(完整版)球形储罐图文简介
5.3球形储罐 Spherical Storage Tank
足球瓣式
优：材料利用率高，焊缝长度缩短，球壳 板数量减少，极板尺寸较大，易布置人孔， 接管赤道用桔瓣式，可避开支柱搭在球 壳板的焊接接头上。
（1）（3）基本参数是GB/T 17261《钢 制球形储罐型式与基本参数》
（3）拉杆
（3）拉杆 作用：承受载，地震载荷，增加球罐稳定
性。 形式：可调式拉杆，每根拉杆两段间用可
调螺母。(图5-22) 固定式拉杆(图5-23) 优：制作简单，施工方便，但不可调节。
5.3.3人孔和接管Manhole and Nozzle
（1）人孔 Manhole 作用：检验，维修，施工中，通风，组装，搬运，
热处理时，用来调节空气，排烟。 数量位置：二个人孔，上下极板上。 尺寸：DN500 （2）接管 Nozzle 设计：厚壁管或整体锻件凸缘等补强，采用与球
相同（近）的材质，尽量布置在上下极板,以便集 中控制，均需设加强筋。 相应法兰用凹凸面法兰。
5.3.4附件 Accessories
（2）足球瓣式罐体
（2）足球瓣式罐体 （p255, 图5-17） 球壳划分类似足球，可以用尺寸相同或相
似的四边形或六边形球瓣组焊而成。 优：球壳板尺寸相同，下料成型方便，材
料利用率高，焊接检验工作量小。 缺：焊缝布道复杂，施工组装困难。 适用：容积小于120m3球罐，很少采用
（3）混合式罐体
（2）支柱与球壳的连接
（2）支柱与球壳的连接 可采用：直接连接，加托板结构，U形柱
结构，支柱翻边结构(图5-20) 直接连接：适合大型球罐 加托板：解决由于连接部下端夹角小，间
隙窄，难施焊问题。 U形柱：适合低温球罐对材料的要求 翻边结构：解决下端耐焊施，改善该部位
球罐的知识介绍
球罐的知识介绍（一）球罐球罐为大容量、承压的球形储存容器，广泛应用于石油、化工、冶金等部门，它可以用来作为液化石油气、液化天然气、液氧、液氨、液氮及其他介质的储存容器。
也可作为压缩气体（空气、氧气、氮气、城市煤气）的储罐。
球形罐与立式圆筒形储罐相比，在相同容积和相同压力下，球罐的表面积最小，故所需钢材面积少；在相同直径情况下，球罐壁内应力最小，而且均匀，其承载能力比圆筒形容器大1倍，故球罐的板厚只需相应圆筒形容器壁板厚度的一半。
由上述特点可知，采用球罐，可大幅度减少钢材的消耗，一般可节省钢材30%～45%；此外，球罐占地面积较小，基础工程量小，可节省土地面积。
（一）球罐的构造与分类1、球罐的构造球罐由本体、支柱（承）及附件组成。
（1）球罐本体球罐本体是球罐结构的主体，它是球罐储存物料承受物料工作压力和液体静压力的构件。
由于球壳体直径大小不同，球壳板的数量也不一样，球壳有环带式（橘瓣式）、足球瓣式、混合式结构三种形式。
（2）球罐支柱（承）球罐支柱（承）是用于支承球罐本体重量和储存物料重量的结构部件，有柱式、裙式半埋入式及高架式支座多种。
1）柱式支座。
赤道正切柱式支座是使用最多的一种形式，另外，还有V型支承或三柱合一型支承。
2）裙式支座。
这种结构的特点是支座较低，由钢板制成，其优点是稳定性好，节省钢材。
3）半埋入支座。
这种结构是半球体支承于钢筋混凝土基础上。
（3）球罐的附件1）梯子平台。
一般球罐设置顶部平台和中间平台，顶部平台是工艺操作平台。
2）人孔和接管。
人孔是为了操作人员进出球罐进行检验和维修而设置的，同时也用于现场组装焊接球罐时进行焊后整体热处理、进风、燃烧口和烟气排出等。
3）水喷淋装置。
球罐上装设水喷淋装置是为了贮存的液化石油气、可燃气体和毒性气体的隔热需要，同时也可起消防保护作用。
4）隔热和保冷设施。
隔热和保冷一般是为了保证贮存介质的一定温度。
储存液化石油气、可燃性气体和液化气及有毒气体的球罐和支柱，应该设置隔热设施。
球形储罐介绍资料
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500800MPa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。
目前，在用的采用国产材料制造的 1000 m³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
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2 000 m³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。
面是不能在平面上展开的 , 故此近似平面展开带来较大误
差),加上适当的预放量和压制回弹量进行第一次粗下料 ,然 后用圆弧模板校正两维坐标的球面曲率圆弧,再进行第二次 精下料,获得所需球壳板。这种方法设计者仅提供球壳板主 要外形尺寸 ,其设计放样程序在制造单位进行 , 具体尺寸由
制造单位自行决定。
一次下料法由设计者根据球壳板的空间曲面尺 寸经过计算 , 提供制造单位完整的立体标定施工图 , 制造单位按图一次下料压制成型。一次下料法需借
球罐讲义_图文
第24章球形储罐压力容器设计工程师培训教材目录•24.1 型式(TYPE•24.2 球壳板(SHELL PLATES•24.3 装量高度(FILLING HEIGHT•24.4 标准(STANDARD•24.5设计(DESIGN•24.6材料(MATERIAL•24.7零部件﹑附件(PARTS,ATTACHMENTS•24.8球壳板成形(FORMING OF SHELL PETALS•24.9组焊(ASSEMBLY WELDING•24.10无损检测(NONDESTRUCTIVE EXAMINATION•24.11焊后整体热处理(POSTWELD HEAD TREATMENT FOR COMPLETED TANK AS A WHOLE•24.12产品焊接试板(PRODUCT WELDED TEST COUPON•24.13压力试验和气密性试验(STATIC PRESSURE TEST AND PNEUMATIC TEST•24.14特种球罐(SPHERICAL TANK FOR SPECIAL PURPOSE24.1型式(a桔瓣式(b足球瓣式(c混合式图24-1 球壳板结构型式表24.1 1000m3桔瓣式与混合式球罐比较表型式球壳分带数支柱根数总块数各带分块数焊缝长度(m桔瓣式58543+16+16+16+3352引进罐混合式38287+14+7272桔瓣式581054663+16+16+16+33+20+20+20+3GB/T17261混合式3481030547+16+77+20+20+724.2球壳板•球壳板设计要点﹕•(1球壳板的几何尺寸应尽可能大。
•(2选择合适的钢板规格,提高板材利用率。
•(3规格要少,互换性要好。
•(4相邻带纵焊缝应相互错开。
•(5焊缝布局应均匀,减少装配应力﹑拘束应力与残余应力。
•(6必须考虑压机及起重能力。
图24-2 引进1000m3丙烯罐俯视图名称块数球壳板尺寸长x宽(弧长mm原材料钢板尺寸长x宽,mm赤道板温带板极中板极侧板2040246155x2450 (20块6250x3515 (20块6085x3055 (2块5330x3065 (2块面积总和(m2公称容积内径各带板数各带球心角°(m 3 (mmL22550242424E403020141416892.5表24.2-2 国外某公司液体球罐球壳板分割表表24.2-2附图-球罐型式球罐装量系数与装量高度关系:装量系数K 系球缺体积V ´与壳体积V 之比值:令:装量系数K 相对应的装量高度H 为:H=kDi k 为装量高度系数,则:K=3k 2-2k 3例:1000m 3丙烯球罐,内径Di=12300mm,装量系数K=0.9,求装量高度?解:查表24.3:K=0.9得k=0.8042则其装量高度为:H=kDi=0.8042x12300=9891.66mm 24.3 装量高度32343('iR HRi H V V K ππ-==HDi表24.3 装量系数K与装量高度系数k的关系序号项目GB12337-1998GB50094-981编制颁发全国压力容器标准化技术委员会提出国家质量技术监督局发布建设部编制建设部与国家技术监督局联合发布2适用范围P=4MPaV≥50m3桔瓣或混合式支柱支撑碳钢或低合金钢制球形储罐0.1MPa≤P≤4MPaV≥50m3桔瓣或混合式支柱支撑碳钢或低合金钢制球形储罐3内容设计﹑制造﹑组焊﹑检验与验收仅从现场施工出发,规定了施工与验收要求表23.4-1 GB12337与GB50094比较表24.4 标准表24.4-2 GB12337与GB50094控制值的差异序号项目GB12337-1998GB50094-981支柱安装找正后,H≤8m时,在球罐径向和周向两个方向的垂直允许偏差ΔmmΔ≤10Δ≤122碳素钢球壳对接接头应进行100%射线或超声检测的厚度mmδ>30δ>383碳素钢应进行焊后热处理的厚度mmδn>32δn>34420R 16MnR热处理工艺℃625±25600±25 5热处理升降温控制起始点℃400300 6压力试验时对液体温度要求℃≦5≦024.5设计•球罐设计时应考虑以下载荷:•(1压力﹔•(2液体静压力﹔•(3球罐自重(包括内件以及正常工作条件下或压力试验状态下内装物料的重力载荷﹔•(4附属设备与隔热材料﹑管道﹑支柱﹑拉杆﹑梯子﹑平台等的重力载荷﹔•(5风载荷,地震载荷,雪载荷。
在用压力容器全面检验(球形贮罐)1
3.4 超声波测厚 3.4.1 对每块球片测五点，每个接管测4点，每点测二次。 3.4.2 对液位波动部位，宏观检查和测厚过程中，有怀疑 的部位增加测厚点。 3.4.3采用超声测厚仪进行壁厚测定，精度为±（T%+0.1） mm。绘制测厚部位图。
1.2.5开孔 球罐开孔应尽量设计在上下级上，便于集中控制， 便于在制造厂完成接管的组焊和进行焊后消除应力热处 理，保证接管部位的质量。开孔应避开焊缝，若不得不 在焊缝上开孔是，则以开孔中心为圆心，1.5倍开孔直径 为半径的圆中所包含的焊缝必须经100%无损检测合格。 二、我公司球形贮罐的基本概况 扬子石化公司共有大，小各种球罐90余台，其中： 烯烃厂24台，炼油厂12台，芳烃厂6台，化工厂3台，贮 运厂40余台，塑料厂1台，扬子百江3台。盛装介质为各 种化工原料或成品，有：石油液化气，乙烯.丙烯.石脑 油.丁二烯.环氧乙烷…….及各种苯类产品。球罐的规格最 大的3000立方米，最小的120立方米。
在用球罐常见性危害缺陷(内表面裂纹) 母材
热影响区 焊缝 热影响区
在用球罐常见性危害缺陷(内表面裂纹) 热影响区
焊缝
热影响区
母材
对球罐的超声检测中直接发现焊缝内部产生的疲劳 裂纹是很少见的，超声检测主要发现的还是球罐安装过 程中漏检的气孔、夹渣、未熔合和未焊透等原始焊接缺 陷。许多情况下对超标的焊接缺陷采取缺陷安全评定的 方法予以保留，而安全评定需要知道缺陷的长度和自身 高度。超声检测方法的特点是可以较精确测出焊缝内缺 陷的长度和自身高度，为缺陷的安全评定提供缺陷的几 何尺寸数据。超声测厚的母材厚度除内装特殊介质以外 一般也不会有太多的减薄，所以在用球罐的全面检验主 要是内表面. 外表面的磁粉探伤，又以内表面的荧光磁粉 探伤更为重要。
球形储罐介绍
目前，在用的采用国产材料制造的 1000 m³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。
控制球罐内部物料温度和压力，它是 油罐上装设的一种水冷却降温设施，在夏 天气温高的时候，对地面油罐不断均匀地 进行喷淋水冷却，水由罐顶经罐壁流下， 使冷却水带走油罐所吸收的太阳辐射热， 降低油罐气体空间温度，使昼夜油面温度 变化幅度减小，大大减少油罐小呼吸损耗
球罐喷淋装置主要由热浸镀锌喷淋环管、 限流孔板、金属软管、过滤器、控制阀门和 水雾喷头组成，用管箍固定在储罐壁定位的 支架上，向保护对象以设定的角度喷射水雾 从而达到灭火和冷却的目的。
柱式支座的优缺点：
优点
• 受力均匀，弹性好 • 能承受热膨胀的变形，安装方便，施工简单，容易调
整
• 现场操作和检修也方便
缺点 • 球罐重心高，相对而言稳定性差。
支柱于球体的连接：
支柱与球体连接处可采用：
1 •直接连接结构 2 •加托板的结构形式 3 •U形柱结构形式 4 •支柱翻边结构形式
支柱于球体的四种连接形式：
2、平台梯子 球罐外部设有顶部平台,中间平台以
及为了从地面进入这些平台的斜梯﹑直梯 或盘梯。大型球罐为便于检修可在内部设 置旋转的内梯。
3、隔热 储存液化石油气﹑可燃性气体及有毒
球形储罐介绍概述.
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2 000 m³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。
21世纪初：引进宽厚钢板生产线，硬 件设施达到国际水平，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10000 m³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1 500 m³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1 700 m³ ～2 000 m³)。
桔瓣式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。
球形储罐介绍
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 • 4908M0年Pa代级初的：低乙焊烯接、裂丙纹烯敏球感罐性国（产CF化），钢R，el
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。
球形储罐
中煤蒙大聚乙烯 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。
2、温度计︰应在球罐上安装一个以上 的温度计。保护管应具有足够强度。低温 球罐或在寒冷地区装设的球罐,必须防止雨 水﹑湿气等流入测温保护管内而结冰,从而 影响正确的温度测定。
3、液位计︰贮存液体或液化气体的球 罐应装设现场和远传液位计,不推荐选用玻 璃板液位计。液位计要有高低液位报警装 置,防止装载过量﹑抽空,特别在装载液化石 油气时更应慎重,应单独设高液位报警和带 联锁的高高液位报警,以免发生事故。
拉杆
• 拉杆的作用是用以承受风载荷与地震载荷 作用，增加球罐的稳定性。
• 拉杆按结构可分为：可调式和固定式两种。 • 可调式拉杆分为：单层交叉可调式拉杆；
双层交叉可调式拉杆；相隔一柱单层交叉 可调式拉杆。
单层、双层交叉可调式拉杆
相隔一柱单层交叉可冷设施
为便于安装和制造将球罐分为三带球罐和七带球罐
球形储罐
第三节球形储罐5.3.1 罐体5.3.2 支座5.3.3 人孔和接管5.3.4 附件分类：①外观：A.球形；B.椭球形。
②壳体构造方式：A.球壳层数:a.单数；b.多数。
B．球壳组合方案：a.桔瓣式；b.足球瓣；c.混合式。
③支撑方式：A.支柱式支座；筒形或锥形裙式支座。
典型结构示例：圆球形单层纯桔瓣式赤道正切球罐罐体（上下极板、温带板、赤道板）支柱、拉杆、操作平台、盘梯、附件（人孔、接管、液面计压力计、温度计、安全泄放装置等）5.3.1 罐体作用：储罐主体，储存物料、承受物料工作压力和液柱静压力。
按其组合方式分：纯桔瓣式罐体、足球瓣式罐体、混合式罐体。
（1）纯桔瓣式罐体：球壳全部按桔瓣片形状进行分割成型后再组合215特点：球壳拼装焊缝较规则，施焊组装容易，加快组装进度并实施自动焊；便于布置支座，焊接接头受力均匀，质量较可靠。
缺点：球瓣在不同带位置尺寸大小不一，互换有限；下料成型复杂，板材利用率低；球极板尺寸往往较小，人孔、接管等容易拥挤，有时焊缝不易错开。
应用：适用于各种容量的球罐。
（2）足球瓣式罐体：由四边形或六边形组成特点：每块球壳板尺寸相同，下料成型规格化，材料利用率高，互换性好，组装焊缝较短，焊接及检验工作量小。
缺点：焊缝布置复杂，施工组装困难，对球壳板的制造精度要求高。
216应用：容积小于120m3的球罐。
（3）混合式罐体1-上极2-赤道带3-支柱4-下极图5-18 混合式球罐特点：赤道带、温带——桔瓣式；极板——足球瓣式；材料利用率——高；焊缝长度——缩短；球壳板数量——减少；适用于——大型球罐。
极板尺寸——比纯桔瓣式大，易布置人孔及接管。
球罐支座与球壳板焊接接头——避免搭在一起，球壳应力分布均匀。
组合方式壳片分割成型形式优点缺点应用纯桔瓣式球壳全部按桔瓣片形状进行分割成型后再组合球壳拼装焊缝较规则，施焊组装容易，实施自动焊；便于布置支座，焊接接头受力均匀，质量较可靠。
球瓣在不同带位置尺寸大小不一，互换有限；下料成型复杂，板材利用率低；球极板尺寸往往较小，人孔、接管等容易拥挤，有时焊缝不易错开。
球形储罐
第三节球形储罐5.3.1 罐体5.3.2 支座5.3.3 人孔和接管5.3.4 附件分类：①外观：A.球形；B.椭球形。
②壳体构造方式：A.球壳层数:a.单数；b.多数。
B．球壳组合方案：a.桔瓣式；b.足球瓣；c.混合式。
③支撑方式：A.支柱式支座；筒形或锥形裙式支座。
典型结构示例：圆球形单层纯桔瓣式赤道正切球罐罐体（上下极板、温带板、赤道板）支柱、拉杆、操作平台、盘梯、附件（人孔、接管、液面计压力计、温度计、安全泄放装置等）5.3.1 罐体作用：储罐主体，储存物料、承受物料工作压力和液柱静压力。
按其组合方式分：纯桔瓣式罐体、足球瓣式罐体、混合式罐体。
（1）纯桔瓣式罐体：球壳全部按桔瓣片形状进行分割成型后再组合特点：球壳拼装焊缝较规则，施焊组装容易，加快组装进度并实施自动焊；便于布置支座，焊接接头受力均匀，质量较可靠。
缺点：球瓣在不同带位置尺寸大小不一，互换有限；下料成型复杂，板材利用率低；球极板尺寸往往较小，人孔、接管等容易拥挤，有时焊缝不易错开。
应用：适用于各种容量的球罐。
（2）足球瓣式罐体：由四边形或六边形组成特点：每块球壳板尺寸相同，下料成型规格化，材料利用率高，互换性好，组装焊缝较短，焊接及检验工作量小。
缺点：焊缝布置复杂，施工组装困难，对球壳板的制造精度要求高。
应用：容积小于120m3的球罐。
（3）混合式罐体1-上极2-赤道带3-支柱4-下极图5-18 混合式球罐特点：赤道带、温带——桔瓣式；极板——足球瓣式；材料利用率——高；焊缝长度——缩短；球壳板数量——减少；适用于——大型球罐。
极板尺寸——比纯桔瓣式大，易布置人孔及接管。
球罐支座与球壳板焊接接头——避免搭在一起，球壳应力分布均匀。
桔瓣式和混合式罐体基本参数见--GB/T17261--《钢制球形储罐型式与基本参数》5.3.2 支座作用：用以支承本体重量和物料重量的重要结构部件。
分类：①柱式支座——赤道正切柱式支座结构特点：多根圆柱状支柱在球壳赤道带等距离布置，支柱中心线与球壳相切或相割而焊接起来。
5.2_储罐的结构详解
5.2 储罐的结构
过程设备设计
支柱与球壳 的连接
直接连接结构形式 加托板的结构形式 U形柱结构形式 支柱翻边结构形式
41
5.2 储罐的结构
直接连接结构形式
对大型球罐 比较合适
过程设备设计
加托板的结构型式
可解决由于 连接部下端 夹角小，间 隙狭窄难以 施焊的问题
42
5.2 储罐的结构
U形柱结构型式
双段式支柱结构较为复杂，但它与球壳 相焊处的应力水平较低，故得到广泛应用。
5.2 储罐的结构
过程设备设计
我国GB12337《钢制球形储罐》标准还规定
支柱应采用钢管制作； 分段长度不宜小于支柱总长的1/3，段间环向 接头应采用带垫板对接接头，应全熔透； 支柱顶部应设有球形或椭圆形的防雨盖板； 支柱应设置通气口； 储存易燃物料及液化石油气的球罐，还应设置 防火层； 支柱底板中心应设置通孔； 支柱底板的地脚螺栓孔应为径向长圆孔。
17
5.2 储罐的结构
过程设备设计
图5-7 单盘式浮顶罐
1-中央排水管；2-浮顶立柱；3-罐底板；4-量液管；5-浮船； 6-密封装置；7-罐壁；8-转动浮梯；9-泡沫消防挡板；10-单 18 盘板；11-包边角钢；12-加强圈；13-抗风圈
5.2 储罐的结构 是在固定罐的内部 再加上一个浮动顶盖
过程设备设计
24
5.2 储罐的结构
过程设备设计
1. 罐体
作用 球形储罐主体，储存物料、承受物料工作压力和液柱静压力
按其组合方式分
纯桔瓣式罐体 足球瓣式罐体 混合式罐体
25
5.2 储罐的结构
（1）纯桔瓣式罐体
过程设备设计
球壳全部按桔瓣片 形状进行分割成型 后再组合
球形储罐
球形储罐5.3.1 罐体5.3.2 支座5.3.3 人孔和接管5.3.4 附件分类：①外观：A.球形；B.椭球形。
②壳体构造方式：A.球壳层数:a.单数；b.多数。
B．球壳组合方案：a.桔瓣式；b.足球瓣；c.混合式。
③支撑方式：A.支柱式支座；筒形或锥形裙式支座。
典型结构示例：圆球形单层纯桔瓣式赤道正切球罐罐体（上下极板、温带板、赤道板）支柱、拉杆、操作平台、盘梯、附件（人孔、接管、液面计压力计、温度计、安全泄放装置等）5.3.1 罐体作用：储罐主体，储存物料、承受物料工作压力和液柱静压力。
按其组合方式分：纯桔瓣式罐体、足球瓣式罐体、混合式罐体。
（1）纯桔瓣式罐体：球壳全部按桔瓣片形状进行分割成型后再组合215特点：球壳拼装焊缝较规则，施焊组装容易，加快组装进度并实施自动焊；便于布置支座，焊接接头受力均匀，质量较可靠。
缺点：球瓣在不同带位置尺寸大小不一，互换有限；下料成型复杂，板材利用率低；球极板尺寸往往较小，人孔、接管等容易拥挤，有时焊缝不易错开。
应用：适用于各种容量的球罐。
（2）足球瓣式罐体：由四边形或六边形组成特点：每块球壳板尺寸相同，下料成型规格化，材料利用率高，互换性好，组装焊缝较短，焊接及检验工作量小。
缺点：焊缝布置复杂，施工组装困难，对球壳板的制造精度要求高。
216应用：容积小于120m3的球罐。
（3）混合式罐体1-上极2-赤道带3-支柱4-下极图5-18 混合式球罐特点：赤道带、温带——桔瓣式；极板——足球瓣式；材料利用率——高；焊缝长度——缩短；球壳板数量——减少；适用于——大型球罐。
极板尺寸——比纯桔瓣式大，易布置人孔及接管。
球罐支座与球壳板焊接接头——避免搭在一起，球壳应力分布均匀。
217桔瓣式和混合式罐体基本参数见--GB/T17261--《钢制球形储罐型式与基本参数》5.3.2 支座作用：用以支承本体重量和物料重量的重要结构部件。
分类：①柱式支座——赤道正切柱式支座结构特点：多根圆柱状支柱在球壳赤道带等距离布置，支柱中心线与球壳相切或相割而焊接起来。
球罐的知识介绍
球罐的知识介绍（一）球罐球罐为大容量、承压的球形储存容器，广泛应用于石油、化工、冶金等部门，它可以用来作为液化石油气、液化天然气、液氧、液氨、液氮及其他介质的储存容器。
也可作为压缩气体（空气、氧气、氮气、城市煤气）的储罐。
球形罐与立式圆筒形储罐相比，在相同容积和相同压力下，球罐的表面积最小，故所需钢材面积少；在相同直径情况下，球罐壁内应力最小，而且均匀，其承载能力比圆筒形容器大1倍，故球罐的板厚只需相应圆筒形容器壁板厚度的一半。
由上述特点可知，采用球罐，可大幅度减少钢材的消耗，一般可节省钢材30%～45%；此外，球罐占地面积较小，基础工程量小，可节省土地面积。
（一）球罐的构造与分类1、球罐的构造球罐由本体、支柱（承）及附件组成。
（1）球罐本体球罐本体是球罐结构的主体，它是球罐储存物料承受物料工作压力和液体静压力的构件。
由于球壳体直径大小不同，球壳板的数量也不一样，球壳有环带式（橘瓣式）、足球瓣式、混合式结构三种形式。
（2）球罐支柱（承）球罐支柱（承）是用于支承球罐本体重量和储存物料重量的结构部件，有柱式、裙式半埋入式及高架式支座多种。
1）柱式支座。
赤道正切柱式支座是使用最多的一种形式，另外，还有V型支承或三柱合一型支承。
2）裙式支座。
这种结构的特点是支座较低，由钢板制成，其优点是稳定性好，节省钢材。
3）半埋入支座。
这种结构是半球体支承于钢筋混凝土基础上。
（3）球罐的附件1）梯子平台。
一般球罐设置顶部平台和中间平台，顶部平台是工艺操作平台。
2）人孔和接管。
人孔是为了操作人员进出球罐进行检验和维修而设置的，同时也用于现场组装焊接球罐时进行焊后整体热处理、进风、燃烧口和烟气排出等。
3）水喷淋装置。
球罐上装设水喷淋装置是为了贮存的液化石油气、可燃气体和毒性气体的隔热需要，同时也可起消防保护作用。
4）隔热和保冷设施。
隔热和保冷一般是为了保证贮存介质的一定温度。
储存液化石油气、可燃性气体和液化气及有毒气体的球罐和支柱，应该设置隔热设施。
球形储罐施工工法PPT课件
在400~600t左右为宜。
5.3球壳板人孔、接管、柱腿焊接 在人孔、接管、柱腿焊接中焊接变形超标是容易出现的问题， 可以在焊接时制作反变形胎具，采用合理的焊接顺序进行焊接。 针对刚性大、容易出现裂纹的问题，采取焊前预热和焊后缓冷 的措施，并在焊后及时进行热处理，从而保证较好的焊接质量。
5.2球罐壳板的成型 球壳板压制的几何精度对球罐现场组 装和焊接质量影响很大。球罐壳板的 冷压成型就是钢板在常温状态下，经 冲压变形成为球面壳板的过程。冷压 成型采用S形点压法，特点是小模具 多压点，钢板不加热，适合加工调质 钢板，并且便于球壳板大形化。冲压 设备多采用800~2000t的油压机，有 单臂式、双柱式和四柱式，球壳板的 压制有1/2~2/3的重复率，以保证两 压点之间成型过渡圆滑。这种压型方 法可使成型应力壳板的压型顺序由壳 板的一端开始冲压，按顺序排列压点， 相邻两压点之间应相互分布均匀，并 能得到较好的释放效果，减少成型后 的自然变形。
5.4.4 球罐热处理工艺
焊后热处理是为了消除焊接残余应力等有 害影响并改善焊接接头的性能，把焊接构件整 体或焊接接头加热到相变点AC1以下，400℃ 以上的某一温度，经一定时间的保温，而后均 匀冷却的工艺过程。球罐热处理采用内部燃烧 法工艺。
内部燃烧法工艺由以下7部分组成： 5.4.4.1 燃油高速喷嘴及其喷射引火系统 5.4.4.2 燃油输供系统:包括油泵、储油罐、输油管路及控 制阀组 5.4.4.3 高压雾化空气供应系统:包括空气压缩机、送风管 路和控制阀组 5.4.4.4点火器及其燃气供应系统 5.4.4.5球罐外表面保温设施 5.4.4.6测温系统:包括热电偶、补偿导线、自动测温记录 仪 5.4.4.7球罐加热和冷却过程中热胀冷缩时柱脚移动系统。
第五节球形储罐安装
第八篇球形储罐安装第一章球形储罐简介第一节简介球形储罐被广泛应用在石油、化工、治金等工业部门，用来贮存气体、液体及液化气（乙烯、丙烯、丙烷、氧气、氮气、石油气、液氨、液氯）及轻烃油品等。
球形储罐与立式贮罐比较，在容积、压力相同，罐壁内应力最小，而且均匀，钢材消耗量一般可减少30%~45%以上。
此外，球罐还具有占地面积小、基础工程量小等特点，所以国内外应用越来越广泛。
下面以2000m3球罐为例，讲述球罐的安装过程。
2000m3球罐一般采用混合四带式设计，自上而下分为上极带、上温带、赤道带、下极带四部分，下设10根支柱，共计有54块球壳板组成，焊缝长度为458.4米。
第二节球形储罐的几种组焊方法比较一、伞形架安装法安装球罐优点：伞形架安装简单、方便。
伞形架可重复利用。
伞形架的重量由中心柱承担，球壳板的附加应力小，组对容易。
伞形架易安装易拆除，节约安装时间。
缺点：由于有中心柱的存在，球罐整体焊接后才能安装下极板，容易造成组对变形。
由于中心柱易失稳，该方法不能安装大型球罐。
二、脚手架法安装球罐优点：可安装各种规格球罐，不受体积限制。
缺点：罐内需要担设满堂红脚手架，脚手架用量太大，脚手架的重量由球罐承担，球壳板的附加应力大，组对困难。
第二章球形储罐安装第一节球罐组焊施工流程图1、球罐基础验收球罐安装前，应按设计图纸和基础施工单位交工资料，对基础各部分尺寸外观质量进行检查和验收。
2、受压元件的检查2.1、坡口检查坡口角度的允许偏差为±2°30″。
坡口表面应平滑，表面粗糙度Ra应小于或等于25μm平面度B≤1mm坡口表面应进行100%的渗透检测。
溶渣与氧化铁皮应消除干净，坡口表面不得有裂纹和分层等缺陷，若有缺陷时，应将缺陷彻底清除，并经渗透探伤确认没有缺陷后可修补。
焊后磨平，使其保持原有坡口形状及尺寸。
若发现有不允许的缺陷，应加倍抽查；若仍有不允许的缺陷，应逐件检测。
2.2、几何尺寸检查长度方向的弦长允许偏差不大于±2.5mm宽度方向的弦长允许偏差不大于±2 mm对角线方向的弦长允许偏差不大于±3 mm球壳板曲率任何部位与样板允许间隙≤3 mm球壳板曲率测量方法是：球壳板弦长L≥2m时，应采用样板弦长2m，球壳板弦长L＜2m时，应采用样板弦长等于球壳板弦长。
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球壳板
支柱上段
粉线
支柱下段
图1
球壳板 支柱上段
上 下 调 整
平台
图2
支柱下段
左 右 调 整
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球罐支柱组对
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2、卡具组焊 球壳板的组对完全靠卡具进行连接，组对
过程不进行点焊固定，因此在组对前先在球壳 板上焊接连接卡具用的方板。方板首先进行排 版，排版应保证各块球壳板组装到位时方板一 一对应，方板之间的间距以不影响组对操作为 宜，对于厚度较薄的球壳板，可适当增加方板 的密度，同一球罐环缝上方板的密度应比纵缝 上的方板密度大，以防止焊接变形。对于图纸 规范要求需要在焊接过程进行消氢处理的球罐， 在焊接卡具时首先用氧炔焰对施焊部位进行预 热，焊接完成后马上用保温岩棉覆盖进行缓冷 处理，所有卡具焊接完成后对球壳板表面进行 检查，对局部出现电弧擦伤的部位进行打磨清 除，打磨后进行表面磁粉（或渗透）检测。
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2、施工机具准备 球罐施工所使用的机具在施工前按网络计划 进现场，准备就绪。球罐焊接宜选择规格 型号完全一致的焊机。为便于焊接材料的 管理，应在施工现场设置焊材库和烘干室 并由专人进行管理。所有机具应经过质量 技术监督局的安全质量检定并在检定期内， 球罐施工所使用的测量和检查器具、仪器 也应经过检定并在检定期内。
球罐工程简介
球形压力容器（简称球罐）是储罐的一种， 容器等级为三类，多数用于盛装液态烃等介质。 球罐从结构上可分为橘瓣式和混合式，可分为3带、 4带、5带、7带等几种。以7带球罐为例，从上到 下依次为上极、上寒带、上温带、赤道带、下温 带、下寒带和下极，其它几种相应的减少上下温 带和上下寒带，随着球壳板制造工艺的发展，现 在安装的球罐多为3带和4带的混合式球罐。球罐 焊缝分环焊缝和纵焊缝两种，与地面平行的焊缝 称为环焊缝，其余的焊缝称为纵焊缝。
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3、基础验收 球罐安装前应对基础进行验收。球罐基础分为采用地脚螺栓
固定和采用预埋地脚板固定的两种，验收时应测量基础中 心圆直径、基础方位、相邻基础中心距、相邻基础标高差、 单个基础上表面标高和单个基础上表面水平度等技术数据， 检查结果应符合GB50094-98中的有关规定。对于预埋地 脚板固定的基础，因属于无垫铁安装，应着重检查单个基 础上表面水平度和相邻基础标高差，可采用水准仪或水平 管进行精确测量并标注，这两项数据的精确程度对球壳板 组装的精度有着非常重要的影响。
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球壳板弧长测量 球壳板曲率测量
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5、焊接材料验收 焊接材料的验收主要按批进行扩散氢含
量复验，如图纸有要求，还应进行化学成份 复验和力学性能复验，并检查质量证明书。 在得到所有复验项目的合格报告后才允许使 用。
所有验收完成后应编制相关的技术资料 向业主、监理和质量技术监督局报验，合格 后可进入下到工序。
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球壳分类：桔瓣式、足球瓣式、二者组合的 混合式
支座结构：支柱式支座（常用）； 组成： 罐体上下极板、上下温带板、赤道板 支柱，拉杆 操作平台，盘梯 各种附件：人孔、接管、液面计、压力计、
温度计、安全泄放装管、
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球罐图
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球罐结构示意图
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球罐与立式或卧式圆 筒形容器相比，在相 同容积和相同压力下， 球罐的表面积最小， 因而所需钢材最少； 在相同直径和相同壁 厚情况下，球罐壁内 应力最小，只有圆筒 形容器纵向应力的 1/2，即在相同应 力情况下，球罐的板厚只需圆筒形容器的一半。 此外，球罐占地面积小，基础工程量小，可充 分利用土地面积。目前，我国已能制作安装压 力为1.03MPa容积为10000m3的贮存天然气 的球罐。
安装前应在基础上涂抹黄甘油以便于 在热处理时支柱底座和基础之间的滑动。 黄甘油在每个带支柱的赤道板安装前涂抹 即可。
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前期准备工作完成后开始进行球壳板的 组装，球壳板全部由卡具进行连接，卡具为 专用工装，配合楔铁使用，具有调整错边量、 调整间隙和对焊缝位置进行钢性固定，防止 焊接变形的三种功能。组装的顺序为先组装 赤道带的球壳板，液化石油气球罐共有20块 赤道带板，其中10块带有支柱。首先安装带 有支柱的第1块和第3块球壳板，立起来后用 钢丝绳进行牵引固定以防止翻倒，然后安装 第1块和第3块之间的第2块球壳板，安装完 毕后再依次安装第4、第5到第20块，使赤道 带形成合拢。
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对电弧擦伤 处打磨后进 行磁粉检测
方板焊接后采用岩棉保 温
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3、组装 以石油液化气球罐为例介绍球罐的组
装过程。该球罐共34块球壳板：赤道带20 块，上、下极边板各4块，上、下极侧板各 2块，上、下极中板各1块。
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组装前先在各个基础上找处赤道板支 柱底座的圆心，对于尺寸合格的基础，可 以认为两个地角螺栓的中心点即为支柱底 座的圆心，圆心找处后按1：1的比例将支 柱底座样板划在基础上，组对时按线就位。
中 心 圆 直 径
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球罐支柱布置
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4、预制件验收
预制件的验收应从定货开始，定货时应对制造厂 家资质进行审查，制造厂家必须具有球形压力 容器制造资格。球壳板等配件到货以后，首先 对制造厂家的质量证明文件进行审核，然后对 实物进行验收，检查项目主要有球壳板的曲率、 厚度、坡口尺寸、成型尺寸、下料尺寸、对角 线差、平面度、表面质量等以及支柱的长度、 直径、直线度、底座厚度等。检查结果应符合 图纸标注的尺寸公差或图纸规定的标准要求。 对于球壳板，还应根据图纸或GB50094-98中 的相关规定，进行无损检测，无损检测包括超 声波测厚、坡口磁粉检测和周边100mm范围 内母材的超声波检测。
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三、球罐组装
1、支柱组对
对于分段到货的支柱，应首先进行支柱下段的现场组装，支柱对接 口通常为承插口，组装时将赤道板平放，支柱下段安装就位后从与赤道 板焊焊接在一起的支柱上段引一条粉线与支柱上段平行，上下调整支柱 下段的位置与粉线平行（见图1），然后测量支柱底座两侧分别到赤道板 两下角的距离，左右调整下段支柱，使两侧的距离相等（见图2），最后 点焊固定，然后进行焊接。组对过程主要应控制上、下支柱的同心度、 直线度和下支柱的焊角高度在规范的允许范围内制施工方案和质量控制方案，并编制
焊接工艺和铆装工艺。对于未进行过焊接的钢种， 还应在焊接工艺编制完成后，按焊接工艺进行试 板焊接，并对试板进行拉伸、弯曲和冲击等力学 性能试验，进行焊接工艺的评定。 球罐施工前对技术人员和施工人员进行技术交底， 对施工人员讲清楚球罐施工的重点和难点以及质 量控制的要点。 所有技术资料应向业主、监理和质量技术监督局报 验，合格后方可进入下道工序。