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1、球形储罐北方民族大学化工学院过程装备专业张玉龙球形储罐简介我们把用于储存液体和气体物料的球形容器称为球形储罐。球形储罐壳体受力均匀,在相同直径和相同工况下,球形容器的薄膜应力仅为圆筒形容器环向应力的一半,相应承压能力强﹔且相同容积下球壳表面积最小,质量轻﹔但因球形储罐容积大,需制造厂成形球壳板,安装单位现场组装焊接,制造安装有一定难度,技术要求相对较高。国内外球罐用钢的进展情况球罐用钢方面国际上有两种倾向：美国和日本对球壳用材倾向于采用屈服限为500-800MPa的高强度钢，其特点是球壳薄、经济性好，但焊接工艺苛刻，控制不好有可能产生脆性破坏；法国、英国、德国
2、对球壳用材倾向于采用屈服点为500MPa以下的中、低强度钢，其特点是球壳厚、经济性差，常常要通过整体热处理消除残余应力，但运行安全，事故少。我国新型球罐用钢的研究进展情况70年代：高参数球罐用钢全部依赖进口80年代初：乙烯、丙烯球罐国产化，Rel490MPa级的低焊接裂纹敏感性（CF）钢，CF-62钢，命名为07MnCrMoVR(-20℃)和07MnNiCrMoVDR钢(-40℃)。90年代：常温球罐用低合金钢只有16MnR、15MnVR、15MnVNR、07MnCrMoVR及后来开发的15MnNbR等五个钢号。21世纪初：引进宽厚钢板生产线，硬件设施达到国际
3、水平，对国外先进钢材生产技术消化、吸收，自主创新，解决我国特大型天然气球罐国产化中用材问题。与发达国家差距：品种、品质和板面尺寸。不能满足制造10000m³球罐的需要。目前，国内乙烯工业低温球罐选材主要有2种做法：一种是选用国产材料，另一种是选用进口材料。据不完全统计，国内目前正在运行的1500m³以上的乙烯球罐约60台，其中选用进口材料的球罐约20台(多为1700m³～2000m³)。目前在用的采用进口材料制造的1000m³以上的乙烯球罐，其材料主要有REVERACR610I、N—TUF490、SPV490Q+LT50以及JFE—HITEN610U2I等。早
4、期采用REVERACR610L钢板制造的球罐，安装后未进行整体热处理，在球罐内壁多次出现过裂纹，球罐存在缺陷的几率较大。N—TUF490使用制造的经验较多，已可以与国产的锻件匹配，经过整体热处理之后运行情况良好，球罐的安全使用性能较高。近些年，使用JFE—HITEN610U2L制造乙烯球罐的业绩也很多，例如吉化乙烯改造扩建工程，其中的2000m³乙烯球罐即是采用此类材料，安装后进行整体热处理，投产运行后情况良好。目前，在用的采用国产材料制造的1000m³以上的乙烯球罐的材质均为国产CF—62钢(07MnNiCrMoVDR钢)，虽然由国产钢材制造的乙烯球罐(到目
5、前为止100％合格)，还未出现过因钢材本身引起的质量问题，但在制造、安装上与进口钢板在性能上还存在着一定的差距。与进口钢板相比，国产钢板板幅小，因而制造球罐时球壳分片多，焊缝比较长，产生缺陷的可能性较大。CF—62钢板具有较好的低裂纹敏感性，但在大线能量焊接性能上还需进一步提高论证，并有待于制造安装大型球罐的业绩来证明。球壳球形储罐型式多样,从形状看,有圆球形和椭球形﹔从壳体的层数看,有单层﹑多层﹑双金属层和双重壳球罐﹔从支承方式看,有柱式和裙式﹔从球壳板结构型式分有桔瓣式﹑足球瓣式和混合式。(a)桔瓣式(b)足球瓣式(c)混合式图24-1球壳板结构型式桔瓣式
6、是先用纬线将球壳切割成球带,再以相邻两条径线将球带分割成球壳板,这种分瓣法叫桔瓣式分瓣法。其特点是球壳的拼装焊缝规则﹑施工组装较简便。缺点是各带因位置不一,球壳板尺寸规格多,只能在本带或上下对称带之间互换,原材料利用率低,焊缝较长,球极板往往因宽度窄小,使接管布置拥挤,甚至造成焊缝难以错开。足球瓣式是将球体沿径纬方向切割,每块球壳板的结构尺寸完全相同,互换性好,下料成型规格化,材料利用率高,拼装焊缝长度短,相应检测工作量亦小。缺点是球壳板交接处有Y型焊缝,焊缝布局复杂,施工组装困难,对球壳板的精度要求高。混合式兼备了桔瓣式和足球瓣式两者的特点,是将球壳除极板采
7、用足球瓣式外,其余均用桔瓣式球壳板。相对桔瓣式而言,混合式的优点是材料利用率较高,焊缝长度有所缩短,球壳板数量减少,故特别适用于大型球罐。缺点是因具有两种型式的球壳板,组装校正较麻烦,仍有Y型接缝,制造精度要求高。为便于安装和制造将球罐分为三带球罐和七带球罐球壳板成形球壳板成形共分两个步骤：球壳板由制造单位压制成形。制造单位下料前应按质量证明书对钢材进行验收,必要时尚应复验,并按标准或图样要求进行冲击试验和超声检测。1、下料球壳板下料方法有二次下料法和一次下料法两种。二次下料法是先对球壳用钢板进行近似平面展开(球面是不能在平面上展开的,故此近似平面展开带来较大
8、误差),加上适当的预放量和压制回弹量进
