最新400M3丙烯球罐设计(机械CAD图纸)

400M3丙烯球罐设计（机械C A D图纸）
摘要
本次设计中的400m³球罐用于贮存氧气，其球壳板的材质为16MnR,本文对其母材的焊接性做了简要的分析，并在次基础上选择了球罐焊接前的预热温度，以及焊接方法和焊接材料。

预热温度为120-140℃，焊接方法为焊条电弧焊，焊条为E5015。

根据工厂的生产经验和相关标准编制了400m³球罐的生产工艺流程。

在整个生产过程中，球壳板的压制成形，球罐的组装与球罐的焊接属于生产中的重点与难点，在本文中都进行了详细的分析和论述。

球壳板成形采取布局成形的方法，必须在现场进行。

本文根据球罐上每条焊缝的不同特点，制定了各个焊缝的具体焊接方法，并选择了焊接工艺参数。

球罐组装‘焊接之后，需要进行焊后处理，包括无损检测，焊后热处理，以及耐压试验等，本文也都进行了简要的分析和说明，并介绍了相应的处理方法和注意事项。

关键词：球罐成形组装焊接
Abstract
The design of the 400m³ spherical container used for store oxygen ,its spherical shell plate material is 16MnR .In this paper, the welding of the base metal was analysed briefly ,and on this foundation ,the preheat temperature before the spherical container for welding ,the welding process ,and the welding material were selected . The preheat temperature is 120-140 ℃，the welding process is the shield metal are welding, the covered electrodes are E5015 .
The produce technologic course of the 400 m³spherical container was compiled according to the experience of the manufacturing plant and related standards .In the entire production process ,the press of forming spherical shell plate ，the installation and welding of spherical container belong to important and difficult in the production . In this paper ,they were carried out a detailed analysis and exposition .
the methods of forming the spherical shell plate was part forming . The of the spherical container was divided two parts, they are the parts installation method ,and it should be conducted at the scene. According to the different character of each weld on the spherical container ,in this paper ,the concrete welding process of every weld was complied ,and the welding procedure parameters were chose .
After the installation and welding of the spherical container ,there need to conduct process when the welding finished ,which include non-destructive testing , post weld heat treatment ,and the pressure test ,and so on .In the paper , they were conducted a brief analysis and exposition ,and were introduced the corresponding resolve methods and attention matters .
Key words :Spherical container forming installation welding
目录
绪论 (1)
1.1球形容器的特点 (1)
1.2球形容器分类 (1)
1.3国内球罐建造情况 (2)
第一章材料选用 (3)
1.1材料的选择原则 (3)
1.2壳体用材料 (4)
1.3锻件用钢 (5)
1.4螺栓、螺母和支撑结构的选材 (6)
1.4.1螺栓螺母的选用 (6)
1.4.2支承结构（支柱、拉杆等）选材 (6)
第二章结构设计 (7)
2.1概述 (7)
2.2球壳设计 (7)
2.3球壳的分带，分块及分角 (8)
2.4纯桔瓣球壳的瓣片设计和计算 (9)
2.4.1瓣片设计 (9)
3.4.2纯桔瓣球瓣的计算 (9)
3.5坡口设计 (15)
3.6支座设计 (16)
3.6.1支座结构 (16)
3.6.2拉杆结构 (16)
3.7人孔和接管 (16)
3.7.1人孔结构 (16)
3.7.2接管结构 (16)
3.8球罐的附件设计 (17)
3.8.1梯子平台 (17)
3.8.2水喷淋装置 (17)
3.8.3隔热设施 (18)
3.8.4页面计 (18)
.8.5压力表 (18)
2.8.6安全阀 (18)
第四章强度计算 (19)
4.1球壳壁厚计算 (19)
4.1.1符号说明 (19)
4.1.2计算各带壳板厚度时的计算压力，最大的物料成装体积 (20)
4.13各带球壳板的厚度计算 (20)
4.2支柱计算 (21)
4.2.1载荷计算 (21)
4.2.2支柱计算 (24)
表4-2B向受力表 (28)
4.2.3 支柱弯矩及偏心率计算 (29)
支柱在操作和水压试验时，在内压力作用下，球壳直径增大，使支柱承受
偏心弯矩和附加弯矩 (29)
a 偏心弯矩 (29)
4.2.4 支柱稳定性验算 (30)
查表得ε0=0.278353 (31)
4.2.5 地脚螺栓计算 (32)
4.3拉杆计算 (33)
4.3.1 拉杆强度计算 (33)
4.3.2 拉杆连接部位计算 (34)
4.4 支柱和球壳连接最低处a点的应力验算 (36)
4.4.1 符号说明 (36)
4.4.2 单项应力计算 (37)
4.4.3 合成应力计算 (38)
4.4.4 强度验算 (39)
4.5 支柱与球壳连接焊缝强度验算 (39)
4.6 支柱间的允许沉降差 (40)
4.7 人孔锻件设计和强度校核 (41)
4.7.1人孔锻件设计 (41)
4.7.2法兰强度校核 (42)
4.7.3法兰外力矩计算 (44)
4.7.4法兰形状系数 (45)
4.7.5 法兰应力计算 (46)
4.7.6应力检验 (46)
第五章工厂制造及现场组装 (47)
5.1工厂制造 (48)
5.1.1 原材料检验 (48)
要了解钢板的使用状态和了解进厂钢板的实际状态是否与使用状态相符。

当钢
板检验后证明达到要求时，应在每张钢板上作上适当的标志，并且要求在以后的制造加工过程中仍保持这些标志，以备识别查考。

(48)
5.1.2 瓣片加工 (48)
5.2组装设备及工具 (48)
5.3组装准备 (48)
5.4组装精度的控制 (49)
第六章焊接与检查 (50)
6.1 钢材的可焊性 (50)
6.2 焊接工艺的确定 (50)
6.3焊后热处理 (51)
6.3.1焊后热处理的确定 (51)
6.3.2 焊后热处理 (52)
6.4原材料检验 (52)
6.4.1球罐用钢板的检查和验收 (52)
6.4.2球罐用锻件及其他钢材的检查和验收 (53)
6.5车间制造检验 (53)
6.5.1 焊接检验 (53)
6.5.2 球瓣的检验 (53)
6.5.3 上、下极板的检查 (54)
人孔及其他工艺接管应尽量设置在上、下极板上。

由于它们的开孔附近有
很大的毅力集中，因此，在所有接管焊完后应进行消除盈利处理。

(54)
各焊缝间的距离应小于球瓣厚度的三倍，且需大于或等于100mm。

除设计
另有要求外，接管中心线应平行或垂直于球壳主轴线，且接管安装的最大
倾斜度≤3mm。

(54)
6.5.4支柱尺寸精度检查 (54)
6.5.5坡口检查 (55)
6.6安装焊接检验 (56)
6.6.1 预组装检验 (56)
6.6.2 焊接质量检验 (56)
6.6.3 焊接工作完成后的检查 (57)
绪论
近几十年来球形容器在国外发展得很快，我国的球形容器建设在七十年代才得到了飞速发展。

通常球形容器作为大容积，高压存储容器，在各工业部门中作为液
化石油气（L，P，G），液化天然气（L，N，G），液氨，液氮，液氢，液氧及其他
中间介质的存储。

在原子能工业中球形容器还作为安全壳使用。

总之随着工业的发展，球形容器的适用范围也就必然会越来越广泛。

由于球形容器多数作为有压贮存容器，故又称球罐。

1.1球形容器的特点
球形容器与常用的圆筒形容器相比具有下列的一些特点：
①球形容器的表面积最小，即在相同容量下球形容器所需钢材面积最小。

②球形容器壳板承载能力比圆筒形容器大一倍，即在相同直径，相同压力下，
采用同样钢板时，求形容器的板厚只需圆筒形容器板厚的一半。

③球形容器占地面积小，且可向高度发展，有利于地表面积的利用。

由于这些特点，再加上球形容器基础简单，外观漂亮，受风面小等原因，是球形容器的应用得到扩大。

1.2球形容器分类
球形容器可按不同方式，如按贮存温度，结构形式等分类。

按贮存温度分类:
球形容器一般用于常温或低温。

只有极个别的场合，如造纸工业用的蒸煮球等，使用温度高于常温。

（1）常温球形容器如液化石油气，氨，煤气，氧，氮等球罐。

一般这类球罐的压力较高，取决于液化气的饱和蒸汽压或压缩机的出口压力。

它的设计温度大于-20°C。

（2）低温球罐这类球罐的设计温度低于常温（即≤ -20°C），一般不低于-100°C压力属中等。

（3）深冷球罐设计温度在-100°C以下。

往往在介质液化点以下贮存，压力
不高有时为常压。

由于对保冷要求高，常采用双层球壳。

目前国内使用的球馆，设
计温度一般在-40°C~50°C之间。

按结构形式分类：按形状分有圆球形，椭圆形，水滴形或上述几种形式的混合；圆球形按分瓣方式分有桔瓣式，足球瓣式，混合瓣式等；圆球形按职称方式分
有支柱式，裙座式，V形支撑等。

1.3国内球罐建造情况
我国最早建造球罐在1958面以后，至1980年已运行的各类球罐约为1000台左
右。

回顾我国近三十年的建造球罐的历史，历史较短，但发展速度较快。

目前我国建球技术水平仅仅达到世界先进建球国家的五十年代的水平，至于近年来引进国外的球罐技术水平也仅仅是六十年代初期的水平，我国在建球领域的某些技术也有达到七十年代的技术水平，但是综合技术水平还是较落后的，球罐的质量不能很快提高是技术管理水平低，大容器球罐尚不能建造主要是缺少球罐的专门用材。

由于目前的一些问题主要都出现在焊接接头上，所以应采取措施把焊缝的质量提高到国际水平。

应从焊缝磨削、球罐热处理、人孔接管产生的应力进行处理。

第一章 材料选用
1.1材料的选择原则
球罐是压力容器的一种结构形式，因而在选用材料的基本要求方面与压力容器
相同。

球罐与一般圆筒形压力容器比较有某特殊之处：首先，球罐容量较大，目前国内较为一般的容量为
400m3,最大的约有9000m3，失效的影响大;其次，球罐壳板承受相同的双
向拉应力，而圆筒形容器轴向应力仅为周向应力的一半；第三，球罐装配比较复杂，且在现场组装，组装对口多（焊缝多）角变形可能性大，局部应力也大；第四，球形容器在现场施焊，焊接条件苛刻，因而对材料的可焊性要求高。

总之，由于球形容器的固有特点，就必定会对材料提出特殊的要求。

球罐在使用时的主要失效模型有五种，对这五种失效模型起控制作用的物理及力学性能如下：
此可见要求材料必须具有一定的强度（ζs ，ζb ）刚度（E ），韧性（冲击韧性，无延性转折温度，断裂韧性等）。

球罐在成形加工过程中必须经受各种变形，因而要具有一定的塑性，及要求有一定的伸长率（δ）断面收缩率（Ф）。

对材料的可焊性要求，母线以控制材料的碳当量（Ceq ），焊接裂纹敏感性指数（Pc ）及焊接裂纹敏感性组成（Pcm ）等为基准。

目前,球罐的使用场合基本上属于常温及低温，因而重点介绍常温，低温球罐用材料的选材准则。

控制性能 弹性模量 弹性模量 屈服强度 屈服强度 韧性 失 效 模 型
弹性失稳
过渡的弹性变形 整体塑性变形 拉伸失稳
快速断裂
1.强度指标主要指材料的屈服强度σs及抗拉强度σbo。

习惯上以屈服强度作
为材料级别分类依据。

材料的屈服强度与韧性有关，往往是强度越高，人性越差。

此外高强度材料对成型，组装,焊接也带来了一些新的问题。

选择材料的强度级别时
a)要考虑现行设计规定材料与用应力安全系列的规定。

b)要考虑钢材的质量（板厚效应），我国钢厂生产的中板以40mm以下的综合性能较好。

从我国引进的多层高雅容器，倾向于采用30mm左右的板材。

故而建议在选用材料的强度级别时应尽可能把材料厚度控制在 30mm左右或 40mm以下。

c)要考虑施工的方便，目前可采用的高强度材料以50kgf/mm2级为限，更高屈服强度级别的材料在施工中将遇到共遇到的困难。

采取一定措施后，球形容器焊后不进热处理的厚度界限可达40mm。

这也是考虑采用较高强度级别的因素。

2.韧性指标韧性使保质材料避免产生裂纹，防止快速断裂的重要性能，对球形容来说这一指标更为重要。

作为材料的验收方法，将各种韧性指标与V形缺口冲
击试验的吸收能量相联系，以期达到简单方便的目的。

韧性要求应随着材料强度级别的高而提高。

材料的韧性不仅与化学成分，冶炼工艺，使用状态有关，经与材料的厚度有关。

3.塑性指标目前常用的压力容器用钢，均属中，低强度钢，起塑性指标均能满足要求。

4.可焊性要求球形容器用材料对可焊性要求比通常的压力容器用材更为高。

因而在材料的原则上就要考虑可焊性。

常用的考虑可焊性的指标有碳当量，裂纹敏感性指数。

5.经济指标在球形容器用钢的选择上，经济指标是要重点考虑的。

因为钢材的价格在整个球形容器的投资上占了相当的比例。

1.2壳体用材料
我们所设计的球形容器是属于常温球形容器。

选择壳体用材料时应满足强度指标，韧性指标，塑性指标，可焊性要求以及经济指标等要求。

因进口钢材价格昂贵，所以 400m3球罐均由我国自行设计制造，并按我国的技术规范向厂组装。

球壳板材料以 16MnR,A3R 为主。

经比较可知，16MnR 更满足各种要求且其经验丰富，技术成熟。

故选用 16MnR 为本设计所用的球壳材料。

16MnR 的补充技术要求。

①厚度大于20mm 时应保证超声波探伤质量。

②厚度大于20mm 时应按锅炉钢板要求进行断口检验。

③对正火状态钢板应该明正火热处理状态。

④使用温度下V 形缺口冲击试样的冲击吸收能量不小于： 三个试样平均值2.1kgf.m 单个试样最低值1.4kgf.m 16MnR 化学成分有C ，Si, Mn, P, S 16MnR 的可焊性
碳当量 C e q =C+
6Mn +24Si +40Ni +5Cr +4Mo +14V
% (2.1) 所以 C e q =0.19+64.1+24
14
.0+0+0+0+0=0.43997＜0.45
故满足要求
故 C 控制在 0.19以下，Mn 控制在 1.40以下，Si 控制在 0.40以下。

1.3锻件用钢
球形容器的人孔，接管等往往采用锻件。

人孔结构采用锻件可避免补强结构，使人孔以对接焊的形式与球壳板连接，达到减少结构应力的目的。

接管采用锻件，增大补强，达到减少应力突变的目的。

因而,再有条件的情况下应尽量采用锻件形式。

对高强度钢材制造的球罐，或低温下使用的球罐更应采用锻件结构。

锻件的选用应按JB755-73《压力容器锻件技术条件》，一般来说球形容器上锻件的盈利相对地比丘刻板低，故在选用锻件材料是在强度上可略低于球壳板材料，
但人性要求与相应级别的球壳板材料相同。

16MnR配用16Mn锻件，故锻件材料选用16Mn。

1.4螺栓、螺母和支撑结构的选材
1.4.1螺栓螺母的选用
螺栓材料可选用 A3。

钢材标准：GB700-79。

使用温度范围〉-20°C利螺母的硬度比螺栓低，故可选用：A3F。

1.4.2支承结构（支柱、拉杆等）选材
第二章结构设计
2.1概述
球罐结构形式是多种多样的，根据不同的使用条件（介质，容量，压力，温度）使用不同，球罐设计和制造水平的差异，有不同的结构形式，通常可按照不同的外观形状，壳体的构造方式和支撑方式的不同进行分类，从几何形状看有圆球形和椭圆球形之分，从壳体层数看有单层壳球和双层壳球之分，从壳层的组成看有单层双层，多层之分；从球壳的组合方案看有桔瓣式，足球瓣式和足球桔瓣混合式之分；从支撑结构看有支柱式支撑，筒形或锥形支撑之分。

球罐的结构并不复杂，但是它们的制造和安装较其他形式贮罐难，主要原因是它的壳体为空间曲面压制成型，安装组队以及现场焊接难度较大。

而且，由于球罐大多数是压力或低温容器，它盛装的物料又大部分是易燃，易爆物，且装载量大，一旦事故发生，后果不堪设想。

因此，球罐结构设计要围绕如何保证安全可靠而实施。

球罐结构设计合理必须考虑各种因素：装载物料的性质；设计温度和压力；材质；制造技术水平和设备安装方法；焊接和试验要求；操作方便和可靠，自然环境的影响等等，要做到满足各项工艺要求，有足够的强度和稳定性，且结构尽可能简单，使其在压制成型，安装组队，焊接和检验，操作，监测和检修容易实施，这些就是结构设计的重要性所在。

2.2球壳设计
球壳是球罐的主体，它是贮存物料和承受物料工作压力和液柱静压力的构件。

而且由于球壳几何尺寸较大，用材量大，它必须由许多瓣片组成。

球壳设计需要按照以下设计准则；
（1）必须满足所储存物料在容量，压力，温度等方面的要求，安全可靠
（2）受力状况最佳；
（3）考虑了压机（球瓣成型的加工机械）的开档大小，尽量采用大的球瓣结构，使焊缝长度最小，减少安装工作量；
（4）考虑钢板的规格，尽量提高钢板利用率。

纯桔瓣球壳的设计的球壳是将球壳按桔瓣结构进行分割的组合结构。

这种球壳的特点是球壳拼装焊缝较规则，施工简便，加快组焊进度，便于采用自动焊。

由于分块分带对称，因此装配应力及焊接内应力较均匀。

可以采用大瓣设计，减少环带和焊接，较容易保证球罐质量。

同时，这种球壳可以按照等强度设计，用不同的分带去承受不同的附加压力，产生不等厚的球瓣结构。

纯桔瓣式球壳结构由于由赤道
带，而球罐支撑又大多数为赤道正柱式支撑，所以要对赤道带球瓣数加以限制，使其与支柱数成整数倍关系，就能使支柱错开焊缝，布置在赤道球瓣的中间，成为受力状态均匀，焊接质量易保障的合理结构形式。

这也是纯桔瓣式结构的另外一个优点。

此外，纯桔瓣式结构较灵活，按照原材料的大小以及压机开档的尺寸，可以设成不同的球心夹角的分带和分块，以满足结构和制造工艺的要求。

2.3球壳的分带，分块及分角
纯桔瓣式球壳分带，分块，分角的形式多种多样，下面是一些典型的结构形式
① 90°型球壳：全球分成上下极三带，每带球心夹角90°，上下极板各分成三块。

② 45°型球壳：全球分成五带；上下极带，上，下温带以及赤道带，分带球心夹角为45°
③ 36°型球壳：全球在赤道线上切成两半球，因此有一条正赤道环缝，球壳分为六个带，上，下赤道带，上，下温带，上，下极带，每带球心夹角为36°上下极板各分四块
④不对称型球壳：a.全球分为六带：赤道带，上温带，上寒带，下温带，上下极带。

b.1000m³乙烯球罐，全球分为五带，上，下极带以及赤道带球心夹角各为60°上下温带球心夹角各为30°上下极带各为三块板。

在本设计中采用的球壳分带分块分角的形式为45°型球壳。

全球分割为五带，上下温带，上下赤道带以及赤道带。

球心分角为45°每带分瓣数;上，下极带各分成三瓣，上下温带各分为 16瓣，赤道带分成16瓣。

2.4纯桔瓣球壳的瓣片设计和计算
2.4.1瓣片设计
纯桔瓣球壳在确定分带分片以后，既要进行每块球壳瓣片的设计，确定每块球瓣的几何尺寸。

按照我国过去习惯，一般是在设计施工图纸中只标注出每块球瓣的厚度和四个周边的弧长。

每块球瓣的尺寸大小与下列因素有关：钢板规格大小，压机开档大小，冲压成型的方式和工艺等。

3.4.2纯桔瓣球瓣的计算
本设计采用以赤道平面为基准的计算公式。

符号说明：
Ni ——分带序数（Ni=1为赤道带，Ni=2为温带，Ni=3为寒带） S
n=i
——各个球瓣测量点的总数（赤道带球瓣若对称于赤道平面时候S 取该
瓣测量点总数的一半）;
αi ——各个球心夹角（i=1，αi 为赤道带夹角，i=2，α2为温带夹角） G ——极带口直径，mm T A ⋂
——极带弧长，mm
D ——球罐内经，mm; n ——球壳分带总数;
m β——极带中间瓣的半球心夹角；
i L ⋂——第i 球带的球瓣的经向弧长，mm ；
K L ⋂
——极板中间瓣的经向弧长，mm ；
c m ——球瓣上两经线边缘与过m 点的球心截面圆周相交点的距离，mm ； m A ⋂
——球瓣上与各m C 弧长相应的弧长，mm;
M ——球瓣测量各点的顺序号； i A ⋂
——各带球瓣下弦口弧长，mm ； C i ——各带球瓣下弦口弦长，mm ； R i ——各带球瓣上弦口展开半径，mm; C yi ——各带球瓣对角线弦长，mm ； yi A ⋂——各带球瓣对角线弧长，mm 。

①各带纬向截面圆下弦口直径
D i
=D
COS
(∑α) (3.1)
因为︒====45321i αααα
所以∑︒==
5.222
1i
αα
692.84995.22cos 92005.22cos 1=︒⨯=︒=D D
5.672
22
=+
=∑i
ααα
688.35205.67cos 92005.67cos 2=⨯==D D
②各带弧长
360
i
i
D L απ=
⋂
（3.2）
mm i
L
361136045920014.3=︒
︒⨯⨯=⋂
同理 mm mm L L 3611361132== ③球半径（半球以上）各点弧长 一般把球瓣分成10等份来测量故取10 因各带球心角相等 故
i
i
i
i
i
i
m
N
tg
s
m
N
tg
s
m
D
C
︒
-
+
︒
-
=
∑
∑
180
)1
[(
cos
1
180
]
)1
cos[(
2
2
α
α
（3.3）对赤道带
︒
=
︒
=
∑
5.4
5
5.
20
i
i
s
α
︒
=
︒
=
︒
25
.
11
16
180
180
i
N
1989
.0
25
.
11=
︒
tg039566
.0
25
.
11
2=
︒
tg
所以
()
[]
()
[]83.
1794
25
.
11
45
1
1
cos
1
25
.
11
45
1
1
cos
9200
2
2
1
=
︒
︒
⨯
-
+
︒
︒
⨯
-
=
tg
tg
C
同理mm
C396
.
1789
2
=mm
C45.
1773
3
=mm
C944
.
1746
4
=
mm
C99.
1709
5
=mm
C745
.
1662
6
=
对温带
︒
=
︒
=
∑
5.4
15
5.
67
i
i
S
α
︒
=
︒
=
︒
25
.
11
16
180
180
i
N
()
[]
()
[]416
.
1605
25
.
11
45
1
7
cos
1
25
.
11
45
1
7
cos
9200
2
2
=
︒
︒
⨯
-
+
︒
︒
⨯
-
=
tg
tg
G
同理mm
C263
.
1538
8
=m
C6.
1461
9
=mm
C8034
.
1375
10
=
mm
C308
.
1281
11
=mm
C681
.
1178
12
=mm
C3.
1068
13
=
mm
C99
.
950
14
=mm
C381
.
827
15
=mm
C245
.
698
16
=
④球瓣相应于Cm的弧长
⎪
⎭
⎫
⎝
⎛
︒
=
⋂
D
C
D
m
m
A arcsin
180
π
（3.4）
5.
1805
9200
83
.
1794
arcsin
180
9200
14
.3
1
=
︒
⨯
=
⋂
A
同理得 mm A 962.17992=⋂ mm A 761.17833=⋂ mm A 725.17564
=⋂
mm A 12.17195=⋂
mm A 085.16716=⋂
mm A 86.16127=⋂
mm A 739.15448=⋂
mm A 075.14679=⋂ mm A 2836.138010=⋂
mm A 835.128411=⋂ mm A 267.118112=⋂ mm A 173.107013=⋂
mm A 209.95214=⋂
mm A 08.82815=⋂
mm A 563.69816=⋂
⑤球半径边缘各测点弧长Cm
()C C m m D 2
2sin -='∑α （3.5）
083.179492000sin 221=-︒='
C
mm C 417.27935=' mm C 7056.34626=' mm C 629.41127='
mm C 317.47398=' mm C 945.53389=' mm C 735.590710='
mm C 981.644111=' mm C 089.693812=' mm C 607.739213='
mm C 269.780214=' mm C 043.816415=' mm C 181.847516='
⑥球瓣径向边缘相应于Cm 的弧长之一半
求赤道带的 2m B
⋂
时
︒=⋂
D m
B 36022
有关式中 S 赤、S 温分别表示赤道球瓣（赤道平面以上）,温带球瓣的测量点数。

对赤道带令B
B n i
m
⋂
=
⋂=2
1
2
、
3B
⋂
、
4
B
⋂
.......
6
B
⋂
；对温带:令
B
B
n i
m
⋂
=
⋂=7
2
2
、
8B
⋂
.....
16B
⋂
以此类推。

19.3549200039.708arcsin 360920014.32=⎪⎭
⎫
⎝⎛︒⨯=
⋂
B
同理得 mm B 545.70873=⋂ mm B 228.10634=⋂
mm B 392.14185=⋂
mm B 179.17746=⋂
当2=n i 求温带
2
m
B ⋂
时
2
arcsin 3602
1
2
B
C B
n D D n i
i
s
m m m
⋂-⎥⎥
⎥⎦
⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛
'︒=⋂===π (3.7)
548.3569200
629.4112arcsin 360920014.367
=-︒⨯=⋂
⋂
B B
同理得 mm B 961.7138=⋂
mm B 335.10729=⋂
mm B 742.143110=⋂
mm B
226.179211
=⋂
mm B 808.215312=⋂ mm B 481.251613=⋂
mm B 21.288014=⋂
mm B 934.324415=⋂
mm B 574.361016=⋂
⑦各带球瓣弦口弧长和弦长
N
D
A i
i
i π
=⋂
（3.8）
()∑︒
=αcos 180sin
N
C i
i D （3.9）
mm D
N
A 065.166816
692
.849914.31
1=⨯=
=
⋂
π
()mm COS D N
C 2076.16585.22cos 16
180sin
92005.22180sin
1
1=︒
⨯=︒︒
= mm N
D A
935.69016
688
.352014.32
2
2
=⨯=
=
⋂
π
mm D N
C 825.6865.67cos 16
180sin
92005.67cos 180sin
2
2=︒︒
=︒︒
= ⑧ 各带球瓣弦口展开半径
因为各带球心夹角相等 所以
()⎥
⎦
⎤⎢⎣⎡+-=
212ααi i i i n R tg D
（3.10）
()()[]
mm tg tg n R 382.111055.221129200
2129200
11111=︒
+-=
⎥
⎦⎤
⎢⎣
⎡+-=
ααα
()mm tg tg R 382.19055.6729200
21229200
2
22=︒
=
⎥
⎦
⎤⎢⎣⎡+-=
αα
⑨极带几何尺寸计算
2
sin αi
t
D C = （3.11） mm C t
688.35205.22sin 9200=︒=
︒
=
⋂
360απi
t
D A
（3.12）
mm T
A
360036045920014.3=︒
︒
⨯⨯=
⋂
当20ββ=m 时
βπm
K D L ︒=⋂
180 （3.13） mm K L 5.18052
5.22180920014.3=⨯︒⨯=⋂ 2cos 2cos 1⎪⎪⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛-='βαi kl D C （3.14）
因为各带球瓣对角线弦长和弧长固赤道带对称于赤道平面
故赤道带对称于赤道平面
N D C i
yi D ︒+︒=180sin 5.22sin 2212 （3.15）
D D C A yi
yc arcsin 180︒=⋂π （3.16）
644.389116180sin
692.84995.22sin 920022221=︒⨯+︒=C y mm C y 88.367816
180sin 688.3520692.84995.22sin 92002222=︒⨯⨯+︒= mm y A 144.40169200644.3891arcsin 180920014.31=︒⨯=⋂ mm ar y A 82.37829200
88.3678sin 180920014.32=︒⨯=⋂
3.5坡口设计
球壳都是以瓣片焊接而成，因此焊接坡口的设计是保证球罐质量的重要环节。

坡口设计的原则是要便于施焊，便于检验，以此来达到焊缝有足够强度而又经济合理。

目前国内，外球罐的焊缝系数都趋向于采用Ф=1因此坡口设计就更为重要。

坡口设计就是决定坡口结构的三个要素：角度（包括角度误差）；间隙（包括间隙误差）；钝边尺寸大小（包括误差）。

在本设计中根据《球形储罐设计规定》选用不对称 x 型坡口形式。

3.6支座设计
在本设计中，选用赤道正切柱式支座结构。

3.6.1支座结构
支柱由圆管、底板、端板三部分组成。

分单段式和双段式，本设计采用双段式支柱。

支柱与球壳的连接主要分为有垫板和无垫板两种结构，本设计中采用无垫板结构。

支柱与球壳连接端部结构，分为平板式及半球式两种，本设计中采用半球顶有托板结构。

支柱的防火安全结构主要是在支柱上设置防火层及可熔塞结构。

每根支柱上开设排气孔，使支柱管子内部的气孔在火灾时能够及时逸出，保护支柱。

球壳应按有关规定安装单个接地电阻为 20欧姆，总合电阻为 10欧姆以下的接地设备。

3.6.2拉杆结构
拉杆是作为承受风载荷及地震载荷的部件，增加球罐的稳定性而设置。

拉杆结构可分为可调式和固定式两种。

本设计中采用可调式拉杆结构。

3.7人孔和接管
3.7.1人孔结构
球罐用的人孔是作为操作人员进出球罐以进行检验及维修用的。

因公称容积小于 1000m3，故本设计中开设 Dg500的人孔。

在有压力情况下人孔法兰一般采用带颈对焊法兰。

密封面采用凹凸面形式。

采用整体锻件补强的人孔结构较为合理。

3.7.2接管结构
1.接管材料：与球壳相焊的接管材质选用与球壳相同的材料。

2.开孔位置：开孔应设计在上、下极带上，便于集中控制，并使接管焊接能在制造厂完成，保证接管焊接部位的质量。

3.孔的补强：因球罐容积大，一般其壳体壁厚都较接管厚，为保证焊接质量，应加后接管管壁。

3.8球罐的附件设计
3.8.1梯子平台
在本设计中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下部斜梯、上部盘梯。

3.8.2水喷淋装置
1. 概述球罐上装置水喷淋装置是为了内盛的液化石油气。

可燃性气体及毒性气体的隔热需要，同时也可起消防的保护作用。

2.淋水管的设计淋水管原则上要求采用镀锌水管或具有同等以上耐热性，耐腐蚀性及强度的钢管。

淋水管的洒水孔口径为 4mm 以上，以防止水垢，灰尘堵塞洒水孔。

（1 ）所需洒水量
在本设计中所用的洒水量为 6l/m 2min
贮槽外表面积：()m D A 2
22038.269064.02.914.3=+==π 所需洒水量：m in 304.16166384.269kgf Q =⨯=
（2 ）洒水管口径
水流速: mil cm s m V /1012/23⨯==
所需管颈: cm V
Q d 1.1341==
π
（3 ）洒水孔数的决定 1.255101010.16.010087.21
4342=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=-Q N d
3.8.3隔热设施
贮存液化石油气，可燃性气体和它的液化气以及有毒气体的球罐壳体和支柱应该设置隔热设施。

隔热设施可采用水喷淋装置或采用不燃性绝热材料覆盖。

3.8.4页面计
本设计中采用玻璃板式页面计
.8.5压力表
考虑压力表由于某种原因而发生的故障，或由于仪表检验而取出等情况，应在球壳的上部和下部各设一个压力表。

压力表的最大刻度为正常运转压力的 1.5倍以上。

2.8.6安全阀
为防止球罐运转异常造成内压超过设计压力，应在气相部分设置一个以上的异常时用安全阀，以便及时排出部分气相物料，自动的将内压回复到设计压力以下。

安全阀的排气量
因为贮罐的保温实际上是保冷，所以不用绝热材料作保温层
γ/610082.0A F G ⋅=' (3.18) 其中F=1 对于球形容器：m D A 222
088.1322.914.32121=⨯⨯==π 105=γ千卡、千克
所以: 8.32016105/88.1321610082.0=⨯⨯='G 千克/小时
安全阀排气能力的计算：
ZT
M P A G C χ0⋅⋅= (3.19) 选择全启安全阀，取65.00=C X=244
kmd kg M /42=
2/79.24033.16.211.1cm kgf p =+⨯=
K T 31340273=+=。