一种改善球罐支柱与球壳连接a点应力的加强结构的制作方法

本实用新型涉及球形储罐支撑技术领域，特别涉及一种改善球罐支柱与球壳连接a点应力的加强结构。

背景技术：

球形储罐广泛用于石油化工、冶金、核电、航空、航天等领域。广泛用于储存气体、液化气体或液化石油气。对于球罐而言支柱是球罐最重要的承载部件之一,支柱与球壳连接结构的安全性对球罐安全运行起着至关重要的作用，尤其对大型盛装液态的较重介质球罐更为重要,因球罐自重越大支柱连接处底部a点出现局部应力集中的情况越为严重，另因球罐支柱支撑结构还需具有一定的弹性，因此就出现了如为了满足a点应力选择大直径厚壁支撑管，这样虽增加了支柱自身强度满足了抗a点应力能力但确也降低了支柱整体弹性的矛盾问题。

鉴于以上此种情况，我司针对此问题研制了一种球罐支柱a点局部加强结构，在原有“加u形托板结构型式”基础上进行优化设计，以此达到球罐支柱与球壳连接a点应力加固的效果。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种改善球罐支柱与球壳连接a点应力的加强结构，以解决上述背景技术中提出的问题。

本实用新型，在相同工况下对优化前后两种结构进行有限元应力分析,通过结果对比可以看出,优化后的结构在原应力集中处的应力分布有显著改善，支柱抗a点应力指标显著增强。

本实用新型的目的是通过下述技术方案予以实现：一种改善球罐支柱与球壳连接a点应力的加强结构，包括支柱、加强衬板i、加强衬板ii、托板、球壳板，所述支柱为中空管，位于所述支柱内固定焊接有加强衬板i，位于所述加强衬板i中间位置固定焊接着加强衬板ii，所述加强衬板ii为圆柱板装状结构，且位于加强衬板ii中心位置固定设有通气孔，通气孔为圆形贯通孔，位于所述支柱外圆周面上固定焊接有托板，所述托板的另一端固定与球壳板焊接，所述支柱位于所述托板上段位置与所述球壳板焊接配合，所述支柱的圆周面上开有弧形斜切面，所述弧形切斜切面与球壳板外圆弧形面仿型且曲率一致，所述支柱上的托板与球壳板接触面为a点应力区，所述弧形斜切面切割支柱及加强衬板i,所述球壳板弧形球面与支柱及加强衬板i接触。

进一步地，所述托板为u型板体结构，且托板左右两端分别与支柱及球壳板相交焊接。

进一步地，所述加强衬板i为中空圆筒状，且加强衬板i位于支柱内所在位置与位于支柱外侧固定焊接的托板相对应。

进一步地，加强衬板i圆周分成四个弧形片，且弧形片分装于支柱内壁上组对焊接。

进一步地，所述加强衬板i相邻之间的坡口角度为60度。

进一步地，相邻所述加强衬板i之间与支柱接触面竖向距离为5-10mm。

进一步地，所述加强衬板i涵盖托板，且加强衬板i上端面与支柱外圆周面上固定焊接的托板的上端面相对齐或高于托板的上端面水平高度。

进一步地，所述托板高度为加强衬板i高度的二分之一或者四分之一。

进一步地，所述球壳板底部固定设有若干个支柱，且数量固定控制为6-20根。

进一步地，所述加强衬板ii的另一种方式为，至少设置一组圆形板体上下拼接对焊，且位于圆形板体结构中心开有固定通孔。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：采用支柱内衬加强分片衬环形式，与原有单层的“加u形托板结构型式”相比较提高了支柱与球壳的连接强度，改善了支柱与球壳连接部位的应力分布，提高了支柱抗a点应力指标，同参数情况下支柱抗a点应力能力会提高20％以上，且提高球罐运行使用安全性的同时又降低了球罐建造经济指标。

附图说明

图1是本实用新型整体示意图；

图2是本实用新型a-a剖切示意图；

图3是本实用新型b-b剖切示意图；

图4是本实用新型加强衬板ii示意图；

图5是本实用新型托板主视图；

图6是本实用新型托板俯视图；

图7是本实用新型托板侧视图；

图8是本实用新型c-c剖切示意图；

图9是本实用新型d-d剖切示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1-9所示，一种改善球罐支柱与球壳连接a点应力的加强结构，包括支柱1、加强衬板i2、加强衬板ii3、托板4、球壳板5，所述支柱1为中空管，位于所述支柱1内固定焊接有加强衬板i2，位于所述加强衬板i2中间位置固定焊接着加强衬板ii3，所述加强衬板ii3为圆柱板装状结构，且位于加强衬板ii3中心位置固定设有通气孔，通气孔为圆形贯通孔，位于所述支柱1外圆周面上固定焊接有托板4，所述托板4的另一端固定与球壳板5焊接，所述支柱1位于所述托板4上段位置与所述球壳板5焊接配合，所述支柱1的圆周面上开有弧形斜切面，所述弧形切斜切面与球壳板5外圆弧形面仿型且曲率一致，所述支柱1上的托板4与球壳板5接触面为a点应力区，所述弧形斜切面切割支柱1及加强衬板i2,所述球壳板5弧形球面与支柱1及加强衬板i2接触。

所述支柱内设有的加强衬板i2、加强衬板ii3从整体上对球罐球壳应力最集中点a点应力起到了改善及降低作用，从而避免了由于为提高支柱抗a点应力能力而增加支柱直径和支柱壁厚的情况，避免了为增加支柱a点强度而降低支柱整体弹性的情况。

在本实施例中，所述托板4为u型板体结构，且托板4左右两端分别与支柱1及球壳板5相交焊接。

在本实施例中，所述加强衬板i2为中空圆筒状，且加强衬板i2位于支柱1内所在位置与位于支柱1外侧固定焊接的托板4相对应。

在本实施例中，加强衬板i2圆周分成四个弧形片，且弧形片分装于支柱1内壁上组对焊接。

所述加强衬板i2的直径大小根据所选择的支柱直径大小匹配所述加强衬板i2高度根据罐体大小及称重量确定合适的高度与支柱配合，且所述加强衬板i2与托板配合，组配的加强衬板i2与托板的配合均是根据罐体及支柱体的大小选择。

通过分片组焊的方式，降低整体的集中应力，承接力分布均匀，降低了罐体机械应力带来的损伤。

在本实施例中，所述加强衬板i2相邻之间的坡口角度为60度。

在本实施例中，相邻所述加强衬板i2之间与支柱1接触面竖向距离为5-10mm。

在本实施例中，所述加强衬板i涵盖托板，且加强衬板i2上端面与支柱1外圆周面上固定焊接的托板的上端面相对齐或高于托板4的上端面水平高度。

支柱内衬加强衬板为分片衬环形式，与原有单层的“加u形托板结构型式”相比较提高了支柱与球壳的连接强度，改善了支柱与球壳连接部位的应力分布，提高了支柱抗a点应力指标。

在本实施例中，所述托板4高度为加强衬板i2高度的二分之一或者四分之一。

所述托板的高度及大小根据实际罐体大小适当修改，且托板采用u型板结构设计，在与支柱及球壳板固定焊接时，u型板上有角度及弧形设计便于整体的配合组对焊接。

在本实施例中，所述球壳板5底部固定设有若干个支柱1，且数量固定控制为6-20根。根据罐体的重量及大小调整适当的支柱数量进行称重支撑。

在本实施例中，所述加强衬板ii3的另一种方式为，至少设置一组圆形板体上下拼接对焊，且位于圆形板体结构中心开有固定通孔。

所述本新型组配焊接，支柱与加强衬板ⅰ组对焊接，加强衬板ⅰ分片装入支柱内并每片间全焊透形式并支柱内侧罐壁焊接，然后将加强衬板ⅱ与加强衬板ⅰ组对焊接，支柱与托板组对焊接，最后将支柱和球壳板组对焊接。

本实用新型由于采用加强衬板多片装入焊接结构，且衬板拼接焊缝均布这样即增加了衬板与支柱的贴合强度又避免了焊缝应力集中，此种结构极大增强了球罐支柱a点部位抗较高应力能力，又不改变支柱整体弹性的情况，极大提高了球罐使用的安全性。

本实用新型中支柱采用与球壳板强度及低温冲击韧性相当的无缝钢管或采用与球壳板同材质的钢板卷制，加强衬板ⅰ与加强衬板ⅱ和托板采用与球壳板同材质的钢板制作。

所述本新型组对焊接过程中支柱1、加强衬板i2、加强衬板ii3、托板4、球壳板5相互焊接方式采用全焊透结构。

先将加强衬板ⅰ分片装入支柱管内侧组对并采用焊条电弧焊焊接，焊接完成后需将焊缝按nb/t47013.4-2015无损检测标准进行100％mt检测；检测合格续将加强衬板ⅱ组焊至加强衬板ⅰ上；焊接完成续将焊缝按nb/t47013.4-2015无损检测标准进行100％mt检测；检测合格后将支柱和赤道板组对并采用焊条电弧焊焊接，焊后将焊缝按nb/t47013.4-2015无损检测标准进行100％mt检测至合格。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。