10立方米液氨壓力容器儲罐設(shè)計(jì)說明書（精編版）

1、1 / 28 目錄第一章工藝設(shè)計(jì)1.1 任務(wù)書 * 1.2 儲量 * 1.3 備的選型及輪廓尺寸* 第二章機(jī)械設(shè)計(jì)2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1.1筒體及封頭設(shè)計(jì)材料的選擇 * 筒體壁厚的設(shè)計(jì)計(jì)算* 封頭壁厚的設(shè)計(jì)計(jì)算* 2.1.2接管及接管法蘭設(shè)計(jì)接管尺寸選擇 * 管口表及連接標(biāo)準(zhǔn)* 接管法蘭的選擇* 緊固件的選擇* 2.1.3人孔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)密封面的選擇* 人孔的設(shè)計(jì) * 2.1.4核算開孔補(bǔ)強(qiáng) * 2.1.5支座的設(shè)計(jì)2 / 28 支座的選擇 * 支座的位置 * 2.1.6液面計(jì)及安全閥選擇2.1.7總體布局2.1.8焊接接頭設(shè)計(jì)2.2 強(qiáng)度校核小結(jié)3 / 28 課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書1設(shè)計(jì)目

2、的：設(shè)計(jì)目的1)使用國家最新壓力容器標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)進(jìn)行設(shè)計(jì),掌握典型過程設(shè)備設(shè)計(jì)的全過程。2)掌握查閱和綜合分析文獻(xiàn)資料的能力,進(jìn)行設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)方案的可行性研究和論證。3)掌握電算設(shè)計(jì)計(jì)算 ,要求設(shè)計(jì)思路清晰 ,計(jì)算數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、可靠,且正確掌握計(jì)算機(jī)操作和專業(yè)軟件的使用。4)掌握工程圖紙的計(jì)算機(jī)繪圖。2設(shè)計(jì)容1設(shè)備工藝、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；2設(shè)備強(qiáng)度計(jì)算與校核；3技術(shù)條件編制；4 / 28 4繪制設(shè)備總裝配圖；5編制設(shè)計(jì)說明書。3設(shè)計(jì)工作任務(wù)及工作量的要求 包括課程設(shè)計(jì)計(jì)算說明書、圖紙、實(shí)物樣品等：1設(shè)計(jì)說明書：主要容包括：封面、設(shè)計(jì)任務(wù)書、目錄、設(shè)計(jì)方案的分析和擬定、各部分結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算和確定、設(shè)計(jì)總結(jié)

3、、參考文獻(xiàn)等；2總裝配圖設(shè)計(jì)圖紙應(yīng)遵循國家機(jī)械制圖標(biāo)準(zhǔn)和化工設(shè)備圖樣技術(shù)要求有關(guān)規(guī)定,圖面布置要合理,結(jié)構(gòu)表達(dá)要清楚、正確 ,圖面要整潔 ,文字書寫采用仿宋體、容要詳盡,圖紙采用計(jì)算機(jī)一、緒論1、任務(wù)說明設(shè)計(jì)一個容積為103m的液液氨儲罐 ,采用常規(guī)設(shè)計(jì)方法 ,綜合考5 / 28 慮環(huán)境條件、液體性質(zhì)等因素并參考相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),按工藝設(shè)計(jì)、設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、設(shè)備強(qiáng)度計(jì)算的設(shè)計(jì)順序,分別對儲罐的筒體、封頭、鞍座、人孔、接管進(jìn)行設(shè)計(jì) ,然后采用 sw6-1998對其進(jìn)行強(qiáng)度校核 ,最后形成合理的設(shè)計(jì)方案。2、液氨的性質(zhì)分子式：nh3 氣氨 相對密度 ： 0 59 分子量 ： 17 04液氨相對密度 ： 0.

4、602824 液氨,又稱為無水氨 ,是一種無色液體。氨作為一種重要的化工原料 ,應(yīng)用廣泛 ,為運(yùn)輸及儲存便利 ,通常將氣態(tài)的氨氣通過加壓或冷卻得到液態(tài)氨。液氨在工業(yè)上應(yīng)用廣泛 ,而且具有 腐蝕性 ,且容易揮發(fā) ,所以其化學(xué)事故發(fā)生率相當(dāng)高。為無色液體,有強(qiáng)烈 刺激性 氣味 ,極易氣化為氣氨。 密度 0.617g/cm3；沸點(diǎn) 為 33.5 , 低于 77.7 可成為具有臭味的無色結(jié)晶。液氨為第2.3 類 有毒氣體二、設(shè)計(jì)參數(shù)的確定6 / 28 表 1：設(shè)計(jì)參數(shù)表序號項(xiàng)目數(shù)值單 位備注1 名稱液氨儲罐2 用途液氨儲存3 最高工作壓力2.332 mpa 由介質(zhì)溫度確定4 工作溫度-20 50 5

5、公稱容積 vg10 m3 6 工作壓力波動情況可不考慮7 裝量系數(shù) 0.85 8 工作介質(zhì)液氨中度危害9 使用地點(diǎn)市,室外第一章工藝設(shè)計(jì)1.1 存儲量盛裝液化氣體的壓力容器設(shè)計(jì)存儲量tvw式中：w儲存量 ,t ；裝載系數(shù)；7 / 28 v壓力容器容積；t設(shè)計(jì)溫度下的飽和溶液的密度,3mt；根據(jù)設(shè)計(jì)條件tvw=tt7855.4563.01085.01.2 設(shè)備的選型及輪廓尺寸粗略計(jì)算徑：32104mldi一般63dl,取3dl得mmdi1619,圓整得：mmdi1600選用eha橢圓封頭 ,那么l=4800mm. 封頭公稱直徑選取1600mm,那么此時的總體積為10.82m 3。由于誤差較大 ,

6、所以將筒體長調(diào)整為 l=4500mm,體積變?yōu)榱伺c封頭10.2m 3。故,筒體公稱直徑與封頭的工程直徑選定為mmdi1600筒體長選定為mml4500. 所以計(jì)算容積為10.2m 3,工作容積：10.2 0.85=8.67m3。第二章 機(jī)械設(shè)計(jì)2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1.1 筒體及封頭設(shè)計(jì).材料的選擇純液氨是中度危害性的介質(zhì),具有腐蝕性,又因?yàn)槭褂脺囟葹? / 28 c。5020,根據(jù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書中鋼板的使用條件,選用 q345r 。.筒體壁厚設(shè)計(jì)計(jì)算i.設(shè)計(jì)壓力液氨儲罐的工作溫度 -20 50 ,故選取設(shè)計(jì)溫度 t=50 ,由 課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書查的 ,該溫度下的絕對飽和蒸汽壓為2.030mpa

7、。在本次設(shè)計(jì)中的液氨儲罐上裝有安全閥,通常認(rèn)為設(shè)計(jì)壓力為工作壓力的 1.05 1.10 倍,所以設(shè)計(jì)壓力為 2.233mpa, 工程壓力取2.5mpa 。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確定容器的危險程度。二、介質(zhì)的危險程度及分組壓力容器的介質(zhì)分為以下兩組,包括氣體、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)由于該儲罐為中壓 1.6mpa p 10mpa ,介質(zhì)為液氨 ,液氨屬于易爆介質(zhì) ,屬于第一組介

8、質(zhì) ,查壓力容器的分類圖1-1 9 / 28 此容器為第一類壓力容器. ii. 液柱靜壓力液氨的密度為 563kg/m3,筒體公稱直徑為1600mm 。,則根據(jù)公式ipgd靜可得a008836.0mpp靜iii. 計(jì)算壓力cp因?yàn)?5pp靜,所以液柱靜壓力可忽略不計(jì),則計(jì)算壓力等于設(shè)計(jì)壓力。iv. 設(shè)計(jì)溫度下材料的許用應(yīng)力tt為c。5020,假設(shè)筒體厚度為mm163,由材料許用應(yīng)力表可得rq345的mpat189v.焊接接頭系數(shù)本次液氨儲罐的設(shè)計(jì)采用雙面焊對接接頭和相當(dāng)于雙面焊的全10 / 28 焊透對接接頭 ,局部無損檢測 ,所以0.85 。壓容器的計(jì)算厚度根據(jù)壓容器的計(jì)算厚度公式2：mmp

9、dpctic19.11233.285.018921600233.22mm19.11在mm166之間,故假設(shè)是成立的。取腐蝕裕量22cmm,mmcd2 .132負(fù)偏差mmc3 .01。mmcd5 .131查鋼板厚度的常用規(guī)格表 ,將其圓整為mm14,即名義厚度mmn14的rq345鋼板。.封頭壁厚的設(shè)計(jì)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭的計(jì)算厚度根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭的計(jì)算厚度公式：mmpdpctic16.115. 02取腐蝕裕量22cmm,mmn 14查鋼板厚度的常用規(guī)格表,將其圓整為mm14,即名義厚度mmn14的rq345鋼板,可見標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭與筒體等厚。2.1.2 接管及接管法蘭設(shè)計(jì).管口表及連接標(biāo)準(zhǔn)接管

10、代號公稱尺寸連接尺寸標(biāo)準(zhǔn)連接面形式用途或名稱11 / 28 1 dn50 hg/t20592-2009 fm 進(jìn)料口2 dn50 hg/t20592-2009 fm 出料口3 dn500 fm 人孔4 dn25 hg/t20592-2009 fm 出氣口5 dn25 hg/t20592-2009 fm 溫度計(jì)接口6 dn25 hg/t20592-2009 fm 壓力表接口7 dn25 hg/t20592-2009 fm 液位計(jì)接口8 dn32 hg/t20592-2009 fm 排液口9 dn32 hg/t20592-2009 fm 安全閥接口.接管法蘭的選擇圖 2 接管法蘭結(jié)構(gòu)序名公稱鋼管外

11、徑法蘭螺栓孔中螺栓螺栓螺栓th 法蘭法蘭頸法蘭高度法蘭質(zhì)量 12 / 28 接管法蘭標(biāo)記名稱法蘭標(biāo)記溫度計(jì)接口壓力表接口出氣口液位計(jì)接口hg/t20592-2009 wn25-25fm 進(jìn)料口出料口hg/t20592-2009 wn50-25fm 號稱直徑dn 1a外徑d 心圓直徑k 孔直徑l 孔數(shù)量n 厚度c n s 1hr h b b 1 進(jìn)料口出料口50 57 165 125 18 4 m16 20 75 2.9 8 6 48 3.0 2 安全閥接口排液口32 38 140 100 18 4 m16 18 56 2.6 6 6 42 2.0 a7 溫度計(jì)接口壓力表接口出氣口液位計(jì)接口25

12、 32 115 85 14 4 m12 18 46 2.6 6 6 40 1.0 13 / 28 安全閥接口排液口hg/t20592-2009 wn32-25fm 2.1.3人孔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .密封面的選擇由于本次設(shè)計(jì)的介質(zhì)是中度危害的,所以本次設(shè)計(jì)采用凹凸法蘭密封面 mfm 。 .人孔的設(shè)計(jì)本 次 設(shè) 計(jì) 的 儲 罐 設(shè) 計(jì) 壓 力 為2.233mpa,根 據(jù)20052153521514/thg鋼制人孔和手孔3,采用回轉(zhuǎn)蓋帶頸對焊法蘭人孔。該人孔標(biāo)記為：人孔cmmfms35b5.2500200521518/thg14 / 28 人孔結(jié)構(gòu)示意圖人孔結(jié)構(gòu)尺寸3密封面型式公稱壓力pn 公稱直徑dn

13、dws d d d1h1h2b mfm 2.5 500 53012 506 730 660 280 123 44 螺螺螺柱總15 / 28 b1b2a b l d0柱母質(zhì)量數(shù)量直徑長度43 48 405 200 300 30 20 40 m332170 302 2.1.4 核算開孔補(bǔ)強(qiáng)在設(shè)計(jì)中 ,只有人孔需要補(bǔ)強(qiáng) ,去補(bǔ)強(qiáng)圈的公稱直徑為人孔直徑的二倍,厚度與筒體厚度相同 . 2.1.5 支座的設(shè)計(jì).支座的選擇鞍座結(jié)構(gòu)該臥式容器采用雙鞍式支座,材料選用 q245-af 。估算鞍座的負(fù)荷：儲罐總質(zhì)量43212mmmmm1m筒體質(zhì)量：kgdlm6.2484785010145 .46 .114.331

14、，2m單個封頭的質(zhì)量： 查標(biāo)準(zhǔn) /t4746-2002鋼制壓力容器用封頭中表 b.2 eha橢圓形封頭質(zhì)量 ,可知,kgm31523m充液質(zhì)量：3m=5742.6kg 4m附件質(zhì)量：人孔質(zhì)量為302kg, 其他接管質(zhì)量總和估100kg, 即kgm402416 / 28 綜上所述 , kgmmmmm2 .95213026.547231526 .284624321g=mg=93,4kn,每個鞍座承受的重量為46.7kn 由此查 4712.1-2007容器支座 ,選取輕型 ,焊制為 a,包角為 120,有墊板的鞍座。查4712.1-2007得鞍座結(jié)構(gòu)尺寸如下表4：鞍式支座結(jié)構(gòu)尺寸單位： mm 公稱直

15、徑dn 允許載荷q /kn 鞍座高度h 底板腹板筋板l1b112l3b2b33160275 250 112200 12 8 255 170 240 8 17 / 28 0 0 墊板螺栓配置鞍座質(zhì)量kg 增加100mm高度增加的質(zhì)量/kg 弧長b44e 間距l(xiāng)2螺孔d 螺紋孔長l 1870 390 8 70 960 24 m20 40 116 12 .鞍座位置的確定通常取尺寸 a 不超過 0.2l 值,中國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)4731鋼制臥式容器規(guī)定 a0.2l=0.2 l+2h ,a 最大不超過 0.25l. 否則由于容器外伸端的作用將使支座截面處的應(yīng)力過大。故mmhla910)2524500(2.0)2

16、(2 .0由于封頭的抗彎剛度大于圓筒的抗變鋼度,故封頭對于圓筒的抗彎鋼度具有局部的加強(qiáng)作用。若支座靠近封頭,則可充分利用罐體封頭對支座處圓筒截面的加強(qiáng)作用。 因此, 4731 還規(guī)定當(dāng)滿足 a0.2l時,最好使 a0.5r m2rinmr,即mmrnm814221600mmram40710065. 05. 0,取 a=400mm 綜上有： a=400mm 。鞍座標(biāo)記為：/jb t 4712.12007,支座fa1600/jb t 4712.12007, 支座sa160018 / 28 2.1.6 液位計(jì)選擇本次設(shè)計(jì)采用磁性液位計(jì),普通型,壓力等級為 2.5 mpa 。根據(jù)實(shí)際要求 ,選用液位計(jì)

17、的長度為1100mm 。標(biāo)記 hg/t 21584-95 uz 2.5m-1100-0.4563 bf 321c。2.1.7 總體布局進(jìn)料管外伸度 200mm, 伸高度 1500mm 。 出料管外伸高度 200mm,伸高度 0mm 。安全 閥 外 伸高 度200mm,伸 高度 0mm 。 壓力 表 外 伸高 度200mm, 伸高度 0mm. 出氣管外伸高度 200mm, 伸高度 0mm 。 人孔外伸 280mm, 伸 0mm 。接管與接管間距450mm, 接管與封頭間距600mm, 與焊縫距離不小于 150mm, 鞍座距封頭切線400mm 。2.1.8 焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及焊條的選擇1 、殼體 a,

18、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19 / 28 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

19、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)備簡單 ,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 ,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如下

20、表：20 / 28 接頭母材焊條型號焊條牌號q345r+q345r e5016 j506 q235-a+q235-a e4316 j426 q235-a+q345r e4303 j422 圖 8.3 補(bǔ)強(qiáng)圈接頭形9 強(qiáng)度校核21 / 28 22 / 28 鋼制臥式容器計(jì)算單位計(jì)算條件簡圖設(shè)計(jì)壓力p2.233 mpa 設(shè)計(jì)溫度t50 筒體材料名稱q345r封頭材料名稱q345r封頭型式標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭筒體直徑di1600 mm 筒體長度l 4500 mm 筒體名義厚度n 14mm 支座墊板名義厚度rn8 mm 筒體厚度附加量c2.3mm 腐蝕裕量c12 mm 筒體焊接接頭系數(shù)0.85封頭名義厚度h

21、n14 mm 封頭厚度附加量ch2.3mm 鞍座材料名稱q235af 鞍座寬度b200 mm 鞍座包角120 支座形心至封頭切線距離a400 mm 鞍座高度h 250 mm 地震烈度度23 / 28 2.1.7壓圓筒校核計(jì)算單位計(jì)算條件筒體簡圖計(jì)算壓力p2.030 mpa 設(shè)計(jì)溫度t50.00 c 徑 d1600 mm 材料q345r 試 驗(yàn) 溫 度 許 用 應(yīng) 力189.00 mpa 設(shè) 計(jì) 溫 度 許 用 應(yīng) 力189.00 mpa 試 驗(yàn) 溫 度 下 屈 服 點(diǎn)345.00 mpa 鋼板負(fù)偏差c0.30 mm 腐蝕裕量c2.00 mm 焊接接頭系數(shù)0.85 厚度及重量計(jì)算計(jì)算厚度 =p

22、dpcitc2= 11.19mm 有效厚度= - c - c = 11.7mm 名義厚度 = 14.00mm 重量2484.6 kg 壓力試驗(yàn)時應(yīng)力校核壓力試驗(yàn)類型液壓試驗(yàn)試驗(yàn)壓力值pt = 1.25 p = 2.791 mpa 壓力試驗(yàn)允許通過的應(yīng)力水平tt 0.90 s =310.50mpa 試驗(yàn)壓力下圓筒的應(yīng)力t = pdtiee.().2= 226.16mpa 校核條件tt24 / 28 校核結(jié)果合格壓力及應(yīng)力計(jì)算最大允許工作壓力pw= 2etie()d= 2.3324 mpa 設(shè)計(jì)溫度下計(jì)算應(yīng)力t = pdciee()2= 153.8 mpa t160.65 mpa 校核條件tt結(jié)論合格25 / 28 左封頭計(jì)算計(jì)算單位計(jì)算條件橢圓封頭簡圖計(jì)算壓力pc2.233 mpa 設(shè)計(jì)溫度t50.00 c 徑di1600.00 mm 曲面高度hi425.00 mm 材料q345r 試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力189.00 mpa 設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力t189.00 mpa 鋼板負(fù)偏差c10.30 mm 腐蝕裕量c22.00 mm 焊接接頭系數(shù)0.85 厚度及重量計(jì)算形狀系數(shù)k