回流臥式儲(chǔ)罐課程設(shè)計(jì)

1、過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書設(shè)計(jì)題目：回流臥式儲(chǔ)罐 學(xué) 生 姓 名陳光宇專 業(yè)過(guò)程裝備與控制工程學(xué) 號(hào)1053146指 導(dǎo) 教 師李晶 郭士茹分 院機(jī)電工程分院 過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)題目：回流臥式儲(chǔ)罐技術(shù)特性指標(biāo)設(shè)計(jì)壓力：0.8MPa 工作壓力：0.45MPa設(shè)計(jì)溫度：55 操作溫度：40安全閥開(kāi)啟壓力：0.6MPa 液壓實(shí)驗(yàn)（臥式）：0.99MPa氣密性實(shí)驗(yàn)：0.79MPa 介質(zhì)名稱及特性（毒性，易燃）：設(shè)備凈重：923Kg 其中不銹鋼中0.48Kg 充水后總重量：3423Kg腐蝕裕量：2mm 焊縫系數(shù)：1全容積：7 裝料系數(shù)：0.9設(shè)計(jì)內(nèi)容1、 回流罐的強(qiáng)度計(jì)算及校核2、 選擇合適

2、的零部件材料3、 焊接結(jié)構(gòu)選擇及設(shè)計(jì)4、 安全閥和主要零部件的選型5、 繪制裝配圖和主要零部件圖設(shè)計(jì)說(shuō)明書要求 1、字?jǐn)?shù)不少于5000字。 2、內(nèi)容包括：設(shè)計(jì)參數(shù)的確定、結(jié)構(gòu)分析、材料選擇、強(qiáng)度計(jì)算及校核、焊接 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)零部件的選型、制造工藝及制造過(guò)程中的檢驗(yàn)、設(shè)計(jì)體會(huì)、 參考書目等。 3、設(shè)計(jì)說(shuō)明書（封面自行設(shè)計(jì)，全班統(tǒng)一；計(jì)算機(jī)打印），要求有設(shè)計(jì)題目、班 級(jí)、學(xué)生姓名、指導(dǎo)教師姓名、設(shè)計(jì)時(shí)間。（全班統(tǒng)一） 4、設(shè)計(jì)說(shuō)明書用A4紙橫訂成冊(cè)，封面和任務(wù)書在前。 目 錄過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書2設(shè)計(jì)題目：回流臥式儲(chǔ)罐2技術(shù)特性指標(biāo)2設(shè)計(jì)內(nèi)容2設(shè)計(jì)說(shuō)明書要求2第一章 緒論11.1設(shè)計(jì)目的及

3、意義11.2液化石油氣儲(chǔ)罐分類11.3 臥式儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)特點(diǎn)11.4 液化石油氣特點(diǎn)11.5設(shè)計(jì)思想21.6設(shè)計(jì)特點(diǎn)21.7設(shè)計(jì)要求和參數(shù)選擇2第二章 回流臥式儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)32.1材料及結(jié)構(gòu)選擇32.1.1材料選擇32.1.2 結(jié)構(gòu)選擇與認(rèn)證32.1.2.1 封頭的選擇32.1.2.2 人孔的選擇32.1.2.3 法蘭的選擇32.1.2.4液面計(jì)的選擇42.1.2.5 鞍座的選擇42.1.3 圓筒封頭厚度的設(shè)計(jì)42.1.3.1筒體和封頭的設(shè)計(jì)52.1.3.2筒體和封頭的選形52.1.4 筒體與封頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)62.2容器主元件的設(shè)計(jì)72.2.1人孔的選擇72.2.2接管、法蘭、墊片和螺栓（柱）72.

4、2.3接管82.2.4 法蘭92.2.5墊片102.2.6螺栓（螺柱）的選擇112.3鞍座選型和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)112.3.1鞍座選型112.3.2鞍座的安裝位置132.4鞍座的開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)132.4.1補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)方法判別132.4.2有效補(bǔ)強(qiáng)范圍142.4.2.1有效寬度B142.4.2.2外側(cè)有效高度142.4.2.3內(nèi)側(cè)有效高度142.4.3有效補(bǔ)強(qiáng)面積152.4.4補(bǔ)強(qiáng)圈面積152.4.5補(bǔ)強(qiáng)圈設(shè)計(jì)152.5焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)162.5.1焊接接頭形式162.5.2坡口形式162.5.3壓力容器焊接接頭分類17第三章強(qiáng)度計(jì)算183.1水壓試驗(yàn)應(yīng)力校核183.2圓筒軸向彎矩計(jì)算183.2.1圓筒中間截面

5、上的軸向彎矩183.2.2鞍座平面上的軸向彎矩193.3圓筒軸向應(yīng)力計(jì)算及校核193.3.1圓筒中間截面上由壓力及軸向彎矩引起的軸向應(yīng)力193.3.2由壓力及軸向彎矩引起的軸向應(yīng)力計(jì)算及校核203.3.3圓筒軸向應(yīng)力校核203.4切向剪應(yīng)力的計(jì)算及校核213.4.1圓筒切向剪應(yīng)力的計(jì)算213.4.2圓筒被封頭加強(qiáng)（）時(shí)，其最大剪應(yīng)力213.4.3切向剪應(yīng)力的校核213.5圓筒周向應(yīng)力的計(jì)算和校核223.5.1在橫截面的最低點(diǎn)處223.5.2在鞍座邊角處223.5.3鞍座墊板邊緣處圓筒中的周向應(yīng)力223.5.4周向應(yīng)力校核23第四章 總結(jié)24參考文獻(xiàn)25長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院 過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)課程

6、設(shè)計(jì) 第一章 緒論1.1設(shè)計(jì)目的及意義 液化石油氣作為一種化工基本原料和新型燃料，已愈來(lái)愈受到人們的重視。由于該氣體具有易燃易爆的特點(diǎn), 因此在設(shè)計(jì)這種貯罐時(shí), 要注意與一般氣體貯罐的不同點(diǎn), 尤其要注意安全, 還要注意在制造、安裝等方面的特點(diǎn)。貯罐主要有筒體、封頭、人孔、支座以及各種接管組成。貯罐上設(shè)有液相管、液相回液管、氣相管、排污管以及安全閥、壓力表、溫度計(jì)、液面計(jì)等。所以對(duì)液化石油氣的儲(chǔ)罐要求也很嚴(yán)格。1.2液化石油氣儲(chǔ)罐分類目前我國(guó)普遍采用常溫壓力貯罐,常溫貯罐一般有兩種形式: 球形貯罐和圓筒形貯罐。球形貯罐和圓筒形貯罐相比:前者具有投資少,金屬耗量少,占地面積少等優(yōu)點(diǎn),但加工制造及

7、安裝復(fù)雜,焊接工作量大,故安裝費(fèi)用較高。一般貯存總量大于500m³時(shí)選用球形貯罐比較經(jīng)濟(jì); 而圓筒形貯罐具有加工制造安裝簡(jiǎn)單,安裝費(fèi)用少等優(yōu)點(diǎn),但金屬耗量大占地面積大,所以在總貯量小于500m³,單罐容積小于100m³時(shí)選用臥式貯罐比較經(jīng)濟(jì)。圓筒形貯罐按安裝方式可分為臥式和立式兩種。在一般中、小型液化石油氣站內(nèi)大多選用臥式圓筒形貯罐, 只有某些特殊情況下(站內(nèi)地方受限制等) 才選用立式。本文主要討論臥式圓筒形液化石油氣貯罐的設(shè)計(jì)。1.3 臥式儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)特點(diǎn) 臥式液化石油氣貯罐是一個(gè)儲(chǔ)存壓力容器, 也應(yīng)按GB150鋼制壓力容器進(jìn)行制造、試驗(yàn)和驗(yàn)收，并接受勞動(dòng)部頒發(fā)壓力

8、容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程(簡(jiǎn)稱容規(guī)) 的監(jiān)督。液化石油氣貯罐, 不論是臥式還是球罐都屬第三類壓力容器。貯罐主要有筒體、封頭、人孔、支座以及各種接管組成。貯罐上設(shè)有液相管、液相回液管、氣相管、排污管以及安全閥、壓力表、溫度計(jì)、液面計(jì)等。 1.4 液化石油氣特點(diǎn)液化石油氣呈液態(tài)時(shí)的特點(diǎn)。(1)容積膨脹系數(shù)比汽油、煤油以及水等都大, 約為水的16倍, 因此,往槽車、貯罐以及鋼瓶充灌時(shí)要嚴(yán)格控制灌裝量,以確保安全;(2)容重約為水的一半。因?yàn)橐夯蜌馐怯啥喾N碳?xì)浠衔锝M成的,所以液化石油氣的液態(tài)比重即為各組成成份的平均比重,如在常溫20時(shí),液態(tài)丙烷的比重為0.50,液態(tài)丁烷的比重為0.56 0.58,

9、因此,液化石油氣的液態(tài)比重大體可認(rèn)為在0.51左右,即為水的一半。 23長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院 過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)1.5設(shè)計(jì)思想 綜合運(yùn)用所學(xué)的機(jī)械基礎(chǔ)課程知識(shí)，本著認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度，對(duì)儲(chǔ)罐進(jìn)行設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中綜合考慮了經(jīng)濟(jì)性，實(shí)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，這樣讓設(shè)計(jì)有章可循，并考慮到結(jié)構(gòu)方面的要求，合理地進(jìn)行設(shè)計(jì)。 1.6設(shè)計(jì)特點(diǎn) 容器的設(shè)計(jì)一般由筒體、封頭、法蘭、支座、接口管及人孔等組成。常、低壓化工設(shè)備通用零部件大都有標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)時(shí)可直接選用。本設(shè)計(jì)書主要介紹了液罐的的筒體、封頭的設(shè)計(jì)計(jì)算，低壓通用零部件的選用。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)

10、、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，這樣讓設(shè)計(jì)有章可循，并考慮到結(jié)構(gòu)方面的要求，合理地進(jìn)行設(shè)計(jì)。 1.7設(shè)計(jì)要求和參數(shù)選擇 針對(duì)化工廠中常見(jiàn)的液化石油氣儲(chǔ)罐，完成主體設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)和附屬設(shè)備的選型設(shè)計(jì)，繪制總裝配圖和零件圖，并編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書。設(shè)計(jì)的原始數(shù)據(jù)見(jiàn)表 2-1。 2-1 名稱回流臥式儲(chǔ)罐用途液化石油氣儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)壓力0.8MPa設(shè)計(jì)溫度55全容積7m³裝料系數(shù)0.91工作介質(zhì)名稱及特性液化石油氣：（毒性、易燃）第二章 回流臥式儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1材料及結(jié)構(gòu)選擇 2.1.1材料選擇 液化石油氣腐蝕性小,貯罐可選用一般鋼材,但由于壓力較大,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2

11、0R類的低碳鋼板, 16MnR鋼板的價(jià)格雖比20R貴，但在制造費(fèi)用方面，同等重量設(shè)備的計(jì)價(jià)，16MnR鋼板為比較經(jīng)濟(jì)，且16MnR機(jī)械加工性能、強(qiáng)度和塑性指標(biāo)都比較號(hào)，所以在此選擇16MnR鋼板作為制造筒體和封頭材料。 2.1.2 結(jié)構(gòu)選擇與認(rèn)證 2.1.2.1 封頭的選擇 從受力與制造方面分析來(lái)看，球形封頭是最理想的結(jié)構(gòu)形式。但缺點(diǎn)是深度大，沖壓較為困難；橢圓封頭濃度比半球形封頭小得多，易于沖壓成型,是目前中低壓容器中應(yīng)用較多的封頭之一。平板封頭因直徑各厚度都較大，加工與焊接方面都要遇到不少困難。從鋼材耗用量來(lái)年：球形封頭用材最少，比橢圓開(kāi)封頭節(jié)約，平板封頭用材最多。因此，從強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)和制造

12、方面綜合考慮，采用橢圓形封頭最為合理。 2.1.2.2 人孔的選擇 壓力容器人孔是為了檢查設(shè)備的內(nèi)部空間以及安裝和拆卸設(shè)備的內(nèi)部構(gòu)件。人孔主要由筒節(jié)、法蘭、蓋板和手柄組成。一般人孔有兩個(gè)手柄。選用時(shí)應(yīng)綜合考慮公稱壓力、公稱直徑(人、手孔的公稱壓力與法蘭的公稱壓力概念類似。公稱直徑則指其簡(jiǎn)節(jié)的公稱直徑)、工作溫度以及人、手孔的結(jié)構(gòu)和材料等諸方面的因素。人孔的類型很多，選擇使用上有較大的靈活性，其尺寸大小及位置以設(shè)備內(nèi)件安裝和工人進(jìn)出方便為原則。通常可以根據(jù)操作需要,在這考慮到人孔蓋直徑較大較重, 可選擇回轉(zhuǎn)蓋對(duì)焊法蘭人孔。 2.1.2.3 法蘭的選擇 法蘭連接主要優(yōu)點(diǎn)是密封可靠、強(qiáng)度足夠及應(yīng)用廣

13、泛。缺點(diǎn)是不能快速拆卸、制造成本較高。壓力容器法蘭分平焊法蘭與對(duì)焊法蘭。平焊法蘭又分為甲型與乙型兩種。甲型平焊法蘭有PN0.25 MPa 0.6 MPa 1.0 MPa1.6 MPa，在較小范圍內(nèi)（DN300 mm 2000 mm）適用溫度范圍為-20300。乙型平焊法蘭用于PN0.25 MPa1.6 MPa壓力等級(jí)中較大的直徑范圍，適用的全部直徑范圍為DN300 mm 3000 mm，適用溫度范圍為-20350。 對(duì)焊法蘭具有厚度更大的頸，進(jìn)一步增大了剛性。用于更高壓力的范圍（PN0.6 MPa6.4MPa）適用溫度范圍為-2045。法蘭設(shè)計(jì)優(yōu)化原則：法蘭設(shè)計(jì)應(yīng)使各項(xiàng)應(yīng)力分別接近材料許用應(yīng)力

14、值，即結(jié)構(gòu)材料在各個(gè)方向的強(qiáng)度都得到較充分的發(fā)揮。 法蘭設(shè)計(jì)時(shí)，須注意以下二點(diǎn)：管法蘭、鋼制管法蘭、墊片、緊固件設(shè)計(jì)參照2009年頒布的中華人民共和國(guó)化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（HG20592HG20635-2009）鋼制管法蘭、墊片、緊固件的規(guī)定。 2.1.2.4液面計(jì)的選擇 液面計(jì)是用以指示容器內(nèi)物料液面的裝置，其類型很多，大體上可分為四類，有玻璃板液面計(jì)、玻璃管液面計(jì)、浮子液面計(jì)和浮標(biāo)液面計(jì)。在中低壓容器中常用前兩種。玻璃板液面計(jì)有透光式和反射式兩種結(jié)構(gòu)，其適用溫度一般在0250。但透光式適用工作壓力較反射式高。玻璃管液面計(jì)適用工作壓力小于1.6MPa，介質(zhì)溫度在0250的范圍。液面計(jì)與容器的連接型式

15、有法蘭連接、頸部連接及嵌入連接，分別用于不同型式的液面計(jì)。液面計(jì)的選用： （1）玻璃板液面計(jì)和玻璃管液面計(jì)均適用于物料內(nèi)沒(méi)有結(jié)晶等堵塞固體的場(chǎng)合。板式液面計(jì)承壓能力強(qiáng)，但是比較笨重、成本較高。 （2）玻璃板液面計(jì)一般選易觀察的透光式，只有當(dāng)物料很干凈時(shí)才選反射式。 （3）當(dāng)容器高度大于3m時(shí)，玻璃板液面計(jì)和玻璃管液面計(jì)的液面觀察效果受到限制，應(yīng)改用其它適用的液面計(jì)。 液化石油氣為較干凈的物料，易透光，不會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的堵塞現(xiàn)象，所以在此選用玻璃管液面計(jì)。 2.1.2.5 鞍座的選擇鞍式支座是應(yīng)用最廣泛的一種臥式支座。從應(yīng)力分析看，承受同樣載且具有同樣截面幾何形狀和尺寸的梁采用多個(gè)支承比采用兩個(gè)支承

16、優(yōu)越，因?yàn)槎嘀С性诹粌?nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力較小。所以，從理論上說(shuō)臥式容器的支座數(shù)目越多越好。但在是實(shí)際上臥式容器應(yīng)盡可能設(shè)計(jì)成雙支座，這是因?yàn)楫?dāng)支點(diǎn)多于兩個(gè)時(shí)，各支承平面的影響如容器簡(jiǎn)體的彎曲度和局部不圓度、支座的水平度、各支座基礎(chǔ)下沉的不均勻性、容器不同部位抗局部交形的相對(duì)剛性等等，均會(huì)影響支座反力的分布。因此采用多支座不僅體現(xiàn)不出理論上的優(yōu)越論反而會(huì)造成容器受力不均勻程度的增加，給容器的運(yùn)行安全帶來(lái)不利的影響。所以一臺(tái)臥式容器支座一般情況不宜多于二個(gè)，在此選擇鞍式雙支座，一個(gè)S型，一個(gè)F型。 2.1.3 圓筒封頭厚度的設(shè)計(jì) 由于該容器儲(chǔ)存介質(zhì)易燃，所以該容器的焊縫都要采用全焊透結(jié)構(gòu)，需要對(duì)該儲(chǔ)罐進(jìn)行

17、100%探傷，焊縫系數(shù)為 。2.1.3.1筒體和封頭的設(shè)計(jì)對(duì)于承受內(nèi)壓，且設(shè)計(jì)壓力Pc=0.8MPa<4MPa 的壓力容器，根據(jù)化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)（下）常用設(shè)備系列，采用臥式橢圓形封頭容器。2.1.3.2筒體和封頭的選形筒體設(shè)計(jì)：查GB150-1998，為了有效的提高筒體的剛性，一般取L/D=36，為方便設(shè)計(jì)，此處取L/D=5 由 連解得：D=1.21269m=1212.69mm 。圓整得D=1200mm封頭設(shè)計(jì)：查標(biāo)準(zhǔn)JB/T4746-2002鋼制壓力容器用封頭中表B.1 EHA 橢圓形封頭內(nèi)表面積、容積得：表2-1，EHA 橢圓形封頭內(nèi)表面積、容積公稱直徑DN /mm曲面高度H /mm

18、內(nèi)表面積A/m2容積V封/m3直邊高度mm12003251.65520.254540圖2-1 橢圓形封頭由 得L=5742.22mm圓整得L=5800mm 則L/D= 4.8符合要求.則=7.1 >7 且比較接近，所以結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理。假設(shè)圓筒的厚度在616mm 范圍內(nèi)，查常用壓力容器設(shè)計(jì)手冊(cè)表1-7-12，可得：疲勞極限強(qiáng)度 =510MPa，屈服極限強(qiáng)度 = 345MPa，25°C 下的許用應(yīng)力為 t = 170MPa ，利用中徑公式得：選用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，長(zhǎng)短軸比值為2，根據(jù)GB150-1998中橢圓形封頭計(jì)算： (2-2)查標(biāo)準(zhǔn)HG20580-19983表7-1知，鋼板厚度負(fù)

19、偏差為0.25mm，而有GB150-19981中3.5.5.1知，當(dāng)鋼材的厚度負(fù)偏差不大于0.25mm，且不超過(guò)名義厚度的6%時(shí)，負(fù)偏差可以忽略不計(jì)，故取C1=O，腐蝕裕量C2=2mm。則封頭的名義厚度為。 圓整后取為，2.1.4 筒體與封頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 由封頭長(zhǎng)短軸之比為2，即，得查標(biāo)準(zhǔn)JB/T4746-20024中表B.1 EHA和B.2 EHA表橢圓形封頭內(nèi)表面積、容積，質(zhì)量，見(jiàn)表2-2和圖2-1。取裝料系數(shù)為0.9，則 即 得到=6.43圓整后取為 2.2容器主元件的設(shè)計(jì) 2.2.1人孔的選擇根據(jù)常用壓力容器設(shè)計(jì)手冊(cè) 回轉(zhuǎn)蓋帶頸平焊法蘭人孔 ，查表3-3，選用凹凸面的法蘭，其明細(xì)尺寸見(jiàn)表

20、3-1： 表3-1 人孔尺寸表 單位：mm密封面型式凹凸面MFMD6702324公稱壓力PN MPa1.062028螺柱數(shù)量20公稱直徑DN500250A365螺母數(shù)量40103B175螺柱尺寸db28L250總質(zhì)量kg153 2.2.2接管、法蘭、墊片和螺栓（柱）該液化石油氣儲(chǔ)罐應(yīng)設(shè)置物料入口、物料出口、溫度計(jì)口、壓力表口、安全閥口、液面計(jì)口、排污口和人孔。初步確定各口方位如圖3-1：2.2.3接管進(jìn)料管采用無(wú)縫鋼管YB231-7080×4mm ,管的一端伸入罐切成45°,管長(zhǎng)1500 mm。 出料管采用可拆的壓出管80×4mm,伸入到罐內(nèi)離罐底約100 mm,

21、外套無(wú)縫鋼管100×6mm(管壁加厚，具有補(bǔ)強(qiáng)作用)。 排污管在罐的左端最底部設(shè)個(gè)排污管，規(guī)格是80×4mm。 液位計(jì)接口管在左封頭設(shè)2個(gè)液位計(jì)接口，規(guī)格是32×4mm溫度計(jì)接口管 采用20×4mm無(wú)縫鋼管安全閥接口安全閥接口管尺寸由安全閥泄放量決定。本貯罐選用80×4mm的無(wú)縫鋼管。力表接口管壓力表接口管由最大工作壓力決定, ,因此選用采用50×3.5mm無(wú)縫鋼管。 排污口接口管本貯罐選用80×4mm的無(wú)縫鋼管 。2.2.4 法蘭查HG/T 20592-20096 中表8.2 3-1 PN帶頸對(duì)焊鋼制管法蘭，選取各管口公稱

22、直徑，查得各法蘭的尺寸。查HG/T 20592-20096 中附錄D中表D-3,得各法蘭的質(zhì)量。查HG/T 20592-20096 中表3.2.2，法蘭的密封面均采用MFM（凹凸面密封）。將查得的各參數(shù)整理如表3-2名稱公稱直徑DN鋼管外徑法蘭焊端外徑法蘭外徑D螺栓孔中心圓直徑K螺栓孔直徑L螺栓孔數(shù)量N個(gè)螺栓Th法蘭厚度C法蘭頸法蘭高度法蘭質(zhì)量NR進(jìn)料口8089B200160188M16201053.2106504.0出料口8089B200160188M16201053.2106504.0排污口8089B200160188M16201053.2106504.0人孔500液位計(jì)口3238B140

23、100184M1618562.666422.0溫度計(jì)口2025B10575144M1218402.364401.0壓力表口2025B10575144M1218402.364401.0安全閥口8089B200160188M16201053.2106504.0排空口5057B165125184M1618742.985452.5表3-2 各管口法蘭尺寸表 2.2.5墊片查HG/T 20609-20097，得各管口的墊片尺寸如表3-3：表3-3 墊片尺寸表管口名稱公稱直徑內(nèi)徑D1外徑D2進(jìn)料口80109.5142出料口80109.5142排污口80109.5142人孔500561624液位計(jì)口3261

24、.582溫度計(jì)口2045.561壓力表口2045.561安全閥口80109.5142排空口5077.5107注：1：包覆金屬材料為純鋁板，標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 3880，代號(hào)為L(zhǎng)3。2：填充材料為有機(jī)非石棉纖維橡膠板。3：墊片厚度均為3mm。2.2.6螺栓（螺柱）的選擇查HG/T 20613-20098中表5.0.7-11和附錄中表A.0.1,得螺柱的長(zhǎng)度和平墊圈尺寸如表3-4：表3-4 螺栓及墊片名稱緊固件用平墊圈 mm公稱直徑螺紋螺柱長(zhǎng)d2d1H進(jìn)料口80M169217303出料口80M169217303排污口80M169217303人孔500液位計(jì)口32M168517303溫度計(jì)口20M127

25、513242.5壓力表口20M127513242.5安全閥口80M169217303排空口50M169017303 2.3鞍座選型和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.3.1鞍座選型該臥式容器采用雙鞍式支座，初步選用輕型鞍座，材料選用Q235-B。估算鞍座的負(fù)荷：儲(chǔ)罐總質(zhì)量 （3-3）筒體質(zhì)量： 單個(gè)封頭的質(zhì)量，由鋼制壓力容器用封頭表B.2 EHA橢圓形封頭質(zhì)量可知：充液質(zhì)量：，水壓試驗(yàn)充滿水，故取介質(zhì)密度為 ， 則附件質(zhì)量：由回轉(zhuǎn)蓋帶頸平焊法蘭人孔表3-3查得：人孔質(zhì)量為，其他接管總和為200kg，即綜上所述，則每個(gè)鞍座承受的質(zhì)量為，即為。查JB4712.1-19929表1，優(yōu)先選擇輕型支座。查JB4712.1-1

26、9929表2，得出鞍座尺寸如表3-5： 表3-5 鞍座尺寸表公稱直徑DN1200腹板6墊板270允許載荷 Q(KN)147筋板2006鞍座高度h200140e40底板880180弧 長(zhǎng)14101706鞍座質(zhì)量Kg5210螺栓間距720增加100mm增加的高度Kg72.3.2鞍座的安裝位置根據(jù)JB/T 4731-20052中6.1.1規(guī)定，應(yīng)盡量使支座中心到封頭切線的距離A小于等于，當(dāng)無(wú)法滿足A小于等于時(shí)，A值不宜大于。為圓筒的平均內(nèi)徑。由于是標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭，則有：mm故有A0.5Ra=301.5mm故取鞍座的安裝位置如圖3-2所示：2.4鞍座的開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)根據(jù)GB 150中第8.3節(jié)不另行補(bǔ)強(qiáng)的

27、條件可知，該儲(chǔ)罐中只有人孔需要補(bǔ)強(qiáng)。2.4.1補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)方法判別參考GB1508.21.節(jié)有，當(dāng)時(shí)，開(kāi)孔最大直徑 其中 則開(kāi)孔直徑d 則人孔需要進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。對(duì)人孔采用等面積法進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算：接管材料選用16MnR，其許用應(yīng)力根據(jù)過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)中式4-91： （4-1）式中： 人孔開(kāi)孔直徑d=+mm殼體開(kāi)孔處的計(jì)算厚度接管的有效厚度強(qiáng)度削弱系數(shù)所以2.4.2有效補(bǔ)強(qiáng)范圍 2.4.2.1有效寬度B按過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)中式4-94，得： 2.4.2.2外側(cè)有效高度根據(jù)過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)中式4-95，得： 2.4.2.3內(nèi)側(cè)有效高度根據(jù)過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)中式4-96，得：2.4.3有效補(bǔ)強(qiáng)面積根據(jù)過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)中式4-97 至式

28、4-99，分別計(jì)算如下： （4-3）筒體多余面積接管多余面積焊縫金屬截面積，焊腳去6mm，則2.4.4補(bǔ)強(qiáng)圈面積因?yàn)?，所以開(kāi)孔需另行補(bǔ)強(qiáng)另行補(bǔ)強(qiáng)面積為擬采用補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)。2.4.5補(bǔ)強(qiáng)圈設(shè)計(jì)根據(jù)接管公稱直徑DN150選補(bǔ)強(qiáng)圈，參照補(bǔ)強(qiáng)圈標(biāo)準(zhǔn)JBT4736取補(bǔ)強(qiáng)圈外徑D=300mm 內(nèi)徑d=163mm因B=528mm大于D=300mm,補(bǔ)強(qiáng)圈在有效范圍內(nèi)。補(bǔ)強(qiáng)圈厚度為2.5焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)焊接件時(shí)不僅要考慮到焊件的使用性能。還要考慮焊件結(jié)構(gòu)的工藝性能。使焊件生產(chǎn)簡(jiǎn)便，質(zhì)量?jī)?yōu)良，成本低廉。焊件結(jié)構(gòu)工藝性應(yīng)包括結(jié)構(gòu)材料的選擇、接頭形式、焊縫布置等方面。2.5.1焊接接頭形式(1)對(duì)接接頭 結(jié)構(gòu)：兩個(gè)

29、相互連接零件在接頭處的中面處于同一平面或同一弧面內(nèi)進(jìn)行焊接的接頭 特點(diǎn)：受熱均勻，受力對(duì)稱，便于無(wú)損檢測(cè)，焊接質(zhì)量容易得到保證。 應(yīng)用：最常用的焊接結(jié)構(gòu)形式。 （2）角接接頭和T型接頭 結(jié)構(gòu)：兩個(gè)相互連接零件在接頭處的中面相互垂直或相交成某一角度進(jìn)行焊接的接頭。兩構(gòu)件成T字形焊接在一起的接頭，叫T型接頭。角接接頭和T字接頭都形成角焊縫 特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)不連續(xù)，承載后受力狀態(tài)不如對(duì)接接頭，應(yīng)力集中比較嚴(yán)重，且焊接質(zhì)量也不易得到保證。 應(yīng)用：某些特殊部位：接管、法蘭、夾套、管板和凸緣的焊接等。 （3）搭接接頭 結(jié)構(gòu)：兩個(gè)相互連接零件在接頭處有部分重合在一起，中面相互平行，進(jìn)行焊接的接 特點(diǎn)：屬于角焊縫，

30、與角接接頭一樣，在接頭處結(jié)構(gòu)明顯不連續(xù)，承載后接頭部位受力情況較差。應(yīng)用：主要用于加強(qiáng)圈與殼體、支座墊板與器壁以及凸緣與容器的焊接。 2.5.2坡口形式根據(jù)坡口的形狀，坡口分成 I 形(不開(kāi)坡口)、V 形、Y 形、雙 Y 形、U 形、雙 U 形、 單邊 V 形、雙單邊 Y 形、J 形等各種坡口形式。 V 形和 Y 形坡口的加工和施焊方便(不必翻轉(zhuǎn)焊件)，但焊后容易產(chǎn)生角變形。 雙 Y 形坡口是在 V 形坡口的基礎(chǔ)上發(fā)展的。 當(dāng)焊件厚度增大時(shí)， 采用雙 Y 形代替 V 形坡口， 在同樣厚度下， 可減少焊縫金屬量約 1/2， 并且可對(duì)稱施焊， 焊后的殘余變形較小。 缺點(diǎn)是焊接過(guò)程中要翻轉(zhuǎn)焊件，在筒

31、形焊件的內(nèi)部施焊，使勞動(dòng)條件變差。 U 形坡口的填充金屬量在焊件厚度相同的條件下比 V 形坡口小得多， 但這種坡口的 加工較復(fù)雜。2.5.3壓力容器焊接接頭分類 為對(duì)口錯(cuò)邊量、熱處理、無(wú)損檢測(cè)、焊縫尺寸等方面有針對(duì)性地提出不同的要求，GB150根據(jù)位置，根據(jù)該接頭所連接兩元件的結(jié)構(gòu)類型以及應(yīng)力水平，把接頭分成A、B、C、D四類。A類：圓筒部分的縱向接頭（多層包扎容器層板層縱向接頭除外）、球形封頭與圓筒連接的環(huán)向接頭、各類凸形封頭中的所有拼焊接頭以及嵌入式接管與殼體對(duì)接連接的接頭，均為A類焊接接頭。 B類：殼體部分的環(huán)向接頭、錐形封頭小端與接管連接的接頭、長(zhǎng)頸法蘭與接管連接的接頭，均屬B類焊接接

32、頭，但已規(guī)定為A、C、D類的焊接接頭除外。 C類：平蓋、管板與圓筒非對(duì)接連接的接頭，法蘭與殼體、接管連接的接頭，內(nèi)封頭與圓筒的搭接接頭以及多層包扎容器層板層縱向接頭，均屬C類焊接接頭。 D類：接管、人孔、凸緣、補(bǔ)強(qiáng)圈等與殼體連接的接頭，均屬D類焊接接頭，但已規(guī)定為A、B類的焊接接頭除外。 A類焊縫是容器中受力最大的接頭，因此一般要求采用雙面焊或保證全焊透的單面焊縫； B類焊縫的工作應(yīng)力一般為A類的一半。除了可采用雙面焊的對(duì)接焊縫以外，也可采用帶襯墊的單面焊； C類接頭的受力較小，通常采用角焊縫聯(lián)接。對(duì)于高壓容器，盛有劇毒介質(zhì)的容器和低溫容器應(yīng)采用全焊透的接頭。 D類焊縫是接管與容器的交叉焊縫。

33、受力條件較差，且存在較高的應(yīng)力集中。在后壁容器中這種焊縫的拘束度相當(dāng)大，殘余應(yīng)力亦較大，易產(chǎn)生裂紋等缺陷。因此在這種容器中D類焊縫應(yīng)采取全焊透的焊接接頭。對(duì)于低壓容器可采用局部焊透的單面或雙面角焊注意：焊接接頭分類的原則僅根據(jù)焊接接頭在容器所處的位置而不是按焊接接頭的結(jié)構(gòu)形式分類，所以，在設(shè)計(jì)焊接接頭形式時(shí)，應(yīng)由容器的重要性、設(shè)計(jì)條件以及施焊條件等確定焊接結(jié)構(gòu)。這樣，同一類別的焊接接頭在不同的容器條件下，就可能有不同的焊接接頭形式。第三章 強(qiáng)度計(jì)算3.1水壓試驗(yàn)應(yīng)力校核試驗(yàn)壓力圓筒的薄膜應(yīng)力為即，所以水壓試驗(yàn)合格3.2圓筒軸向彎矩計(jì)算圓筒的平均半徑為鞍座反力為 3.2.1圓筒中間截面上的軸向彎

34、矩根據(jù)過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)中式5-5，得： 3.2.2鞍座平面上的軸向彎矩根據(jù)過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)中式5-6，得 圖5-1（a）筒體受剪力圖圖5-1（b筒體受彎矩圖3.3圓筒軸向應(yīng)力計(jì)算及校核 3.3.1圓筒中間截面上由壓力及軸向彎矩引起的軸向應(yīng)力根據(jù)過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)中式5-8至式5-11計(jì)算最高點(diǎn)處： （5-1）最低點(diǎn)處 （5-2）3.3.2由壓力及軸向彎矩引起的軸向應(yīng)力計(jì)算及校核鞍座平面上，由壓力及軸向彎矩引起的軸向應(yīng)力，按下式計(jì)算：a).當(dāng)圓筒在鞍座平面上或靠近鞍座處有加強(qiáng)圈或被封頭加強(qiáng)（即）時(shí)，軸向應(yīng)力位于橫截面最高點(diǎn)處.取鞍座包角，查過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)表5-1得，.則b).在橫截面最低點(diǎn)處的軸向應(yīng)力：3.3.3圓筒軸向應(yīng)力校核 （5-3）查過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)圖4-8得，,則滿足條件3.4切向剪應(yīng)力的計(jì)算及校核3.4.1圓筒切向剪應(yīng)力的計(jì)算根據(jù)過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)中式5-13計(jì)算，查過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)中表5-2，得： （5-4） 3.4.2圓筒被封頭加強(qiáng)（）時(shí)，其最大剪應(yīng)力根據(jù)過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)中式5-14，計(jì)算得： （5-5） 3.4.3切向剪應(yīng)力的校核圓筒的切向剪應(yīng)力不應(yīng)超過(guò)設(shè)計(jì)溫度下材料許用應(yīng)力的0.8倍，即。封頭