七、球罐

　　--球罐為大容量、承壓的球形儲存容器;

　　廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金等部門，它可以用來作為液化石油氣、液化天然氣、液氧、液氨、液氮及其他介質(zhì)的儲存容器。

　　也可作為壓縮氣體(空氣、氧氣、氮氣、城市煤氣)的儲罐。

　　--球形罐與立式圓筒形儲罐相比，

　　在相同容積和相同壓力下，球罐的表面積最小，故所需鋼材面積少;

　　在相同直徑情況下，球罐壁內(nèi)應(yīng)力最小，而且均勻，其承載能力比圓筒形容器大1倍，故球罐的板厚只需相應(yīng)圓筒形容器壁板厚度的一半。

　　結(jié)論：

　　--采用球罐，可大幅度減少鋼材的消耗，一般可節(jié)省鋼材30%～45%;

　　--球罐占地面積較小，基礎(chǔ)工程量小，可節(jié)省土地面積。

　　(一)球罐的構(gòu)造與分類

　　1、球罐的構(gòu)造

　　--球罐由球罐本體、球罐支柱(承)及附件組成。

　　(1)球罐本體。

　　--球殼有環(huán)帶式(橘瓣式)、足球瓣式、混合式結(jié)構(gòu)三種形式。

　　(2)球罐支柱(承)。

　　--球罐支柱(承)是用于支承球罐本體重量和儲存物料重量的結(jié)構(gòu)部件，

　　--球罐支柱(承)有柱式、裙式半埋入式及高架式支座多種。

　　(3)球罐的附件

　　1)梯子平臺。一般球罐設(shè)置頂部平臺和中間平臺，頂部平臺是工藝操作平臺。

　　2)人孔和接管。人孔是為了操作人員進出球罐進行檢驗和維修而設(shè)置的，同時也用于現(xiàn)場組裝焊接球罐時進行焊后整體熱處理、進風(fēng)、燃燒口和煙氣排出等。

　　3)水噴淋裝置。球罐上裝設(shè)水噴淋裝置是為了貯存的液化石油氣、可燃氣體和毒性氣體的隔熱需要，同時也可起消防保護作用。

　　4)隔熱和保冷設(shè)施。隔熱和保冷一般是為了保證貯存介質(zhì)的一定溫度。儲存液化石油氣、可燃性氣體和液化氣及有毒氣體的球罐和支柱，應(yīng)該設(shè)置隔熱設(shè)施。球罐儲存低溫物料(如乙烯、液氨等)時應(yīng)設(shè)保冷裝置。

　　5)液面計。為了觀測球罐內(nèi)液位情況，一般在儲存液體和液化氣體的球罐中裝置液面計。

　　6)壓力表。為了測量球罐內(nèi)的壓力而設(shè)置壓力表。考慮到壓力表由于某種原因而發(fā)生故障或由于儀表檢查而取出等情況，應(yīng)在球殼的上部和下部各設(shè)一塊壓力表。

　　2、球罐分類

　　球罐的結(jié)構(gòu)根據(jù)不同的使用條件(介質(zhì)、容量、壓力濕度)有不同的結(jié)構(gòu)形式。

　　--通常按照外觀形狀、殼體構(gòu)造和支承方式的不同來分類。

　　(1)按形狀分為圓球形和橢球形

　　(2)按殼體層數(shù)分為單層殼體和雙層殼體

　　--單層殼體最常見，多用于常溫高壓和高溫中壓球罐。

　　(3)按球殼的組合方式分為：純橘瓣式、純足球瓣式和足球橘瓣混合式。

　　1)純橘瓣式球殼是按橘瓣結(jié)構(gòu)形式(或稱西瓜皮瓣)進行分割組合的。

　　這種球殼的特點是：球殼拼裝焊縫較規(guī)則，施工簡單。

　　球罐支承大多數(shù)為赤道正切柱式支承。

　　2)足球瓣式球殼。

　　3)足球橘瓣混合式球殼。其結(jié)構(gòu)特點是赤道帶采用橘瓣式，上下極板是足球瓣式。

　　優(yōu)點是制造球皮工作量小，焊縫短，施工進度快;

　　另處可以避免支柱搭在球殼焊縫上帶來的不足。

　　--缺點是兩種球瓣組裝校正麻煩，球皮制造要求高。

　　(4)按支承結(jié)構(gòu)分為柱式支承和裙式支承，半埋入式支承、高架支承等。

　　(二)球罐的安裝施工

　　1、球罐的拼裝方法

　　(1)分片組裝法。

　　采用分片組裝法的優(yōu)點是：施工準備工作量少，組裝速度快，組裝應(yīng)力小，而且組裝精度易于掌握，不需要很大的吊裝機械，也不需要太大的施工場地;

　　缺點是：高空作業(yè)量大，需要相當(dāng)數(shù)量的夾具，全位置焊接技術(shù)要求高，而且焊工施焊條件差，勞動強度大。

　　--分片組裝法適用于任意大小球罐的安裝。

　　(2)拼大片組裝法。

　　拼大片組裝法是分片組裝法的延伸。

　　拼大片組裝法由于在地面上進行組裝焊接，減少了高空作業(yè)，并可以采用自動焊進行焊接，從而提高了焊接質(zhì)量。

　　(3)環(huán)帶組裝法。

　　環(huán)帶組裝法一般都是在現(xiàn)場進行預(yù)制并組裝。

　　--在臨時鋼平臺上，先后將赤道帶，上下溫帶、上下極板分別組對焊接成環(huán)帶，然后將各環(huán)帶組裝焊接成球體。

　　環(huán)帶組裝法組裝的球殼，減少了高空作業(yè)和全位置焊接，施工進度快，提高了工效;同時也減少了不安全因素，并能保證縱縫的焊接質(zhì)量。

　　環(huán)帶組裝法一般適用于：中、小球罐的安裝。

　　(4)拼半球組裝法。

　　拼半球組裝法施工方法的特點是：高空作業(yè)少，安裝速度快，但需用吊裝能力較大的起重機械等，故僅適用于中、小型球罐的安裝。

　　(5)分帶分片混合組裝法。這種方法適用于中、小型球罐的安裝。

　　上述這組裝方法中，在施工中較常用的是分片組裝法和環(huán)帶組裝方法。

　　2、球罐焊接

　　球罐的焊接，焊縫包括平、立、仰、橫各種位置的焊接，技術(shù)要求嚴格。

　　3、球罐焊前預(yù)熱、焊后熱處理及整體熱處理

　　--焊前預(yù)熱的目的：就是為了防止焊接金屬的熱影響區(qū)產(chǎn)生裂紋，減少應(yīng)力變形量，防止金屬熱影響區(qū)的塑性、韌性的降低，并且可以除去表面水分。

　　--焊后熱處理的主要目的：一方面是釋放殘余應(yīng)力，改善焊縫塑性和韌性;更重要的是為了消除焊縫中的氫根，改善焊接部位的力學(xué)性能。

　　遇有下列情況的焊縫，均應(yīng)在焊后立即進行焊后熱消氫處理。

　　1)厚度大于32mm的高強度鋼;

　　2)厚度大于38mm的其他低合金鋼;

　　3)鍛制凸緣與球殼板的對接焊縫。

　　(3)整體熱處理

　　--整體熱處理的目的。

　　球罐整體熱處理的目的是為了消除由于球罐組焊產(chǎn)生的應(yīng)力，穩(wěn)定球罐幾何尺寸，改變焊接金相組織，提高金屬的韌性和抗應(yīng)力能力，防止裂紋的產(chǎn)生。

　　同時，由于溶解氫的析出，防止延遲裂紋產(chǎn)生，預(yù)防滯后破壞，提高耐疲勞強度與蠕變強度。

　　對壁厚大于34mm的各種材質(zhì)的球罐都采用整體熱處理。

　　--整體熱處理的方法：內(nèi)燃法和電熱法。

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