圆形储罐毕业设计

第一章确定设计参数、选择材料一、确定设计参数（一） 设计温度储罐放在室外，罐的外表面用150mm的保温层保温。在吉林地区，夏季可能达到的最高气温为40°C。最低气温（月平均）为-20°C。（二） 设计压力罐内储存的是被压缩且被冷却水冷凝的液氨。氨蒸汽被压缩到0.9〜1.4MPa，被冷却水冷凝。液氨40C时的饱和蒸汽压由［1］查得为：P汽=1.55MPa（绝对压力）。为保证安全,在罐顶装有安全阀，故球罐设计压力为安全阀的启动压力，即：P=（1.05-1.1）P汽=（1.05-1.1）X1.45=1.523〜1.595MPa 取设计压力P=1.6MPa（三） 焊缝系数。球罐采用X坡口，双面对接焊,并进行100%的无损探伤，由［2］知。=1.0（四） 水压试验压力由［4］知水压试验压力为：Pt=1.25P吕球壳材料为16MnDR，初选板厚为36mm,由［3］表3查得J］=157MPa,卜］t=157MPa则Pt=1.25PX157/157=1.25X1.6X1=2.06MPa试验时水温不得低于5C。（五）球罐的基本参数球罐盛装量为170吨/台。液氨-20C的密度为0.664吨/M3，，40C时0.58吨/M3。球罐所需容积（按40C计）为：V=史=293.1M30.58已给盛装系数为0.5，即不得装满，故实际所需容积为：V=些=340M3，其小于400M3,0.5余容较大，足够用，相差17.6%，符合标准要求。按公称容积4003设计，由［2］附录一P41查得球罐基本参数如表一1-1表 1-1球罐基本参数公称容积400各带球心角各带分块数上极带45°/3内径哑9200上温带45°/16几何容积m3408赤道带45°/16支座型式赤道正切式下温带45°/16支柱根数8下极带45°/3分带数5材料的选择按操作条件要求及各种材料的性能特点，分别选择如下。（一） 球壳钢板操作最低气温为-20°C。按［2］,［3］要求，从表四选用16MnDR低温钢板.使用状态为正火.逐张进行超声波检查，按ZBJ740030—88III级为合格,试验要求按】3］规定进行。（二） 接管由】3］表5选16Mn，正火状态,其机械性能及要求应符合】3］表5、表6的要求。（三） 锻件选16MnD（［3］表7）采用正火加回火或调质状态，要求及机械性能应符合［3］规定。（表8）（四） 螺栓.螺母按［3］表10规定,螺栓选35,螺母选Q235GB699其机械性能及要求应符合】3］规定。表9,正火状态.（五） 支柱、拉杆材料.见表2-2表2-2支柱、拉杆材料序 号构件名称钢 号钢材标准1支 柱20YB231-702拉 杆16Mn（圆钢）GB1591-793支柱底板Q235GB700-794拉杆连接板16MnGB1591-795支柱盖板20YB231-706销 子45GB99-797松紧绕16MnGB1591-79（六）焊接材料焊条选用低氢型，要求应符合［3］的有关规定。第二章结构设计一、概述球罐结构设计主要包括:球壳设计、支柱设计、拉杆设计、人孔设计、备用孔设计、接管及补强设计、保温绝热设计及各种附件设计等。其设计合理与否，直接关系到制造安装质量、成本及检修是否方便等。二球壳设计（一）分瓣法及各带片数的确定目前我国多用桔瓣式,其便于现场组对和手工施焊。由直径的大小决定采用五环带桔瓣式。球片宽不小于500mm。ftpl上、下极带用数量、型式相同的球片各三块。上、下温带各16块；赤道带16块；ftpl故球片总数为：n=16X3+2X3=54片（二）球瓣尺寸计算按几何关系计算出成型后球片的各部尺寸，以便下料.按[6][7]公式计算。符号说明：D一球壳内径；n一球壳分带总数；n一球壳分带序数（只考虑半球）；（i=1为赤道带,i=2为温度带，i=3为极带）；a^—各带球夹角（均为45°）;D一球壳各带横截面弦口直径;C一球瓣各测量点的弦长；m一球瓣各测量点的顺序号；s.一各带测量点顺序号N一第N带的分块数;Am一球瓣各点对应弦长C的弧长;Bm一对应C'各点弧长；C，一球瓣经向各点弦长；

R.-各带球瓣弦口展开半径;C—极板弦口弦长；气一极板弦口弧长；C.—各带球瓣对角线弦长;A水.一各带球瓣对角线弧长.各带球心夹角:ai=a=各带球心夹角:ai=a=45°测量点:赤道带m1=1〜6,温带m=6〜161、各带横截面弦口直径的计算45。+一2赤道带弦口直径 D=D.cos&a45。+一2a其中Ea=(n-1)a+~i=(1T)X45D1=D1=D•c§os[(1-1)X452⑵温带弦口直径(小端)D=D•cos8a)=9200Xcos[(2-1)X45°+土)]=9200Xcos67.5°=3520.69mm(3)极带弦口直径D=D•cos8a)=Dcos[(3T)X45°+—]=9200Xcos112.5°=3520.69mm2、 球片各带弧长计算(经向)由于各带球片的球心角相等，所以各带弧长也相等。即— — —兀Da3.14x9200x45。L=L=L= = =3612.83mm3、 球瓣测量点弦长Cm的计算

Dcos[(m-1)]tan36°^Si2Nii'1+cos2[(m-1)]tan2360^Si 2Nim一球瓣各测量点顺序号N—第i带分块数S.一各球瓣测量点顺序号总数将球瓣分成16个分点，赤道带1-6,温带6-16。各点弦长计算值见表2-1。4、球瓣各测量点对应弦长C的弧长A。-_兀D cA=xarcsin(~m)- - 3.14x9200A= xarcsin(180。1794.83)=1806.41mm9200其他各点弧长计算方法相同。计算结果见表2-1。5、球片经向各测量点弦长C的计算m=sin[(m-1) iD2-C2s mi=sin[(1-1)亍(92002=sin[(1-1)亍(92002-1792.832=0其他各测量点弦长的计算方法与上面的方法相同，各点处弦长数值计算结果见表2-1。6、对应弦长C，各点弧长B的计算mm（1）赤道带1-6 360arcsin(—3.14x—3.14x9200

B= 360。其他5个点求法与上面的方法相同，（2） 温带0一）=0

9200算得的各值见表2-1。xarcsin(^^B7-163.14x9200 ^^B7-163.14x9200 .CD360。)-B63.14x9200360。arcsin(4112.621-1775.08=356.719200其他9个点求法相同，算得的各值见表2-1。7、各带球瓣中每块的弦口弧长A的计算ix8499.69=1668.91mm16x3520.69=691.29mm16x3520.69=3686.86mm8、各带球瓣弦口展开半径R的计算

itan[(其他9个点求法相同，算得的各值见表2-1。7、各带球瓣中每块的弦口弧长A的计算ix8499.69=1668.91mm16x3520.69=691.29mm16x3520.69=3686.86mm8、各带球瓣弦口展开半径R的计算

itan[(n—1)a920092009、10、45°2xtan[(1—1)45°+ ]2920045°2xtan[(2—1)45°+ ]2920045°2xtan[(3—1)45°+——]极带弦口弦长%的计算=Dsinai=92002xsin45°极带弦口弧长A =111052xtan22.5°9200 =19052xtan67.5°9200=19052xtan112.5°=3520.69mm2的计算.38mm,38mm.38mm3.14x9200x45° =3612.83mm360°360°360°11、各带球瓣对角线弦长的算C.yic=』D2sin2(L)+D•D・sin2导当i=1时，d=dyi 2 ，i-1 2N -■-1 ii(1)赤道带c=；D2sin245^+D2.sin2^0^y1 2i2x16=.「92002sin222.5。+8499.692sin2^60^=3891.64mm\ 2x16(2)温带c='D2sin2竺+DD•sin^^0^y2 1 2 2 1 2x16I=,92002sin245—+3520.69x8499.69sin2 =3678.85mmV 2 2x16极带c='D2sin2:+DD•sin2拜-y3 \ 2 3 2 2N3360。=.、,92002sin222.5。+3520.692xsin2 =4657.43mm12、各带球瓣对角线弧长A的计算yi7兀D•,CA,= arcsin( yi)赤道带7 92002x3.14 3891.46A= arcsin )-4018.18mm温带^7Ay292002x3.143678.85■)-3784.7mm180arcsin(。9200⑶极带^7Ay392002180x3.14arcsin(。4657.439200)-4883.56mm表2-1各分点C、A、C，、B的数值(mm)mmmm

分带序号(m-1) iSiCm^^AmC，m^^Bm赤道带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温带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、球瓣坡口设计按GB12337中规定，选用不对称X型坡口。采用手工电弧焊焊接，焊缝坡口型式及尺寸见表2-2。表2-2焊缝坡口型式及尺寸坡口名称坡口型式手工焊坡口尺寸适用范围不对称X型坡口5=20〜50(34)球瓣经纬焊缝1H=-5土1.5=11.3土1.5P=5土1b=2土2a=55。±5。P=60°±5。四、支柱与球壳连接结构（一）支柱与球壳连接型式：采用赤道正切，连接处加托板，见图2-3。支柱底部结构见图2-4。

图2-4支柱底部结构（二） 支柱支柱选用DN300的无缝钢管①325X85。分为两段，上段为总长的1/3，焊接时段间用垫板，顶部加焊球形防雨盖板，设易熔塞、通气孔及防火隔热层，见图2-4。（三） 拉杆采用可调式立体交叉式拉杆，交叉处不焊接，拉杆与支柱的上下连接点分别在同一标高上，支柱长度取：H0=1565+4600+35=6200mm。材料选用直径为①45、材料为16Mn的圆钢。最高点为4700mm。最低点为450mm。五、人孔选择上下极板各设置一个①500的人孔，需开孔补强，其计算见后面。人孔位于主轴线上，选用回转人孔。标记为：人孔AVPN15DN500JB584-79。六、 焊缝布置焊缝布置不许出现“十”字型焊缝。球壳上任何相邻焊缝的间距应大于3^n（名义厚），且不小于100mm，其他要求应符合［8］第十章的有关要求。七、 球罐附件设计及选择（一） 液面计选择由［9］，按温度和压力查HG5-1364-80，选透光式玻璃板液面计，标记：液面计AT16-IZL=1700 HG5-1364-80（二） 梯子与平台由［2］，根据SYJ1016-82的要求如下：盘梯与平台的净宽度不得小于600mm；盘梯叶角取为45°；踏板的最小宽度取200mm；踏步间距为250mm；同一梯子踏步间距相同；用焊接在球罐上的三角架支承具有带内，外侧板的盘梯，下端不与基础面接触；平台与梯子的栏杆的接头及立柱固定均应采用等强度连接；栏杆立柱间距不应超过2m，高度不应低于1m。（三） 安全阀选用弹簧微启式结构，安装在罐的顶部，即气相部分。（四） 保冷措施由于吉林地区最低气温可达-37°C，故设保温层。其厚度以表面不结霜为原则，取厚度为150mm。材料为聚氨基甲酸酯泡沫材料。保温层体积：兀 314 -V=6（D3-D3）=干x（95523-92523）=41.6M3取p=45Kg/M3，..m=Vp=45X41.6=1872Kg由于保温层外还有铁皮等材料，取其为m5=3000Kg。1、各带液面高度h.按下式计算1、各带液面高度h.按下式计算解：各值为:第三章强度计算一、球壳壁厚计算（一）计算各带球壳板厚时的计算压力按［2］P27-兀h2(3x4.6—h)=340m3得h5=6.808m其他各值分别为hj0,h2=460mm,h3=3980mmh=6470mm.42、各带壳板计算压力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%因静液柱压力不超过设计压力的5%,所以计算壁厚时可不计入（按［4］）规定。

(二)球壳各带厚度计算因静液柱压力不超过设计压力的5%。其可忽略不计，故球壳厚只按设计压力计算，取各带壁厚相等。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、开孔补强符号说明：A一开孔削弱所需补强面积，mm2；B一补强有效宽度，mm；C一厚度附加量，mm；D一开孔直径，等于接管内径加2倍厚度附加量，mm；f一强度削弱数，等于接管与壳体许用应力之比，大于1时取1；tP—设计压力，MPa；R一球内半径；mm；i6一壳体开孔处的计算厚度；mm；6e一壳体开孔处的有效厚度，mm；6n一壳体开孔处的名义厚度，mm；6p—半盖计算厚度，mm；6t一接管计算厚度，mm；6nt一接管名义厚度，mm。确定不另行补强的最大孔径按[5]要求不另行补强的接管有：排气孔(DN25).安全阀接管(DN25).压力计口(DN25)温度计口(DN40).液面汁连通口(DN50).需补强管口备用孔(DN100).进出料口(DN100)人孔:DN500补强孔补强计算，人孔补强计算 参数确定如下：需要的补强面积(•・•开孔被削去的截面)：A=d6+26(6tC)(1-ft)mm2接管材料为16MnR与壳体基本相同，其许用应力均为[6]t=157MPa.f=[6]t/[6]』1.t 管 ^壳开孔直径：d=d+2C=501+2X2=505mmi...A=d6=505X23.5=11867.5mm2补强区的外侧高度h1(有效)(见[4]P79.或6—24)%=勺方5^=^505x10=71.06mm补强区有效宽度(见[4]P79式6—23):B=2d=2X505=1010mm.能起补强作用的金属截面积如下：球壳超过承压所需的多余截面积(见[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接管超过表压所需的多余截面积([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其中接管计算壁厚6= —=1.6*505 =2.43t2InJt-P2x157-1.6C.焊缝补强面A3很小忽略不计。确定是否需要补强及补强面积：A+A=252.5+791.6=1044.11 2•/A1+A2<A ...需补强.需补强的截面积:楫由-(&+禹)=11867.5-1044.1=10823.4mm2补强形式及尺寸采用整体锻件补强形式及尺寸见图3-2。30°范围内取150mm宽,45°范围内取50mm宽.则实际补强截面积为：A/=2X1x150x150Xtan30°+1x2X50X504 2 2=22500X0.5774+2500=12991.5+2500=15491.5mmA/4>A4，足够补强圈外径(实际值)：B=501+(10+150+50)X2=921mmE3-2备用孔补强计算：选用中108X16的16Mn厚壁管(无缝)做接管.开孔所需补强面积

A=ds=(di+2c1)Xs=(76+2X2)X23.5=80X23.5=1880mm2有效补强范围.补强区有效宽度：B=2d=2X80=160mm补强区有效高度:取内、外长度相等：%=%=齐8^=戒0x16=35.77mm接管超过承压能起补强的面积：所需管厚1.6x76=0.3321mmx157x1—1.6式中：Snt—接管有效厚度,mm;D—接管内径,mm;i6t一接管所需厚度,mm;则能起到补强作用的面积为A/4=2X2X%X(6-6)=2X2X35.77X(16-0.3321)=2241.76mm2 A<A/ .\安全4支柱和拉杆的计算(一)球罐质量计算各有关参数值及符号球壳平均直径:Dcp=9226mm球壳材料平均密度:p1=7860Kgf/M3水的密度：p3=1000Kgf/m3球的外径:D0=9252mm充装系数:K=0.5基本雪压值:q=75X9.81=735.75N/M2球面积雪系数:Cs=0.4单项质量计算球壳质量m1m=兀D28px10-9=3.14X92262X26X7860X10-9=54642Kg物料质量m2m=170000Kg液压试验水的质量m3m=—xD3xpx10-96i33.14x92003x103x10-9=407513Kg6积雪质量m4m=4~D2qCx10-6=x(9252+300)2x735.75x0.4x10-6x9.81=2149Kg保温层质量m5m=1872Kg支柱和拉杆的质量m6支柱高度h=4600+260+1340=6200mm取支柱为④325X8的钢管8根支柱重：8x6.2*7850x"X(0.3252-0.3092)=3195公斤4拉杆上端在支柱4700mm处，支柱用④40的圆钢，拉杆长度：: 9226兀2l='(6.2-4.7)2+( )=5.5MTOC\o"1-5"\h\z/ 816根拉杆总质量：m杆=16X5.5X10=880Kgm=3195+88=4075Kg附件质量(包括接管、法兰、松紧结、耳板等)取m7=4300Kg组合质量计算 7(1)操作状态下球罐质量m0m=m+m+m+m+m+m0 1 2 4 5 6 7=54642+170000+2149+1872+4075+4300=237038Kg(2)水压试验状态质量mTmT=m1+m3+m6+m7=54642+407513+4075+4300

=470530Kg(3)球罐最小质量mminm,=m1+m6+m7=54642+4075+4300=630171Kg(二)地震载荷计算1、自振周期各参数符号及其值：支柱底至球心距：Ho=6200mm;支柱数目：n=8;弹性模量：Es=2.05X105MPa;支柱直径：^325X8 d=309mm;I支柱底面至拉杆上端间距：L=1200mm操作状态球罐质量：m=237038Kg;支柱横截面的惯性距：【二土(d4-d4)64 0 ,,94mm43.14,94mm4 (3254-3094)=0.049x(11156640-911662136)=10008841964拉杆影响系数：按下式计算，也可从表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各参数代入下式求出自振周期:mh吒x10-3=\： 3nEI237038x62003x0.163x10-3:, =0.402S\3x8x2.05x105x10008841.94

地震力综合影响系数：Cz=0.45（见标准P486）7级地震影响系数的最大值（由】3］表14查得）a=0.45对应于自振周期下的地震影响系数：0.3a 0.3x0.45 0336T 0.402 ^球罐水平地震力为：F=Camg=0.45X0.336X23708X9.81=1.82806X105N风载荷计算确定各参数风载荷系数：K1=0.4 见［3］P486系数&1=1.25 （由［3］表（5）按T查得）风振系数：K2=1+0.35七=1+0.35X1.25=1.43710米高处基本风压值：q0=400N/M2（由［2］表4-3查得）风压高度变化系数f1（由°［3］P486，式21计，也可由［3］表16取）由下式计算:f=lnHo-ln0.03 （ln6.2—In0.031In10—In0.03In10—In0.03=0.843_1.82-=0.8432.3—3.5 1.2附件上面大系数：f附件上面大系数：f2=1.1（由［3］P487得）：x10-61\=-D2KKqffvv x10-6=1.527X104N弯距计算把地震载荷和风载荷看作作用于球壳中心的集中水平载荷，则此二力引起的最大弯距为：Mmax=FmaxL（［3］P487式22）式中Fmax--取（Fe+0.25FW）与Fw二者的较大值.F6+0.25Fw=2.824x105+0.25X1.527X1046Fg=2.866X105N>FwL=H-l=6200-4700=1500mmO代入上式为：

Mmax=FmaxL=1.866X105X1500" "=2.799X108N支柱的计算。（1）单个支柱的垂直载荷237038x9.818重力载荷237038x9.818mg

操作状态下的重载：G「一L=

n=290667.85N水压试验下的重载：gt=m^n470530x9.818=576987.41N最大弯距对支柱产生垂直载荷（FJmax（按】3］表17计派=%=46001^M 2.802x108(F,)^=0.25a=0.25—-max-=0.25x =1.519X104NC.拉杆作用在支柱上的最大垂直载荷。（Pjmax（由［3］表17查得P490）:（p「・）max=0.3266b=0.3266X^^maxR=0.3266X4700x1.866x1054600=69602.2NS3-3d.最大垂直载荷，(Fi+Pi-j)以上b.c.两项之和的最大值即（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方位如图3-3所示，在A向3号柱。(2)组合载荷a.操作状态下支柱的最大垂直载荷W0(由3)式33。P490):W0=G0+(".)max=290667.85+68249.14=358916.99Nb.水压试验状态下支柱的最大垂直载荷W『见】3］式34)一一一一、FW=G+0.3（Fj+Pjj）mX―-max15270=576987.41+0.3X68249.14X 186600=578662.915N（3）单个支柱弯距支柱在操作或液压试验时，在内压作用下，球径增大，使支柱承受偏心弯距和附加弯距（见图3-4所示）。a.偏心弯距操作状态下支柱附加偏心弯距M:o1MO1=距（见图3-4所示）。a.偏心弯距操作状态下支柱附加偏心弯距M:o1MO1=boeRiWO（见［3］或35）水压试验状态下支柱附加弯距M （［3］或37）T2M=b^T2E

确定各参数值及符号意义:boe式求操作时物料球壳赤道线的薄膜应力，按下([3]式36)。boe(P+P)(D+8)d) (1-u)oe i e48。ePOe操作时物料在赤道线的液柱静压力，MPa;P=hoepgX10-9=1400X580X10-9=0.0079Mpahoehoe•物料液面距赤道线距离，mm;P=hpx10-9=4600x580x9.81x10-9=0.046MPa8球壳有效厚度 ，8=26-2=24mm.代入上式分别算得操作和水试压试验时赤道线的薄膜应力: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的泊桑系数)； E=2.05x105MPa把各值代入上式分别得操作和水压试验时的偏心弯距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.附加弯距操作时支柱附加弯距M。2（［3］式39）026x2.05x105x100088419.4x154.49x4600= （1-0.3）62002x2.05x105=7771555.4N.mm水试时支柱附加弯距M（（3］式40）T26日s'。TeRi（1-曰）H2E

06x100088419.4x196.587= （1-0.3）62002=9889227.53N.mm总弯距操作时支柱总弯距Mo（［3］式41）M=M+M =870967.6+7771555.4=8642523N.mm水试时支柱总弯距Mt（［3］式42）M=M+M =1786826.8+9889227.53=11676054.33N.mm（4） 支柱稳定性校核a.支柱偏心率计算s（操作），&（水试）（E］式43-44）公式中各符号值：Z一单个支柱的截面系数，按下式（［3］式45）：Z=兀3技心=3Wx（3254-3094）=615929.49mm332d 32x325oA----单个支柱的截面积：A=—（d2-d2）=3114x（3252-3092）=7963.04mm24oi4代入下两式分别操作和水压试验时的偏心率£0,St:MA8642523x7963.04 =03]]oWZ358916.99x615929.4911676054.33x7963.04= =0.2608WZ578662.915x615929.49b.稳定性校核（按［3］式46.47）式中④op，④Tp—操作和水试时偏心受压支柱的稳定系数，由£°,£查取。入——支柱长细比，按下式（［3］或48）计算：t和力值从表18［3］入=KH1x6200 553r112.112 .计算长度系数，取K3=1［3］P492）r支柱惯性半径，mm,按下式（［3］p49）计:■I400088419.9、'一=•「 =112.112VAV7963.04由表18［3］用内插法求得：。=0.659,。=0.688卜］——支柱材料的许用应力卜］=、=32^=213.33MPac1.5 1.5上述有关参数代入下两式分别得出操作和水压试验时的稳定校核。操作时：W358916.99A。 7963.04x0.659OP水压试验时：W587662.915A。 7963.04x0.688OT=68.39<In]=213.33=105.62<卜]=213.33则操作和水压试验两种状态下均稳定，安全可靠。6.地脚螺栓计算（1）拉杆作用在支柱上的水平力（［3］式5）先求出拉杆和支柱间的夹角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）支柱底板与基础摩擦力f（［3］式51）取摩擦系数f=0.4代入下式F=fmmmg=0・4*63071x9.81=30909.83Nssn 8⑶地脚螺栓小径dB按([3]式52计)因F<F.故必须设地脚螺栓.七——地脚螺栓个数（每个支柱上）.取『螺栓材料为35.共q=315MPa,许用剪应力M］=0.4q=0.4x315=126MPaB代入下式得dB113,53473.7—30909.8+3 1369哑⑵2x126式中CB——地脚螺栓腐蚀裕度取3.选用M30的公制螺栓。7.支柱底版（见图3-5）（1）底板直径计算（［3］式.53、54计算最大值）基础为混凝土，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）式中参数确定：qb底板的压应力4WQ=maxbc兀D24x578662.9x6002=2.047MPaLb---底板边与支柱外表面距离mmL=600-325/2=137.5mmbCb 底板腐蚀裕量，取3mm卜[——底板材料的弯曲许用应力.取3号钢底板.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.拉杆计算（1）拉杆螺纹小径dT（按[3]式57计）：Ct——拉杆腐蚀裕量，取2mm,[b]t一拉杆材料许用应力,拉杆为16Mn。[b]t=bs/1.5=320/1.5=213.33MPaF= i-jmaxT cosF= i-jmaxT cos&69609.2 =80380.1Ncos37.53。各参数代入下式得螺纹小径dTI17 IF 80380.1d=1.13__y+C=1.13（ +2=21.9+2=23.9mmT取d=40mm（2）拉杆连接部位的计算a.销子直径的计算（按[3]式59计）d:p[T]p一销子许用剪应力。按下式计[T]=0.4bs=0.4X295=118MPa销子取45号钢，bs=295MPa代入下式得d=0.8 =。小，80380"=20.87mmp"k]v118P取d=34mmpb.耳板厚度0c的计算（按[3]式60）。5 =F=80380.1=11.06mmCd[b] 34x213.6P C取0=16mm[b[一耳板的许用压应力。取Q235，其bs=235MPa。

W］c=QS/1.1=235/1.1=213.6MPac.翼板厚度0a计算（［3］式61）qs一耳板屈服点，取Q235,qs=235MPa。Q：S一翼板屈服点，取Q235、 S代入下式得0a16―=8mm2取0=10mm焊缝强度校核（验算）（a）耳板与支柱连接的焊缝（见3-6图）Q所承受的剪切应力（按［3］式62计）校核式中匕一Q焊缝单边长度，取400mm。S1—Q焊缝角尺寸；取10mm。图3-6［t］W一焊缝的许用应力（按［3］式63计）图3-6［t］W=0.4qS0a=0.4X235X0.7=65.8MPa0a一焊缝系数，取0.7,Q：一支柱或耳板屈服点，取较小值。取235MPa代入下式即：F 81380.1T^TT=1.14X400X10=14-25<口58MP。1 1(b)拉杆与翼板焊缝Q剪切力校核([3]式64)式中 L2—Q焊缝单边长度，取1800mmS：一Q焊缝焊脚尺寸；取8mm.［T］一焊缝的许用应力（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、支柱与球壳连接最低点a的应力校核（1） a点剪切应力a、操作状态a点剪切应力（按［3］式66计）计算：T°式中 Lw一支柱与球壳连接焊缝单边弧长，mm取1400mm；6ea—a点处有效厚度mm,为24mm代入下式即：290667.85x1.519x104 =6.57MPa2x1400x24Weab.水压状态下a点剪切应力（按［3］式67计）计算:

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点液柱静压力为0.014b.水试时a点纬向应力q“（［3］式69）(P+P)(D+8)=(2+0.025)(9200+24)=194.56MPaQ= TTa7T1 48©eaPTa——水试时液柱静压力为0.025（a点的）（3）a点的应力校核。4x24x1a.操作状态下a点的组合应力［3］式70）qoaQ=Q+t=155.07+6.57=161.64MPab.水试时a点组合应力［3］式71）qTaQ=q+t=194.56+8.59=203.15MPa(5)应力校核操作状态下：q=161.64MPaq=203<0.9q两种状态均安全。卜1=163MPa(16MnR)=0.9x305(320)=274MPa10.支柱与球壳连接焊缝的强度校核（按［3］式74计）tw•支柱与球壳连接焊缝所承受的剪切应力，MPa(F)和G+0.3(F) Fw两者中较大值。imaxT 7maxFmaxGo+(F)max=290667.85+15190=305857.85NG+0.3(F) =5 +0.3(15190)X15270/186600=577360.31Nmax取其为W.S 支柱与球壳连接焊角尺寸取S=10mm[:]w——焊缝许用应力：MPalxW=0.4b。=0.4X320X0.6=76.8MPa。 支柱或球壳屈服点较小值，取b=320MPa把各参数代入下式：W1.41xLSW577360.31.41x1400x10=29.25=76.8MPa故安全可靠。第四章制造、组装、焊接检验与验收一、制造（一） 球壳板球壳板的形式与尺寸应符合图样要求。不得拼接且表面不许有裂纹、气泡、结疤、折叠和夹杂等缺陷。不得有分层。实际厚度不得小于名义厚度减去钢板厚度的负偏差。曲率公差。应符合[3]P479规定。几何尺寸公差，长度方向弦长公差不大于土2.5mm；宽度方向弦长公差不大于土2mm;对角线弦长公差不大于土3mm。两条对角线应在同一平面上。用两直线对角测量时，两直线的垂直距离偏差不得大于5mm。坡口气割表面坡口应符合：表面平滑；粗糙度Ra^25pm;板厚0nV20mm时，平面度B<0.04n；0n>20mm时，B<0.025On；清除熔渣及氧化皮，不得有裂纹，分层等缺陷，否则应磨平或修补;q>540MPa的钢材，，气割坡口应进行磁粉或渗透探伤。球壳板周边100mm范围内应按ZBJ74003的规定进行超声波探伤，碳钢以W级合格，低合金钢以III级为合格。球片热压前，应做热压工艺试验。成型后其力学和弯曲性能须由热压工艺保证。同规格球片应有互换性。球片表面不能有损伤，否则要修后补焊。（二） 零部件组焊支柱上段与求壳板应在熔渣厂组焊，焊后用弦长不小于1000mm的样板检查赤道板的曲率间隙不得大于3mm.人孔。接管与极板的组焊应在制造厂完成。焊后应符合以下要求：人孔、接管，开孔位置及外伸高度的公差不大于5mm;开孔周边100mm内及距孔中心一倍开孔直径处，用弦长不小于1000mm的样板检查极板曲率，最大间隙不得大于3mm.安装接管法兰应保证法兰面的水平或垂直，其偏差不得超过法兰外径的1%，且不大于3mm.支柱直线度的公差不大于L/1000（L——柱长），且不大于10mm，上段与赤道板组焊后的直线度公差不大于L1/1000；支柱与底板的组焊应垂直，其公差不大于2mm（三）试板制造单位提供的球壳焊接工艺评定试板不少于8块，试板尺寸及要求应按《钢制压力容器焊接工艺评定》要求进行。制造单位提供的球片产品焊接试板不应少于4块，与球片用材钢号，规格相同，供安装单位试验用。（四） 产品零部件的油漆、包装、运输。球片内、外表面应除锈，并涂两遍防腐漆，坡口表面及其内、外边缘50mm的范围内涂可焊性防锈涂料。球片上的钢号、球罐标记、炉批号，应醒目地框出。球片板用钢结构拖架包装。铝面朝上，各板间垫以柔性材料，每个包装的总重不宜超过15T。试板装箱运输，拉杆等杆件宜集中包装。所有加工体表面应涂防锈油脂，细纹部分包好，其他要求按JB的有关规定。（五） 铭牌制造厂必提一块铭牌，内容如下：制造单位名称及许可证号码；安装单位名称及许可证号码；球罐名称；罐产品编号；罐图号或位号；储料名称；设计压力；试验压力；设计温度；容器类别；公称容积；最大冲装量；球壳材料；球壳厚度；制造日期。二、组装、检验与验收（一） 一般规定球罐安装前应对基础尺寸进行检验，其公差应符合［3］表19的规定。安装前应对球罐零部件进行下列复检：零部件数量；球片曲率，几何尺寸，坡口表面的质量等应符合规定要求；球片要进行超声波抽查，抽查数不少于总数的20%，且每带不少于2块，上、下极板不少于一块，其结果应符合规定，如发现超标缺陷，应加倍抽检，若应有超标缺陷，则应100%检验。.底版与基础，拉杆与支柱的固定连接应在液压试验合格后进行。（二） 组装对球壳组装要求为：球片不应采用机械方法强力组装；对口间隙应按图样要求；对口错边量不能大于3mm，且不大于1/4%；组装后用弦长L不小于1000mm的样板，沿对接接头每500mm测量一点，棱角E不应大于7mm。见［3］p502支柱安装找正后在球罐径向和周向两个方向垂直度公差应符合［3］p503规定的要求。.可调试拉杆应在对称均匀拉紧连接板应与球壳紧密结合，并在热处理前与球壳相焊。若连接板与球壳的脚焊缝是连续焊时，应在连接板最低部位留出通气缝隙。（三） 焊接焊接环境，在下列任何情况时，且无防护措施，禁止施焊：雨天及雪天；风速大于8m/s；气温低于-5。。，相对温度应在90%以上。焊工资格。焊工须有劳动部门颁发的锅炉压力容器焊工考试合格证书。施焊钢材种类，方法，位置等均应在考试合格项目相符。焊接工艺评定。工艺评定按国家标准《钢制压力容器焊接工艺评定》规定进行。且按立横两种焊接位置分别评定。评定前，应针对钢号，厚度，焊接方法及焊接材料对式样进行裂纹试验，以确定欲热温度。5.裂纹试验应包括下列内容：斜Y型坡口焊接裂纹试验按GB4675.1进行，裂纹率应为零；Y型坡口焊接裂纹试验可参照GB4675.1进行，裂纹率为零。焊接要求（1） 焊接材料的干燥。焊接材料的贮存库应保持干燥，相对温度不应大于60%。焊接材料使用前应进行干燥；烘干后的焊条应保持在100—150。的恒温箱中，药皮应无脱落和裂纹；焊条在保温箱内不宜超过4小时，否则应按原干燥制度重新干燥，但重复干燥不宜超过两次。（2） 定位焊及工卡具焊接。要求预热的球壳，在定位焊及工卡具焊接处，至少应在150mm范围内预热；定位焊缝长度应不少于50mm，引弧点和熄弧点应在坡口内；工卡具的焊接，引弧点和熄弧点应在工卡具的焊道上。不应在非焊接位置任意引弧和熄弧；工卡具拆除时，不得损伤球壳板，切除后打磨平滑。施焊（1） 焊前坡口两侧20mm范围内清理干净；（2） 预热温度按工艺平定所确定的温度16MnR可预热到75---125。；预热必须均匀，预热宽度应取3倍板厚，且不少于100mm；预热的焊道，层间温度不应低于预热温度下限。（3） 焊道始端应采用退起弧法，终端将弧坑填满。多焊的层间接头应错开。（4） 双面对接焊，单侧焊接后应进行背面清根。用碳弧气刨清根后，应用砂