1000m3球罐的焊接结构和工艺设计毕业论文摘要本次设计以《GB12337-2010钢制球形储罐》和《GB150-2011钢制压力容器》为设计依据，综合国内外现有的制造技术设计了3000m3液氨储罐。
在以安全为原则的基础上综合考虑产品质量、施工建造可行性、国内现有的建造技术等方面的因素，设计出公称直径为18000mm、壁厚为44mm的大型球罐。
本设计在选材方面考虑了多种材料的特性，最后确定Q345R为本球罐的材料。
同样，本设计在球罐选型及支撑方式的选择上也应用多种形式作比较最终确定混合式结构、可调式拉杆支撑最合理。
最后进行强度及稳定性校核，校核结果显示本设计的结构既安全又经济。
本文通过对球罐的材质的焊接性分析，确定焊接材料和焊接方法。
根据每条焊缝有不同的特点，制定了各条焊缝的具体焊接顺序和坡口形式，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；安全；经济；焊接AbstractThe design Of 3000m3liquid ammonia spherical tank is basis on both the GB12337-2010 《steel spherical tanks 》and GB150-2011 《design of steel pressure vessel》, considering the existing manufacturing technology of tanks both at home and abroad. In the principles of safety ，consideration of product quality and construction feasibility, the existing building technology and other factors, at last the spherical tank is designed for nominal diameter 18000mm、wall thickness 44mm. The selection of materials in this design is in consideration, compared with some different properties of materials，finally the Q345R has be choosen.Also, the design and selection of the spherical support is in consideration，finally hybrid strucure and adjustable tension support seems to be the most reasonable. Finally the strength and stability test, the result shows this design of structure is safe and economic.Based on the spherical tank welding materials analysis to determine the welding materials and welding methods. According to different characteristics of each weld, developed a specific welding seam of each sequence and groove type, and selected welding parameters.After the installation and welding of the spherical container, there need to conduct process when the welding finished, which include non-destructive testing, postweld 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.Keywords: spherical tank；safety；welding目录1绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 球罐介绍 (2)1.3 国内外研究现状 (2)1.3.1 球罐的发展和应用现状 (2)1.3.2 焊接设备应用现状 (3)1.3.3 球罐自动化焊接技术的进展 (4)1.4 课题主要内容 (5)1.5 课题研究方案 (5)2 3000m³球罐的结构设计 (6)2.1 3000m³球罐的参数 (6)2.1.1 主要技术参数 (6)2.1.2 球罐用钢的基本要求分析 (6)2.1.3 球罐用钢的确定 (6)2.2 球罐的结构设计要求 (6)2.3 球壳的设计 (7)2.3.1 球罐结构型式的选择 (7)2.3.2 混合式结构排板计算 (7)2.4 支座设计 (14)2.4.1 支柱 (15)2.4.2 底板 (15)2.4.3 拉杆 (15)2.5 人孔和接管 (15)2.5.1 人孔结构 (15)2.5.2 接管结构 (15)2.6 球罐的附件 (16)2.6.1 梯子平台 (16)2.6.2 液位计 (16)2.6.3 安全阀 (16)2.6.4 溢流阀 (16)2.7 球罐对基础的要求 (16)3 焊接性分析 (18)3.1 材料的焊接性分析 (18)3.1.1 Q345R的化学成分和力学性能 (18)3.1.2Q345R的焊接性 (19)3.2焊接性分析 (19)3.2.1 碳当量（CE） (19)3.2.2 裂纹敏感性指数（Pc） (20)3.3焊接方法与填充材料的选择 (20)4 球罐强度计算及稳定性校核 (20)4.1 设计条件 (20)4.2 球壳计算 (20)4.2.1 计算压力 (20)4.2. 2 球壳各带的厚度计算 (23)4.3 球罐质量计算 (23)4.4 地震载荷计算 (24)4.5 风载荷计算 (25)4.6 弯矩计算 (26)4.7 支柱计算 (26)4.7.1 单个支柱的垂直载荷 (26)4.7.3 支柱稳定性校核 (28)4.8 地脚螺栓计算 (29)4.8.1 拉杆和支柱之间的夹角 (29)4.8.2 支柱底板与基础的摩擦力 (29)4.8.3 地脚螺栓 (29)4.9 支柱底板计算 (30)4.9.1 支柱底板直径 (30)4.9.2 底板厚度，底板的压应力 (30)4.10 拉杆计算 (31)4.10.1 拉杆螺纹小径计算：拉杆的最大拉力 (31)4.10.2 拉杆连结部位的计算 (31)4.10.3 耳板厚度 (30)4.11 支柱与拉杆连接最低点a点应力计算 (33)4.11.1 a点的剪切应力 (33)4.11.2 a点的纬向应力 (33)4.11.3 a点的应力校核 (34)4.12 支柱与球壳，连结焊缝强度 (34)4.13 开孔补强校核 (35)4.13.1 人孔开孔补强计算 (35)4.13.2 进出料及安全阀 (37)5 工厂制造及现场组装 (40)5.1 球罐生产的准备工作 (40)5.2 材料的进厂入库检验 (40)5.3 钢材的预处理 (40)5.3.1 钢板的矫正 (40)5.3.2 钢板的表面清理 (41)5.4 放样、划线与号料 (41)5.4.1 毛坯尺寸下料 (41)5.4.2 二次精确下料 (41)5.4.3 球瓣的压制 (41)5.5 现场装配与焊接 (44)5.5.1施工准备 (42)5.5.2 组装准备 (45)5.5.3 上下支柱的连接 (46)5.5.4 内脚手架、外防护棚的搭设 (47)5.5.5 球罐的安装程序 (47)6 球罐的焊接工艺 (49)6.1 焊接工艺评定 (46)6.2 焊工资格 (49)6.3 施焊环境 (49)6.4 焊前准备 (49)6.5 焊件的预热 (50)6.6 定位焊和工装夹具焊接 (47)6.7 焊接工艺的选择 (47)6.7.1 焊接方法的选择 (50)6.7.2 焊接材料选择 (50)6.7.3 坡口设计 (51)6.7.4 坡口加工方法及清除 (52)6.7.5 焊条的选择 (52)6.7.6 焊接工艺参数 (49)6.7.7 焊接顺序 (50)6.8 焊缝的类型 (55)6.9 焊后热处理 (56)7 焊件的质量检查 (58)7.1 焊缝外观质量检查要求 (58)7.2 焊接接头的无损检测 (58)7.3 致密性检查，水压试验和气密性试验 (58)7.4 结构整体的耐压试验 (59)7.5 去锈、涂装 (59)7.6 球罐成品验收 (59)8结论 (62)致谢 (62)参考文献 (60)附录A (61)附录B (78)1绪论1.1 引言随着现代工业生产的迅猛发展，焊接已成为机械制造等行业中一种越来越重要的加工工艺手段。
目前，焊接已广泛用于能源、石油化工、航空航天、原子能、海洋、交通等重大工程项目，同时亦遍及工业生产的各个领域。
由于石油、化工、石油化工、燃气（液氨、液化石油气）等事业的迅速发展，随之而建造的球罐增长速度很快，1981年我国球罐约1100台，到1985年增加至约1800台，至1996年全国有近5000台球罐，这4年间平均每年建造约400台球罐。
迄今为止，我国现有各种球罐已愈万台。
球罐建造的增长速度如此之大，是因为人们越来越认识到使用球罐比圆筒形容器更加合理。
与同容积的圆筒形容器相比，球罐的表面积最小，受力均匀，在相同直径和工作压力下，其所受内应力最小。
同时球罐还具有占地面积小，高度低，底座基础工作量小，所以建造球罐时，可节省钢材，降低成本，因而在各工业领域得到了广泛的应用，在单罐容积大于1000m3仅用材消耗量就比同容积圆筒形容器节省三分之一以上（容积越大越显著），其经济效益显得十分突出。
这是当前市场经济中人们十分关注的问题。
但是，球罐制造较困难，加工费用高。
表现为下料工序较复杂；从冲压到拼装尺寸要求严格；超差变形矫正困难。