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1、3000m3球罐的制造6.4.1球罐的结构及制造标准随着我国石油、化工、轻纺、冶金及城市燃气工业的发展，作为存储容器的球罐，得到了广泛的应用和迅速的发展，在石化企业、国防工业、冶金工业及城市燃气中，用于储存液态丙烷、丁烷、丙烯、丁烯及其混合物(LPG)、液化天然气(LNG)、液氧、液氮和液氨、液氢等物料。球形储罐与其他型式的压力容器比较，有许多突出的优点。如与同等容量，相同工作压力的圆筒形压力容器比较，球罐具有表面积小，所需钢板厚度较薄，因而具有耗钢量少，重量轻的优点。此外，球罐还有制造方便，易于大型化、占地面积小、操作管理和检修方便等特点。由于这些特点，再加上球罐基础简单、受风面小、外形美观
2、，可用于美化工程环境等原因，使球罐的应用得到很大发展。国内外球罐技术发展的方向都是高参数大型化，进一步体现它的优势，同时便于管理。国外先进工业国家开展石油液化气球罐大型化工作较早，技术水平较高，建造10000-25000m3大型球罐已相当普遍，日本1968年制成了容量20000 m3的大型球罐，1985年日本新日铁公司为日本西部瓦斯用本公司生产的WEL-TEN80C型高强度钢制造一台大型球罐，设计压力0.75MPa、直径为37.07m、容积为26700 m3。而我国由于特大型（10000m3以上）球罐关键技术还没有完全解决，已生产制造的最大石油液化气球罐只有5000m3。因此，为满足我国石油液
3、化气存储需求，迫切需要开发具有我国自主知识产权的特大型球罐核心技术。球罐的结构球罐是一个大型、复杂的焊接壳体结构，在制造方面涉及塑性加工技术、焊接技术、热处理技术、无损检测技术多学科和技术领域。大型球形容器通常是在现场进行组焊。由于施工现场的条件和环境的限制，要求现场组焊应有更可靠的工艺和较高的技术水平，在运输条件许可的情况下，200m3以内的球形容器也可在厂内制造。.球形容器除了和其他的压力容器有相同的技术要求外，还有一些特有的、比较严格的技术要求。球形容器所用材料要求其强度等级在400500MPa，在使用温度下，不同强度级别的材料有不同的韧性指标要求；所用材料的焊接性比其他类型压力容器用材
4、要求更高，比如500 MPa钢碳当量Ce值不大于0.4%；冷裂纹敏感指望Pe不大于0.3%。此外，钢板在使用前必须经过更严格的检查，对材料应进行必要的化学成分和力学性能复验，表面伤痕及局部凸凹深度不得超过板厚的7%，且不得大于3mm。制造精度要求也较高。球瓣曲率及尺寸必须十分精确，才可能使组对成的球壳误差较小符合制造要求,组对时焊缝间惊应均匀，坡口形状准确，以保证焊接质量。该实例3000m球形容器的结构如图6-45所示，图中未画出扶梯、平台、接管等附件。图6-45 球形容器的结构示意图该球罐设计压力0.8MPa ； 设计温度，常温；公称容积 3000m ；储存物料 ，丁烯；冲装系数0.9； 地
5、震设防烈度7级；壁厚54mm；材料：低温低合金钢07MnNiCrMoVDR，屈服极限s 490(MPa，碳当量Ce0.40%。球型容器的球壳结构按照球壳的分瓣方式分类，主要有足球瓣式、桔瓣式和混合式3种形式如图6-46。图6-46 球罐分瓣形式a )足球式 b )桔瓣式c )足球桔瓣混合式足球瓣式球罐球壳用均分法划分，每块球壳板尺寸相同，下料成型规格化，材料利用率高且互换性好，组装焊接接头较短，焊接检验工作量小，但焊接接头布置复杂，施工组装困难，对球壳板的制造精度要求高。 桔瓣式球壳像桔子瓣(或西瓜瓣)，焊接接头布置简单，组装容易，球壳板制造简单，但材料利用率低，对接焊缝总长度长，检验工作量大
6、。 混合式球罐的球壳组成是：赤道带和温带采用桔瓣式，极板采用足球瓣式。它集中了桔瓣式和足球瓣式两种结构的优点，在国外已被广泛采用，从国外引进的球罐大量采用了该结构。常用的球壳结构为桔瓣式和混合式。一台球罐结构形式的先进与否不能简单看是用混合式还是桔瓣式，而要从焊缝的总长、钢材利用率和制造安装难度来考虑，它同时受钢厂供货尺寸和运输条件的限制。对于小型球罐如400m3或650m3的球罐往往采用桔瓣式结构更合理。而大中型球罐采用混合式优势更为明显，材料利用率高，焊缝长度缩短，球壳板数量少。本实例属于大型设备，球壳采用混合式结构。混合式又分为三带球罐、四带球罐、五带球罐，图6-45（a）是混合式三带球
7、罐结构，包括上极带、赤道带和下极带。 制造标准及法规球罐设计执行的国家标准及法规主要有固定式压力容器安全技术监察规程2009版、锅炉压力容器安全监察暂行条例及其实施细则2009版、GB150-1998钢制压力容器、GB12337-1998钢制球形储罐及相关标准。在制造、检验、验收中还应执行GB50094-1998球形储罐施工及验收规范、GB6654-1996压力容器用碳素钢和低合金钢厚钢板、JB4726-2000压力容器用碳素钢和低合金钢锻件、JB4730-2005压力容器无损检测、JB4708-2000钢制压力容器焊接工艺评定、HG/ZQ1.787球形储罐质量等级评定及检查细则，球罐安装质量
8、要达到SHJ-514 石油化工设备安装工程质量检验评定标准中第八章“球型储罐安装工程”中优良工程要求10。球罐的制造工序流程球罐的总的制造工序流程是：钢板复验划线下料球瓣成型二次划线精切割、开坡口组装焊接焊缝检验人孔、梯子、平台等附件组装一热处理水压试验检验防腐和保温。其中关键工序为球瓣的展开、划线、下料、球瓣的成型、组装焊接等。6.4.2.2 瓣片的成型瓣片制造流程是：钢板复验划线下料球瓣成型二次划线精切割、开坡口。即球瓣的放样下料，一般是分两次进行。一次放样下料是在成型前对板坯进行平面划线，即用样板划出球瓣展开图，切割后成型；第二次放样下料是在成型后用立体球瓣样板进行二次划线，然后精切割。两次划线下料能得到尺寸较精确的球瓣，但工序多，需要切割余量大，浪费材料多，下面将具体介绍瓣片成型的操作过程。球瓣成型分为冷压和热压两种。冷压是在常温下采用逐点连续加压的冲压成型加工方法。压制可以采用小模具点压成型，即将板坯料放在模具上，往复移动板料，每一行程冲压工件的一部分，连续两次冲压之间要有一定重叠面积，一般压制两到三遍才可完成，应该注意的是第一遍不能压到底。
