英文
manufacturing of steel
spherical pressure vessel
简介
按照设计要求，用钢材加工球形容器的过程。球形容器亦称球罐，通常作为有压介质的储存器，广泛用于冶金、化工、石油和城市煤气等行业中。
球形容器由多块球壳板焊接而成。球壳板的材质多采用低合金钢，也可采用不锈钢。球壳板的拼焊方式有多种，常用的有桔瓣式、球瓣式和桔瓣、球瓣组合式，也可采用其他形式的板片组成球壳。如图所示为赤道带为桔瓣式、极带为球瓣式混合组瓣的球形容器。
球形容器是在复杂应力状态下工作的，若在制造中存在某些缺陷，运行中就易出现脆性失效，以致发生恶性事故。球形容器的制造必须在法定的安全监督制度下进行。中国规定了专门的球形容器制造许可证制度和制造监督制度。
由于绝大多数球形容器的直径往往超出运输界限尺寸，球形容器在制造厂内做成零部件，然后运到安装现场进行工地组焊。球形容器的制造包括球壳板加工、接管和凸缘制造、球体支承系统加工三部分。三部分的零部件一般进行分别加工、分别包装运输，也可以根据用户要求和运输条件，在制造厂内把接管、凸缘和支柱上段先焊在球壳板上，并进行消除应力热处理后出厂。
球壳板加工 通常分材料校验、下料、粗切割、成型、精切割、质量检验、除锈涂装和标记包装等工序。
混合组瓣球形容器示意图
1—球壳板(赤道带);2—球壳板(极带);3—支柱;4—拉杆;5—托板;6—接管(入孔);7—接管(进出气或安全阀接管)
材料校验 制造球壳板的钢板必须是压力容器专用钢板，如16MnR、15MnVNR、CF-62等。下料前制造厂必须按规定的技术条件核验钢板的质量证明书，检查钢板上各项质量标记是否准确、清晰并与质量证明书相一致。必要时应对钢板材质进行抽样复验。对钢板上准备切割成焊接坡口的区域应作超声波检查，以确认是否存在影响焊接质量的缺陷。
下料 由于球面属于不能展成平面形状的空间曲面，球壳板下料只能采用近似方法，并适当考虑成形过程的塑性变形。桔瓣式组合球壳的球面可以视为若干个圆锥面的组合，采用计算法将各锥面展开下料。按球瓣式组合的球壳则可采用过球心的大圆截割法，在下料的同时作出精确的三锥球面样板，用于精切割时的划线。
粗切割 按下料展得的轮廓尺寸留出加工余量进行第一次切割。切割主要采用火焰切割，也可采用数控切割机一次完成。
成型 切割成一定形状的钢板应用外力使其产生一定曲率。成型有机械压制、液压胀型和爆炸成型等方法。其中机械压制法分热压和冷压两种，使用较广。热压成型是将钢板加热到800～1000℃，在低强度、高塑性状态下用模具加压成型。冷压成型是在室温下用模具加压成型，一般用于经正火或调质处理的材料。机械压制法的压制力大小，与钢材的强度、厚度、模具形式、压下时的变形量和一次变形率等因素有关。常用的成型压制力为4000～8000kN，因此球壳板制造厂一般都备有8000kN以上的油压机或水压机。对用高强度钢板制造的球壳板进行校正时的压下力可达12000kN以上。液压胀型法和爆炸成型法都是将钢板拼焊成多面多棱体，然后在容器内充以液体，施加内压或在容器内部产生爆炸力，使多面体发生塑性变形而成球体，目前实际应用较少。
精切割 用下料时预制的三维球面样板在压制成曲面的球壳板上画出精确的外形尺寸线，并按此线切去多余的金属而制出焊接坡口。切割一般在空间曲面上进行，必须使用专门的切割台架和切割设备，通常使用的是装有精密切割喷嘴的火焰切割机械，如下料用的数控切割机，其割炬能绕垂直轴旋转，也可在下料时一次切割到成品尺寸并切出坡口，成型后可不再进行精切割。
质量检验 由专业检验人员检查经热切割的部位是否有裂纹等缺陷。当怀疑钢板冷加工有裂纹倾向时，要检查成形后的钢板表面。检查手段一般采用磁粉探伤法或渗透着色法，同时检查球壳板的几何尺寸是否符合技术文件的规定。检验合格后，应将制造球壳板的每张钢板的质量证明书和有关检查报告，球壳板制造过程中的无损检验报告，几何尺寸检查报告，生产过程中工序检验和交接记录，各工序操作检查报告，以及复核人员名单等资料整理成册，并证明球壳板制造工艺和质量符合技术规范，然后由制造厂开具产品质量证明书。制造厂的自检合格后还需经第三方检验，即由制造厂邀请压力容器的法定监督部门对产品质量进行逐件鉴定，确认无误后签发监督检查证明书。
除锈与涂装 球壳板经检验无误后进行除锈和涂防腐涂料，并逐件作出和质量证明书相对应的标记，以便进行质量反馈和追踪。包装时应将合格的球壳板凸面向上，若干片作为一包，以保证球壳板在长途运输中不发生变形，然后将其发运安装现场交付组焊。
接管和凸缘制造 冶金工厂用球形容器的工作压力大，其接管和连接法兰必须采用整体锻件。毛坯的锻造在大型锻造机上进行。其锻造比、理化金相检验及无损检测结果应符合相应规范的要求。有些重要部位的锻件除锻造厂提供保证质量文件外，球形容器制造单位在加工前还需进行校核性检验。
接管和管座生产的工艺流程为：锻件毛坯材质复核和标记确认→基准面切削加工→对锻件作超声波检查→全面切削加工→成品检验、标记，出具质量证明资料→第三方监检→涂漆、包装、发运。
工作压力较低的小直径接管可以不采用锻件，而采用热轧无缝钢管与球壳板的角焊缝连接。
球体支承系统加工 包括球支柱、拉杆等系统的加工。支柱和盖板等要和球壳板焊接，下料前必须严格审查所用材料的焊接性能。支柱和球体一般都在赤道区域相交。交线采用火焰在支柱上切出。设计要求的交切线处翻边处理，需要采用模具进行。