安徽理工大学毕业设计
???2Rsin?2??3??2??8323.0mmL3?H ?L3??R?L3?arcsin???8652.4mm
902R?????R??3298.7mm B23180???B2?2Rsin?3??3280.2mm
?2????R??1831.5mm B12180???B1?2Rsin?2??1828.4mm
?2?D?B1?L1L3?9348.1mm
2?D??R?D?arcsin???9829.4mm
902R?????R??9724.8mm L24180???L2?2Rsin?3??9258.5mm
?2?式中：
?2??D?180??0?arcsin?0??11.66? 2?2R??3?90??0?M???arcsin???93.34 2?2R??2????sin?3???61.91? ?2???2?4?2arcsin????2Rsin?1??2??2??11770.5mm
M?H12
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图2-8极边板
以上是关于混合式三带球罐壳体尺寸的详细计算过程，在本次设计过程中关于GB/T17261-2011推荐的另一种混合式四带球罐，其上下极球心角均为90°,温带球心角为40°，赤道带球心角为50°，该类型球罐壳体尺寸计算与三带式球罐计算类似，本次设计中不做赘述，下表（见表2-2）为混合式三带球罐与混合式四带球罐壳体主要尺寸的相关比较
表2-2混合式三带球罐与混合式四带球罐壳体主要尺寸(单位：mm) 球壳类型 三 带 球 罐 四 带 球 罐 尺寸代号 B1 B2 L1 L2 L3 D B1 B2 B3 L1 L2 L3 D 赤道板 2243.2 2827.4 34.9 2827.4 2816.7 7854.0 7613.6 温带板 34.9 2562.5 2816.7 6283.2 6283.2 中板 2821.0 3280.2 9760.7 9896.0 2524.8 2827.4 8396.7 8827.2 侧板 2915.4 3298.7 9760.1 8652.5 2566.7 2827.4 8396.7 7657.8 8475.5 边板 1831.5 焊缝总长度 板块数 34 11781.0 3298.7 11215.8 9724.8 448262 8652.4 9829.4 1460.8 2827.4 9996.5 8560.8 7657.8 8633.2 525586.4 12066.8 10253.9 9730.8 54 通过以上表格的数据对比，明显可以得到以下结论：三带混合式球罐相对于四带混合式球罐，其焊缝长度减少了将近7.73m,球壳数更是减少了20块，材料利用率更高，而且实现了所有球壳板宽度相同，因为三带球罐是对称的，其球壳的互换性更好。采用三带式球罐，对于减少焊接和无损检测工作量，提高组焊焊施工效率，提高材料利用率，减少材料成本，提高球罐的质量和安全性具有重要意义。
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2.2焊接坡口的设计
球壳都是由球片焊接而成，所以焊接坡口的设计是保证球罐质量的重要环节。其设计的原则是：便于施工、便于检测，焊缝有足够的强度又经济合理。目前国内外球罐的焊缝系数都采用??1，因此坡口的设计就更为重要。
表2-3对接焊接坡口形式及尺寸
表格来源：参考文献[7]
坡口设计的影响因素：
1. 与采用焊接方法有关。用手工焊时采用不对称X型或Y型V型；当用自动焊，半自动焊启电垂直按所用焊机情况选定适当形式。
2. 与焊接公艺有关 采用不对称X型手工电弧焊时，采用小间隙坡口结构（C=1-3mm）是我国和日本的习惯。
3. 与球壳的钢板的厚薄有关，当钢板厚度大于20mm时，一般采用大型坡口（不对称或对称）当钢板厚度小于20mm时而采用手工焊时，一般采用Y型（V型）坡口。
4. 与焊接所在球壳部位（即焊工操作位置）有关。当采用手工焊焊接不对称X 型坡口时，一般适宜于把上温带，上极板的焊缝及赤道上环缝以上所有环缝的大坡口放在内侧，小坡口放在外侧；反之把赤道带，下温带和下极板的主从缝及赤道带下环缝以下的所有环缝的大小坡口放在外侧，小坡口在内侧。这样有
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利于碳弧气刨清根（或磨焊极）及着已检验的操作，同时小坡口侧便于预热，电焊工作（所谓大坡口是指焊根部较深那边）。
下表国内外球壳广泛采用的焊缝坡口形式与尺寸并结合国内施工经验而制定的，选用时壳根据下列原则：
（1） 焊缝要错排；
（2） 尽可能减少仰焊的工作量；
（3）角焊缝的焊角，取焊件中较薄者的厚度。补强圈的焊角：当补强圈的厚度大于等于8mm时，去焊角厚度等于补强圈厚度的70%，且不小于8mm。
本设计将选用不对称X型坡口形式。 2.3支座设计
球罐支座是球罐中用以支撑本体重量和贮存物料重量的结构部件，由于球罐壳体呈圆球状，给支座设计带来一定的困难，它即要支撑较大的重量，又由于球罐设计在室外，需承受各种自然环境影响，如风载荷，地震载荷和环境温度变化的作用。为了对付各种影响因素，结构形式比较多，设计计算也比较复杂。
支座形式有柱式支座和裙座两大类。柱式支座的支撑有赤道正切式支撑、V形柱式支座和三柱会一柱式支座。裙座支座包括圆筒裙式支座、圆锥形支座及钢筋混凝土连续基础池座的半埋式支撑。其中柱式支座中以赤道正切支座为国内外普遍采用。本次设计将采用赤道正切式支座。以下将对赤道正切式支座进行详细的介绍，最终确定其具体形式。
赤道正切式支座的特点是：球壳由多根圆柱状的支柱在球壳赤道部位等距离布置，与球壳相切或近乎相切，（相割）而焊接起来。一般说相割时，支柱的轴心线与球壳交点与球心连线与赤道平面的夹角约为10?~20?角支柱支撑球的质量，为了承受地震载荷和风载荷；保正球罐的稳定性，在支柱之间设置拉杆相连。这种支座的优点是受力均匀，弹性好，安装方便，施工简单，容易调整，现场操作和检修也方便。它的缺点主要是重心高，稳定性较差。
（1）支柱 支柱结构：支柱由圆管（一般由无缝钢管或者钢制卷板）、底板、端板三部分组成，分为单段式及双段式两种，其典型结构见图2-8。
对于低温球罐或容积较大的球罐及需要在车间进行赤道带局部热处理的球罐，应该采用分段或者两段支柱形式（见图2-9）。分段长度（上段）不宜小于支柱总长的1/3。上段支柱采用与壳体相同的低温材料或者高合金材料。该段一般应在制造厂内与球罐进行组对焊接，并对连接焊缝进行焊后热处理。上、下两段支柱在现场组对焊接，下端支柱可以采用一般碳钢。
分段连接支柱的段间环向接头应保证全焊透，可以采用沿焊缝根部全长有紧贴基本金属的垫板的对接接头结构。
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