一種鋼制容器設備。在石油煉制工業(yè)和石油化工中主要用于貯存和運輸液態(tài)或氣態(tài)物料。操作溫度一般為-50~50℃,操作壓力一般在3MPa以下。球罐與圓筒容器(即一般貯罐)相比,在相同直徑和壓力下,殼壁厚度僅為圓筒容器的一半,鋼材用量省,且占地較小,基礎工程簡(jiǎn)單。但球罐的制造、焊接和組裝要求很?chē)?,檢驗工作量大,制造費用較高。
球罐為大容量、承壓的球形儲存容器,廣泛應用于石油、化工、冶金等部門(mén),它可以用來(lái)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,球罐壁內應力最小,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圓筒形容器壁板厚度的一半。
由上述特點(diǎn)可知,采用球罐,可大幅度減少鋼材的消耗,一般可節省鋼材30%~45%;此外,球罐占地面積較小,基礎工程量小,可節省土地面積。
類(lèi)型
球罐的形狀有圓球型和橢球型。絕大多數為單層球殼。低溫低壓下貯存液化氣體時(shí)則采用雙重球殼,兩層球殼間填以絕熱材料。采用最廣泛的為單層圓球型球罐(見(jiàn)彩圖)。球殼是由多塊壓制成球面的球瓣以橘瓣式分瓣法、足球式分瓣法或足球橘瓣混合式分瓣法組焊而成。球罐的支撐結構最常見(jiàn)的為赤道正切式,其次為對稱(chēng)式、裙座式、半埋地式和盆式。橢球型球罐通常用于常溫下貯存飽和蒸氣壓比大氣壓稍高的、揮發(fā)性強的液態(tài)烴(如汽油等),操作壓力為0.12~0.3MPa,容積一般在500~6000m3范圍內。更大容積時(shí),應采用復式橢球型球罐。
制造球罐的材料要求強度高,塑性特別是沖韌性要好,可焊性及加工工藝性能優(yōu)良。球罐的焊接、熱處理及質(zhì)量檢驗技術(shù)是保證質(zhì)量的關(guān)鍵。
制造工藝流程
壓力容器殼體材料主要為鋼板、鋼管等,它們是壓力容器主要受壓元件。鋼材的質(zhì)量直接影響著(zhù)壓力容器的質(zhì)量。首先是壓力容器所用的材料檢驗,材料檢驗主要包括材料的力學(xué)性能如強度、塑性、韌性、疲勞、硬度等和材料的化學(xué)成分的分析,其次還包括表面質(zhì)量檢查、實(shí)物檢查、材料質(zhì)量證明單檢查、材料復驗檢查。
材料檢驗結束后是排料過(guò)程,之后是下毛料,下毛料時(shí)要求并不是很?chē)栏?,只是將所需的材料形狀、數量或質(zhì)量后,從整個(gè)或整批材料中取下一定形狀、數量或質(zhì)量的材料;下毛料結束后是球殼的一次壓制,此時(shí)把鋼板用壓制機器壓制成球瓣形狀,壓制完成后要進(jìn)行檢驗,檢驗內容包括鋼板有無(wú)明顯變形,壓制過(guò)程是否導致裂縫,若沒(méi)有裂紋或大變形等不合格現象產(chǎn)生則說(shuō)明合格;這時(shí)該進(jìn)行下精料,精下料過(guò)程中不得有咬邊、拉伸現象,毛刺高度不得大于料厚的10%,下料垂直度公差用對角線(xiàn)測量法表示,加工完的料應碼放整齊,并按要求進(jìn)行標識,加工完畢,鋼板上的余料、殘料要清除干凈。下料結束后板材周邊會(huì )有坡口存在,并把坡口修磨干凈,精度達到要求;接下來(lái)是球殼的二次壓制,球殼板沖壓應根據設計圖紙,選擇符合要求的沖壓胎具.沖壓前,應調試上下胎具的同軸度和水平度,其偏差均不得大于3mm,且上、下胎面及鋼板兩面均應清掃干凈。沖壓時(shí)應緩慢壓至球殼板規定曲率,沖壓點(diǎn)行走軌跡采用由毛坯鋼板兩端向中間點(diǎn)壓軌跡呈“S”形,沖壓點(diǎn)間行走距離不大于上胎半徑。多點(diǎn)沖壓使鋼板變形均勻避免出現局部過(guò)壓,或漏壓現象。沖壓成型的鋼板表面(上、下兩面),不允許任何原因引起的壓傷,壓痕和臺階狀況出現,否則應按規定打磨修補,沖壓成型后,用質(zhì)檢部門(mén)檢定認可的規定樣板檢查球殼板曲率,對于薄壁鋼性較差的球殼板應放置在專(zhuān)用檢查胎上檢查。各部位與樣板之間的間隙不得大于3mm,合格后轉入接管與法蘭的組對,組對結束后是B類(lèi)焊縫焊接,壓力容器中焊縫可以分成A、B、C、D四類(lèi),殼體部分的環(huán)向焊縫接頭是B類(lèi)焊縫,B類(lèi)焊縫焊接結束后要進(jìn)行外觀(guān)檢驗,外觀(guān)檢驗主要包括坡口幾何尺寸、焊縫寬窄差、焊接接頭對口錯邊量、容器焊縫不得有咬邊現象、焊縫之間距離、壓力容器最大直徑與最小直徑之差、法蘭是否垂直接管或圓筒的主軸中心線(xiàn)、焊縫之間的距離是否滿(mǎn)足要求等。如果說(shuō)外觀(guān)檢驗是人們憑經(jīng)驗或標準完成的話(huà),那接下來(lái)的無(wú)損檢測則是利用聲、光、磁和電等特性,在不損害或不影響被檢對象使用性能的前提下,檢測被檢對象中是否存在缺陷或不均勻性,給出缺陷的大小、位置、性質(zhì)和數量等信息,進(jìn)而判定被檢對象所處技術(shù)狀態(tài)(如合格與否、剩余壽命等)的所有技術(shù)手段的總稱(chēng)。從事無(wú)損檢測的人員需要接受專(zhuān)業(yè)的培訓,獲得資質(zhì)才能持證上崗。各個(gè)國家、區域、機構針對無(wú)損檢測培訓資質(zhì)認證均有不同的要求,受訓前應該了解清楚,選擇合適的標準、機構進(jìn)行相關(guān)的培訓與考核。無(wú)損檢測結束后要劃心線(xiàn)和劃開(kāi)孔線(xiàn),劃完后要檢驗劃線(xiàn)是否合格,若檢驗合格后此時(shí)應進(jìn)行開(kāi)孔,壓力容器上的開(kāi)孔通常包括人孔和接管;人孔應有一個(gè)設在進(jìn)出油管右側附近,并盡量使人孔正對罐室密閉門(mén),以便人員進(jìn)出、維修油罐和通風(fēng)接管用,人孔通??煞譃閳A形和橢圓形兩種,圓形人孔的最小直徑不得小于450mm,人孔應設置在鐵路或馬路交越處,管道兩端要設置人孔;在管道分支、轉彎和引入處要設置人孔;在有加感箱的地點(diǎn)要設置人孔。人孔宜設在馬路坡度轉折處、街道中心花園間的橫道旁、街道轉折處、人行道上、房基線(xiàn)凹入的地方和接近引上桿或通信線(xiàn)路引入點(diǎn)。人孔不宜設在重要建筑物的門(mén)口(例如汽車(chē)庫、消防隊等)、交通要道、不牢固的建筑物附近、緊靠消火栓或水井處、屯放器材地點(diǎn),以及有其他地下管線(xiàn)經(jīng)過(guò)的地方。一般說(shuō)來(lái),在直線(xiàn)通信管道中間設置直通人孔;在直線(xiàn)通信管道上有另一方向分歧通信管道時(shí),在分歧點(diǎn)上設置三通人孔;在縱橫兩條通信管道交叉點(diǎn)上設置四通人孔;焊接開(kāi)坡口,采用坡口焊縫的主要目的是為了保證接頭能焊透而不出現工藝缺陷。在設計或選擇坡口焊縫時(shí),必須注意施焊可達性,其中主要考慮坡口角度、根部間隙、鈍邊和根部半徑等參數。要不要預制坡口,跟焊縫要求的強度有關(guān),與焊接方式方法以及電流大小也有關(guān),不能一概而論。厚板對接,為了使焊縫強度達到母材強度,通常需要預制坡口,甚至焊透;當這些都完成之后則是接管與球殼組對焊接在一起,焊接后要對焊縫進(jìn)行無(wú)損檢測,看焊縫中是否有夾雜、氣孔等缺陷,沒(méi)有缺陷的話(huà)則可以把上支柱與球殼焊接在一起,焊接完成后同樣要進(jìn)行無(wú)損檢測,