XXXX有限公司球形燃气储罐的安装方案

球形燃气储罐的安装

2005-12-29

一、球形储罐的构造与系列

(一)球形储罐的构造

球形储罐由球罐本体、接管、支承、梯子、平台和其他附件组成，如图6—3—1所示。

图6-3-1 球形储罐构造

1．球罐本体

球罐奉体的形状是一个球壳，球壳由数个环带组对而成。《球形储罐基本参数》(JBlll7—82)按公称容积及国产球壳板供应情况将球罐分为三带(50m3)、五带(120～1000mm3)和七带(2000～5000m3)，各环带按地球纬度的气温分布情况相应取名，三带取名为上极带(北极带)、赤道带和下极带(南极带)；五带取名是在三带取名基础上增加上温带(北温带)和下温带(南温带)；七带取名则是五带取名基础上增加上寒带(北寒带)和下寒带(南寒带)。图6—3—l所示为五带名称示意图。每一环带由一定数量的球壳板组对而成。组对时，球壳板焊缝的分布应以“T”形为主，也可以呈“Y”或“十”形。

2．接管与入孔

接管是指根据储气工艺的需要在球壳上开孔，从开孔处接出管子。例如，液化石油气球型储罐的气相和液相的进出管、回流管、排污管、放散管、各种仪表和阀件的接管等。除特殊情况外，所有接管应尽量设在上、下极带板上。

接管开孔处是应力集中的部位，壳体上开孔后，在壳体与接管连接处周围应进行补强。对于钢板厚度不超过25mm的开孔，当材质为低碳钢时，由于其缺口韧性及抗裂缝性良好，常采用补强板型式(图6—3—2)。补强板制作简单，造价低，但缺点是结构形式覆盖焊缝，其焊接部位无法检查，内部缺陷很难发现。当钢板厚度超过25mm，或采用高强度钢板时，为了避免钢板厚度急剧变化所带来的应力分布不均匀，以及使焊接部位易于检查，多采用厚壁管插入型式(图6—3—3)。也可采用锻件型式(图6—3—6)。

图6-3-2 补强板型式

图6-3-3 厚壁管插入型式

小直径接管的开孔，因直径小，管壁薄，而球壳板较厚，焊接时接管易变形，伸出长度增长易变弯曲，可采用厚壁短管作为过渡接管的过渡形式，如图6—3—4所示。

图6-3-4 过渡接管

球壳开孔需补强的面积A(mm2)可按下式确定。

A=d·t0

式中 t O——球壳开孔处的计算壁厚(mm)；

d——开孔的最大直径(mm)。

开孔有效补强范围，即有效宽度，外侧有效高度和内侧有效高度可分别按下列各式计算确定。

式中 B——有效补强宽度(mm)；

h1——外侧有效补强高度(mm)

h2——内侧有效补强高度(mm)

t t——接管的实际壁厚(mm)；

C——壁厚附加量(mm)；

C2——壁厚腐蚀裕度(mm)。

如图6—3—5所示，在有效补强区的WXYZ范围内，有效补强面积应由A1、A2、A3和A4所组

成，其中

A1=(B-d)[(S-c)-S0]

A2=2h1(S t-S t0-c)+2h2(S t-c-c2)

式中 A1——球壳壁承受内外压力所需的壁厚S0和壁厚附加量之外的多余面积(mm2)；

A2——接管承受内外压力所需的壁厚和壁厚附加量之外的多余面积(mm2)；

S——球壳板壁厚(mm)；

S0——球壳壁承受内外压力所需壁厚(mm)；

S t——接管壁厚(mm)：

S t0——接管承受内外压力所需壁厚(mm)；

C2——接管壁厚的腐蚀裕量(mm)；

其余符号意义同前述。

A3为补强范围内的焊缝增高截面积(mm2)；A4为补强范围内外加的开孔补强截面积(mm2)。

图6-3-5 开孔有效补强范围

综合上述可知，开孔后不需外加补强的条件是(A1+A2+A3)≥A；当(A1+A2+A3)

A4≥A-(A1+A2+A3)

补强件的材质一般应与球壳相同，若补强件材质的许用应力小于球壳材质许用应力的75％，则补强截面积应按比例增加，即

式中[σ]——球壳材质的许用应力；

[σ0]——补强度材质的许用应力。

为便于球罐的检查与修理，在上、下极带板的中心线上必须设置二个人孔，入孔直径一般不小于500mm。可采用整体锻件补强，如图6—3—6所示。

图6-3-6 整体段件补强

3．支承

球罐的支承不但要支承球罐本体、接管、梯子，平台和其他附件的重量，而且还需承受水压试验时罐内水的重量、风荷载、地震荷载，以及支承间的拉杆荷载等。

支承的结构形式很多，下面简单介绍燃气工程常用的几种支承。

(1)赤道正切柱式支承(见图6—3—1)

球罐总重量由等距离布置的多根支柱支承，支柱正切于赤道圈，故赤道圈上的支承力与球壳体相切，受力情况较好。支柱间设有拉杆，拉杆的作用主要是为了承受地震力及风力等所产生的水平荷载。

赤道正切柱式支承能较好地承受热膨胀和各类荷载所产生的变形，便于组装、操作和检修，是国内外应用最为广泛的支承型式。

支柱本身构造如图6—3—7所示，一般由上、下两段钢管组成，现场焊接组装。上段均带有一块赤道带球壳板，上端管口用支柱帽焊接封堵。下段带有底板，底板上开有地脚螺栓孔，用地脚螺栓与支柱基础连接。

图6-3-7 支柱构造

支柱焊接在赤道带上．焊缝承受全部荷载。凶此，焊缝必须有足够的长度和强度。当球罐直径较大，而球壳壁较薄时，为使地震力或风荷载的水平力能很好地传递到支柱上，应在赤道带安装加强圈。

(2)V型柱式支承(图6—3—8)

图6-3-8 V型柱式支承

柱子之间等距离与赤道圈相切，支承载荷在赤道区域上均匀分布，且与球壳体相切。支柱在垂直方向与球壳切线倾斜2°～3°，这样可产生一个向心水平分力，可增强与基础之间的稳定性。此种结构自身能承受地震力和风力产生的水平荷载，支柱间不需要拉杆连接。但是，现场组装应严格按设计条件进行。

(3)半埋式支座(图6—3—9)

图6-3-9 半埋式支座

赤道正切柱式支承的球罐，其稳定性不够理想。半埋式支座是将球体支承于钢筋混凝土筑成基础上，混凝土基础外径一般不小于球罐的半径，呈半埋状态。为了在球罐下极带上开孔接管，可在基础中心留有一个圆形的孔洞。

半埋式支座受力均匀，稳定性好，节省钢材，但相应增加了钢筋混凝土工程量。

(4)高架式支承(图6—3—10)