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、16MnR 67
二、15MnVR 68
三、15MnVNR 69
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