30m3液化石油氣儲(chǔ)罐說(shuō)明書(shū)

1、標(biāo)準(zhǔn)文案目錄1課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 2設(shè)備的筒體和封頭設(shè)計(jì)21 筒體的徑和長(zhǎng)度的確定 .2 2 筒體和封頭的厚度設(shè)計(jì)計(jì)算2. 3 厚度的校核計(jì)算3其它零部件的設(shè)計(jì)3.1液位計(jì)的設(shè)計(jì)3.2 管口設(shè)計(jì)3.3 人孔設(shè)計(jì)3.4 支座設(shè)計(jì) 4焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5焊條選擇 6技術(shù)要求7. 參考資料及文獻(xiàn)大全標(biāo)準(zhǔn)文案課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)題目 30m3 液化石油氣儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)條件表序號(hào)項(xiàng)目數(shù)值單位備注1最高工作壓力1.90MPa2工作溫度常溫3公稱容積( V g)30m34裝量系數(shù) ( v)0.905工作介質(zhì)液化石油氣6使用地點(diǎn)市，室外7管口條件液相進(jìn)口管 DN50 ；液相出口管 DN50 ；安全閥接口 DN80 ；壓力表接

2、口 DN25 ；氣相管 DN50; 放氣管 DN50 ； 排污管 DN50 ；液位計(jì)接口 DN25 ，人孔 DN450 。2設(shè)備的筒體和封頭設(shè)計(jì)大全標(biāo)準(zhǔn)文案2 1筒體的徑和長(zhǎng)度的確定 由設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)可知： V=30m 設(shè) L=3D則有： VD2L4D 2 3D4302.33m則體積相對(duì)誤差為：V實(shí)際 VV100%30.095 3030100%0.003%5%取徑為 2300mm ，由于筒體的徑較大，所以采用鋼板卷制，公稱直徑為其徑 DN2300mm. 選用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭EHA 橢圓形封頭表面積及容積公稱直徑（ mm ）總深度 H/mm表面積 A/m 2容積 V/m 323006156.02331

3、.7588則筒體長(zhǎng)度LV 總 2V封頭30 109 2 1.7588 109D2423.14 230024取 L =6400mm則實(shí)際體積V實(shí)際D2L2V封頭3.1422300264001.75889 3 310 mm 30.095m42V封頭42符合設(shè)計(jì)要求。22 筒體和封頭的厚度設(shè)計(jì)計(jì)算物料的物理及化學(xué)性質(zhì) ,按最危險(xiǎn)工況設(shè)計(jì)溫度飽和蒸汽壓（ bar）飽和密度 Kg/ 升介質(zhì)性質(zhì)-20204050-20204050丙烯2.969.6515.8619.990.570.5150.4750.45易燃采用常溫常壓儲(chǔ)存。根據(jù)上表的數(shù)據(jù)，取最高壓力，即50丙烯的飽和蒸汽壓 19.99bar（絕壓 ）所

4、以儲(chǔ)罐的工作壓力為：PW 19.99 0.1MPa 0.1MPa 1.899MPa安全閥開(kāi)啟壓力取： p開(kāi)啟 1.10 1.899 MPa 2.089 MPa大全標(biāo)準(zhǔn)文案設(shè)計(jì)壓力取： p 2.1MPa液柱壓力（安裝滿時(shí)計(jì)算） ：p液gh 0.56kg / L 9.81N /kg 0.0025m 1.4 10 8MPap1.4 10 82.1100%所以可以忽略液柱的壓力。計(jì)算壓力 pc p 2.1MPa（1）壓力容器類別確定 一、劃分總原則 綜合考慮壓力容器中介質(zhì)的危害程度、 容器所受的壓力的高低和容器容積的 大小來(lái)確定容器的危險(xiǎn)程度。二、介質(zhì)的危險(xiǎn)程度及分組 壓力容器的介質(zhì)分為以下兩組， 包

5、括氣體、液化氣體以及最高溫度高于或等 于標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)的液體：（1） 第一組介質(zhì)，毒性程度為極度危害、高度危害的化學(xué)介質(zhì)，易爆 介質(zhì)，液化氣體。（2） 第二組介質(zhì)，除第一組以外的介質(zhì) 由于該儲(chǔ)罐為中壓（ 1.6MPaP 10MPa ）,介質(zhì)為液化石油氣， 液化石油氣屬 于易爆介質(zhì)，屬于第一組介質(zhì)，查壓力容器的分類圖 1-1屬于第三類容器大全標(biāo)準(zhǔn)文案所以焊接時(shí)采用全部無(wú)損傷檢測(cè)，雙面焊接。接頭系數(shù) =1腐蝕余量為 C2=3mm ，鋼板負(fù)偏差為 C1=0.3mm.鋼板材料使用條件表材料名稱使用條件Q235-B容器設(shè)計(jì)壓力 P 1.6MPa, 鋼板使用溫度 0350，殼體厚度不大于 20mm， 不得用于毒

6、性程度為高度或極度危害介質(zhì)的壓力容器。Q235-C容器設(shè)計(jì)壓力 P 2.5MPa, 鋼板使用溫度 0400，殼體厚度不大于 30mm。Q245R 或Q345R容器設(shè)計(jì)壓力 P35MPa, 鋼板使用溫度 -20475，對(duì)容器中的介質(zhì)沒(méi)有限 制。由于介質(zhì)的工作溫度為 -20 50，所以選 Q345R鋼板許用應(yīng)力表（摘自過(guò)程裝備基礎(chǔ)朱孝欽 主編）鋼號(hào)使用狀 態(tài)厚度 /mm常溫強(qiáng)度指標(biāo)在下列溫度（）的許用應(yīng)力 /MPa b/MPa s/MPa20100150200250Q245R熱扎或正火164002451331331321231101636400235133132126116104Q345R熱扎或正

7、火16mm筒體厚度：16mm d 36mm時(shí)大全計(jì)算厚度PcDi2 t0.5Pc2.1 23002 163 1 0.5 2.114.86mm計(jì)算厚度PcDi2.1230014.91mm2tPc2 16312.1設(shè)計(jì)厚度 nC1C214.9120.317.21mm符合計(jì)算圍。所以向上圓整后名義厚度n=18mm.標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭厚度標(biāo)準(zhǔn)文案設(shè)計(jì)厚度 nC1 C2 14.86 2 0.3 17.16mm符合計(jì)算圍。所以向上圓整后名義厚度 n=18mm.2）液壓試驗(yàn)采用水壓試驗(yàn)試驗(yàn)壓力： PT1.25P1.25 2.1 163 2.625MPa163校核：大全有效厚度C 18 0.3 2 15.7mmp

8、T Die2.625 2300 15.72 15.7193.59MPa而 0.9 s 0.9 1 325 292.5MPaT 0.9S符合要求2.3厚度的校核計(jì)算（ 1）質(zhì)量確定 由于接管、人孔、液位計(jì)等質(zhì)量相對(duì)于筒體和封頭的質(zhì)量較小， 所以這里主要考慮筒體和封頭質(zhì)量容器質(zhì)量m容Di L n 2A封 n3.14 2300 10 3 18 10 3 7850 2 6.0233 18 10 8233.2kg正常操作狀態(tài)下最大質(zhì)量m m容 V 液氨 8233.2 30.095 0.56 103 23671.9kg水壓試驗(yàn)時(shí)最大質(zhì)量：m m容 V 水 8233.2 30.095 1 103 38328

9、.2kg（ 2） 建立力學(xué)模型，計(jì)算圓筒的彎矩 該臥式容器可簡(jiǎn)化為外伸梁受均布載荷，如圖 1b7850標(biāo)準(zhǔn)文案xaLqmg L圖1a 0.2L L=L+40 2=6480mm 0.2L=1296 a=1200mm其中了為按容積轉(zhuǎn)化為相當(dāng)于筒體容積的長(zhǎng)度：LVDi243023.14 2.327.25m 7250 mm故 a (L (L 2a) /2 1625mm由重力產(chǎn)生的最大彎矩為：M 1qL8212qLa 8mDgi L22mDgi La正常操作狀態(tài)時(shí)：M 23671.9 9.818 2.327.25223671.92 2.39.81 7.25 1.62521.71103 N水壓試驗(yàn)時(shí)：MT

10、 38328.3 9.818 2.37.25238328.3 9.81 7.25 1.6252 2.335.14103N（3）計(jì)算圓筒跨中截面最大拉應(yīng)力和最大壓應(yīng)力，進(jìn)行應(yīng)力校核正常操作時(shí)，最大拉應(yīng)力由介質(zhì)壓力及彎矩引起，位于該截面的最低點(diǎn)pcDax4eM2.3 2.1 10621.71 10 377.24MPa20.785D2 e40.015720.785 2.320.0157pcDM2.32.1 10621.7110 376.58MPaminmin 4 e0.785D 2 e40.01570.785 2.320.0157min0整個(gè)跨中截面不會(huì)出現(xiàn)壓應(yīng)力大全標(biāo)準(zhǔn)文案水壓試驗(yàn)在盛滿水而為加壓

11、時(shí)有最大應(yīng)力maxPTDMT62.3 2.625 10335.14 1030.785 2.32 0.015796.67MPaMT35.14 1030.538MPaT min0.785D 2 e0.785 2.320.01570.785D 2 e4 0.0157maxt正常操作時(shí)強(qiáng)度條件：77.24MPa 163Mpa 合格液壓試驗(yàn)強(qiáng)度條件：T max0.996.67Mpa 292.5Mpa 合格其穩(wěn)定條件為： max -min Tmincr2.3 2 0.015720.0940.00130.0157查圖得 B=158MPa, 則crB 158MPamax 76.58MPa,0.583MPa c

12、rcr穩(wěn)定條件為合格容器可以安全使用3其它零部件的設(shè)計(jì)3.1液位計(jì)的設(shè)計(jì) （1）液位計(jì)類型 由于該儲(chǔ)罐的介質(zhì)為液化石油氣，工作溫度常溫，所以選用磁性液位計(jì)。（ 2）液位計(jì)中心距 可簡(jiǎn)化容器為一圓筒，液體達(dá)到總體積的90%（本儲(chǔ)罐的裝量系數(shù)為 0.0），可近似認(rèn)為截面面積達(dá)到全面積的 90%，所以下圖所示的陰影面積為全面積的10%。即大全標(biāo)準(zhǔn)文案22R2 236012R sin cos220.15 R2180 sin cos即 27迭代求解得：=46.6 所以最高液面到筒體中心線的距離為：Dh cos 790.2mm2所以選用中心距為 1400mm 的液位計(jì)， 不對(duì)稱安裝。R由于介質(zhì)為液化石油氣

13、，應(yīng)采用帶頸對(duì)焊法蘭（突面）、帶加強(qiáng)環(huán)的纏繞墊片（帶3）法蘭與接管外環(huán)） 和專用級(jí)高強(qiáng)度螺栓組合，而且它的腐蝕性不大， 所以材料不需要選太好的。為了有良好焊縫，接管材料選 16Mn 。同時(shí)接管伸出較長(zhǎng)，需要支撐結(jié)構(gòu)。綜上所述，具體如下表名稱標(biāo)記數(shù)量總質(zhì)量 /kg備注液位計(jì)HG/T 21584-95 UZ 2.5-1400-0.45 AF 304 C120法蘭HG/T 20592 法蘭 WN20-2.5 RF S=3.522墊片HG 20610 纏繞墊 D 25-25 123222接管25 3.5 L=395mm10.97接管25 3.5 L=495mm1.221.22全螺紋螺柱M12 2 80

14、 8.8級(jí) 材料 35CrMoA80.48螺母M12 8 級(jí) 材料 30CrMo16032筋板40 3 材料 Q235A4現(xiàn)場(chǎng)確定長(zhǎng)度3.2 管口設(shè)計(jì)（1）管口中心線位置的確定 根據(jù)管口的性質(zhì)可確定其安放位置，排污管在筒體的下方，其它在筒體的上方。 根據(jù) GB 150 規(guī)定，按殼體開(kāi)孔不另行補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)法蘭管的位置。要求如下a. 設(shè)計(jì)壓力小于或等于 2.5MPa 。b. 兩相鄰開(kāi)孔中心線的間距應(yīng)不小于兩孔直徑之和的兩倍。c. 接管公稱外徑小于或等于 89mm 。d. 接管最小壁厚滿足下表：接管公稱外徑253238454857657689最小壁厚3.54.05.06.01接管的腐蝕余量為 1

15、mm集中布管，順序?yàn)椋喝丝?，液相進(jìn)口管、液相出口管、安全閥接口、壓力表接口，氣相進(jìn)口管，氣相出口管在殼體上方，排污口在殼體下方。大全1.離焊縫最近的人孔，所以它離焊縫距離應(yīng)該不小于2.5 Ri360mm，則取標(biāo)準(zhǔn)文案人孔與焊縫距離為 640mm ；2.兩相鄰開(kāi)孔中心線的間距應(yīng)不小于兩孔直徑之和的兩倍,則液相進(jìn)口與液相出口距離為 260mm，液相出口與安全閥接口距離為320mm 、安全閥接口與壓力表接口距離為氣相進(jìn)口管距離為 280mm, 壓力表接口與氣相進(jìn)口管距離為220mm, 氣相進(jìn)口管與氣相出口管距離為 260mm。（2）接管與法蘭選取考慮安全閥接口外徑較大，緊固件較大（如螺柱） ，殼體壁

16、到法蘭密封面的距離取 200mm,其它也取 200mm 。根據(jù)殼體開(kāi)孔不另行補(bǔ)強(qiáng)條件 d 條可確定接管厚度： 液相進(jìn)口管，液相出口管，氣相進(jìn)口管，氣相出口管，排污管 5mm 安全閥接口接管 6.0mm壓力表接管，液位計(jì)接管 3.5mm由于本儲(chǔ)罐裝的是液氨，法蘭采用帶頸對(duì)焊法蘭，纏繞墊片（帶外環(huán)） 。綜上所述標(biāo)準(zhǔn)號(hào)名稱材料數(shù) 量總質(zhì) 量/kg備注HG20592法蘭 WN50(B)-25 FM S=5.016Mn 515.55液相進(jìn)口管，液相出口管，氣相進(jìn)口管，氣相出口管，排污管法蘭HG20592法蘭 WN25(B)-25 FM S=3.516Mn 11.26壓力表接管法蘭HG20592法蘭 WN

17、25(B)-25 RF S=3.516Mn 23.0液位計(jì)接管法蘭HG20592法蘭 WN80(B)-25 FM S=6.016Mn15.0安全閥接管法蘭GB6479接 管 57 5.0L=1500,L=12340,L=15516Mn524.76其中 L=155 取 3 條，其它一條GB6479接 管 32 5.0 L=150 L=495 L=39516Mn32.97壓力表接管，液位計(jì)接管GB6479接管 89 7.0 L=14516Mn11.77安全閥接管3.3人孔設(shè)計(jì)（1）人孔選擇 該臥式容器公稱直徑大于 6000mm，設(shè)置兩個(gè)個(gè)人孔，其公稱直徑取 DN450 。根據(jù) HG/T 21518

18、-2005 鋼制人孔和手孔選取：人孔 RF t-35CM （W D-1232） B 450-2.5 HG/T 21518-2005 具體結(jié)構(gòu)和材料見(jiàn)標(biāo)準(zhǔn)（ HG/T 21518-2005 鋼制人孔和手孔 ）。 （2）補(bǔ)強(qiáng)圈計(jì)算1.圓筒開(kāi)孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積A d 2 et （1 f ）開(kāi)孔直徑 d=480-12*2+2 （ 2+0.3） mm=472.6mm 圓筒計(jì)算厚度 =14.91mm 接管有效厚度 et=12-1-0.3mm=10.7mm 強(qiáng)度削弱系數(shù) f =1.0 所以 A=6837.7mm 2大全標(biāo)準(zhǔn)文案2.殼體有效厚度減去計(jì)算厚度之外的多余面積：A1 (B d)( e ) 2 et( e

19、 )(1 f )有效補(bǔ)強(qiáng)圍的寬度 B=917.2mm所以 A 1=362.3mm 2 3.接管有效厚度減去計(jì)算厚度之外的多余面積：A2 2h1( et t) f 2h2( et C2) f有效補(bǔ)強(qiáng)圍外側(cè)高度 h1=74.18mm有效補(bǔ)強(qiáng)圍側(cè)高度 h2=0 mmpD接管計(jì)算厚度 tct i 2.83mm2 t pc所以 A2=1167.6mm2 4焊縫金屬面積不考慮，可取 A3=0 5另加補(bǔ)強(qiáng)面積： A 4=A-A 1-A2-A3=6837.7-362.3-1167.6=5307.8mm 2所以補(bǔ)強(qiáng)圈厚度：A419.3mm760 485考慮焊縫的補(bǔ)強(qiáng)作用，取 c=20mm標(biāo)記： dN45020-

20、C-Q345R JB/T 4736質(zhì)量： 42.3kg3.4 支座設(shè)計(jì)根據(jù) JB/T 4712-2007 容器支座要求選擇支座，圓筒的直徑在1000mm以上，選輕型鞍座可滿足要求，同時(shí)每個(gè)支座所受載荷為：mmax g 38985 9.81Q max N 191.2kN 410kN 22滿足承載要求。標(biāo)記：JB/T 4712.1-2007 ，支座 A2300-FJB/T 4712.1-2007 ， 支座 A2300-S4焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 。1) 、殼體 A，B 類焊接接頭的設(shè)計(jì)該容器上的 A,B 類接頭必須采用對(duì)接焊，不允許采用搭接焊。對(duì)接焊易于焊透，質(zhì)量 容易保證，易于作無(wú)損檢測(cè)，可獲得最好的焊接

21、接頭質(zhì)量。該容器上的接管與殼體以及補(bǔ)強(qiáng)圈之間的焊接一般只能采用角接和搭接。2) 、殼體 C，D 類焊接接頭的設(shè)計(jì)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，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， 但已規(guī)定為 A，B 類的焊接大全標(biāo)準(zhǔn)文案接頭除外。接管、人孔、凸緣、補(bǔ)強(qiáng)圈等與殼體連接的接頭均屬于 D 類焊接接頭，但已規(guī)定為 A ， B 類的除外。3）、焊接接頭坡口設(shè)計(jì)容器筒體， 封頭與接管法蘭的厚度均在 =326mm 的圍，為了減小焊接變形和殘余應(yīng)力， 因此可取接頭坡口形式為 X 形。4、常用焊接方法與 焊條的選擇采用手工電弧焊，該方法設(shè)

22、備簡(jiǎn)單，便于操作，使用于各種焊接，在壓力容器制造中 應(yīng)用十分廣泛，鋼板對(duì)接，接管與筒體、封頭的連接等都可以采用?？紤]母材力學(xué)性能與化學(xué)成分， 對(duì)低碳鋼和低合金鋼構(gòu)件， 要求等強(qiáng)度原則選擇焊條， 即要求焊縫與母材的強(qiáng)度相等或基本相等， 而不要求焊縫的化學(xué)成分與木材相同。 不同類型 的低合金鋼之間進(jìn)行異種鋼焊接時(shí)， 應(yīng)選與其中強(qiáng)度較低的鋼材等強(qiáng)度的焊條進(jìn)行焊接， 再 綜合考慮金屬進(jìn)行熱處理后， 對(duì)其力學(xué)性能的影響構(gòu)件的結(jié)構(gòu)與剛性和經(jīng)濟(jì)性， 該容器所用 焊條使用型號(hào)如下表：接頭母材焊條型號(hào)焊條牌號(hào)Q345R+Q345RE5016(GB/T5117)J506Q235-A+Q235-AE4316(GB/T5117)J426Q235-A+Q345RE4303(GB/T5117)J4226技術(shù)要求（1）由于本儲(chǔ)罐為中壓容器，且盛裝液氨的臥式容器，需要做焊后整體熱處理。（2）無(wú)損檢測(cè)要求：對(duì)于 A、B 類焊接接頭進(jìn)行局部無(wú)損檢測(cè)，合格級(jí)別RT-級(jí)，檢測(cè)技術(shù)等級(jí) AB 級(jí)。接管與殼體之間的焊縫采用 MT- 級(jí)。7. 參考資料 及文獻(xiàn)、GB150-1998 鋼制壓力容器。 ：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)， 1998、TSG R0004-2009 。固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程。