球形儲(chǔ)罐介紹

1、球形儲(chǔ)罐中煤蒙大聚乙烯中煤蒙大聚乙烯 張玉龍張玉龍球形儲(chǔ)罐簡(jiǎn)介 我們把用于儲(chǔ)存液體和氣體物料的球形容器稱(chēng)為球形儲(chǔ)罐。 球形儲(chǔ)罐殼體受力均勻,在相同直徑和相同工況下,球形容器的薄膜應(yīng)力僅為圓筒形容器環(huán)向應(yīng)力的一半,相應(yīng)承壓能力強(qiáng)且相同容積下球殼表面積最小,質(zhì)量輕但因球形儲(chǔ)罐容積大,需制造廠(chǎng)成形球殼板,安裝單位現(xiàn)場(chǎng)組裝焊接,制造安裝有一定難度,技術(shù)要求相對(duì)較高。 國(guó)內(nèi)外球罐用鋼的進(jìn)展情況國(guó)內(nèi)外球罐用鋼的進(jìn)展情況 球罐用鋼方面國(guó)際上有兩種傾向： 美國(guó)和日本對(duì)球殼用材傾向于采用屈服限為500-800MPa的高強(qiáng)度鋼，其特點(diǎn)是球殼薄、經(jīng)濟(jì)性好，但焊接工藝苛刻，控制不好有可能產(chǎn)生脆性破壞； 法國(guó)、英國(guó)、德

2、國(guó)對(duì)球殼用材傾向于采用屈服點(diǎn)為500MPa以下的中、低強(qiáng)度鋼，其特點(diǎn)是球殼厚、經(jīng)濟(jì)性差，常常要通過(guò)整體熱處理消除殘余應(yīng)力，但運(yùn)行安全，事故少。我國(guó)新型球罐用鋼的研究進(jìn)展情況我國(guó)新型球罐用鋼的研究進(jìn)展情況 70年代：高參數(shù)球罐用鋼全部依賴(lài)進(jìn)口 80年代初：乙烯、丙烯球罐國(guó)產(chǎn)化，Rel 490MPa級(jí)的低焊接裂紋敏感性（CF）鋼，CF-62鋼，命名為 07MnCrMoVR (-20)和07MnNiCrMoVDR鋼(-40)。 90年代：常溫球罐用低合金鋼只有16MnR、15MnVR、15MnVNR 、07MnCrMoVR及后來(lái)開(kāi)發(fā)的15MnNbR等五個(gè)鋼號(hào)。 21世紀(jì)初：引進(jìn)寬厚鋼板生產(chǎn)線(xiàn)，硬件設(shè)

3、施達(dá)到國(guó)際水平，對(duì)國(guó)外先進(jìn)鋼材生產(chǎn)技術(shù)消化、吸收，自主創(chuàng)新，解決我國(guó)特大型天然氣球罐國(guó)產(chǎn)化中用材問(wèn)題。 與發(fā)達(dá)國(guó)家差距：品種、品質(zhì)和板面尺寸。不能滿(mǎn)足制造10000 m球罐的需要。 目前，國(guó)內(nèi)乙烯工業(yè)低溫球罐選材主要有2種做法：一種是選用國(guó)產(chǎn)材料，另一種是選用進(jìn)口材料。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)目前正在運(yùn)行的1 500 m以上的乙烯球罐約60臺(tái)，其中選用進(jìn)口材料的球罐約20臺(tái)(多為1 700 m 2 000 m)。 目前在用的采用進(jìn)口材料制造的1000 m以上的乙烯球罐，其材料主要有REVER ACR610I、NTUF490、SPV490Q+LT50以及JFEHITEN610 U2I等。 早期采用RE

4、VER ACR610L鋼板制造的球罐，安裝后未進(jìn)行整體熱處理，在球罐內(nèi)壁多次出現(xiàn)過(guò)裂紋，球罐存在缺陷的幾率較大。 NTUF490使用制造的經(jīng)驗(yàn)較多，已可以與國(guó)產(chǎn)的鍛件匹配，經(jīng)過(guò)整體熱處理之后運(yùn)行情況良好，球罐的安全使用性能較高。近些年，使用JFEHITEN610U2L制造乙烯球罐的業(yè)績(jī)也很多，例如吉化乙烯改造擴(kuò)建工程，其中的2 000 m乙烯球罐即是采用此類(lèi)材料，安裝后進(jìn)行整體熱處理，投產(chǎn)運(yùn)行后情況良好。 目前，在用的采用國(guó)產(chǎn)材料制造的1000 m以上的乙烯球罐的材質(zhì)均為國(guó)產(chǎn)CF62鋼(07MnNiCrMoVDR鋼)，雖然由國(guó)產(chǎn)鋼材制造的乙烯球罐(到目前為止100合格)，還未出現(xiàn)過(guò)因鋼材本身引

5、起的質(zhì)量問(wèn)題，但在制造、安裝上與進(jìn)口鋼板在性能上還存在著一定的差距。 與進(jìn)口鋼板相比，國(guó)產(chǎn)鋼板板幅小，因而制造球罐時(shí)球殼分片多，焊縫比較長(zhǎng)，產(chǎn)生缺陷的可能性較大。CF62鋼板具有較好的低裂紋敏感性，但在大線(xiàn)能量焊接性能上還需進(jìn)一步提高論證，并有待于制造安裝大型球罐的業(yè)績(jī)來(lái)證明。球殼 球形儲(chǔ)罐型式多樣,從形狀看,有圓球形和橢球形從殼體的層數(shù)看,有單層多層雙金屬層和雙重殼球罐從支承方式看,有柱式和裙式從球殼板結(jié)構(gòu)型式分有桔瓣式足球瓣式和混合式。 (a)桔瓣式 (b)足球瓣式 (c)混合式圖24-1 球殼板結(jié)構(gòu)型式 桔瓣式是先用緯線(xiàn)將球殼切割成球帶,再以相鄰兩條徑線(xiàn)將球帶分割成球殼板,這種分瓣法叫桔

6、瓣式分瓣法。其特點(diǎn)是球殼的拼裝焊縫規(guī)則施工組裝較簡(jiǎn)便。缺點(diǎn)是各帶因位置不一,球殼板尺寸規(guī)格多,只能在本帶或上下對(duì)稱(chēng)帶之間互換,原材料利用率低,焊縫較長(zhǎng),球極板往往因?qū)挾日?使接管布置擁擠,甚至造成焊縫難以錯(cuò)開(kāi)。 足球瓣式是將球體沿徑緯方向切割,每塊球殼板的結(jié)構(gòu)尺寸完全相同,互換性好,下料成型規(guī)格化,材料利用率高,拼裝焊縫長(zhǎng)度短,相應(yīng)檢測(cè)工作量亦小。缺點(diǎn)是球殼板交接處有Y型焊縫,焊縫布局復(fù)雜,施工組裝困難,對(duì)球殼板的精度要求高。 混合式兼?zhèn)淞私郯晔胶妥闱虬晔絻烧叩奶攸c(diǎn),是將球殼除極板采用足球瓣式外,其余均用桔瓣式球殼板。相對(duì)桔瓣式而言,混合式的優(yōu)點(diǎn)是材料利用率較高,焊縫長(zhǎng)度有所縮短,球殼板數(shù)量

7、減少,故特別適用于大型球罐。缺點(diǎn)是因具有兩種型式的球殼板,組裝校正較麻煩,仍有Y型接縫,制造精度要求高。為便于安裝和制造將球罐分為三帶球罐和七帶球罐球殼板成形 球殼板成形共分兩個(gè)步驟： 球殼板由制造單位壓制成形。制造單位下料前應(yīng)按質(zhì)量證明書(shū)對(duì)鋼材進(jìn)行驗(yàn)收,必要時(shí)尚應(yīng)復(fù)驗(yàn),并按標(biāo)準(zhǔn)或圖樣要求進(jìn)行沖擊試驗(yàn)和超聲檢測(cè)。 1、下料、下料 球殼板下料方法有二次下料法和一次下料法兩種。 二次下料法是先對(duì)球殼用鋼板進(jìn)行近似平面展開(kāi)(球面是不能在平面上展開(kāi)的,故此近似平面展開(kāi)帶來(lái)較大誤差),加上適當(dāng)?shù)念A(yù)放量和壓制回彈量進(jìn)行第一次粗下料,然后用圓弧模板校正兩維坐標(biāo)的球面曲率圓弧,再進(jìn)行第二次精下料,獲得所需球殼

8、板。這種方法設(shè)計(jì)者僅提供球殼板主要外形尺寸,其設(shè)計(jì)放樣程序在制造單位進(jìn)行,具體尺寸由制造單位自行決定。 一次下料法由設(shè)計(jì)者根據(jù)球殼板的空間曲面尺寸經(jīng)過(guò)計(jì)算,提供制造單位完整的立體標(biāo)定施工圖,制造單位按圖一次下料壓制成型。一次下料法需借助數(shù)控切割機(jī)對(duì)鋼板進(jìn)行精確切割(包括坡口),這種下料方法成型后的球殼板精度較高,為球罐現(xiàn)場(chǎng)組焊一次吊裝就位奠定了基礎(chǔ)。 目前多數(shù)制造單位仍采用二次下料法,最后采用雙槍氣割一次完成坡口的制備。 2、成型 球殼板可采用冷壓或熱壓(溫壓)成形,熱壓是指將鋼板加熱到臨界點(diǎn)(AC3)以上某一溫度(如900-1000,一般950左右)并在這個(gè)溫度下成形。溫壓是指將鋼板加熱到低

9、于AC1某一溫度下(一般為400500)壓制成形。熱壓(溫壓)需要整體胎具,熱壓成形的球殼板,其力學(xué)和彎曲性能須由熱壓工藝保證。冷壓是指沒(méi)有人為加熱在室溫下按一定壓制順序采用點(diǎn)壓使其成形的方法。調(diào)質(zhì)鋼應(yīng)采用冷壓成形法。 成形后的球殼板應(yīng)逐張進(jìn)行厚度檢測(cè),其實(shí)際厚度應(yīng)不小于名義厚度減去鋼板的負(fù)偏差。除幾何尺寸外還必須仔細(xì)檢查坡口表面,不得有分層和裂紋等缺陷,材料標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度下限值b540MPa的鋼材氣割表面應(yīng)磁粉或滲透檢測(cè),球殼板周邊100mm范圍內(nèi)應(yīng)按JB4730的規(guī)定進(jìn)行超聲檢測(cè)。坡口表面及其內(nèi)外邊緣50mm的范圍內(nèi)要涂可焊性防銹涂料。球罐支座球罐支座 球罐的支座分為柱式支座和裙座兩大類(lèi)；柱

10、式支座中又以赤道正切柱式支座用得最多赤道正切柱式支座的結(jié)構(gòu)赤道正切柱式支座的結(jié)構(gòu)1球殼2上部支柱3內(nèi)部筋板4 外部端板5 內(nèi)部導(dǎo)環(huán)6 防火隔熱層7 防火層夾子8 可溶塞9 接地凸緣10 底板11 下部支耳12 下部支柱13 上部支柱柱式支座的優(yōu)缺點(diǎn)：柱式支座的優(yōu)缺點(diǎn)：支柱于球體的連接：支柱于球體的連接：支柱與球體連接處可采用： 支柱于球體的四種連接形式：拉桿 拉桿的作用是用以承受風(fēng)載荷與地震載荷作用，增加球罐的穩(wěn)定性。 拉桿按結(jié)構(gòu)可分為：可調(diào)式和固定式兩種。 可調(diào)式拉桿分為：?jiǎn)螌咏徊婵烧{(diào)式拉桿；雙層交叉可調(diào)式拉桿；相隔一柱單層交叉可調(diào)式拉桿。單層、雙層交叉可調(diào)式拉桿相隔一柱單層交叉可調(diào)式拉桿固

11、定式拉桿水噴淋裝置以及隔熱或保冷設(shè)施水噴淋裝置以及隔熱或保冷設(shè)施 控制球罐內(nèi)部物料溫度和壓力，它是油罐上裝設(shè)的一種水冷卻降溫設(shè)施，在夏天氣溫高的時(shí)候，對(duì)地面油罐不斷均勻地進(jìn)行噴淋水冷卻，水由罐頂經(jīng)罐壁流下，使冷卻水帶走油罐所吸收的太陽(yáng)輻射熱，降低油罐氣體空間溫度，使晝夜油面溫度變化幅度減小，大大減少油罐小呼吸損耗 球罐噴淋裝置主要由熱浸鍍鋅噴淋環(huán)管、限流孔板、金屬軟管、過(guò)濾器、控制閥門(mén)和水霧噴頭組成，用管箍固定在儲(chǔ)罐壁定位的支架上，向保護(hù)對(duì)象以設(shè)定的角度噴射水霧從而達(dá)到滅火和冷卻的目的。 按我國(guó)建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范,其供水強(qiáng)度應(yīng)不小于0.15L/S.m2,著火儲(chǔ)罐的保護(hù)面積按其全面積計(jì)算,距著火罐

12、直徑1.5倍范圍內(nèi)的相鄰儲(chǔ)罐按其面積的一半計(jì)算,直徑超過(guò)20m的地上固定頂立式罐冷卻延續(xù)時(shí)間按6h計(jì)算。液化石油氣火災(zāi)的延續(xù)時(shí)間按6h小時(shí)計(jì)算。為防止支柱因直接受火過(guò)早失去支撐能力,對(duì)儲(chǔ)存易燃易爆物料和LPG物料的球罐支柱應(yīng)采用非燃性材料進(jìn)行隔熱保護(hù),其火災(zāi)延續(xù)時(shí)間不應(yīng)小于2小時(shí)。 球罐除球殼板外,通常還有人孔接管支柱拉桿平臺(tái)梯子安全附件等組成。 1、人孔接管 球罐上一般開(kāi)設(shè)有物料進(jìn)出口壓力表溫度計(jì)液位計(jì)口安全閥口放空口排污口等。球殼上下極板上應(yīng)各設(shè)置一個(gè)公稱(chēng)直徑不小于500mm的人孔。對(duì)需要進(jìn)行焊后熱處理的球罐,人孔又成為進(jìn)風(fēng)口燃燒口及煙氣排放口,此時(shí)人孔設(shè)置在上下極帶的中心。人孔應(yīng)選用回轉(zhuǎn)

13、蓋或水平吊蓋結(jié)構(gòu)。球罐接管應(yīng)盡量設(shè)計(jì)在上下極帶上,便于集中控制。 球罐底部接管數(shù)目應(yīng)最小化,推薦國(guó)外僅接一根管線(xiàn)的先進(jìn)設(shè)計(jì)方案。對(duì)貯存液化石油氣球罐底部接管的第一道閥門(mén),法蘭墊片的壓力等級(jí)應(yīng)提高一級(jí),按2.5MPa選用,法蘭選用對(duì)焊法蘭,墊片選用帶有金屬保護(hù)圈的纏繞墊片。 為減少殘余應(yīng)力,人孔接管與極板的組焊應(yīng)在制造廠(chǎng)進(jìn)行,并進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理。接管法蘭應(yīng)采用凹凸面法蘭,法蘭面應(yīng)設(shè)計(jì)成水平或垂直狀態(tài),減少工藝配管的附加應(yīng)力。接管上用加焊支撐來(lái)提高強(qiáng)度和耐疲勞性能。接管端部為降低應(yīng)力集中應(yīng)打磨成圓角。 2、平臺(tái)梯子 球罐外部設(shè)有頂部平臺(tái),中間平臺(tái)以及為了從地面進(jìn)入這些平臺(tái)的斜梯直梯或盤(pán)梯。大型球

14、罐為便于檢修可在內(nèi)部設(shè)置旋轉(zhuǎn)的內(nèi)梯。 3、隔熱 儲(chǔ)存液化石油氣可燃性氣體及有毒氣體的球罐殼體和支柱,應(yīng)設(shè)置隔熱設(shè)施。隔熱設(shè)施可采用水噴淋裝置或采用不燃性絕熱材料覆蓋。降溫噴淋裝置應(yīng)設(shè)計(jì)成可向整個(gè)球罐表面均勻淋水,其淋水量按球罐外表面積的0.03L/S.m2進(jìn)行計(jì)算。 4、保冷 當(dāng)球罐中儲(chǔ)存低溫物料(如乙烯液化天燃?xì)庖喊钡?時(shí)應(yīng)設(shè)置保冷設(shè)施,保冷結(jié)構(gòu)應(yīng)充分防止外界熱量侵入儲(chǔ)罐本體。保冷材料的厚度原則上應(yīng)為保證在外層材料表面不結(jié)露的厚度。保冷結(jié)構(gòu)要在地震風(fēng)載雨消防水的壓頭影響下,能保證絕熱的效果。安全附件安全附件 1、壓力表應(yīng)在球罐頂部和底部各設(shè)置一個(gè)量程相同并經(jīng)校正的壓力表,為校表時(shí)能取下壓力表

15、,壓力表前應(yīng)安裝截止閥。選用壓力表的量程為試驗(yàn)壓力2倍左右為宜,但不應(yīng)低于1.5倍或高于4倍試驗(yàn)壓力。壓力表直徑以不小于150mm為宜。 2、溫度計(jì)應(yīng)在球罐上安裝一個(gè)以上的溫度計(jì)。保護(hù)管應(yīng)具有足夠強(qiáng)度。低溫球罐或在寒冷地區(qū)裝設(shè)的球罐,必須防止雨水濕氣等流入測(cè)溫保護(hù)管內(nèi)而結(jié)冰,從而影響正確的溫度測(cè)定。 3、液位計(jì)貯存液體或液化氣體的球罐應(yīng)裝設(shè)現(xiàn)場(chǎng)和遠(yuǎn)傳液位計(jì),不推薦選用玻璃板液位計(jì)。液位計(jì)要有高低液位報(bào)警裝置,防止裝載過(guò)量抽空,特別在裝載液化石油氣時(shí)更應(yīng)慎重,應(yīng)單獨(dú)設(shè)高液位報(bào)警和帶聯(lián)鎖的高高液位報(bào)警,以免發(fā)生事故。 4、安全閥為防止運(yùn)行異常造成超壓,應(yīng)在氣相部分設(shè)置一個(gè)以上的安全閥,同時(shí)在氣相部分還要設(shè)置一個(gè)以上的火災(zāi)安全閥。若安全閥開(kāi)啟壓力設(shè)定在操作異常時(shí)的壓力,而泄放量為操作與火災(zāi)時(shí)兩者中較大的泄放量,則可只設(shè)一個(gè)安全閥。 但儲(chǔ)存液化石油氣的球罐必須設(shè)置兩個(gè)安全閥,每個(gè)都能滿(mǎn)足事故狀態(tài)下最大泄放量的要求,安全閥應(yīng)設(shè)手動(dòng)切斷閥,切斷閥口徑與安全閥一致,并保持全開(kāi)狀態(tài)安全閥釋放和氣相放空的液化氣原則上應(yīng)排至全廠(chǎng)火炬系統(tǒng),當(dāng)受條件限制時(shí),可直接排入大氣,排放口應(yīng)高于罐區(qū)中最高罐頂2m以上。當(dāng)排放量較大時(shí),應(yīng)引至安全地點(diǎn)排放。 5、緊急切