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第一章 球罐的概述与设计1

第一节 概述1

一、球罐的优缺点1

二、球罐的分类3

三、球罐的型式3

四、球罐的发展简况4

第二节 球罐设计条件及设计参数的确定11

一、设计应遵循的设计规范、规定11

二、设计条件12

三、设计参数的选定13

第三节 球罐的结构17

一、球罐本体17

二、接管19

三、支承型式20

四、梯子、平台23

一、球壳的应力25

第四节 球壳的计算25

六、隔热与保冷设施25

五、其它附件25

二、球壳最小壁厚的计算公式27

第五节 支柱和拉杆的计算29

一、载荷计算29

二、支柱计算32

三、拉杆计算38

四、支柱与球壳连接最低处α点的应力验算39

五、支柱与球壳连接焊缝强度验算40

第六节 球壳开孔补强的计算41

一、概述41

二、开孔补强的结构形式41

三、等面积法开孔补强计算42

四、极限分析法开孔补强计算43

第七节 球罐的附件45

一、安全阀45

二、压力计48

四、液位计49

三、温度计49

五、消防喷淋及冷却喷淋水装置50

六、防雷、防静电装置50

附录一 全国主要地区最冷月月平均最低温度51

附录二 球形储罐基本参数(JB1117-82)52

第二章 球罐用钢53

第一节 对球罐用钢的基本要求53

一、球罐用钢的成份和性能特点53

一、概述57

二、球罐等压力容器用钢的质量特点57

第二节 国内外球罐用钢的现状和发展57

二、国内外球罐用钢选材的两种倾向58

三、对球罐用钢要求的提高和冶金技术的进步58

第三节 低合金高强度球罐用钢的物理冶金学59

一、低合金高强度钢的合金化59

二、热处理工艺与金相组织64

三、低合金高强度钢的焊接性65

第四节 我国现有低合金高强度球罐用钢简介66

一、16MnR67

二、15MnVR68

三、15MnVNR69

第五节 低温球罐用钢简介69

一、概述69

二、影响低温韧性的因素70

三、低温用钢简介71

四、球罐用钢的最低工作温度和冲击韧性74

第一节 球壳板材质量的复验77

第三章 球罐壳板的制造77

第二节 球壳板的下料及成型78

一、球壳板的一次下料法78

二、球壳板的二次下料法80

三、球壳板下料的尺寸公差控制及其检验84

四、壳板弧长与弦长的计算84

五、计算举例86

六、球罐壳板的成型88

七、球壳板焊接坡口的加工90

八、成型模具的制造98

第三节 球罐壳板成型后的检验与校形99

一、球壳板曲率的检验99

二、球壳板几何尺寸的检验100

三、球壳板翘曲度的检验102

四、几何形状不合格壳板的校形102

五、合格球壳板的处理102

第四节 球罐立柱的下料及成型102

一、罐体与立柱相贯部分的下料102

二、罐体与立柱的焊接成型103

三、人孔，管座位置的开孔105

第五节 球罐壳板的存放与运输105

第六节 球罐壳板制造举例105

一、球罐基本情况106

二、球罐几何尺寸106

三、球壳板及坡口几何尺寸107

四、生产工艺流程图108

三、焊接工艺评定109

二、工程场地调查109

第四章 施工准备109

一、审核图纸109

第一节 技术准备109

四、编制施工组织设计113

第二节 组织准备125

一、施工组织机构的确定125

二、质量保证体系的建立125

三、劳动力的配备与培训127

第三节 物质准备127

一、施工机械准备128

二、工具、夹具的准备128

三、施工用料的准备128

第四节 施工场地条件准备128

一、三通一平128

二、暂设工程的搭设128

三、球壳板堆放129

二、球壳板吊装129

一、球壳板运输129

第五节 球壳板的运输、吊装与堆放129

第五章 球罐组装130

第一节 组装前的准备130

一、球壳板复检130

二、组装块、吊耳等临时件的焊接131

三、基础验收131

一、散装法132

第二节 现场组装132

二、分带组装法137

三、半球组装法140

四、三种组装方法的比较142

五、组装的质量控制142

第三节 球罐安装防护棚144

一、防护棚的种类与作用144

二、防护棚的结构145

三、防护棚的搭设145

第一节 金属的焊接性147

第六章 球罐的焊接147

一、焊接冷裂纹的产生与防止方法149

第二节 焊接裂纹的产生与防止149

二、焊接热裂纹的产生与防止方法160

第三节 其它焊接缺陷的产生与防止169

一、夹渣169

四、氢白点170

五、咬边170

三、气孔170

二、未熔合170

第四节 再热裂纹的产生与防止171

一、再热裂纹的特征171

二、再热裂纹的形成条件171

三、影响再热裂纹的因素172

四、几种压力容器用钢再热裂纹的试验结果175

五、再热裂纹的防止方法175

第五节 焊接接头的韧性控制175

一、焊缝金属的韧性及其控制176

二、焊接热影响区的韧性控制189

第六节 低温钢焊接199

一、焊接方法与填充材料的选择202

二、低温钢焊接要点202

第七节 焊接管理204

第八节 对接焊缝名称及编号205

一、球壳板各带名称及代号205

二、焊缝编号的原则205

三、焊缝名称及代号的表示方法205

第九节 固定焊与定位焊210

一、固定焊210

二、定位焊210

第十节 支柱与赤道板的组焊211

一、用散装法时支柱与赤道板的组焊211

二、用半球法和分带法时支柱与赤道板的组焊211

第十一节 焊条的烘干与保管212

一、焊接方法213

第十二节 焊接方法与工艺213

二、焊接工艺214

第十三节 预热、后热及线能量的选择218

一、预热温度的选择219

二、焊后消氢的加热温度220

三、线能量的选择221

第十四节 焊接工艺规范223

一、焊接顺序223

二、焊接操作要点225

三、焊接规范的制订226

四、碳弧气刨清根与打磨焊缝227

第十五节 缺陷的修复228

一、球壳板缺陷的修复228

二、焊缝缺陷的修复230

第七章 球罐的无损检验232

第一节 概述232

一、射线探伤在球罐上的应用233

二、球罐的x射线探伤233

第二节 球罐的射线探伤233

三、球罐的r射线探伤268

第三节 球罐的超声探伤272

一、超声探伤在球罐上的应用272

二、球罐超声探伤方法276

第四节 球罐的磁粉探伤284

一、磁粉探伤在球罐上的应用284

二、球罐磁粉探伤方法285

三、验收标准290

第五节 球罐的液体渗透探伤291

一、渗透探伤在球罐上的应用291

二、液体渗透探伤方法291

三、验收标准294

第六节 声发射在球罐检测方面的应用295

一、压力容器AE检测特点295

二、AE技术在球罐建造及使用中的应用范围296

三、球罐的AE检测方法296

四、球罐水压试验时AE检测应用实例301

第一节 焊接残余应力及其影响313

一、焊接残余应力的产生313

第八章 球罐的焊后热处理313

二、焊接残余应力的大小和分布314

三、焊接残余应力的影响及危害315

第二节 焊接残余应力的消除方法简介317

一、机械处理消除残余应力法317

二、焊后热处理消除残余应力法318

二、焊后热处理消除残余应力的机理320

第三节 焊后热处理的作用及机理320

一、焊后热处理的目的320

三、焊后热处理改善机械性能的作用和存在的问题321

第四节 球罐焊后热处理工艺参数的正确制定325

一、是否需要焊后热处理的条件规定325

二、焊后热处理温度的确定326

三、焊后热处理保温时间的规定330

四、温度差的规定331

六、冷却速度的规定332

七、不锈钢的焊后热处理规定332

五、加热速度的规定332

第五节 球罐现场整体热处理高速喷嘴内部燃烧法333

一、高速喷嘴及其喷射引风装置334

二、供油系统及其控制阀组336

三、高压雾化风供应系统及其阀组337

四、点火器及其燃料供应系统337

五、球罐热处理的保温设施338

六、球罐热处理的测温系统339

七、球罐热处理加热和冷却过程中的柱脚移动装置340

第六节 球罐热处理工艺操作及施工管理341

一、制定热处理施工方案341

二、热处理前的准备341

三、热处理的点火341

四、热处理的温度控制342

五、热处理加热过程中应注意的问题342

六、球罐热处理举例343

第七节 球罐焊后热处理前后的性能检验及交工验收344

一、球罐热处理的机械性能检验344

二、热处理前后的金相检验346

三、热处理前后的X射线应力测定347

四、焊后热处理的交工报告347

第九章 球罐安全评价与断裂失效分析349

第一节 有关的断裂力学基础知识349

一、线弹性断裂力学基础知识349

二、弹塑性断裂力学的一些概念356

第二节 含缺陷球罐的安全性评定362

一、CVDA-84规范的适用范围362

二、缺陷评定方法363

三、CVDA-84规范的可靠性371

四、球罐缺陷安全评定举例373

第三节 球罐断裂失效分析376

一、球罐断裂失效方式376

二、球罐断裂失效分析的步骤和方法381

三、球罐断裂失效分析举例385

第十章 吉林市球罐破裂事故分析387

第一节 球罐的建造与使用概况387

一、裂纹走向及断口分析389

第二节 球罐破裂事故分析389

二、球罐焊接质量的外观检查390

三、焊缝的无损检验390

四、焊接热影响区硬度和金相组织检查390

五、主断裂源区B4板韧性测定392

第三节 影响球罐焊接热影响区氢致裂纹的因素392

一、焊缝扩散氢含量的测定393

二、预热温度对焊接热影响区硬度及组织的影响393

三、用插销试验研究球板焊接热影响区氢致裂纹敏感性394

四、铁研试验396

五、窗口拘束裂纹试验397

六、应力腐蚀的影响399

第四节 结论399

第十一章 交工验收400

第一节 验收项目的一般要求400

第二节 验收的基本内容400

一、球罐零部件的验收400

三、焊接质量验收402

二、现场组装验收402

四、焊缝检验验收403

五、现场焊后整体热处理验收403

第三节 产品焊接试板的检验404

一、产品焊接试板验收的基本内容404

二、产品焊接试板检验404

二、耐压试验405

一、耐压试验和气密性试验的基本内容405

第四节 耐压试验和气密性试验405

四、产品焊接试板检验的验收资料405

三、试样不合格时的处理405

三、气密试验407

四、在耐压试验和气密试验的过程中应注意的问题408

五、耐压试验和气密性试验的验收资料408

第五节 总交工验收409

一、验收时应提交的资料409

二、交工验收表格409

主要参考文献419