1、球罐的结构形式
球罐主要由:球瓣、立柱、拉杆、底盘、梯子等部分组成。其中球瓣又分为:a) 橘瓣式 b) 足球瓣式 c) 混合瓣式
图6-14 典型球罐结构示意图1-顶部平台 2-上极板 3-上温带 4-中间平台 5-赤道带 6-柱脚 7-下温带 8-扶梯 9-拉杆 10-下极板
2、球形容器的特点
球形容器(俗称球罐)与圆柱形容器相比,具有以下特点:
(1)表面积小,即在容积相同的条件下,球形容器表面积最小,节省 材料
(2)壳板的承载能力比圆柱形容器大一倍,即在直径和应力相等的条件下,球形容器的板厚只需圆柱形容器的一半
(3)占地面积小,且可向空中发展,有利于地表面的利用
(4)基础工程量少,维修、保养简单
(5)造型美观
(6)球壳板加工困难
(7)焊接工艺复杂,要求严格
因此,球罐的制作技术比单层卷焊圆柱形容器要难的多,要求也高的多。
说明:
(1)球形容器通常作为贮存压力气体或液体的贮罐,也有作反应器使用的。一般多在常温和低温下工作,极个别场合如造纸工业用的蒸煮球才用于高温下。
(2)球形容器的结构设计主要是指:球瓣、支撑结构、人孔接管、梯子平台、温度压力液位检测、隔热喷淋、保温设施、紧急切断装置、安全阀配置及防震、减震装置等项目
(3)根据球罐大小、吊运及施工条件不同,其产品出厂形式也不相同,分整体出厂和分体出厂两种,分体出厂又有半球、分带和分瓣三种不同的方式。目前国内球罐多采用分瓣式出厂在现场装配焊接
在工厂内主要是加工制作球瓣、支柱及相关的附件。人孔与球壳板及支柱与球壳板的焊接,以及相应焊后热处理一般也在现场进行。
(4)球瓣加工后要对坡口进行防锈处理,出厂前必须对瓣片妥善包装以防止运输过程中变形和损伤。球罐的散装法现场施工工艺流程如图6-15所示
图6-15 球罐的散装法现场施工工艺
球瓣加工、组装和焊接是最重要的几道工序,对球罐的加工质量和生产效率影响极大。值得注意的是,球瓣出厂前必须在厂内进行预安装,以检验其尺寸和精度是否达到技术要求。
1、对原材料的要求
若钢板的状态与使用状态相符则应按技术要求从每台球罐中取一块钢板进行拉伸、弯曲和常温冲击试验。当板厚大于38mm时,按规定对钢板逐张进行超声波探伤。
2、球瓣的成形
球壳为双曲面,是不可能在平面上精确展开的。因此,球瓣一次精确下料困难很大。通常先近似展开即下荒料,在压制成形后再进行二次切割。多数球罐分为五带,即赤道带、南温带、北温带、南极板和北极板。
球瓣成形加工后球瓣的主要尺寸公差有:1) 长度方向弦长±2.5mm 2) 对角线的长度±3mm 3) 两条对角线间的垂直距离≤5mm 4)任意宽度方向上的弦长 b1、b2、b3均为±2.5mm
(1)热压成形工艺
热压成形具有效率高、成形均匀、能保证钢材性能等优点。但由于冷却收缩不均匀,将直接影响球瓣的曲率精度,加热还带来氧化和烧损问题。为保证热压球瓣的精度,需要进行二次下料。
热压时注意事项有:
1) 热压温度要严格控制,加热温度过高会造成脱碳和晶间氧化。保温时间要尽量短。始压温度应在大于材料Ac3以上某一适当的温度,终压温度不小于500℃,以防止冷作硬化
2) 胎模球面曲率必须精确,下胎曲率尤为重要
3) 板材要求正火处理,如未处理可以用热压时的加热来代替正火处理
4) 热压要平稳,冷却时将周边用夹具固定,限制其自由收缩
说明:
1) 球瓣的热压过程不是纯弯曲过程,同时存在拉伸和挤压的压延过程。可以通过控制球瓣热压后放在胎模中的时间长短即控制从胎模中吊出时的温度来控制,使最终变形符合要求
2) 球瓣二次下料时,应首先选择曲率精度的球瓣作为划线用的基准球瓣
3) 划线后气割坡口,同时切除毛坯余量。对气割坡口后曲率超差的球瓣,必须再进行冲压矫正,由于矫正时变形量较小,故可以在冷态下进行
(2)冷压成形工艺
冷压成形方法分局部成形和点压成形,前者效率高但需较大功率的冲压设备,后者压延接触面积小,所需压力和设备的功率均小,但效率低。目前应用较多的还是点压成形法。
图6-25为点压成形模具示意图。它是逐点、逐遍进行压制,加工时不能一次压到底,而要按不同顺序逐点、逐遍压制,如图6-26所示。
3、球瓣坡口加工
球瓣成形后都要进行二次下料,用气割切去加工余量的同时开出坡口。下图为球瓣坡口切割装置示意图。
球瓣的坡口加工后必须仔细检查表面质量和曲率。经着色和超声波检验,坡口表面不得有分层、裂纹或影响焊接质量的其他缺陷。检验合格后,在坡口上涂上防锈漆,焊接时不必除去。
出厂前要对加工后的球瓣进行预装配。
球罐在现场装配工艺方法很多,根据球罐的大小和施工条件可采用散装法和环带组装法等。
1、散装法
散装法是将单片球瓣逐一组装成球体,它是国内应用最普遍的一种安装方法。
分散组装法的优点:对施工设备要求低,不需要大型平台、大型滚轮架及起吊设施。
分散组装法的缺点:安装精度较差,且焊缝为全位置焊接,对焊接技术要求高,劳动强度大。
2、环带组装法
环带组装法是先分别装焊好各环带(如赤道带、温带等)再用积木式合拢各环带及两极板。 此种方法各带适合在工厂内制造施工。
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