液氨儲罐設(shè)計(jì)說明書

1、目 錄目錄一.設(shè)計(jì)條件及設(shè)計(jì)任務(wù).2二.壓力容器種類的確定和材料的選用.3三.設(shè)計(jì)溫度，A、B類焊接接頭與設(shè)計(jì)壓力的確定.4四.筒體和封頭殼體厚度設(shè)計(jì)及其校核5五.封頭的設(shè)計(jì)10六.零部件設(shè)計(jì)11八.焊接接頭設(shè)計(jì)18九.結(jié)束語20十.參考文獻(xiàn)20b.液氨儲罐經(jīng)常置于室外，罐內(nèi)液氨的溫度和壓力直接受到大氣溫度的影響，在夏季儲罐經(jīng)常受太陽暴曬，液氨溫度可達(dá)40以上，隨著氣溫的變化，儲罐的操作壓力也不斷變化。但太原地區(qū)夏季最高氣溫也達(dá)不到50，因此液氨儲罐的操作溫度可取50。16MnR的使用溫度為-20475，設(shè)計(jì)壓力p35MPa，對容器中的介質(zhì)沒有限制，是壓力容器專用鋼。三設(shè)計(jì)壓力、A/B類焊接接

2、頭的設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)溫度的確定設(shè)計(jì)溫度的確定 根據(jù)液氨儲罐工作溫度為-2048所以選擇設(shè)計(jì)溫度t=502殼體2.A/B類焊接接頭的設(shè)計(jì) 封頭與圓筒連接屬A類焊縫，采用雙面對接焊焊接接頭形式。接頭坡口設(shè)計(jì)形式為X形，局部無損檢測，=0.85。3設(shè)計(jì)壓力的確定 經(jīng)查下表得50下液氨飽和蒸汽壓為1.925MPa，所以工作壓力=（1.9250.101）MPa=1.824MPa，設(shè)計(jì)壓力為容器的設(shè)計(jì)載荷條件之一，其值不得低于最高工作壓力，而最高工作壓力系指容器頂部在正常工作過程中可能產(chǎn)生的最高表壓。裝設(shè)安全閥的容器，考慮到安全閥開啟動作的滯后，容器不能及時(shí)泄壓，設(shè)計(jì)壓力不得低于安全閥的開啟壓力，通?？扇∽罡吖?/p>

3、作壓力的1.051.10倍，所以設(shè)計(jì)壓力P=2.0Mpa。并查得下表：焊接，在壓力容器制造中使用十分廣泛。焊條的選擇：同種材料之間用E5016，例如筒體與封頭的焊接，不同中材料之間采用E403，如接管與法蘭或與筒體的焊接。九 結(jié)束語這次的課程設(shè)計(jì)是對大學(xué)以來已修學(xué)科過程裝備基礎(chǔ)方面內(nèi)容比較系統(tǒng)的實(shí)習(xí)，是在實(shí)踐中考察我們學(xué)習(xí)和掌握能力的程度。通過查閱各種相關(guān)書籍，通過對筒體和封頭的厚度設(shè)計(jì)以及強(qiáng)度的校核，開孔及補(bǔ)強(qiáng)的計(jì)算，從各種零部件的材料選取到可能引起的突發(fā)因素等多角度考慮，我們建立了比較完善的安全防范系統(tǒng)。為期兩周的儲罐的設(shè)計(jì)，從輔導(dǎo)課開始，我始終抱著檢驗(yàn)自己、提高自己的目的和態(tài)度，以嚴(yán)謹(jǐn)著

4、實(shí)的態(tài)度，在老師積極的帶領(lǐng)指導(dǎo)下，努力完成任務(wù)。從中，我收獲了好多，課程內(nèi)容的深度理解、實(shí)踐中的科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)作風(fēng)的深刻認(rèn)識與培養(yǎng)，同學(xué)之間互助合作帶來的進(jìn)步等等在這里，謝謝一起走過來的同學(xué)們，謝謝劉老師！. 十 參考文獻(xiàn)：1劉俊明主編 課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書.太原:太原理工大學(xué)印刷廠，20112朱孝欽主編 過程裝備基礎(chǔ).北京：化學(xué)化工出版社，20083譚天恩主編 化工原理.北京：化學(xué)化工出版社，20094天津大學(xué)物理化學(xué)教研室 物理化學(xué).北京：高等教育出版社，20085陳鐘秀等主編 化工熱力學(xué).北京：化學(xué)化工出版社，2009一. 設(shè)計(jì)條件及設(shè)計(jì)任務(wù)二.壓力容器種類的確定和材料的選用三.設(shè)計(jì)溫度和設(shè)計(jì)壓力的

5、確定四.筒體封頭殼體厚度設(shè)計(jì)及其校核五.封頭的設(shè)計(jì)六.零部件設(shè)計(jì)八.焊接接頭設(shè)計(jì)九.結(jié)束語十.參考文獻(xiàn)15液氨儲罐設(shè)計(jì)說明書 一、設(shè)計(jì)條件表序號項(xiàng)目數(shù)值單位備注1最高工作壓力2.5MPa由介質(zhì)溫度確定2工作溫度50具體按儲存形式定3公稱容積154裝量系數(shù)0.855工作介質(zhì)液氨6使用地點(diǎn)太原市，室外管口條件： 液氨進(jìn)口管DN40；液氨出口管DN40；氣氨出口DN40；放空口DN25；排污口DN32;安全閥接口DN80；壓力表接口DN25. 液位計(jì)接口人孔按需設(shè)置。（一）設(shè)計(jì)任務(wù)：綜合運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)課知識，設(shè)計(jì)一個(gè)第二類壓力容器中的中度危險(xiǎn)性內(nèi)壓容器液氨儲罐。（二）設(shè)計(jì)思想：綜合運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)課知

6、識，以課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書為根，以過程裝備基礎(chǔ)為本，結(jié)合所學(xué)的專業(yè)課知識，對儲罐進(jìn)行設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過程中綜合考慮了經(jīng)濟(jì)效益，適用性，安全可靠性。各項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)都正確參考了行業(yè)使用標(biāo)準(zhǔn)或國家標(biāo)準(zhǔn).二壓力容器種類的確定及材料的選用1 壓力容器的類型化工設(shè)備的主體是壓力容器，容器的強(qiáng)度決定著設(shè)備的安全性，為了加強(qiáng)壓力容器的安全監(jiān)察，保護(hù)任命生命和財(cái)產(chǎn)的安全，國家質(zhì)量監(jiān)督局頒布了壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程這是一部對壓力容器安全技術(shù)監(jiān)督提出基本要求的法規(guī)，壓力容器設(shè)計(jì)、安裝、使用、檢驗(yàn)、修理和改造等單位必須遵守的法規(guī)，為了有利于安全技術(shù)監(jiān)督和管理，壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程將其管轄范圍內(nèi)的壓力容器劃分為三類，分別為第

7、類壓力容器、第類壓力容器和第類壓力容器。本次設(shè)計(jì)壓力容器中的介質(zhì)為液態(tài)氨，屬于中度危害，由指導(dǎo)書圖1-1可知，應(yīng)將其劃分為第類壓力容器。2 壓力容器的用材及物料的物理特性、物料的儲存方式a.純液氨是腐蝕性小，儲罐可選用一般鋼材，但由于壓力較大，使用溫度又在50攝氏度以下，根據(jù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書中鋼板的使用條件，應(yīng)選用Q245R或Q345R，可以考慮20R、16MnR這兩種鋼種，如果純粹從技術(shù)角度看，建議選用20R的低碳鋼板，16MnR的鋼材價(jià)格雖比20R貴，但在制造方面，同等重量設(shè)備的計(jì)價(jià)，16MnR鋼板為比較經(jīng)濟(jì)，所以在此選擇16MnR鋼板作為制造筒體和封頭材料。封頭采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，同樣采用

8、16MnR。b.液氨儲罐經(jīng)常置于室外，罐內(nèi)液氨的溫度和壓力直接受到大氣溫度的影響，在夏季儲罐經(jīng)常受太陽暴曬，液氨溫度可達(dá)40以上，隨著氣溫的變化，儲罐的操作壓力也不斷變化。但太原地區(qū)夏季最高氣溫也達(dá)不到50，因此液氨儲罐的操作溫度可取50。16MnR的使用溫度為-20475，設(shè)計(jì)壓力p35MPa，對容器中的介質(zhì)沒有限制，是壓力容器專用鋼。三設(shè)計(jì)壓力、A/B類焊接接頭的設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)溫度的確定設(shè)計(jì)溫度的確定 根據(jù)液氨儲罐工作溫度為-2048所以選擇設(shè)計(jì)溫度t=502殼體2.A/B類焊接接頭的設(shè)計(jì) 封頭與圓筒連接屬A類焊縫，采用雙面對接焊焊接接頭形式。接頭坡口設(shè)計(jì)形式為X形，局部無損檢測，=0.85。

9、3設(shè)計(jì)壓力的確定 經(jīng)查下表得50下液氨飽和蒸汽壓為1.925MPa，所以工作壓力=（1.9250.101）MPa=1.824MPa，設(shè)計(jì)壓力為容器的設(shè)計(jì)載荷條件之一，其值不得低于最高工作壓力，而最高工作壓力系指容器頂部在正常工作過程中可能產(chǎn)生的最高表壓。裝設(shè)安全閥的容器，考慮到安全閥開啟動作的滯后，容器不能及時(shí)泄壓，設(shè)計(jì)壓力不得低于安全閥的開啟壓力，通?？扇∽罡吖ぷ鲏毫Φ?.051.10倍，所以設(shè)計(jì)壓力P=2.0Mpa。并查得下表：液化氣飽和蒸汽壓及飽和液密度溫度-20204050飽和蒸汽壓Bar氨1.931.9315.2019.25氯0.825.6510.2713.03丙烷2.558.961

10、4.4817.93丙烯2.969.6515.8619.99飽和液密度Kg/L氨0.66500.61030.57950.5663氯1.5281.4061.3421.307丙烷0.560.530.470.45丙烯0.570.5150.4750.45四筒體和封頭厚度設(shè)計(jì)計(jì)算筒體長度的確定1）確定封頭的大概直徑因?yàn)閂=15 m，筒體長度與直徑之比L：D3，由V= 于是D=1854mm2）選取EHA橢圓形封頭的直徑將直徑圓整為1800mm，查表可得V=0.8270 mV=15-20.8270=17.2984 m=所以：L=5250mmV=+2 V=+20.8270=15.0 06m與所要設(shè)計(jì)的50 m非

11、常接近，完全符合設(shè)計(jì)要求因此，筒體的公稱直徑為1800mm，筒體長度為5250mm筒體名義厚度的確定假設(shè)筒體厚度在616mm，計(jì)算厚度根據(jù)已知=0.85，查表得=170Mpa所以 =12.544mm =+=12.544+1=13.544mm+=13.544+0.3=13.844 mm即=14mm此厚度在假設(shè)范圍之內(nèi)，故計(jì)算有效因此，有效厚度=14-1-0.3=12.7 mm容器的壓力試驗(yàn)所謂壓力試驗(yàn)，就是用液體或氣體作為工作介質(zhì)，在容器內(nèi)施加比它的設(shè)計(jì)壓力還要高的試驗(yàn)壓力，以檢查容器在試驗(yàn)壓力下是否有滲漏、明顯的塑性變形以及其他缺陷。壓力試驗(yàn)分為液壓試驗(yàn)和氣壓試驗(yàn)兩種，一般采用液壓試驗(yàn)，而且普

12、遍采用水為液壓試驗(yàn)介質(zhì)，故本次設(shè)計(jì)采用水壓試驗(yàn)。根據(jù)GB150標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，液壓試驗(yàn)時(shí) 所以 1.252170/170=2.5Mpa而圓筒的應(yīng)力 所以 2.5(2000+13.75)/(212.7)=142.732 MPa2000mm時(shí),直邊高度為40mm。由于所設(shè)計(jì)的筒體公稱直徑DN=1800mm,所以直邊高度為25mm，又根據(jù)EHA橢圓形封頭內(nèi)表面積及容積查得：DN=2000mm時(shí)，總深度H=475mm，內(nèi)表面積A=3.6535，容積V=0.8270所以，封頭設(shè)計(jì)為EHA180014-16MnR JB/T4746-2002.七 零部件的設(shè)計(jì)1、開孔接管位置及其法蘭設(shè)計(jì)筒體頂部從左往右依次為液

13、氨入口，液氨出口，氣氨出口，放空口，壓力表接口，安全閥接口，右側(cè)為人孔 ，底部為排污管1） 液氨入口及其法蘭設(shè)計(jì)液氨入口接管距左側(cè)筒體環(huán)焊縫的距離為500 mm（2.5=400），伸處筒體長度為200 mm，深入筒體深度為1500mm，接管總長為1670采用帶頸對焊法蘭，凹面密封（FM）采用的壓力等級為2.5MPa公稱直徑鋼管外徑法蘭外徑法蘭厚度法蘭高度40 mm45 mm150 mm18 mm45 mm2）液氨出口及其法蘭設(shè)計(jì)距左側(cè)液氨入口中心線的距離為255 mm，伸處筒體長度為200mm，接管長度為1920 mm其接管數(shù)據(jù)如下：公稱直徑鋼管外徑壁厚40 mm45 mm4.0 mm采用帶頸

14、對焊法蘭，凹面密封（FM）采用的壓力等級為2.5MPa同1）3）氣氨出口及其法蘭設(shè)計(jì)氣氨出口距左側(cè)液氨出口中心線的距離為255 mm，伸處筒體長度為200 mm，接管長度為169 mm其接管數(shù)據(jù)如下：公稱直徑鋼管外徑壁厚40 mm45 mm4.0 mm采用帶頸對焊法蘭，凹面密封（FM）采用的壓力等級為2.5MPa同1）4）放空口及其法蘭設(shè)計(jì)放空口距左側(cè)氣氨出口中心線的距離為255 mm，伸處筒體長度為200mm，接管長度為174mm其接管數(shù)據(jù)如下：公稱直徑鋼管外徑壁厚25 mm32 mm3.5 mm采用帶頸對焊法蘭，凹面密封（FM）采用的壓力等級為2.5MPa公稱直徑鋼管外徑法蘭外徑法蘭厚度法

15、蘭高度25 mm32 mm115 mm18 mm40 mm5）安全閥接口及其法蘭設(shè)計(jì)安全閥接口距左側(cè)放空口中心線的距離為255 mm，伸處筒體長度為200 mm，接管長度為156mm其接管數(shù)據(jù)如下：公稱直徑鋼管外徑壁厚80 mm89 mm6.0 mm采用帶頸對焊法蘭，凹面密封（FM）采用的壓力等級為2.5MPa公稱直徑鋼管外徑法蘭外徑法蘭厚度法蘭高度80 mm89 mm200 mm24 mm58 mm6）壓力表接口及其法蘭設(shè)計(jì)壓力計(jì)接口距左側(cè)安全閥接口中心線的距離為255 mm，伸處筒體長度為200 mm，接管長度為174mm其接管數(shù)據(jù)如下：公稱直徑鋼管外徑壁厚25 mm32 mm3.5 mm

16、采用帶頸對焊法蘭，凹面密封（FM）采用的壓力等級為2.5MPa公稱直徑鋼管外徑法蘭外徑法蘭厚度法蘭高度25 mm32 mm115 mm18 mm40 mm7）排污管接口及其法蘭設(shè)計(jì)排污管接口距右側(cè)封頭邊緣的距離為2425mm，伸出筒體長度為200 mm，接管長度為172mm其接管數(shù)據(jù)如下：公稱直徑鋼管外徑壁厚32 mm38 mm3.5 mm采用帶頸對焊法蘭，凹面密封（FM）采用的壓力等級為2.5MPa公稱直徑鋼管外徑法蘭外徑法蘭厚度法蘭高度32 mm38 mm140 mm18 mm42 mm2、人孔及其法蘭設(shè)計(jì)人孔即檢查孔。壓力容器開設(shè)檢查孔目的是為了檢查壓力容器在使用過程中是否產(chǎn)生裂紋，變形

17、，腐蝕等缺陷以及裝拆設(shè)備的內(nèi)部零部件，一般設(shè)備的公稱直徑在900mm以下時(shí)可根據(jù)需要設(shè)置適當(dāng)數(shù)量的手孔，超過900mm時(shí)應(yīng)開設(shè)人孔。人孔有圓形和長圓兩種。人孔大小的設(shè)置原則是方便人的進(jìn)出，因此，圓形人孔的公稱直徑規(guī)定為400600mm，所以本次設(shè)計(jì)選擇人孔公稱直徑為500 mm。人孔位置的確定：人孔的壁厚，：人孔的公稱直徑，：筒體壁厚，：筒體公稱直徑人孔采用帶頸對焊法蘭，凹面密封（FM）采用的壓力等級為2.5MPa人孔類型公稱壓力公稱直徑dS帶頸對焊法蘭人孔2.5MPa500mm53012查表可知回轉(zhuǎn)蓋ABLHHd40520030028012330材料選擇：零件名稱筒節(jié)法蘭法蘭蓋墊片公稱壓力材

18、料代號16Mn16MnR16Mn纏繞式墊片2.5MPa3、開孔補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）判斷是否需要開孔補(bǔ)強(qiáng)按GB150規(guī)定，殼體開孔接管公稱直徑小于或等于可不另行補(bǔ)強(qiáng)，但本次設(shè)計(jì)人孔的公稱外徑為，所以進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)。（2）判斷本次設(shè)計(jì)是否符合 補(bǔ)強(qiáng)圈本次設(shè)計(jì)：a)容器設(shè)計(jì)壓力b)容器設(shè)計(jì)溫度c)容器鋼材的標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度下限d)殼體開孔處的名義厚度e)補(bǔ)強(qiáng)圈厚度 所以補(bǔ)強(qiáng)圈的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)可用 補(bǔ)強(qiáng)圈（3）開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算由于人孔的筒節(jié)不是采用無縫鋼管，故不能直接選用補(bǔ)強(qiáng)圈標(biāo)準(zhǔn)。本次設(shè)計(jì)所選用的人孔筒節(jié)的公稱直徑為，查回轉(zhuǎn)蓋帶頸對焊法蘭人孔尺寸表得為，。1） 不計(jì)焊縫系數(shù)的筒體計(jì)算壁厚由得=10.65mm，補(bǔ)強(qiáng)的

19、面積A=d+2（1-f） 其中d=500+1.32=502.6mm =12.544A=12.544502.6=6304.6 mm（f=1）選擇與筒體相同的材料進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。有效補(bǔ)強(qiáng)圈的面積為A=A+A+AB=2d=2502.6=1005.2mmA=（Bd）（-）2（）（1f）=80.416 mm A=2h （）f+2h（C ）fh =77.66 h=0A=2h （）f+2h（C ）f=590.216 mm A100 mmA=A+A+ A=778.632 mm所以 （840530）=6304.6778.632=5533.968=18.09mm 考慮到鋼板負(fù)偏差并圓整，實(shí)取補(bǔ)強(qiáng)厚度18mm，補(bǔ)強(qiáng)材料與

20、殼體材料相同3 液位計(jì)及其法蘭選擇此容器選用磁性液位計(jì)，因?yàn)閮藿橘|(zhì)溫度在太原地區(qū)隨季節(jié)溫度的變化而變化，最低溫度可為-20，最高溫度可達(dá)到50，密度跟黏度也隨之變化，其他液位計(jì)均不符合要求，故選用此液位計(jì)。由液氨的裝填系數(shù)為0.85，經(jīng)計(jì)算可得最高液面距離筒體中心線的距離為526.6mm，液位計(jì)必須安裝在最高液面以上的位置，則液位計(jì)安裝在距離筒體中心線700mm處，選用的公稱壓力為2.5MPa，L=1400mm查表可知：公稱直徑外徑厚度25mm32 mm3.5 mm法蘭采用16Mn，查表可知：公稱直徑法蘭外徑法蘭厚度法蘭高度法蘭重量鋼管外徑25 mm115 mm18 mm42 mm2.05k

21、g32 mm法蘭墊片采用石墨復(fù)合墊片，16個(gè)螺栓16個(gè)墊圈4支座設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)為臥式容器，所以采用鞍式支座。鞍式支座分為輕型(代號為A)和重型(代號為B)，對于一般直徑在1000 mm以上的容器，選用輕型鞍座就可滿足要求，鞍座與基礎(chǔ)的安裝形式有固定式（代號F）和滑動式（代號S）兩種，一般為滿足容器的熱脹冷縮的位移要求，固定式和滑動式應(yīng)配對使用。故設(shè)計(jì)中選用輕型鞍座，采用固定式和滑動式支座中心與環(huán)焊縫的距離為1040 mm筒體的公稱直徑為1800 mm，查表可知：公稱直mm鞍座高mm底座（mm）腹板筋板（m）IbIbb1800250128022012102951902608墊板（mm）螺栓間距I

22、鞍座質(zhì)量kg弧長be210043010801120160制作為S型和F型。. 八焊接接頭設(shè)計(jì)1) 回轉(zhuǎn)殼體的焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)回轉(zhuǎn)殼體的拼接接頭必須采用對接接頭，殼體上的所有縱向及環(huán)向接頭，凸形接頭上的拼接接頭，即A，B類接頭，是容器要求最高的焊縫，對容器的安全至關(guān)重要，必須采用對接焊，不允許采用搭接焊.對接焊易于焊透，質(zhì)量容易保證，易于作無損檢測，可獲得最好的焊接接頭質(zhì)量。2) 接管與殼體的焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)接管與殼體及補(bǔ)強(qiáng)圈之間的焊接一般只能采用角焊和搭焊，具體的焊接結(jié)構(gòu)還與對容器的強(qiáng)度與安全的要求有關(guān)，涉及到是否開坡口，單面焊與雙面焊，焊透與否等問題。1. 無補(bǔ)強(qiáng)圈接管的焊接結(jié)構(gòu) 中低壓容器不需另作補(bǔ)強(qiáng)的小直徑接管可直接插入殼體所開孔內(nèi)，有平齊