3000m3球罐的制造

3000m3球罐的制造

6.4.1球罐的结构及制造标准

随着我国石油、化工、轻纺、冶金及城市燃气工业的发展，作为存储容器的球罐，得到了广泛的应用和迅速的发展，在石化企业、国防工业、冶金工业及城市燃气中，用于储存液态丙烷、丁烷、丙烯、丁烯及其混合物(LPG)、液化天然气(LNG)、液氧、液氮和液氨、液氢等物料。

球形储罐与其他型式的压力容器比较，有许多突出的优点。如与同等容量，相同工作压力的圆筒形压力容器比较，球罐具有表面积小，所需钢板厚度较薄，因而具有耗钢量少，重量轻的优点。此外，球罐还有制造方便，易于大型化、占地面积小、操作管理和检修方便等特点。由于这些特点，再加上球罐基础简单、受风面小、外形美观，可用于美化工程环境等原因，使球罐的应用得到很大发展。

国内外球罐技术发展的方向都是高参数大型化，进一步体现它的优势，同时便于管理。国外先进工业国家开展石油液化气球罐大型化工作较早，技术水平较高，建造10000-25000m3大型球罐已相当普遍，日本1968年制成了容量20000 m3的大型球罐，1985年日本新日铁公司为日本西部瓦斯用本公司生产的WEL-TEN80C型高强度钢制造一台大型球罐，设计压力0.75MPa、直径为37.07m、容积为26700 m3。而我国由于特大型（10000m3以上）球罐关键技术还没有完全解决，已生产制造的最大石油液化气球罐只有5000m3。因此，为满足我国石油液化气存储需求，迫切需要开发具有我国自主知识产权的特大型球罐核心技术。

⑴球罐的结构

球罐是一个大型、复杂的焊接壳体结构，在制造方面涉及塑性加工技术、焊接技术、热处理技术、无损检测技术多学科和技术领域。

大型球形容器通常是在现场进行组焊。由于施工现场的条件和环境的限制，要求现场组焊应有更可靠的工艺和较高的技术水平，在运输条件许可的情况下，200m3以内的球形容器也可在厂内制造。.

球形容器除了和其他的压力容器有相同的技术要求外，还有一些特有的、比较严格的技术要求。球形容器所用材料要求其强度等级在400~500MPa，在使用温度下，不同强度级别的材料有不同的韧性指标要求；所用材料的焊接性比其他

图6-45 球形容器的结构示意图

类型压力容器用材要求更高，比如500 MPa 钢碳当量Ce 值不大于0.4%；冷裂纹敏感指望Pe 不大于0.3%。

此外，钢板在使用前必须经过更严格的检查，对材料应进行必要的化学成分和力学性能复验，表面伤痕及局部凸凹深度不得超过板厚的7%，且不得大于3mm 。制造精度要求也较高。球瓣曲率及尺寸必须十分精确，才可能使组对成的球壳误差较小符合制造要求,组对时焊缝间惊应均匀，坡口形状准确，以保证焊接质量。

该实例3000m3球形容器的结构如图

6-45所示，图中未画出扶梯、平台、接管等

附件。

该球罐设计压力0.8MPa ； 设计温度，

常温；公称容积 3000m3 ；储存物料 ，丁

烯；冲装系数0.9； 地震设防烈度7级；

壁厚54mm ；材料：低温低合金钢

07MnNiCrMoVDR ，屈服极限

σs ≥490(MPa ，碳当量Ce≤0.40%。 球型容器的球壳结构按照球壳的分瓣方式分类，主要有足球瓣式、桔瓣式和混合式3种形式如图6-46。

足球瓣式球罐球壳用均分法划分，每块球壳板尺寸相同，下料成型规格化，材料利用率高且互换性好，组装焊接接头较短，焊接检验工作量小，但焊接接头布置复杂，施工组装困难，对球壳板的制造精度要求高。 图6-46 球罐分瓣形

a )足球

b )桔瓣

c )足球桔瓣混合

桔瓣式球壳像桔子瓣(或西瓜瓣)，焊接接头布置简单，组装容易，球壳板制造简单，但材料利用率低，对接焊缝总长度长，检验工作量大。

混合式球罐的球壳组成是：赤道带和温带采用桔瓣式，极板采用足球瓣式。它集中了桔瓣式和足球瓣式两种结构的优点，在国外已被广泛采用，从国外引进的球罐大量采用了该结构。

常用的球壳结构为桔瓣式和混合式。一台球罐结构形式的先进与否不能简单看是用混合式还是桔瓣式，而要从焊缝的总长、钢材利用率和制造安装难度来考虑，它同时受钢厂供货尺寸和运输条件的限制。对于小型球罐如400m3或650m3的球罐往往采用桔瓣式结构更合理。而大中型球罐采用混合式优势更为明显，材料利用率高，焊缝长度缩短，球壳板数量少。本实例属于大型设备，球壳采用混合式结构。

混合式又分为三带球罐、四带球罐、五带球罐，图6-45（a）是混合式三带球罐结构，包括上极带、赤道带和下极带。

⑵制造标准及法规

球罐设计执行的国家标准及法规主要有《固定式压力容器安全技术监察规程》2009版、《锅炉压力容器安全监察暂行条例》及其《实施细则》2009版、GB150-1998《钢制压力容器》、GB12337-1998《钢制球形储罐》及相关标准。在制造、检验、验收中还应执行GB50094-1998《球形储罐施工及验收规范》、GB6654-1996《压力容器用碳素钢和低合金钢厚钢板》、JB4726-2000《压力容器用碳素钢和低合金钢锻件》、JB4730-2005《压力容器无损检测》、JB4708-2000《钢制压力容器焊接工艺评定》、HG/ZQ1.7—87《球形储罐质量等级评定及检查细则》，球罐安装质量要达到SHJ-514《石油化工设备安装工程质量检验评定标准》中第八章“球型储罐安装工程”中优良工程要求[10]。

⑶球罐的制造工序流程

球罐的总的制造工序流程是：钢板复验——划线下料——球瓣成型——二次划线——精切割、开坡口——组装——焊接——焊缝检验——人孔、梯子、平台等附件组装一热处理——水压试验——检验——防腐和保温。

其中关键工序为球瓣的展开、划线、下料、球瓣的成型、组装焊接等。

6.4.2.2 瓣片的成型

瓣片制造流程是：钢板复验——划线下料——球瓣成型——二次划线——精切割、开坡口。即球瓣的放样下料，一般是分两次进行。一次放样下料是在成型前对板坯进行平面划线，即用样板划出球瓣展开图，切割后成型；第二次放样下料是在成型后用立体球瓣样板进行二次划线，然后精切割。两次划线下料能得到尺寸较精确的球瓣，但工序多，需要切割余量大，浪费材料多，下面将具体介绍瓣片成型的操作过程。

球瓣成型分为冷压和热压两种。冷压是在常温下采用逐点连续加压的冲压成型加工方法。压制可以采用小模具点压成型，即将板坯料放在模具上，往复移动板料，每一行程冲压工件的一部分，连续两次冲压之间要有一定重叠面积，一般压制两到三遍才可完成，应该注意的是第一遍不能压到底。