
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文檔簡介
課程設計資料標簽資料編號:題 目 球形儲罐設計姓 名 學號 專業(yè)材料成型指導教師 成績資料清單序號1
名 稱設計說明書
件數(shù)1
頁數(shù)
備 注2 設計圖紙 13 工藝卡45注意事項:1、存檔內(nèi)容請在相應位置填上件數(shù)、 份數(shù),保存在檔案盒內(nèi)。每盒放3-5名學生資料,每份按序號歸檔,如果其中某項已裝訂于論文正本內(nèi),則不按以上順序歸檔。各專業(yè)可依據(jù)實際情況適當調(diào)整保存內(nèi)容。2、所有資料必須保存三年。課程設計論文(說明書)裝訂格式可參照畢業(yè)設計論文裝訂規(guī)范要求。3、資料由學院資料室統(tǒng)一編號。編號規(guī)則是: 年度—資料類別代碼·學院代碼·學期代碼—順序號,順序號由四位數(shù)字組成 (參照《西安理工大學實踐教學資料整理歸檔要求》 )。4、各院、系應在課程設計結(jié)束后一個月內(nèi)按照規(guī)范進行資料歸檔。5、特殊情況請在備注中注明,并把相關資料歸檔,應有當事人和負責人簽名。課程與生產(chǎn)設計(焊)設計說明書設計題目 球形儲罐設計專 業(yè)材料成型及控制工程班 級學 生指導教師2016年 秋學期[在此處鍵入]目 錄一、設計說明課程設計任務書 -------------------------------------------------------------------------------11.1 選材-----------------------------------------------------------------------------------------------21.2 球殼計算----------------------------------------------------------------------------------------21.3 球殼薄膜應力校核 ---------------------------------------------------- --------------------31.4 球殼許用外力 ---------------------------------------------------------------------------------41.5 球殼分瓣計算 ----------------------------------------------------------------------------------5二、支柱拉桿計算2.1 計算數(shù)據(jù)---------------------------------------------------------------------------------------92.2 支柱載荷計算 ---------------------------------------------------------------------------------102.3 支柱穩(wěn)定性校核 -----------------------------------------------------------------------------132.4 拉桿計算---------------------------------------------------------------------------------------14三、連接部位強度計算3.1 銷釘直徑計算 -----------------------------------------------------------------------------------153.2 耳板和翼板厚度計算 -------------------------------------------------------------------------153.3 焊縫剪應力校核 -------------------------------------------------------------------------------153.4 支柱底板的直徑和厚度計算 ---------------------------------------------------------------163.5 支柱與球殼連接處的應力驗算 ------------------------------------------------------------163.6 支柱與球殼連接焊縫強度計算 ------------------------------------------------------------18四、附件設計4.1 人孔結(jié)構(gòu)-----------------------------------------------------------------------------------------194.2 接管結(jié)構(gòu)-----------------------------------------------------------------------------------------194.3 梯子平臺 ---------------------------------------------------------------------------------------194.4 液面計--------------------------------------------------------------------------------------------20五、工廠制造及現(xiàn)場組裝5.1 工廠制造----------------------------------------------------------------------------------------21[在此處鍵入]5.2 現(xiàn)場組裝--------------------------------------------------------------------------------------------22六、焊接與檢查6.1鋼材的可焊性 ----------------------------------------------------------------------------------------236.2焊接工藝的確定 ------------------------------------------------------------------------------------236.3焊后熱處理-------------------------------------------------------------------------------------------24七、檢查7.1支柱尺寸精度檢查 ---------------------------------------------------------------------------------247.2竣工檢查----------------------------------------------------------------------------------------------247.3氣密性試驗-------------------------------------------------------------------------------------------257.4開罐檢查----------------------------------------------------------------------------------------------25參考文獻----------------------------------------------------------------------------------------------------26[在此處鍵入]《生產(chǎn)設計與實踐》 課程設計任務書一、設計題目球形儲罐設計二、主要設計參數(shù)內(nèi)徑Dn=15.7m,體積V=2000m3設計壓力P=0.69MPa;工作壓力Pg=0.64MPa,水壓試驗壓力Pgx=1.03MPa水壓試驗總重:2200噸,立柱數(shù):12根實際溫度:20℃自選參數(shù):充裝系數(shù) K=0.95模擬使用地點(西安)三、設計內(nèi)容1、選材 2、整體設計 3、焊材選擇 4、焊接設備選擇5、焊接工藝 6、檢驗及質(zhì)量標準四、提交內(nèi)容1、設計說明書2、主要焊縫焊接工1一、 選材1、選材 根據(jù)設計條件及 GB12337-2014《鋼制壓力容器》 表4球殼材料選取Q345Rt189Mpa。2、球殼計算2.1 殼壁厚度 球殼分帶如圖:H=13575
157001085414078484616222球殼個帶的計算壓力分別為:P1=0.69MPaP2=0.69+1000X9.8X(13.575-10.845)X10-6=0.717MPaP3=0.69+1000X9.8X(13.575-4.846)X10-6=0.776MPaP4=0.69+1000X9.8X(13.575-1.622)X10-6=0.807MPaP5=0.69+1000X9.8X(13.575-0)X10-6=0.823MPa球殼材料選取Q345R,σs=345MPa,20℃下許用應力t189Mpa;取焊縫系數(shù):Φ=1.0。腐蝕余量C2=1.0mm,(腐蝕性一般),鋼板厚度負偏差C1=0mm,故厚度附加量C=C1+C2=1mm球殼各帶所需厚度:PDi0.6915700圓整后取16mm=C14[]t4189115.342mmP110.69同理求得2=P2DiC0..7171570015.904mm圓整后取16mm;]t4189114[P20.717=P3DiC0.7761570017.132mm圓整后取20mm;3]t4189114[P30.776=P4DiC0.8071570017.777mm圓整后取20mm;4]t4189114[P40.807=P5DiC0.8231570018.110mm圓整后取20mm;5]t4189114[P50.8233、球殼薄膜應力校核根據(jù)下式,將球殼各帶分別按操作和液壓試驗兩種情況計算其最大應力,結(jié)果列于下表:[在此處鍵入] 3PDcp2h3Rcph23RcphRcpRcp4上半球:HH232Rcph232RcphR2cph3RcphR2cp3Rcph下半球:HH232Rcph232Rcph球殼的許用應力值:操作條件下:[σ]Φ=189MPa。液壓實驗條件下: 0.95X345X1=327.8MPa。表中各帶計算應力均小于上述許用應力,條件得到滿足。4、球殼許用外壓力A0.1250.1250.000239系數(shù)R7850015e查GB150-1998《鋼制壓力容器》P33圖6-5得:B=34B34P0.065Mpa許用外壓力R0785015e0.18Ee19Rcp0.1820600785029.88Mpa許用臨界壓應力:cm3[在此處鍵入] 4液壓實驗條件的赤道帶外球殼板壓應力,在水壓試驗條件下赤道外球殼板的壓應力σ的最大值出現(xiàn)在水充填至半球時,此時壓應力為:式中下半球殼質(zhì)量m11Dcp2n110960447kg2.下半球水的質(zhì)量m31D1321091012622kg12.σc<[σ]c;符合使用條件5、球殼分瓣計算球殼結(jié)構(gòu)形式主要分為足球瓣式、桔瓣式和混合式 3種(如圖1.1)。(1)足球瓣式球罐球殼用均分法劃分,每塊球殼板尺寸相同,下料成型規(guī)格化,材料利用率高且互換性好,組裝焊接接頭較短,焊接檢驗工作量小,但焊接接頭布置復雜,施工組裝困難,對球殼板的制造精度要求高。(2)桔瓣式球殼像桔子瓣(或西瓜瓣),焊接接頭布置簡單,組裝容易,球殼板制造簡單,但材料利用率低,對接焊縫總長度長,檢驗工作量大 。(3)混合式球罐的球殼組成是:赤道帶和溫帶采用桔瓣式,極板采用足球瓣式。它集中了桔瓣式和足球瓣式兩種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點,在國外已被廣泛采用,從國外引進的球罐大量采用了該結(jié)構(gòu)?;诨旌鲜脚虐鎺淼膬?yōu)勢,本例采用混合式球瓣。β0赤道帶球心角β1極中板球心角β2極側(cè)板球心角β3極邊板球心角球殼分瓣計算極帶瓣片與赤道帶瓣片計算按照混合式計算,計算過程如下:符號說明0β00β0200N=24R=7850α=15=451=24β=8.5β3=171、赤道板尺寸計算弧長LR03.147850456162.5mm180180[在此處鍵入] 5L2Rsin027850sin456008.13mm222R0)278504518m9m7.73B1cos(16cos()N22B12Rcos(0)sin(2)27850cos22.5sin7.51893.27mm2B22R23.1478502054mmN24B22Rsin227850sin7.52049mmD 2R1 cos2 0cos2 2 78501 cos222.5cos27.5 6299mm2 2DRarcsinD3.147850arcsin62996478mm902R90157002、 極板尺寸計算對角線弦長與弧長的最大值 HB2R(122)3.147850415614mmH12(12)1sin2sin20.51.060mm18021802Rsin(12)15700sin22.5B125187mmH1.060B1RB13.1478505187arcsin2Rarcsin5284mm909015700D0 2B1 2 5284 7336mm[在此處鍵入] 6D0Rarcsin(D0)3.147850arcsin(7336)7629mm902R9015700B22Rsin(12)15700sin22.55498mm2極中板尺寸的計算B2R13.147850241801803287mmB22Rsin(1)15700sin123264mm2L2R(122)3.147850411801805614.49mm對角線弦長與弧長的最大間距: AA1sin2(1)sin2(12)1sin212sin220.50.997mm22L1RL13.14785053945503mmarcsinarcsin902R90157002Rcos(1)sin(12)L12215700cos12sin20.55394mmH1.0602Rsin(1)cos(12)15700sin12cos20.5B1220.9973067mmAB1RarcsinB13.147850arcsin30673085mm902R90157002B1230852DL1539426214mmDRarcsinD3.147850arcsin62146386mm902R9015700(3)極側(cè)板尺寸的計算2Rcos1sin(12)15700cos12sin20.522L1A5394mm[在此處鍵入]0.9977L1RarcsinL13.147850arcsin53945503mm902R90157001B1B1
2Rsin(12)15700sin20.5L225187mmH1.060L2RL23.147850arcsin51875284mmarcsin2R901570090B22Rsin215700sin121163.5mm2B2R23.1478508.51164mm1801802Rsin1cos(12)15700sin12cos20.5K223067mmA0.997arcsin(L2)arcsin(K)arcsin(5187)arcsin(3067)8.0272R2R1570015700R13.1478508.0271099.21mm1801802Rsin115700sin4.01351099mm2DB1L1L21099539451875290mmDRarcsinD3.147850arcsin52905393mm902R9015700上式中A、H同前。(3)極邊板尺寸的計算L12Rcos027850cos22.510257mm2L1Rcos03.147850cos22.511386mm2222Rsin(22)15700sin20.5L323269mmH1.0608L3RarcsinL33.147850arcsin32693291mm902R9015700B22Rsin315700sin8.52321mm2B2R33.147850171801802328mmB12Rsin215700sin39.6435323mmB1R23.14785039.645428mm22180180253232DB1L1L31025732697937mmDRarcsinD3.147850arcsin79378317mm902R9015700L22Rsin327850sin95.368208mmL2R43.14785063.038632mm22180180式中1800D018045733639.64322arcsin2arcsin2R157003900arcsinM9022.5arcsin733695.3622R157002arcsin232295.36)63.034sin2arcsin(sin22222Rsin(12)227850sin20.5M2H7336mm1.060二、支柱拉桿計算1、計算數(shù)據(jù)支柱外直徑:Φ600mm支柱內(nèi)直徑:Φ584mm支柱計算長度L9000mm2支柱金屬橫截面積A14798mm支柱截面慣性矩J6.52X108463mm支柱斷面模數(shù)W2.17X10mm[在此處鍵入] 9基本雪壓值q250N/m2 (西安) 支柱材料:Q325-A支柱材料屈服極限[σ] s235Mpa 支柱數(shù)目n122、支柱載荷計算(1)靜載荷操作條件下:球殼質(zhì)量m1Dcp2n1109112637kg儲存介質(zhì)質(zhì)量m2Dt32k1091923982kg6積雪質(zhì)量mm421061978kg0s44g附件質(zhì)量m7=1500kgm0m1m2m4m5m6m72053597kg球罐每根支柱承受的靜載荷:G0m0g(1126371923982197815000)9.8n1666079N12液壓實驗條件下:水的質(zhì)量m3m2Dt33k1091923982kg6mTm1m3m6m72051619kg球罐每根支柱承受的靜載荷:GTmTg(112637192398215000)9.8n121675489N(2)動載荷①地震水平載荷226000拉桿影響系數(shù):6000130.2690009000[在此處鍵入] 10球罐中心處單位力引起的水平位移:L310312nEJ0.2612900036.521081031.058mm/N12192000基本自振周期T2m220535971.051080.92s0設:本球罐建造地的基礎土質(zhì)屬于 II 類、近震區(qū),設計地震烈度為 8度,按照相關標準,地震影響的最大值αmax=0.23.因此0.90.9Tg0.30.084max0.23T0.92地震水平力QzCzm0g0.450.08420535979.81760734N②風載荷2球罐建造地基本風壓值:q0=350N\m,風壓高度變化系數(shù)f1=1.0動載系數(shù)ε=1.58,故風震系數(shù)k2=1+mε=1+0.35x1.62=1.567水平風力:Qf12k1k2q0f1f2106D02t4115700220.41.56735011.110646932N204因Qz>Qf取水平載荷F=Qz=760734N③推倒彎矩形成的支柱垂直力推倒彎矩:M FL2 760734 3000 2.3109Nmm由M對各支柱產(chǎn)生的垂直力:McosinFi6R2[在此處鍵入] 112.3109cos00FB2.3109cos300FA648708N642183N787078702.3109cos600FD2.3109cos900FC624354N60N78707870④剪切力形成的支柱垂直載荷 如下圖,水平力F的方向為A向拉桿構(gòu)架的方位角AB150BC450,cd750,于是:CijL1FsinijnRsin180onCAB6000760734sin15048454N7850sin18001212CBC6000760734sin450132380Nsin180012785012CCD6000760734sin750180834N0127850sin18012⑤支柱附加壓縮載荷 允許沉降為1mm計算附加載荷操作條件下:PgL16660799000L1920005.25mmEA14879Pg'LaEA5.25119200014879L1349029mm9000PcPg166607913490292158525N2液壓試驗條件下:[在此處鍵入] 12L'PLt167548990005.28mmEA19200014879PT'L'aEA5.281192000148791358552NL9000'Pt'16754891358552Pc2158469N2⑥載荷組合從計算結(jié)果可知,編號 C的支柱承受最大壓縮載荷Qimax 1887119N液壓試驗條件下 Qi' PT PC' 1833958N3、支柱穩(wěn)定性校核本球罐按考慮偏心影響校核支柱的穩(wěn)定性。操作條件如下:支柱頂端的偏心位移:R1utReRE150.9978500.304.32mm192001偏心率:eA4.32148790.03W2.17106支柱柔度:L900043.0J6.52108A 14879由 , 查表4-11經(jīng)內(nèi)插法得折減系數(shù) =0.87[在此處鍵入] 13因此,穩(wěn)定性許用應力為:0.87235136.3Mpa1.5支柱壓縮應力為:Qimax1887119126.83Mpw14879Aw ,滿足條件。液壓試驗條件下:''RtRe'e1E239.2178500.306.87mm1920001''A14879eW6.872.171060.05查表得0.81穩(wěn)定性許用應力:0.810.9235171Mpa支柱壓縮應力:'wQi'max1833958123.3MpaA14879,滿足使用條件。4、拉桿計算拉桿材料選Q235 A鋼,屈服極限 s 235Mpa拉桿載荷:CijmaxTijmaxcos180834219412N60007280拉桿直徑 :d2TijmaxC219412235
1.5 43.7mm1.5取拉桿直徑為 44mm。[在此處鍵入] 14三、連接部位強度計算球罐的支柱與拉桿,支柱與球殼以及支柱底座等結(jié)構(gòu)①銷釘直徑計算銷釘材料選用Q235Ad2Tijmax22194120.638.6mm取銷釘直徑40mm2351.50.6s1.5②耳板和翼板厚度計算耳板和翼板都選用Q235A鋼。耳板和翼板厚度:Tijmax21941225.7mmt40235d1.1取耳板厚度為26mm,翼板厚度為每塊13mm。③焊縫剪應力校核1.焊縫的剪應力:1Tijmax21941221L12855.4Mpa350Tijmax219412222L2238.8Mpa28250焊縫許用剪切應力:0.623555.2Mpa0.61.51,2均小于。2.地腳螺栓計算球罐支柱承受的最小壓縮力:Qiminmming112634150009.8n104234N12摩擦力:FsfsQimin0.410423441693.6N支柱承受的最大水平力(近似也按操作條件計算)Fij'maxCijmaxtan1808344120124173N6000由此可見,F(xiàn)sFij'max,應采用地角螺栓,并作地角螺栓直徑計算。每根支柱采用2個地角螺栓,于是:Fij'dBCB[在此處鍵入]ndB15412417329332mm20.632351.5采用M36地角螺栓。.支柱底板的直徑和厚度計算查底版基礎材料的許用壓應力
295Mpa地板直徑: 4Qi'Db1bc
41833958102 889.9mm295取底版直徑為900mm。底板厚度支柱作用于地板上的壓縮應力為:'1833958Qic2.88Mpa4Db21490023bcb2tCbb3 2.88
2900 60022351.5
3 38.2mm取底板厚度為40mm.⑤支柱與球殼連接處的應力驗算過a點的球殼水平橫截面積:Aa2SaCD2la2422011570022600288632324mm點以下球殼質(zhì)量:msa 2RcpRcp laSa1 51960kg[在此處鍵入] 16點以下儲存介質(zhì)的質(zhì)量:mla123RiRila3Rila2mwa1785023785078502600100010952793226003點一下水的質(zhì)量:1Ri2Rilamwala3Ri33mwa17850237850785026001000109527932kg26003在操作條件下PaDmsamlama徑向應力:aCAa4Sa157240.691000104509.8109519605279329.84201886323170.3Mpa周向應力:a
0.691000104509.8109157204201163.9MpaPaD4Sa C剪應力:主應力:
Pg=1666079a2lSa15.9MpaC227502012aaaaa2a2=183.9Mpa2[在此處鍵入] 17球殼板材料許用應力: 189Mpa,滿足條件。液壓試驗條件下:徑向應力:'Pa'Dmsamwaa4SaCAa157201.031000104509.8109489405282009.84201886323周向應力:剪應力:
'Pa'D1.031000104509.810915720a4SaC4201234.2Mpa167548916.0Mpa2 2750 20 1''''2主應力:'aaaa'2264Mpaa22a液壓試驗條件下,球殼板材料許用應力0.9345310.5Mpa0.9 345 310.5Mpa,滿足強度條件。⑥支柱與球殼連接焊縫強度計算焊縫剪切應力Pmax 1678489 43.08Mpa2l 2 2750 10焊縫許用剪切應力:0.60.634582.8Mpa1.5所以,焊縫滿足強度要求。[在此處鍵入] 18四、附件設計1人孔結(jié)構(gòu)球罐用的人孔是作為操作人員進出球罐以進行檢查及維修用的。本設計中的球罐雖然不做焊后整體熱處理,但人孔的選定必須考慮操作人員帶工具進出球罐方便。一般選用DN500~600較適宜。根據(jù)《球形儲罐設計規(guī)定》本球罐開設DN500的人孔。一般球罐上應該有兩個人孔,分別設在上下極帶上。上部人孔采用水平吊蓋人孔,下部人孔采用回轉(zhuǎn)蓋人孔。原因:工作壓力P 16kgf/cm2,材質(zhì)為低合金高強鋼或低溫球罐時,采用回轉(zhuǎn)蓋整體鍛件凸緣補強人孔,因為這種結(jié)構(gòu)合理外,由于球罐極帶配管集中,空間比較緊張也是一個原因,但由于人孔蓋較厚,頂部人孔的開啟是很費力的,所以若極帶空間較寬裕的話,可選用水平吊蓋人孔。在有壓力情況下人孔法蘭一般采用帶頸對焊法蘭。密封面采用凹凸面形式。采用整體鍛件補強的人孔結(jié)構(gòu)較為合理:其優(yōu)點是補強金屬集中于開孔削弱應力最大的部位,應力集中系數(shù)最小,又采用對接焊縫,并使焊縫及其熱影響區(qū)離開最大應力點的位置,故抗疲勞性能好,疲勞壽命只降低10~15%節(jié)省材料,且壁厚大于或等于30mm的球罐,其人孔和接管的開孔補強均應采用整體補強結(jié)構(gòu)。故在本設計中采用正鍛件補強。接管結(jié)構(gòu)球罐由于工藝操作需要有各種接管。球罐接管部分是強度的薄弱環(huán)節(jié),國內(nèi)較多事故是從接管焊接處發(fā)生的。為了提高該處的安全性,采用厚避管或整鍛件凸緣補強措施。1.接管材料與球罐相焊的接管材料選用與球殼相同的材料。開孔位置開孔應該設計在上下極帶上,便于集中控制,并使接管焊接能在制造廠完成,保證接管焊接部位的質(zhì)量。開孔應與焊接錯開,其間距應大于三倍的板候,并且必須大于100mm。在球罐焊接縫上不應開孔。梯子平臺在本設計中球罐外部設有頂部平臺,中間平臺以及為了從地面進入這些平臺的下部斜梯,上部盤梯。由于球罐的工藝接管及人孔絕大部分都設置在上級板處,頂部平臺是作為工藝操作用的平臺。中間平臺的設置是為了操作人員上下頂部平臺時中間休息,或者是作為檢查球罐赤[在此處鍵入] 19道部位外部情況用的。在本設計中采用的梯子(上部盤梯)是球體和橢柱體相貫的相貫線,這種梯子結(jié)構(gòu)彌補了球面螺線盤體的剛開始梯子的上升角太大,后來上升角太大,后來上升角太小的缺點,故這種結(jié)構(gòu)行走舒適,沒有陡升陡降的感覺。扶梯設計過程如下:.t=22014.5b1=180b=720R1Rt7850182208088mmR2maxR12(R11b1)80882(80884.5180)21675.7mm選R2=1700mmZ1b12218022R1R2808817008087.3R12R1b(b)2R22808828088720(720)217002r224036.7mm2Rb280887201R12R1b(b)2R22|X0|243952R1b盤梯終點的水平回轉(zhuǎn)角終=arc(r) arccos4036.7 arccos(0.91868) 156.73X0 4395通過上述計算可對施工設計提供一下數(shù)據(jù): R=7850mm=20mmb=720mm t=220mmb1=180 1=4.5mm R2=1700mmZ1=8087.3mm r=4037.6mm|X0|=4395 終=15644``2`據(jù)此可畫出盤梯的施工圖。液面計貯存液體和液化氣球罐中應裝液面計。目前,球罐中采用的液面計主要有浮子——齒帶液面計和玻璃板式液面計兩種。國外采用的都是前者。由于我國浮子——齒帶液面計還處在試產(chǎn)階段,一般都采用玻璃板式液面計。玻璃板式液面計直接性好,可以指示高液位和低液位。[在此處鍵入] 20這種結(jié)構(gòu)定型規(guī)格長度較短,而球罐直徑較大,要求裝設許多個液面計才能看到全液位,結(jié)構(gòu)較為復雜,管接頭增多,易滲透。五、工廠制造及現(xiàn)場組裝1、工廠制造1.1.原材料檢驗制造廠必須按照圖紙及有關技術條件對制造球形容器的鋼板進行檢驗。首先必須了解鋼板的使用狀態(tài), 其次要了解進場鋼板的實際狀態(tài)是否與使用狀態(tài)相符。鋼板的狀態(tài)與使用狀態(tài)相符和則應按技術要求進行化學或物理性能檢驗。1.2.瓣片加工1.球瓣成型方法球殼瓣的瓣片是由鋼板通過壓機和壓力加工而達到需要的狀態(tài)。這個過程成為成型操作。球瓣的成型操作冷壓,熱壓及溫壓。成型方法取決于材料種類,厚度,曲率半徑。熱處理強度,延性和設備能力。在本設計中采用冷壓成型的加工方法。為了提高球瓣的精度,特別是適用于熱處理狀態(tài)使用的并以使用狀態(tài)供貨的鋼板,建議瓣片采用冷壓成型。2.瓣片的放樣及坡口加工〈1〉瓣片的放樣球殼是雙曲面,不可能在平面上精確展開。因此瓣片不可能一次精確下聊。通常先按近似展開作初步下料,在壓制成型后再進行第二次下料?!?〉坡口加工圓柱形殼可先開坡口,再成型;而球瓣就不行。各球瓣的焊接坡口,必須在球瓣壓制成型后加工,亦可與瓣片第二次下料結(jié)合進行。坡口加工可采用火焰切割,風鏟,機械加工急打磨。亦可采用各種方法結(jié)合進行。加工坡口的最理想的方法是機械加工。他不象火焰切割會在坡口表面上留下氧化皮,也不會造成材料局部硬化和變形。坡口加工后必須仔細檢驗坡口表面,不得有分層,開裂或影響焊接質(zhì)量的缺陷。在坡口加工后應涂上防護層,目前已有專用于坡口防銹的涂層。3.瓣片的測量在設計圖紙上已給出球瓣的精確尺寸。在成型時,根據(jù)需要隨時檢驗有關尺寸。成品檢驗一般作瓣片四邊弦長檢驗;對角線尺寸檢驗及瓣片曲率檢驗?,F(xiàn)場組裝[在此處鍵入] 21組裝方法:單片組裝法:又稱散裝法,即把單張球瓣逐一組裝成型的方法,因彈片組裝,故不需要很大起吊能力的機具和安裝場地,準備工作量小,組裝速度快,且組裝精度易保證,組裝應力小。拼大片組裝法:指在胎具上把已欲裝編號后的各帶塊中,把鄰近的兩張或更多的球瓣拼接成較大的一組合瓣,然后吊裝各組合瓣成球。拼大片組裝法由于部分球瓣在地面進行施焊,故可采用自動焊。提高這部分的焊接質(zhì)量,減少了高空作業(yè)量和工夾具的數(shù)量。拼環(huán)帶組裝法:a.把各環(huán)帶的球罐在平臺上組裝焊接成環(huán)帶, 然后組拼各環(huán)帶。組拼環(huán)帶一般從下半球開始,吊裝好的一環(huán)帶,焊好焊縫,如此類推,把各環(huán)帶拼焊成塊。b.把環(huán)或數(shù)環(huán)球瓣在平臺上組裝焊成中間環(huán)。把上極板與溫帶和下極板與下溫帶在平臺上分別裝焊成上蓋和下蓋,然后分次序吊裝拼焊成球。拼半球組裝法:它是分帶組裝法的一個形式,它一般是先在平臺上用拼環(huán)帶的方法將球瓣分別組裝成兩個半球,然后在基礎上將兩個半球裝拼成整球;或在回轉(zhuǎn)胎架上將兩個半球組焊成整球再吊裝于基礎上。分帶,整體混合組裝法:首先將各支柱截為兩部分()。把上部支柱與赤道環(huán)帶在平臺上組拼好,點固焊,必要時在主從縫兩端焊一連碼,以防起吊時點焊爆裂,然后吊起赤道環(huán),與已就位于基礎上的下部支柱相對拼。然后以組裝好的赤道帶為基準,用整體組裝的方法,將其余的球瓣組裝成球。組裝準備組裝前的準備工作很多,例如安裝平臺的鋪設,設置拼片及檢驗用的胎具,電源,水源,風源以及液化氣管線的接通,各種組裝設備的檢查。此外還有:基礎檢查驗收不論采用何種安裝手段,基礎尺寸的精度直接影響到該球罐的質(zhì)量和施工進度。故在土建部門提供基礎質(zhì)量合格證書及施工許可手續(xù)后,應參照有關要求認真復合基礎的各結(jié)構(gòu)尺寸,位置,標高,公差等。球瓣幾何尺寸檢驗和理化檢驗在安裝之前對球瓣的曲率及尺寸精度必須嚴格檢查。檢查時應把球瓣吊到胎具上進行,對不合格的殼板要進行調(diào)校。此外,球瓣的外觀質(zhì)量對球罐的質(zhì)量影響很大。故在球罐安裝前,必須對球罐逐張認真檢查,對發(fā)現(xiàn)的表面缺陷應按標準規(guī)定的方法修整和復查。同時,周邊的皺折,坡口成型及加工質(zhì)量都必須根據(jù)有關的規(guī)范和要求嚴格控制。組裝精度的控制支柱偏差的控制[在此處鍵入] 22目前,我國的一些規(guī)范中規(guī)定支柱的垂直偏差 為:15mm其中采用平墊鐵組來保證支柱的偏差會得到比較好的結(jié)果。它只要利用不同厚薄的平墊鐵組來調(diào)整保證的誤差。由于各平墊鐵組在各其敦上達到標高及水平標準,所以吊裝支柱后,水平標高和鉛錘度都自然達到規(guī)定要求。在某些情況下可混合采用平墊與斜墊鐵組,平墊鐵安放在基墩中間,旁邊再墊斜墊以備調(diào)整。橢圓度,焊縫錯邊量和角變形在球罐安裝過程中,他們是主要的控制對象之一。他們的出現(xiàn)往往是由于壓制球瓣的精度不夠,以及運輸過程的損壞或堆放不妥所造成的。所以,在組裝前對球瓣的成形曲率和尺寸精度的檢查是不能放松的。正確選用組裝方法對避免上述偏差起很大作用。另外,裝夾具的正確選用,對控制偏差起很大作用。當然,橢圓度與角變形最終還得由焊接工序來保證,但保證在焊接前使偏差降到最小值是最終保證偏差的先決條件之一。第六章焊接與檢查6.1鋼材的可焊性一般說,一種材料,使用的焊接設備,采用的焊接工藝越簡單,其接頭的性能越接近母材,則認為材料的可焊性好。反之則認為可焊性較差。鋼材中的主要元素對焊接熱影響區(qū)的裂紋生成有很大影響。一般說碳當量值越大則可焊性越差。6.2 焊接工藝的確定焊接方法的選擇在球罐的建造中采用較多的是手工電狐焊及埋狐自動焊。在選擇時主要考慮材料的性能,特別是韌性,以及焊接位置。對以熱處理來獲得缺口韌性的鋼,為了保證熱影響區(qū)韌性,常選用熱輸入量低的焊接方法。此外,球罐的現(xiàn)場安裝需要安全位置焊接,故一般都采用手工電弧焊。焊條,焊絲,焊劑的選擇要求填充金屬能得出良好的焊縫,其強度和和韌性不亞于母材,一般就要求焊縫金屬有與母材相適應的化學成分。對低合金高強度鋼的焊接,推薦采用低氫焊條甚而超低氫焊條。但這時,對焊條的烘烤保管特別重要。否則適得其反。預熱的選擇預熱是指施焊前,把焊接工件加熱到比環(huán)境溫度更高的某一溫度,并在此溫度下進行焊接。預熱的目的為:防止焊縫金屬或熱影響區(qū)裂紋產(chǎn)生;減少變形量;防止焊縫金屬或熱影響區(qū)的塑性,韌性降低。預熱減少了溫度梯度,降低了冷卻速度,因此減小了焊縫收縮的應力及變形,避免了裂紋。通常預熱溫度隨母材的厚度,含碳量,合金元素量的增加而提高,預熱溫度不夠高,[在此處鍵入] 23因而對降低殘余應力作用不大,當介質(zhì)及環(huán)境有可能產(chǎn)生應力腐蝕時,就得進行焊后熱處理。6.3 焊后熱處理焊后熱處理的確定(1).依據(jù)現(xiàn)行的壓力容器設計規(guī)范各壓力容器設計規(guī)范對材料在制作過程中的冷變形超過某一值時都要作中間熱處理。如碳鋼某生變形量超過5%或低合金鋼其冷變形量超過3%。其次,壓力容器設計規(guī)范也對材料超過某一厚度范圍時要求作焊后熱處理。(2).按貯存介質(zhì)的要求如貯存介質(zhì)在操作條件下有應力腐蝕傾向時,則應考慮焊后熱處理,以防出現(xiàn)應力腐蝕開裂。(3).對結(jié)構(gòu)部件的考慮在球罐制作時存在人孔結(jié)構(gòu)與球瓣的焊接結(jié)構(gòu),支柱與球瓣的焊接結(jié)構(gòu),開孔補強與球瓣的焊接結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)由于施焊截面大,有必要對這些結(jié)構(gòu)單獨進行焊后熱處理。焊后熱處理除結(jié)構(gòu)部件的熱處理可考慮采用爐內(nèi)熱處理外,由于球罐的體積較大,故一般球罐的整體熱處理都采用現(xiàn)場內(nèi)燃法熱處理。第七章 檢查檢查和驗收的標準除需按JB1127-80≤鋼制焊接球形貯罐技術條件≥、B741—80≤鋼制焊接壓力容器技術條件≥,勞動人事部≤壓力容器安全監(jiān)察規(guī)程≥、≤球罐開罐檢查要點≥等有關文件外,并需遵守設計文件所提出之要求。7.1支柱尺寸精度檢查1、支柱總長度和不直度檢查支柱總長度公差 mm,支柱全長的不直度≤ L/1000且<10mm。2、支柱與底板的組焊應垂直,其垂直度允差不大于 2mm。7.2竣工檢查球罐在制造、組裝焊接完成交付使用前應經(jīng)強度及嚴密性的竣工檢查。水壓強度試驗是對球罐設計、制造、
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