= arcsin( yi)赤道帶7 92002x3.14 3891.46A= arcsin )-4018.18mm溫帶^7Ay292002x3.143678.85■)-3784.7mm180arcsin(。9200⑶極帶^7Ay392002180x3.14arcsin(。4657.439200)-4883.56mm表2-1各分點(diǎn)C、A、C，、B的數(shù)值(mm)mmmm

分帶序號(hào)(m-1) iSiCm^^AmC，m^^Bm赤道帶10°1794.831806.410024°30'1789.511800.99707.95354.3339°1773.561784.681411.71708.65413°30'1747.051757.722018.621063.77518°1710.101720.102793.411479.11622°30'1662.851672.043462.701775.08溫帶727°1605.51672.784112.59356.71831°30'1538.361545.624739.31714.32936°1461.691467.915338.941072.881040°30'1375.891381.075903.731432.471145°1281.391285.576441.971793.131249°30'1178.691181.946938.082154.891354°168.371070.797392.602517.751458°30'951.05952.757802.262881.661563°827.43828.558164.043246.581667°30'689.29698.968475.173612.39三、球瓣坡口設(shè)計(jì)按GB12337中規(guī)定，選用不對(duì)稱X型坡口。采用手工電弧焊焊接，焊縫坡口型式及尺寸見表2-2。表2-2焊縫坡口型式及尺寸坡口名稱坡口型式手工焊坡口尺寸適用范圍不對(duì)稱X型坡口5=20?50(34)球瓣經(jīng)緯焊縫1H=-5土1.5=11.3土1.5P=5土1b=2土2a=55?！?。P=60°±5。四、支柱與球殼連接結(jié)構(gòu)（一）支柱與球殼連接型式：采用赤道正切，連接處加托板，見圖2-3。支柱底部結(jié)構(gòu)見圖2-4。

圖2-4支柱底部結(jié)構(gòu)（二） 支柱支柱選用DN300的無縫鋼管①325X85。分為兩段，上段為總長(zhǎng)的1/3，焊接時(shí)段間用墊板，頂部加焊球形防雨蓋板，設(shè)易熔塞、通氣孔及防火隔熱層，見圖2-4。（三） 拉桿采用可調(diào)式立體交叉式拉桿，交叉處不焊接，拉桿與支柱的上下連接點(diǎn)分別在同一標(biāo)高上，支柱長(zhǎng)度取：H0=1565+4600+35=6200mm。材料選用直徑為①45、材料為16Mn的圓鋼。最高點(diǎn)為4700mm。最低點(diǎn)為450mm。五、人孔選擇上下極板各設(shè)置一個(gè)①500的人孔，需開孔補(bǔ)強(qiáng)，其計(jì)算見后面。人孔位于主軸線上，選用回轉(zhuǎn)人孔。標(biāo)記為：人孔AVPN15DN500JB584-79。六、 焊縫布置焊縫布置不許出現(xiàn)“十”字型焊縫。球殼上任何相鄰焊縫的間距應(yīng)大于3^n（名義厚），且不小于100mm，其他要求應(yīng)符合［8］第十章的有關(guān)要求。七、 球罐附件設(shè)計(jì)及選擇（一） 液面計(jì)選擇由［9］，按溫度和壓力查HG5-1364-80，選透光式玻璃板液面計(jì)，標(biāo)記：液面計(jì)AT16-IZL=1700 HG5-1364-80（二） 梯子與平臺(tái)由［2］，根據(jù)SYJ1016-82的要求如下：盤梯與平臺(tái)的凈寬度不得小于600mm；盤梯葉角取為45°；踏板的最小寬度取200mm；踏步間距為250mm；同一梯子踏步間距相同；用焊接在球罐上的三角架支承具有帶內(nèi)，外側(cè)板的盤梯，下端不與基礎(chǔ)面接觸；平臺(tái)與梯子的欄桿的接頭及立柱固定均應(yīng)采用等強(qiáng)度連接；欄桿立柱間距不應(yīng)超過2m，高度不應(yīng)低于1m。（三） 安全閥選用彈簧微啟式結(jié)構(gòu)，安裝在罐的頂部，即氣相部分。（四） 保冷措施由于吉林地區(qū)最低氣溫可達(dá)-37°C，故設(shè)保溫層。其厚度以表面不結(jié)霜為原則，取厚度為150mm。材料為聚氨基甲酸酯泡沫材料。保溫層體積：兀 314 -V=6（D3-D3）=干x（95523-92523）=41.6M3取p=45Kg/M3，..m=Vp=45X41.6=1872Kg由于保溫層外還有鐵皮等材料，取其為m5=3000Kg。1、各帶液面高度h.按下式計(jì)算1、各帶液面高度h.按下式計(jì)算解：各值為:第三章強(qiáng)度計(jì)算一、球殼壁厚計(jì)算（一）計(jì)算各帶球殼板厚時(shí)的計(jì)算壓力按［2］P27-兀h2(3x4.6—h)=340m3得h5=6.808m其他各值分別為hj0,h2=460mm,h3=3980mmh=6470mm.42、各帶殼板計(jì)算壓力P.=P+pghjX10-9MPaP1=1.6+0.58X9.81X0X10-9=1.6MPaP2=1.6+0.58X9.81X460X10-9=1.603MPaP=1.6+0.58X9.81X43980X10-9=1.619MPa3P=1.6+0.58X9.81X6470X10-9=1.633MPa41.633-1.6=0.033,0.033/1.6=2%因靜液柱壓力不超過設(shè)計(jì)壓力的5%,所以計(jì)算壁厚時(shí)可不計(jì)入（按［4］）規(guī)定。

(二)球殼各帶厚度計(jì)算因靜液柱壓力不超過設(shè)計(jì)壓力的5%。其可忽略不計(jì)，故球殼厚只按設(shè)計(jì)壓力計(jì)算，取各帶壁厚相等。由(5)式2—2(P25)得：PDi4卜｝。-PPDi4卜｝。-P1.6x9200=23.5mm4x157x1—1.6取C1=0.9,C2=1.1...60=6+c=23.5+0.9+1.1=25.5mm.取626mm.二、開孔補(bǔ)強(qiáng)符號(hào)說明：A一開孔削弱所需補(bǔ)強(qiáng)面積，mm2；B一補(bǔ)強(qiáng)有效寬度，mm；C一厚度附加量，mm；D一開孔直徑，等于接管內(nèi)徑加2倍厚度附加量，mm；f一強(qiáng)度削弱數(shù)，等于接管與殼體許用應(yīng)力之比，大于1時(shí)取1；tP—設(shè)計(jì)壓力，MPa；R一球內(nèi)半徑；mm；i6一殼體開孔處的計(jì)算厚度；mm；6e一殼體開孔處的有效厚度，mm；6n一殼體開孔處的名義厚度，mm；6p—半蓋計(jì)算厚度，mm；6t一接管計(jì)算厚度，mm；6nt一接管名義厚度，mm。確定不另行補(bǔ)強(qiáng)的最大孔徑按[5]要求不另行補(bǔ)強(qiáng)的接管有：排氣孔(DN25).安全閥接管(DN25).壓力計(jì)口(DN25)溫度計(jì)口(DN40).液面汁連通口(DN50).需補(bǔ)強(qiáng)管口備用孔(DN100).進(jìn)出料口(DN100)人孔:DN500補(bǔ)強(qiáng)孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算，人孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算 參數(shù)確定如下：需要的補(bǔ)強(qiáng)面積(???開孔被削去的截面)：A=d6+26(6tC)(1-ft)mm2接管材料為16MnR與殼體基本相同，其許用應(yīng)力均為[6]t=157MPa.f=[6]t/[6]』1.t 管 ^殼開孔直徑：d=d+2C=501+2X2=505mmi...A=d6=505X23.5=11867.5mm2補(bǔ)強(qiáng)區(qū)的外側(cè)高度h1(有效)(見[4]P79.或6—24)%=勺方5^=^505x10=71.06mm補(bǔ)強(qiáng)區(qū)有效寬度(見[4]P79式6—23):B=2d=2X505=1010mm.能起補(bǔ)強(qiáng)作用的金屬截面積如下：球殼超過承壓所需的多余截面積(見[4]P79式6—26):Ai=(B-d)(6e-6)-2(6nt-C)(6「0)(1-ft)=(B-d)(66-6)=(1010-505)(24-23.5)=252.5mng接管超過表壓所需的多余截面積([4]式6—27):A=2h(6-6-C)f+2h(6-C-C)f2 1ntt t2nt 2t=2X71.06X(10-2.43-2)=791.6mm2其中接管計(jì)算壁厚6= —=1.6*505 =2.43t2InJt-P2x157-1.6C.焊縫補(bǔ)強(qiáng)面A3很小忽略不計(jì)。確定是否需要補(bǔ)強(qiáng)及補(bǔ)強(qiáng)面積：A+A=252.5+791.6=1044.11 2?/A1+A2<A ...需補(bǔ)強(qiáng).需補(bǔ)強(qiáng)的截面積:楫由-(&+禹)=11867.5-1044.1=10823.4mm2補(bǔ)強(qiáng)形式及尺寸采用整體鍛件補(bǔ)強(qiáng)形式及尺寸見圖3-2。30°范圍內(nèi)取150mm寬,45°范圍內(nèi)取50mm寬.則實(shí)際補(bǔ)強(qiáng)截面積為：A/=2X1x150x150Xtan30°+1x2X50X504 2 2=22500X0.5774+2500=12991.5+2500=15491.5mmA/4>A4，足夠補(bǔ)強(qiáng)圈外徑(實(shí)際值)：B=501+(10+150+50)X2=921mmE3-2備用孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算：選用中108X16的16Mn厚壁管(無縫)做接管.開孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積

A=ds=(di+2c1)Xs=(76+2X2)X23.5=80X23.5=1880mm2有效補(bǔ)強(qiáng)范圍.補(bǔ)強(qiáng)區(qū)有效寬度：B=2d=2X80=160mm補(bǔ)強(qiáng)區(qū)有效高度:取內(nèi)、外長(zhǎng)度相等：%=%=齊8^=戒0x16=35.77mm接管超過承壓能起補(bǔ)強(qiáng)的面積：所需管厚1.6x76=0.3321mmx157x1—1.6式中：Snt—接管有效厚度,mm;D—接管內(nèi)徑,mm;i6t一接管所需厚度,mm;則能起到補(bǔ)強(qiáng)作用的面積為A/4=2X2X%X(6-6)=2X2X35.77X(16-0.3321)=2241.76mm2 A<A/ .\安全4支柱和拉桿的計(jì)算(一)球罐質(zhì)量計(jì)算各有關(guān)參數(shù)值及符號(hào)球殼平均直徑:Dcp=9226mm球殼材料平均密度:p1=7860Kgf/M3水的密度：p3=1000Kgf/m3球的外徑:D0=9252mm充裝系數(shù):K=0.5基本雪壓值:q=75X9.81=735.75N/M2球面積雪系數(shù):Cs=0.4單項(xiàng)質(zhì)量計(jì)算球殼質(zhì)量m1m=兀D28px10-9=3.14X92262X26X7860X10-9=54642Kg物料質(zhì)量m2m=170000Kg液壓試驗(yàn)水的質(zhì)量m3m=—xD3xpx10-96i33.14x92003x103x10-9=407513Kg6積雪質(zhì)量m4m=4~D2qCx10-6=x(9252+300)2x735.75x0.4x10-6x9.81=2149Kg保溫層質(zhì)量m5m=1872Kg支柱和拉桿的質(zhì)量m6支柱高度h=4600+260+1340=6200mm取支柱為④325X8的鋼管8根支柱重：8x6.2*7850x"X(0.3252-0.3092)=3195公斤4拉桿上端在支柱4700mm處，支柱用④40的圓鋼，拉桿長(zhǎng)度：: 9226兀2l='(6.2-4.7)2+( )=5.5MTOC\o"1-5"\h\z/ 816根拉桿總質(zhì)量：m桿=16X5.5X10=880Kgm=3195+88=4075Kg附件質(zhì)量(包括接管、法蘭、松緊結(jié)、耳板等)取m7=4300Kg組合質(zhì)量計(jì)算 7(1)操作狀態(tài)下球罐質(zhì)量m0m=m+m+m+m+m+m0 1 2 4 5 6 7=54642+170000+2149+1872+4075+4300=237038Kg(2)水壓試驗(yàn)狀態(tài)質(zhì)量mTmT=m1+m3+m6+m7=54642+407513+4075+4300

=470530Kg(3)球罐最小質(zhì)量mminm,=m1+m6+m7=54642+4075+4300=630171Kg(二)地震載荷計(jì)算1、自振周期各參數(shù)符號(hào)及其值：支柱底至球心距：Ho=6200mm;支柱數(shù)目：n=8;彈性模量：Es=2.05X105MPa;支柱直徑：^325X8 d=309mm;I支柱底面至拉桿上端間距：L=1200mm操作狀態(tài)球罐質(zhì)量：m=237038Kg;支柱橫截面的慣性距：【二土(d4-d4)64 0 ,,94mm43.14,94mm4 (3254-3094)=0.049x(11156640-911662136)=10008841964拉桿影響系數(shù)：按下式計(jì)算，也可從表13P485查，；=1-(l)2(3 21)1(4700)2(3 2x4700)H H 6200 6200O o=1-0.574X(3-1.56)=1-0.574X1.484=1-0.852=0.148L4700=0.785Ho6200由表3P485查得&=0.143各參數(shù)代入下式求出自振周期:mh吒x10-3=\： 3nEI237038x62003x0.163x10-3:, =0.402S\3x8x2.05x105x10008841.94

地震力綜合影響系數(shù)：Cz=0.45（見標(biāo)準(zhǔn)P486）7級(jí)地震影響系數(shù)的最大值（由】3］表14查得）a=0.45對(duì)應(yīng)于自振周期下的地震影響系數(shù)：0.3a 0.3x0.45 0336T 0.402 ^球罐水平地震力為：F=Camg=0.45X0.336X23708X9.81=1.82806X105N風(fēng)載荷計(jì)算確定各參數(shù)風(fēng)載荷系數(shù)：K1=0.4 見［3］P486系數(shù)&1=1.25 （由［3］表（5）按T查得）風(fēng)振系數(shù)：K2=1+0.35七=1+0.35X1.25=1.43710米高處基本風(fēng)壓值：q0=400N/M2（由［2］表4-3查得）風(fēng)壓高度變化系數(shù)f1（由°［3］P486，式21計(jì)，也可由［3］表16?。┯上率接?jì)算:f=lnHo-ln0.03 （ln6.2—In0.031In10—In0.03In10—In0.03=0.843_1.82-=0.8432.3—3.5 1.2附件上面大系數(shù)：f附件上面大系數(shù)：f2=1.1（由［3］P487得）：x10-61\=-D2KKqffvv x10-6=1.527X104N彎距計(jì)算把地震載荷和風(fēng)載荷看作作用于球殼中心的集中水平載荷，則此二力引起的最大彎距為：Mmax=FmaxL（［3］P487式22）式中Fmax--?。‵e+0.25FW）與Fw二者的較大值.F6+0.25Fw=2.824x105+0.25X1.527X1046Fg=2.866X105N>FwL=H-l=6200-4700=1500mmO代入上式為：

Mmax=FmaxL=1.866X105X1500" "=2.799X108N支柱的計(jì)算。（1）單個(gè)支柱的垂直載荷237038x9.818重力載荷237038x9.818mg

操作狀態(tài)下的重載：G「一L=

n=290667.85N水壓試驗(yàn)下的重載：gt=m^n470530x9.818=576987.41N最大彎距對(duì)支柱產(chǎn)生垂直載荷（FJmax（按】3］表17計(jì)派=%=46001^M 2.802x108(F,)^=0.25a=0.25—-max-=0.25x =1.519X104NC.拉桿作用在支柱上的最大垂直載荷。（Pjmax（由［3］表17查得P490）:（p「?）max=0.3266b=0.3266X^^maxR=0.3266X4700x1.866x1054600=69602.2NS3-3d.最大垂直載荷，(Fi+Pi-j)以上b.c.兩項(xiàng)之和的最大值即（Fj+PQ=0.1768 ma^+0.3018maxmax R R（［3］表17查得）max=0.176X2799x108+03018X4700x1.866x1054600 . 4600=10709+57540.14=68249.14N方位如圖3-3所示，在A向3號(hào)柱。(2)組合載荷a.操作狀態(tài)下支柱的最大垂直載荷W0(由3)式33。P490):W0=G0+(".)max=290667.85+68249.14=358916.99Nb.水壓試驗(yàn)狀態(tài)下支柱的最大垂直載荷W『見】3］式34)一一一一、FW=G+0.3（Fj+Pjj）mX―-max15270=576987.41+0.3X68249.14X 186600=578662.915N（3）單個(gè)支柱彎距支柱在操作或液壓試驗(yàn)時(shí)，在內(nèi)壓作用下，球徑增大，使支柱承受偏心彎距和附加彎距（見圖3-4所示）。a.偏心彎距操作狀態(tài)下支柱附加偏心彎距M:o1MO1=距（見圖3-4所示）。a.偏心彎距操作狀態(tài)下支柱附加偏心彎距M:o1MO1=boeRiWO（見［3］或35）水壓試驗(yàn)狀態(tài)下支柱附加彎距M （［3］或37）T2M=b^T2E

確定各參數(shù)值及符號(hào)意義:boe式求操作時(shí)物料球殼赤道線的薄膜應(yīng)力，按下([3]式36)。boe(P+P)(D+8)d) (1-u)oe i e48。ePOe操作時(shí)物料在赤道線的液柱靜壓力，MPa;P=hoepgX10-9=1400X580X10-9=0.0079Mpahoehoe?物料液面距赤道線距離，mm;P=hpx10-9=4600x580x9.81x10-9=0.046MPa8球殼有效厚度 ，8=26-2=24mm.代入上式分別算得操作和水試壓試驗(yàn)時(shí)赤道線的薄膜應(yīng)力:b=(P+PQ(D+8「=(1?6+0.0079)(9200+24)=154492o 4x8。 4x24x1=(「「+Pt乂D+8.=(2.06+0.046)(9200+24)=196.587MPa4x8。 4x24x1r=0.3(16MnR的泊桑系數(shù))； E=2.05x105MPa把各值代入上式分別得操作和水壓試驗(yàn)時(shí)的偏心彎距Mo1及Mt1:M=boeRWo(1-R)=01EM=boeRWo(1-R)=01E=870967.6Nmm2.05x105Mb/W1 196.587x4600x578662.92T1E 2.05x10-5=1786826.8N.mmb.附加彎距操作時(shí)支柱附加彎距M。2（［3］式39）026x2.05x105x100088419.4x154.49x4600= （1-0.3）62002x2.05x105=7771555.4N.mm水試時(shí)支柱附加彎距M（（3］式40）T26日s'。TeRi（1-曰）H2E

06x100088419.4x196.587= （1-0.3）62002=9889227.53N.mm總彎距操作時(shí)支柱總彎距Mo（［3］式41）M=M+M =870967.6+7771555.4=8642523N.mm水試時(shí)支柱總彎距Mt（［3］式42）M=M+M =1786826.8+9889227.53=11676054.33N.mm（4） 支柱穩(wěn)定性校核a.支柱偏心率計(jì)算s（操作），&（水試）（E］式43-44）公式中各符號(hào)值：Z一單個(gè)支柱的截面系數(shù)，按下式（［3］式45）：Z=兀3技心=3Wx（3254-3094）=615929.49mm332d 32x325oA----單個(gè)支柱的截面積：A=—（d2-d2）=3114x（3252-3092）=7963.04mm24oi4代入下兩式分別操作和水壓試驗(yàn)時(shí)的偏心率￡0,St:MA8642523x7963.04 =03]]oWZ358916.99x615929.4911676054.33x7963.04= =0.2608WZ578662.915x615929.49b.穩(wěn)定性校核（按［3］式46.47）式中④op，④Tp—操作和水試時(shí)偏心受壓支柱的穩(wěn)定系數(shù)，由￡°,￡查取。入——支柱長(zhǎng)細(xì)比，按下式（［3］或48）計(jì)算：t和力值從表18［3］入=KH1x6200 553r112.112 .計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)，取K3=1［3］P492）r支柱慣性半徑，mm,按下式（［3］p49）計(jì):■I400088419.9、'一=?「 =112.112VAV7963.04由表18［3］用內(nèi)插法求得：。=0.659,。=0.688卜］——支柱材料的許用應(yīng)力卜］=、=32^=213.33MPac1.5 1.5上述有關(guān)參數(shù)代入下兩式分別得出操作和水壓試驗(yàn)時(shí)的穩(wěn)定校核。操作時(shí)：W358916.99A。 7963.04x0.659OP水壓試驗(yàn)時(shí)：W587662.915A。 7963.04x0.688OT=68.39<In]=213.33=105.62<卜]=213.33則操作和水壓試驗(yàn)兩種狀態(tài)下均穩(wěn)定，安全可靠。6.地腳螺栓計(jì)算（1）拉桿作用在支柱上的水平力（［3］式5）先求出拉桿和支柱間的夾角P:c 兀D/8 3.14x9200/8P=arctani=arctan =37.53°tan37.53°=0.7682代入下式：F=(P,).tan&=69609.2X0.7628=53473.78N（2）支柱底板與基礎(chǔ)摩擦力f（［3］式51）取摩擦系數(shù)f=0.4代入下式F=fmmmg=0?4*63071x9.81=30909.83Nssn 8⑶地腳螺栓小徑dB按([3]式52計(jì))因F<F.故必須設(shè)地腳螺栓.七——地腳螺栓個(gè)數(shù)（每個(gè)支柱上）.取『螺栓材料為35.共q=315MPa,許用剪應(yīng)力M］=0.4q=0.4x315=126MPaB代入下式得dB113,53473.7—30909.8+3 1369?、?x126式中CB——地腳螺栓腐蝕裕度取3.選用M30的公制螺栓。7.支柱底版（見圖3-5）（1）底板直徑計(jì)算（［3］式.53、54計(jì)算最大值）基礎(chǔ)為混凝土，其】Q］ =3.0MPa代入下二式取最大值:D=1.13「^^=1.13「578662 =496.16mmb1 \InJ V3bc=(8~10)d+d=(8-10)30+325=565?625mm取D=600mm（2）底板厚板度（［3］式55）式中參數(shù)確定：qb底板的壓應(yīng)力4WQ=maxbc兀D24x578662.9x6002=2.047MPaLb---底板邊與支柱外表面距離mmL=600-325/2=137.5mmbCb 底板腐蝕裕量，取3mm卜[——底板材料的彎曲許用應(yīng)力.取3號(hào)鋼底板.卜]=bs/1.5=235/1.5=156.66MPa代入下式得底板厚0:bg3bL2 .'3x2.047x137.52，_['[b]^+C 156.66 +3—27,1+3b取0b=30mm8.拉桿計(jì)算（1）拉桿螺紋小徑dT（按[3]式57計(jì)）：Ct——拉桿腐蝕裕量，取2mm,[b]t一拉桿材料許用應(yīng)力,拉桿為16Mn。[b]t=bs/1.5=320/1.5=213.33MPaF= i-jmaxT cosF= i-jmaxT cos&69609.2 =80380.1Ncos37.53。各參數(shù)代入下式得螺紋小徑dTI17 IF 80380.1d=1.13__y+C=1.13（ +2=21.9+2=23.9mmT取d=40mm（2）拉桿連接部位的計(jì)算a.銷子直徑的計(jì)算（按[3]式59計(jì)）d:p[T]p一銷子許用剪應(yīng)力。按下式計(jì)[T]=0.4bs=0.4X295=118MPa銷子取45號(hào)鋼，bs=295MPa代入下式得d=0.8 =。小，80380"=20.87mmp"k]v118P取d=34mmpb.耳板厚度0c的計(jì)算（按[3]式60）。5 =F=80380.1=11.06mmCd[b] 34x213.6P C取0=16mm[b[一耳板的許用壓應(yīng)力。取Q235，其bs=235MPa。

W］c=QS/1.1=235/1.1=213.6MPac.翼板厚度0a計(jì)算（［3］式61）qs一耳板屈服點(diǎn)，取Q235,qs=235MPa。Q：S一翼板屈服點(diǎn)，取Q235、 S代入下式得0a16―=8mm2取0=10mm焊縫強(qiáng)度校核（驗(yàn)算）（a）耳板與支柱連接的焊縫（見3-6圖）Q所承受的剪切應(yīng)力（按［3］式62計(jì)）校核式中匕一Q焊縫單邊長(zhǎng)度，取400mm。S1—Q焊縫角尺寸；取10mm。圖3-6［t］W一焊縫的許用應(yīng)力（按［3］式63計(jì)）圖3-6［t］W=0.4qS0a=0.4X235X0.7=65.8MPa0a一焊縫系數(shù)，取0.7,Q：一支柱或耳板屈服點(diǎn)，取較小值。取235MPa代入下式即：F 81380.1T^TT=1.14X400X10=14-25<口58MP。1 1(b)拉桿與翼板焊縫Q剪切力校核([3]式64)式中 L2—Q焊縫單邊長(zhǎng)度，取1800mmS：一Q焊縫焊腳尺寸；取8mm.［T］一焊縫的許用應(yīng)力（剪）［t］w=0.4qs0=0.4X235X0.7=65.8MPa代入上式可校核；FT2.82LS2 2FT2.82LS2 280380.12.82x1800x8=22.62<[T]=65.8MPa安全。9、支柱與球殼連接最低點(diǎn)a的應(yīng)力校核（1） a點(diǎn)剪切應(yīng)力a、操作狀態(tài)a點(diǎn)剪切應(yīng)力（按［3］式66計(jì)）計(jì)算：T°式中 Lw一支柱與球殼連接焊縫單邊弧長(zhǎng)，mm取1400mm；6ea—a點(diǎn)處有效厚度mm,為24mm代入下式即：290667.85x1.519x104 =6.57MPa2x1400x24Weab.水壓狀態(tài)下a點(diǎn)剪切應(yīng)力（按［3］式67計(jì)）計(jì)算:

FG+0.3(F)wT= max「2,54+0.3x15190x 1866002x1400x24=8.59MP4+0.3x15190x 1866002x1400x24=8.59MPaq=(P+p)(功'+8)o1a48。eaea(1.6+0.014)(9200+24)= =155.07Mpa4x24x1.0P a點(diǎn)液柱靜壓力為0.014b.水試時(shí)a點(diǎn)緯向應(yīng)力q“（［3］式69）(P+P)(D+8)=(2+0.025)(9200+24)=194.56MPaQ= TTa7T1 48?eaPTa——水試時(shí)液柱靜壓力為0.025（a點(diǎn)的）（3）a點(diǎn)的應(yīng)力校核。4x24x1a.操作狀態(tài)下a點(diǎn)的組合應(yīng)力［3］式70）qoaQ=Q+t=155.07+6.57=161.64MPab.水試時(shí)a點(diǎn)組合應(yīng)力［3］式71）qTaQ=q+t=194.56+8.59=203.15MPa(5)應(yīng)力校核操作狀態(tài)下：q=161.64MPaq=203<0.9q兩種狀態(tài)均安全。卜1=163MPa(16MnR)=0.9x305(320)=274MPa10.支柱與球殼連接焊縫的強(qiáng)度校核（按［3］式74計(jì)）tw?支柱與球殼連接焊縫所承受的剪切應(yīng)力，MPa(F)和G+0.3(F) Fw兩者中較大值。imaxT 7maxFmaxGo+(F)max=290667.85+15190=305857.85NG+0.3(F) =5 +0.3(15190)X15270/186600=577360.31Nmax取其為W.S 支柱與球殼連接焊角尺寸取S=10mm[:]w——焊縫許用應(yīng)力：MPalxW=0.4b。=0.4X320X0.6=76.8MPa。 支柱或球殼屈服點(diǎn)較小值，取b=320MPa把各參數(shù)代入下式：W1.41xLSW577360.31.41x1400x10=29.25=76.8MPa故安全可靠。第四章制造、組裝、焊接檢驗(yàn)與驗(yàn)收一、制造（一） 球殼板球殼板的形式與尺寸應(yīng)符合圖樣要求。不得拼接且表面不許有裂紋、氣泡、結(jié)疤、折疊和夾雜等缺陷。不得有分層。實(shí)際厚度不得小于名義厚度減去鋼板厚度的負(fù)偏差。曲率公差。應(yīng)符合[3]P479規(guī)定。幾何尺寸公差，長(zhǎng)度方向弦長(zhǎng)公差不大于土2.5mm；寬度方向弦長(zhǎng)公差不大于土2mm;對(duì)角線弦長(zhǎng)公差不大于土3mm。兩條對(duì)角線應(yīng)在同一平面上。用兩直線對(duì)角測(cè)量時(shí)，兩直線的垂直距離偏差不得大于5mm。坡口氣割表面坡口應(yīng)符合：表面平滑；粗糙度Ra^25pm;板厚0nV20mm時(shí)，平面度B<0.04n；0n>20mm時(shí)，B<0.025On；清除熔渣及氧化皮，不得有裂紋，分層等缺陷，否則應(yīng)磨平或修補(bǔ);q>540MPa的鋼材，，氣割坡口應(yīng)進(jìn)行磁粉或滲透探傷。球殼板周邊100mm范圍內(nèi)應(yīng)按ZBJ74003的規(guī)定進(jìn)行超聲波探傷，碳鋼以W級(jí)合格，低合金鋼以III級(jí)為合格。球片熱壓前，應(yīng)做熱壓工藝試驗(yàn)。成型后其力學(xué)和彎曲性能須由熱壓工藝保證。同規(guī)格球片應(yīng)有互換性。球片表面不能有損傷，否則要修后補(bǔ)焊。（二） 零部件組焊支柱上段與求殼板應(yīng)在熔渣廠組焊，焊后用弦長(zhǎng)不小于1000mm的樣板檢查赤道板的曲率間隙不得大于3mm.人孔。接管與極板的組焊應(yīng)在制造廠完成。焊后應(yīng)符合以下要求：人孔、接管，開孔位置及外伸高度的公差不大于5mm;開孔周邊100mm內(nèi)及距孔中心一倍開孔直徑處，用弦長(zhǎng)不小于1000mm的樣板檢查極板曲率，最大間隙不得大于3mm.安裝接管法蘭應(yīng)保證法蘭面的水平或垂直，其偏差不得超過法蘭外徑的1%，且不大于3mm.支柱直線度的公差不大于L/1000（L——柱長(zhǎng)），且不大于10mm，上段與赤道板組焊后的直線度公差不大于L1/1000；支柱與底板的組焊應(yīng)垂直，其公差不大于2mm（三）試板制造單位提供的球殼焊接工藝評(píng)定試板不少于8塊，試板尺寸及要求應(yīng)按《鋼制壓力容器焊接工藝評(píng)定》要求進(jìn)行。制造單位提供的球片產(chǎn)品焊接試板不應(yīng)少于4塊，與球片用材鋼號(hào)，規(guī)格相同，供安裝單位試驗(yàn)用。（四） 產(chǎn)品零部件的油漆、包裝、運(yùn)輸。球片內(nèi)、外表面應(yīng)除銹，并涂?jī)杀榉栏?，坡口表面及其?nèi)、外邊緣50mm的范圍內(nèi)涂可焊性防銹涂料。球片上的鋼號(hào)、球罐標(biāo)記、爐批號(hào)，應(yīng)醒目地框出。球片板用鋼結(jié)構(gòu)拖架包裝。鋁面朝上，各板間墊以柔性材料，每個(gè)包裝的總重不宜超過15T。試板裝箱運(yùn)輸，拉桿等桿件宜集中包裝。所有加工體表面應(yīng)涂防銹油脂，細(xì)紋部分包好，其他要求按JB的有關(guān)規(guī)定。（五） 銘牌制造廠必提一塊銘牌，內(nèi)容如下：制造單位名稱及許可證號(hào)碼；安裝單位名稱及許可證號(hào)碼；球罐名稱；罐產(chǎn)品編號(hào)；罐圖號(hào)或位號(hào)；儲(chǔ)料名稱；設(shè)計(jì)壓力；試驗(yàn)壓力；設(shè)計(jì)溫度；容器類別；公稱容積；最大沖裝量；球殼材料；球殼厚度；制造日期。二、組裝、檢驗(yàn)與驗(yàn)收（一） 一般規(guī)定球罐安裝前應(yīng)對(duì)基礎(chǔ)尺寸進(jìn)行檢驗(yàn)，其公差應(yīng)符合［3］表19的規(guī)定。安裝前應(yīng)對(duì)球罐零部件進(jìn)行下列復(fù)檢：零部件數(shù)量；球片曲率，幾何尺寸，坡口表面的質(zhì)量等應(yīng)符合規(guī)定要求；球片要進(jìn)行超聲波抽查，抽查數(shù)不少于總數(shù)的20%，且每帶不少于2塊，上、下極板不少于一塊，其結(jié)果應(yīng)符合規(guī)定，如發(fā)現(xiàn)超標(biāo)缺陷，應(yīng)加倍抽檢，若應(yīng)有超標(biāo)缺陷，則應(yīng)100%檢驗(yàn)。.底版與基礎(chǔ)，拉桿與支柱的固定連接應(yīng)在液壓試驗(yàn)合格后進(jìn)行。（二） 組裝對(duì)球殼組裝要求為：球片不應(yīng)采用機(jī)械方法強(qiáng)力組裝；對(duì)口間隙應(yīng)按圖樣要求；對(duì)口錯(cuò)邊量不能大于3mm，且不大于1/4%；組裝后用弦長(zhǎng)L不小于1000mm的樣板，沿對(duì)接接頭每500mm測(cè)量一點(diǎn)，棱角E不應(yīng)大于7mm。見［3］p502支柱安裝找正后在球罐徑向和周向兩個(gè)方向垂直度公差應(yīng)符合［3］p503規(guī)定的要求。.可調(diào)試?yán)瓧U應(yīng)在對(duì)稱均勻拉緊連接板應(yīng)與球殼緊密結(jié)合，并在熱處理前與球殼相焊。若連接板與球殼的腳焊縫是連續(xù)焊時(shí)，應(yīng)在連接板最低部位留出通氣縫隙。（三） 焊接焊接環(huán)境，在下列任何情況時(shí)，且無防護(hù)措施，禁止施焊：雨天及雪天；風(fēng)速大于8m/s；氣溫低于-5。。，相對(duì)溫度應(yīng)在90%以上。焊工資格。焊工須有勞動(dòng)部門頒發(fā)的鍋爐壓力容器焊工考試合格證書。施焊鋼材種類，方法，位置等均應(yīng)在考試合格項(xiàng)目相符。焊接工藝評(píng)定。工藝評(píng)定按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《鋼制壓力容器焊接工藝評(píng)定》規(guī)定進(jìn)行。且按立橫兩種焊接位置分別評(píng)定。評(píng)定前，應(yīng)針對(duì)鋼號(hào)，厚度，焊接方法及焊接材料對(duì)式樣進(jìn)行裂紋試驗(yàn)，以確定欲熱溫度。5.裂紋試驗(yàn)應(yīng)包括下列內(nèi)容：斜Y型坡口焊接裂紋試驗(yàn)按GB4675.1進(jìn)行，裂紋率應(yīng)為零；Y型坡口焊接裂紋試驗(yàn)可參照GB4675.1進(jìn)行，裂紋率為零。焊接要求（1） 焊接材料的干燥。焊接材料的貯存庫(kù)應(yīng)保持干燥，相對(duì)溫度不應(yīng)大于60%。焊接材料使用前應(yīng)進(jìn)行干燥；烘干后的焊條應(yīng)保持在100—150。的恒溫箱中，藥皮應(yīng)無脫落和裂紋；焊條在保溫箱內(nèi)不宜超過4小時(shí)，否則應(yīng)按原干燥制度重新干燥，但重復(fù)干燥不宜超過兩次。（2） 定位焊及工卡具焊接。要求預(yù)熱的球殼，在定位焊及工卡具焊接處，至少應(yīng)在150mm范圍內(nèi)預(yù)熱；定位焊縫長(zhǎng)度應(yīng)不少于50mm，引弧點(diǎn)和熄弧點(diǎn)應(yīng)在坡口內(nèi)；工卡具的焊接，引弧點(diǎn)和熄弧點(diǎn)應(yīng)在工卡具的焊道上。不應(yīng)在非焊接位置任意引弧和熄??；工卡具拆除時(shí)，不得損傷球殼板，切除后打磨平滑。施焊（1） 焊前坡口兩側(cè)20mm范圍內(nèi)清理干凈；（2） 預(yù)熱溫度按工藝平定所確定的溫度16MnR可預(yù)熱到75---125。；預(yù)熱必須均勻，預(yù)熱寬度應(yīng)取3倍板厚，且不少于100mm；預(yù)熱的焊道，層間溫度不應(yīng)低于預(yù)熱溫度下限。（3） 焊道始端應(yīng)采用退起弧法，終端將弧坑填滿。多焊的層間接頭應(yīng)錯(cuò)開。（4） 雙面對(duì)接焊，單側(cè)焊接后應(yīng)進(jìn)行背面清根。用碳弧氣刨清根后，應(yīng)用砂