二氧化碳儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)

1、1.1 概述 11.2 二氧化碳的特點(diǎn)： 21.3 立式二氧化碳儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)的特點(diǎn) 21.4 設(shè)計(jì)任務(wù)表 3第二章零部件的設(shè)計(jì)和選型 62.1 封頭的設(shè)計(jì) 62.2.1 封頭的選擇62.1.2 封頭材料的選擇62.1.3 封頭的設(shè)計(jì)計(jì)算72.2人孔的設(shè)計(jì) 82.2.1 人孔的選擇82.2.2 人孔的選取82.3容器支座的設(shè)計(jì) 102.3.1 支座材料的選擇 1.02.3.2 支座選取1.0.2.3.3 支座的設(shè)計(jì).1.Q2.3.4 支座的安裝位置122.4 筒體的材料的選擇 122.5 接管、法蘭、墊片和螺栓的形式和選擇 132.5.1 接管的選取.1.32.5.2 法蘭的選取1.4.2.5.3

2、墊片的選取.1.52.5.4 螺栓的選取1.6第三章強(qiáng)度設(shè)計(jì)與校核 183.1圓筒強(qiáng)度設(shè)計(jì) 183.2封頭強(qiáng)度設(shè)計(jì) 183.3筒體長(zhǎng)度校核 193.4人孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì) 193.5水壓試驗(yàn)校核 22結(jié)論 23參考文獻(xiàn) 25Word專業(yè)資料第一章緒論1.1概述壓力儲(chǔ)罐的用途十分廣泛.它是在石油化學(xué)工業(yè)、能源工業(yè)、科研和 軍工等國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門都起著重要作用的設(shè)備.壓力儲(chǔ)罐一般由筒體、 封頭、法蘭、密封元件、開孔和接管、支座等六大局部構(gòu)成容器本體.此 外,還配有平安裝置、表計(jì)及完成不同生產(chǎn)工藝作用的內(nèi)件.壓力容器由 丁密封、承壓及介質(zhì)等原因,容易發(fā)生爆炸、燃燒起火而危及人員、設(shè)備 和財(cái)產(chǎn)的平安及污染環(huán)

3、境的事故.目前,世界各國(guó)均將其列為重要的監(jiān)檢 產(chǎn)品,由國(guó)家指定的專門機(jī)構(gòu),根據(jù)國(guó)家規(guī)定的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施監(jiān)督檢查 和技術(shù)檢驗(yàn).貯罐按其形狀可分為方形和矩形容器、球形容器、圓筒形容器立式、臥式0 按其承壓性質(zhì)可分為內(nèi)壓和外壓,內(nèi)壓容器乂可分為低壓、中壓、高壓、超 高壓4個(gè)壓力等級(jí).按其工作的溫度環(huán)境可分為低溫、常溫、中溫、高溫容器.按制造器的材料可分為金屆制和非金屆制兩類.按其應(yīng)用情況可分為反響壓力容器R、換熱壓力容器E、別離壓力 容器S、儲(chǔ)存壓力容器C等.目前我國(guó)普遍采用常溫壓力儲(chǔ)罐,常溫儲(chǔ)罐一般有兩種形式：球形儲(chǔ)罐和圓 筒形儲(chǔ)罐.球形儲(chǔ)罐和圓筒形儲(chǔ)罐相比：前者具有投資少,金屆耗量少,占地面 積

4、少等優(yōu)點(diǎn),但加工制造及安裝復(fù)雜,焊接工作量大,故安裝費(fèi)用較高.一般儲(chǔ) 存總量大丁 500m3或單罐容積大丁 200m3時(shí)選用球形儲(chǔ)罐比擬經(jīng)濟(jì),而圓筒形儲(chǔ) 罐具有加工制造安裝簡(jiǎn)單,安裝費(fèi)用少等優(yōu)點(diǎn),但金屆耗量大占地面積大,所以 在總儲(chǔ)量小丁 500m3或單罐容積小丁 100m3時(shí)選用圓筒形儲(chǔ)罐比擬經(jīng)濟(jì). 圓筒形 儲(chǔ)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)大多項(xiàng)選擇 用臥式圓筒形儲(chǔ)罐,只有某些特殊情況下站內(nèi)地方受限制等才選用立式.但本說明書主要討論立式圓筒形二氧化碳儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì).1.2 二氧化碳的特點(diǎn)：二氧化碳,化學(xué)式為CO2,碳氧化物之一,是一種無機(jī)物,常溫下是一種無 色無味

5、氣體,密度比空氣略大,微溶丁水,并生成碳酸.碳酸飲料根本原理 可以使澄活的石灰水變渾濁,做關(guān)丁呼吸作用的產(chǎn)物等產(chǎn)生二氧化碳的試驗(yàn)都可 以用到.固態(tài)二氧化碳俗稱干冰,升華時(shí)可吸收大量熱,因而用作制冷劑,如人工降 雨,也常在舞美中用丁制造煙霧.二氧化碳不參與燃燒,密度比空氣略大,所以也被用作滅火劑.二氧化碳是綠色植物光合作用不可缺少的原料,溫室中常用二氧化碳作肥料.空氣中含有約0.03%二氧化碳,但由丁人類活動(dòng)如化石燃料燃燒影響,近年來二氧化碳含量猛增,導(dǎo)致溫室效應(yīng),全球氣候變暖,冰川融化,海平面升高 旨在遏止二氧化碳過量排放的?京都議定書?已經(jīng)生效,有望通過國(guó)際合作遏止溫室效應(yīng).二氧化碳在焊接領(lǐng)

6、域應(yīng)用廣泛,如：二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊,是 目前生產(chǎn)中應(yīng)用最多的方法.1.3 立式二氧化碳儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)的特點(diǎn)立式儲(chǔ)罐,危險(xiǎn)性大,容易發(fā)生火災(zāi)和爆炸事故,必須根據(jù)有關(guān)規(guī)定,建立 防火、防爆制度,經(jīng)常進(jìn)行防火巡查,嚴(yán)格進(jìn)行消防平安治理,保證消防平安. 國(guó)家勞動(dòng)部門把這類設(shè)備作為受平安監(jiān)察的一種特殊設(shè)備,并在技術(shù)上進(jìn)行了嚴(yán) 格、系統(tǒng)和強(qiáng)制性的治理,制定了一系列地強(qiáng)制性或推薦性地標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)法 規(guī),對(duì)壓力容器的設(shè)計(jì)、材料、制造、安裝、檢驗(yàn)、使用和維修提出了相應(yīng)的要 求,同時(shí)為保證其平安可靠,實(shí)施了持證設(shè)計(jì)、制造和檢驗(yàn)制度.儲(chǔ)罐區(qū)防火防 爆應(yīng)按GB50183 , GB50074規(guī)定.低倍數(shù)空氣泡沫滅火系統(tǒng)應(yīng)按

7、 GB50151規(guī) 定.此類容器接受勞動(dòng)部頒發(fā)?壓力容器平安技術(shù)監(jiān)察規(guī)程? 簡(jiǎn)稱容規(guī)的監(jiān) 督,因此設(shè)計(jì)必須嚴(yán)格根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行.立式二氧化碳儲(chǔ)罐,此次設(shè)計(jì)針對(duì)的是第一類壓力容器的設(shè)計(jì). 儲(chǔ)罐主要由 筒體、封頭、人孔、支座以及各種接管組成.儲(chǔ)罐上設(shè)有進(jìn)料管、出料管、排污 管以及平安閥、壓力表等.1.4設(shè)計(jì)任務(wù)表表1.1 任務(wù)表丁與名稱指標(biāo)1設(shè)計(jì)壓力MPa1.92設(shè)計(jì)溫度0C1503最高工作壓力MPa< 1.84工作溫度0C< 1205工作介質(zhì)二氧化碳?xì)怏w6主要受壓元件材料16MnR7焊接接頭系數(shù)0.858腐 蝕 余mm量1.09全容積m32.710容器內(nèi)別第一類圖1-1儲(chǔ)罐裝配圖表1.2

8、管口表用號(hào)公林寸連接尺寸林*是戔廖Ja410x30(人孔b15G1/2"熠發(fā)c65PNUDN6SSHG20WRFd5.G2“m安“廠e65PN16 DN655 HG2Q592RF耽口25Rpl常污.第二章零部件的設(shè)計(jì)和選型2.1 封頭的設(shè)計(jì)2.2.1 封頭的選擇從受力與制造方面分析來看,半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.橢圓形封頭深度比半球形封頭小得多,易丁沖壓成型,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.從鋼材耗用量來看,球形封頭用材最少,比橢圓形 封頭節(jié)約,平板封頭用材最多.因此,從強(qiáng)度、

9、結(jié)構(gòu)和制造方面綜合考慮,采用 橢圓形封頭最為合理.2.1.2 封頭材料的選擇介質(zhì)CO2具無蠹性,壓力容器的使用工況如溫度、壓力、介質(zhì)特性和操 作特點(diǎn)等差異很大,制造壓力容器所用的鋼種類很多,既有碳素鋼、低合金高 強(qiáng)度鋼和低溫鋼,也有中溫抗氫鋼、不銹鋼和耐熱鋼,還有復(fù)合鋼板.一般中低壓設(shè)備可米用米用屈服極限為 245Mpa345Mpa 級(jí)的鋼材；直徑 較大、壓力較高的設(shè)備,均應(yīng)采用普通低碳鋼,強(qiáng)度級(jí)別宜用 400Mpa級(jí)或以 上；如果容器的操作溫度超過 400 0C,還需考慮材料的蠕變強(qiáng)度和持久強(qiáng)度.16MnR鋼是屈服強(qiáng)度350Mpa級(jí)的普通低合金高強(qiáng)度鋼,具有良好的綜合 力學(xué)性能、焊接性能、工

10、藝性能以及低溫沖擊韌性.在焊接壓力容器時(shí)采用堿性 焊條J507 2 15MnVR 鋼和18MnMoNbR 鋼是屈服強(qiáng)度分別為 400、 500Mpa級(jí)普通低合金高強(qiáng)度鋼,雖然有較高的強(qiáng)度,但韌性、塑性都較C-Mn 鋼低,且有較高的缺口敏感性和時(shí)效敏感性.并且這兩類鋼均較16MnR鋼昂貴.因此選用16MnR鋼既符合工藝要求也節(jié)約資源,以便獲得更好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值,所以筒體與封頭材料均選用低合金鋼板 16MnR 鋼板標(biāo)準(zhǔn)為GB 6654,使 用狀態(tài)為熱軋、正火.參照 GB 150-1998表4-1 ,根據(jù)設(shè)計(jì)壓力1.9MPa ,設(shè) 計(jì)溫度150C ,筒體壁厚在616mm范圍內(nèi),選得材料的許用應(yīng)力 &qu

11、ot;=170MPa , 屈服極限Qs=345MPa.乂由丁介質(zhì)無蠹無污染,乂考慮到壓力容器焊接結(jié)構(gòu)的 設(shè)計(jì)原那么,容器的所有焊縫包括角焊縫沒必要都采用全焊透結(jié)構(gòu),焊接接頭 系數(shù)為0.85.2.1.3封頭的設(shè)計(jì)計(jì)算由 Di/2hi=2,得 hi =Dj4 = 1200/4 =300mm封頭的其他參數(shù)：查標(biāo)準(zhǔn)JB/T 4746-2002?鋼制壓力容器用封頭?中表B.1EHA和B.2 EHA表橢圓形封頭內(nèi)外表積、容積,質(zhì)量,見下表2.和下列圖2-1.圖2-1 封頭封頭尺寸表2.1公稱直徑DN/m m總深度H/m m內(nèi)外表積a/ m2容積3V/ m質(zhì)里/Kg12003251.65520.254512

12、8.32.2 人孔的設(shè)計(jì)2.2.1 人孔的選擇壓力容器設(shè)置人孔是作為工作人員進(jìn)出設(shè)備以進(jìn)行檢驗(yàn)和維修之用,而且 能防止因意外原因造成罐內(nèi)急劇超壓或真空時(shí),損壞儲(chǔ)罐而發(fā)生事故,還 能起到平安阻火作用,是保護(hù)儲(chǔ)罐的平安裝置.因此,人孔的位置應(yīng)適當(dāng), 人孔直徑必須保證工作人員能攜帶工具進(jìn)出設(shè)備方便.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. 公稱直徑那么指其筒節(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.通常可以根據(jù)操作需要選擇,在這選用回

13、轉(zhuǎn)蓋帶頸 對(duì)焊法蘭人孔.2.2.2 人孔的選取由丁貯罐是在120度溫及最高壓力為1.8MPa下工作,人孔標(biāo)準(zhǔn)按公稱壓力2.5MPa的壓力等級(jí)選取.乂人孔蓋直徑較大且質(zhì)量較重,選用回轉(zhuǎn)蓋帶頸平 焊法蘭人孔.下表2.2各部件材料表：人孔各部件的材料表2.2標(biāo)準(zhǔn)名稱材料GB/T95墊圈100HV16MnR吊環(huán)Q235-A F支承板16MnR轉(zhuǎn)臂Q235-A FHG20595法蘭16Mn II 鍛GB/T 41螺母4級(jí)30CrMoHG20610墊片纏繞式墊吊鉤Q235-A FHG20601法蘭蓋16MnR吊耳Q235-A FHG20613等長(zhǎng)雙頭螺柱8.8級(jí)35CrMoA環(huán)Q235-A FHG2061

14、3螺母8 級(jí) 30CrMo無縫鋼管20選用凹凸面的法蘭,其尺寸見下表 2.3:人孔尺寸表2.3密封而形式凹凸面MFM公稱壓力PN2.5MPa公稱直徑dn450mmdwS480 X12d456mmd670mmDi600mmHi320mmH2211mmb42mmb141mmb246mmA380mmdo36mm螺柱數(shù)20螺母數(shù)40螺柱規(guī)格M33 X2X165總質(zhì)量258kg該人孔標(biāo)記為：HG/T21518-2005 人孔 MFM II m ( A.G) 450-1.62.3容器支座的設(shè)計(jì)2.3.1 支座材料的選擇根據(jù)JB/T4712.4,支撐式支座選用材料為10號(hào)剛管,地板選材為Q235A , 墊板

15、選材OCr18Ni19 鋼管標(biāo)準(zhǔn)為GB 9948,使用狀態(tài)為熱軋.在表6-11、 12中,選擇其許用應(yīng)力 U =112MPa,屈服極限0芝205MPa.2.3.2 支座選取支座用來支撐容器的重量、固定容器的位置并使容器在操作中保持穩(wěn)定. 立 式圓筒形容器的支座分為支承式支座、群座、腿式支座三類.由丁立式支座承壓 水平較好且對(duì)筒體產(chǎn)生的局部應(yīng)力較小,故此設(shè)計(jì)中選用支承式支座.支承式座分為A型輕型和B型重型兩類.由丁在此設(shè)計(jì)中,貯罐 體積較小且長(zhǎng)徑比擬小,由丁是立式容器,故采用三A型支承式支座.2.3.3 支座的設(shè)計(jì)首先估算計(jì)算支座的負(fù)荷.貯罐總質(zhì)量：m=m E Em式中：m為筒體質(zhì)量kg , m

16、2為封頭質(zhì)量kg , m3為二氧化碳質(zhì)量kg , m4為附件質(zhì)量kg.筒體質(zhì)量m1DN = 1200mm,京=10mm的筒節(jié),每米質(zhì)量為 q 1=300kg ,故 m1= q 1 L=300*2=600kg封頭質(zhì)量m2DN = 1200mm, &n =10mm直邊高度h=25mm 的標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭,其質(zhì)量為 q2=128.3kg ,故 m2=2q 2=256.6kg二氧化碳質(zhì)量m3充氣質(zhì)量：水P cO2 ,水壓試驗(yàn)充滿水,故取介質(zhì)密度為P水=1000kg/m3 , V =V筒體 +2V封頭=蘭 x 1.22 x 2 + 2 k 0.2545 = 2.7698m34那么充液質(zhì)量為 m3=

17、aP水V =1勺000 ><2.7698 = 2769.8kg式中：口為裝料系數(shù),取1附件質(zhì)量人孔約重258kg,其它接口管法蘭重約13kg ,故 m4=271kg .那么設(shè)備總質(zhì)量:m =m m2 m3 mu =600 256.6 2769.8 271 =3897.4kgmg43897.4 9.82548.6N ： 9.5kN由丁每個(gè)支座承受約8.21kN 負(fù)荷,應(yīng)選用支承式支座 A JB/T4712.4-2007查JB4724-92容器支座支承式支座中表1 ,首先優(yōu)先選擇鋼板焊制,帶墊板A型支座.查JB4724-92容器支座支承式支座中表 2得到支撐式支座尺寸如下表2.4支承式

18、支座座尺寸表2.4公稱直徑DN1200墊板b4240允許載荷Q/KN40筋板13180&410支座局度h420b2140e50底板1i170們10螺栓間距12420b1120支座質(zhì)里kg15.8410螺栓直徑dM202.3.4支座的安裝位置支座的安裝位置圖下列圖2-2 :圖2-2 支座安裝位置根據(jù)JB/T 4724-92附錄C規(guī)定,知A支座安裝高度420mm 即封頭與筒 體連接處到地面的距離.2.4 筒體的材料的選擇介質(zhì)CO2具無蠹性,壓力容器的使用工況如溫度、壓力、介質(zhì)特性和操 作特點(diǎn)等差異很大,制造壓力容器所用的鋼種類很多,既有碳素鋼、低合金高 強(qiáng)度鋼和低溫鋼,也有中溫抗氫鋼、不銹

19、鋼和耐熱鋼,還有復(fù)合鋼板.一般中低壓設(shè)備可米用米用屈服極限為 245Mpa345Mpa 級(jí)的鋼材；直徑 較大、壓力較高的設(shè)備,均應(yīng)采用普通低碳鋼,強(qiáng)度級(jí)別宜用400Mpa級(jí)或以 上；如果容器的操作溫度超過 400 0C,還需考慮材料的蠕變強(qiáng)度和持久強(qiáng)度.16MnR鋼是屈服強(qiáng)度350Mpa級(jí)的普通低合金高強(qiáng)度鋼,具有良好的綜合 力學(xué)性能、焊接性能、工藝性能以及低溫沖擊韌性.在焊接壓力容器時(shí)采用堿性 焊條J507 2】,15MnVR 鋼和18MnMoNbR 鋼是屈服強(qiáng)度分別為 400、 500Mpa級(jí)普通低合金高強(qiáng)度鋼,雖然有較高的強(qiáng)度,但韌性、塑性都較C-Mn 鋼低,且有較高的缺口敏感性和時(shí)效敏

20、感性.并且這兩類鋼均較16MnR鋼昂貴.因此選用16MnR鋼既符合工藝要求也節(jié)約資源,以便獲得更好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值,所以筒體與封頭材料均選用低合金鋼板 16MnR 鋼板標(biāo)準(zhǔn)為GB 6654,使 用狀態(tài)為熱軋、正火.參照 GB 150-1998表4-1 ,根據(jù)設(shè)計(jì)壓力1.9MPa ,設(shè) 計(jì)溫度150C ,筒體壁厚在616mm范圍內(nèi),選得材料的許用應(yīng)力 皓 =170MPa , 屈服極限Qs=345MPa.乂由丁介質(zhì)無蠹無污染,乂考慮到壓力容器焊接結(jié)構(gòu)的 設(shè)計(jì)原那么,容器的所有焊縫包括角焊縫沒必要都采用全焊透結(jié)構(gòu),焊接接頭 系數(shù)為0.85.2.5 接管、法蘭、墊片和螺栓的形式和選擇2.5.1 接管的選取二

21、氧化碳進(jìn)氣管進(jìn)料管伸進(jìn)設(shè)備內(nèi)部并將管的一端切成 450,為的是防止物料沿設(shè)備內(nèi)壁流 動(dòng)以減少磨蝕和腐蝕.為了在短時(shí)間內(nèi)將物料注滿容器.采用無縫鋼管YB231- *65 X4mm ,管的一端伸入罐切成45.,管長(zhǎng)305 mm.配用凸面式對(duì)焊管法蘭 HG 20592-97 Pg16Dg25二氧化碳出氣管在化工生產(chǎn)中,需要將液體介質(zhì)運(yùn)送到與容器平行的或較高的設(shè)備中去,并且獲得純潔無雜質(zhì)的物料.采用可拆的壓出管*65 X4mm,配用凸面板式對(duì)焊管法蘭HG 5010-58 排污管在活洗貯罐式,為了能夠?qū)U液完全排除貯罐外,液氨介質(zhì)會(huì)腐蝕罐壁而 出現(xiàn)沉淀,故需在筒體底部安設(shè)排污管一個(gè).在罐的最底部設(shè)個(gè)排污

22、管,規(guī)格是*25 X4mm ,管端焊有與截止閥相配的管法蘭 HG 5010-58.壓力表接管壓力表接口管由最大工作壓力決定,因此選用采用*15 X3.5mm無縫鋼管, 管法蘭采用HG 5010-58.各接管外伸高度都是150mm.平安閥接口管平安閥是通過閥的自動(dòng)開啟排出氣體來降低容器內(nèi)過高的壓力.為了操作的平安,因此安設(shè)一平安閥.平安閥接口管尺寸由平安閥泄放量決定.本貯罐選用*57 X4mm的無縫鋼管,管法蘭HG 5010-58 Pg16Dg70接口管中,其選擇的條均在不需要補(bǔ)強(qiáng)的條件之內(nèi),因此,以上接口管在筒體上的開孔不需要補(bǔ)強(qiáng).2.5.2 法蘭的選取如圖2-3 :帶勁對(duì)焊鋼制管法蘭:圖2-

23、3 帶頸對(duì)焊鋼制管法蘭查HG/T 20592-2021 ?鋼制管法蘭?中表8.2.1-1至8.2.1-5 PN 帶頸平焊 鋼制管法蘭,選取各管口公稱直徑,查得各法蘭的尺寸.查HG/T 20592-2021?鋼制管法蘭?中附錄 D中表D-5,得各法蘭的質(zhì)量.查HG/T 20592-2021?鋼制管法蘭?中表3.2.2,法蘭的密封面均采用 RF(突面密封).得求得法蘭尺寸表見附表2.5.3 墊片的選取查HG/T 20607-2021?鋼制管法蘭用聚四氟乙烯覆墊片?,墊片尺寸見表2.5:墊片尺寸表2.5 (mm )符號(hào)管口名稱公稱直徑包覆層內(nèi)徑D1包覆層內(nèi)徑D3墊片外徑D4a人孔4504805285

24、28b壓力表口15224044c進(jìn)氣口6577110116d平安閥口50619296e出氣口6577110116f排污口25346064注：1 :聚四氟乙烯包覆層材料應(yīng)符合 QB/T 3625中規(guī)定的FSB-2和QB/T 3626的規(guī)定2:填充材料為有機(jī)非石棉纖維橡膠板.3:墊片厚度除人孔墊片厚度為 4夕卜,其他均為32.5.4螺栓的選取地腳螺栓選用 Q235-A 鋼材標(biāo)準(zhǔn)GB 700 ,選得材料的許用應(yīng)力小=78MPa,屈服極限 吼=235MPa查HG/T 20613-2021?鋼制管法蘭用緊固件?中表 5.0.7-9和附錄中表A.0.1,得螺柱的長(zhǎng)度和平墊圈尺寸見下表2.6.六角頭螺栓螺柱

25、及墊片未注明單位：mm表2.6公稱直徑螺紋六角頭螺栓螺柱長(zhǎng)緊固件用平墊圈mmdd2Hb15M12lsr50lzr7013242.5c65M16Lsr60Lzr8517303d50M16Lsr60 Lzr8517303e65M16Lsr60Lzr8517303f25M12Lsr55Lzr7513242.5a450注：1.緊固件質(zhì)量為每1000件的近似質(zhì)量;2.緊固件長(zhǎng)度未計(jì)入墊片厚度.第三章強(qiáng)度設(shè)計(jì)與校核3.1 圓筒強(qiáng)度設(shè)計(jì)該容器無需100%探傷,焊縫不用都全焊透結(jié)構(gòu),所以取其焊接系數(shù)為.=0.85.材料的許用應(yīng)力EJ =170MPa,屈服極限Os =345MPa.根據(jù) GB/T 9019-20

26、01 選得容器公稱直徑為 DN =Di =1200mm.設(shè)計(jì)壓力Pc=1.9MPa,利用中徑公式計(jì)算筒體壁厚:PcDi2 板"- Pc1.9 12002 170 0.85-1.9=6.7mm查標(biāo)準(zhǔn)HG 20580-1998?鋼制化工容器設(shè)計(jì)根底規(guī)定?表 7-2知,鋼板厚度負(fù)偏差為Ci = 0.6mm查標(biāo)準(zhǔn)HG 20580-1998?鋼制化工容器設(shè)計(jì)根底規(guī)定?表 7-5知,對(duì)丁有 稍微腐蝕的介質(zhì),腐蝕裕量C2 =1mm.筒體設(shè)計(jì)厚度：.=、 C2 =6.7 1 =7.7mm筒體名義厚度：如芝&+Ci +C2 = 6.7+0.6+1=8.3mm,由于鋼板厚度范圍 為6 16mm,

27、圓整后保守取 死=10mm.筒體的有效厚度 W =言C1 C2 =10-0.6-1 =8.4mm.3.2封頭強(qiáng)度設(shè)計(jì)查標(biāo)準(zhǔn)JB/T 4746-2002?鋼制壓力容器用封頭?中表 1 ,選取公稱直徑DN =Di =1200mm ,選用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭,型號(hào)代號(hào)為EHA ,取Dj2hi = 2 , 查標(biāo)準(zhǔn)JB/T 4746-2002?鋼制壓力容器用封頭?中表 2,取直邊長(zhǎng)h = 25mm. 該容器取其焊接系數(shù)為 6=0.85.材料的許用應(yīng)力 0】=170MPa,屈服極限奐=345MPa.根據(jù)GB 150-1998中橢圓形封頭計(jì)算中式 7-1計(jì)算:1.9 1200、二=6.7mm2卜】-0.5pc2

28、170 0.85-0.5 1.9查標(biāo)準(zhǔn)HG 20580-1998?鋼制化工容器設(shè)計(jì)根底規(guī)定?表7-1知,鋼板厚度負(fù)偏差為C1 = 0.6mm.查標(biāo)準(zhǔn)HG 20580-1998?鋼制化工容器設(shè)計(jì)根底規(guī)定?表7-5知,對(duì)丁有稍微腐蝕的介質(zhì),腐蝕裕量C2 =1mm .封頭設(shè)計(jì)厚度：y =、. C2 =6.7 1 = 7.7mm封頭名義厚度：舞芝5+C1 +C2 =6.7 + 0.6+1=8.3mm ,由于鋼板厚度范圍為616mm,圓整后取與筒體相同的名義厚度 &n=10mm.筒體的有效厚度 6 =如一C1 C2 =100.61 =8.4mm.封頭記做：EHA1200勺0-16M nR JB/

29、T4746.3.3筒體長(zhǎng)度校核V2一一一容器總?cè)莘e：廠/、,一5、 兀_ 2 一充裝系數(shù)為1,那么容器總?cè)莘e為：T=打DLoM,2.7二2-那么可由 一 =-1.2Lo 2 0.254514求得筒體內(nèi)長(zhǎng)：L.= 1.94m,圓整后取L.=2mL _ 2 心筒體長(zhǎng)度和直徑比D =乙 6 (2),所以設(shè)計(jì)合理.3.4人孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)為了滿足各種工藝和結(jié)構(gòu)上的要求,不可防止的要在容器的筒體或封頭上開 孔并安裝接管.應(yīng)力集中現(xiàn)象.降低峰值應(yīng)力.開孔后,殼壁因除去了一局部承載的金屆材料而被削弱, 而出現(xiàn) 為保證容器平安運(yùn)行,對(duì)開孔必須采取適當(dāng)?shù)呐e措加以補(bǔ)強(qiáng), 以 這里采用補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng),因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、

30、使用經(jīng)驗(yàn)豐富.另外,還要考慮人孔補(bǔ)強(qiáng),確定補(bǔ)強(qiáng)圈尺寸,由丁人孔的筒節(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).本設(shè)計(jì)所選用的人孔筒節(jié)內(nèi)徑為di = 450mm,壁厚、m =10mm查表得人孔的筒體尺寸為 480 X8,由標(biāo)準(zhǔn)查得補(bǔ)強(qiáng)圈尺寸為：內(nèi)徑Di=484 外徑Do=760開孔補(bǔ)強(qiáng)的有關(guān)計(jì)算參數(shù)如下：筒體的計(jì)算壁厚：2 1 -pc1.9 12002 170 0.85-1.9=6.7mm計(jì)算開孔所需補(bǔ)強(qiáng)的面積A:開孔直徑：d =di 2C =450 2 (0.6 1) = 453.2mm補(bǔ)強(qiáng)的面積：A =d 1' =453.2 6.7 = 3036.44mm2有效寬度：B=2 d=2

31、 453.2 = 906.4mmB = d 2 n 2 m = 453.2 2 10 2 10 = 493.2mm取最大值B=906.4mm有效高度：外側(cè)高度 h1 =殂=搭'453.2 167.32mm或h1 =接管實(shí)際外伸高度 =250mm兩者取較小值h1 = 67.32 mm內(nèi)側(cè)高度 h2 =迫二 =453.2 10 = 67.32mm或h2 =接管實(shí)際內(nèi)伸高度 =0mm兩者取較小值0mm筒體多余面積A1:筒體有效厚度：、七-C =10 T.6 = 8.4mm選擇與筒體相同的材料(Q235-A )進(jìn)行補(bǔ)償,故fr=1 ,所以& =(B-d)(、e-')-2、m(、

32、e')(1f )= (906.4 453.2)(8.2 6.7)2 10 (8.2 6.7)(1 1)2=679.2mm接管多余金屆的截面積A2：接管計(jì)算厚度=PcDi21- " - Pc1.9 12002 170 0.85 -1.9=6.7mmA2 =2 h1(、et -、t)f 2 h2(、et -C2)f=2 h1 (、m -C -、t) f 0=2 67.32 (10 -1.6) = 113 mm2補(bǔ)強(qiáng)區(qū)內(nèi)焊縫截面積A3： 12A3 = 210 10 = 100 mm2有效補(bǔ)強(qiáng)面積Ae：Ae = A A2 A3 =679.2 1131 100 =1910.2mm2由于

33、Ae <A,所以需要補(bǔ)強(qiáng)所需補(bǔ)強(qiáng)截面積A4:A4 = A-Ae =3036.44 -1910.2 = 1126.24mm2補(bǔ)強(qiáng)圈厚度補(bǔ)強(qiáng)圈內(nèi)徑Di =484,外徑Do= 760 )A41126.24：'=4.08 mmDo -Di 760 -484考慮鋼板負(fù)偏差并圓整,實(shí)取補(bǔ)強(qiáng)厚度 6mm ,補(bǔ)強(qiáng)材料與殼體材料相同. 不需補(bǔ)強(qiáng)的最大開孔直徑由丁鋼板具有一定的規(guī)格,殼體的壁厚往往超過實(shí)際強(qiáng)度的需要, 厚度 增加,使最大應(yīng)力降低,相當(dāng)丁容器已被整體增強(qiáng),并且容器的開孔總有接管相 連,其接管多丁實(shí)際需要的壁厚也起補(bǔ)強(qiáng)作用. 同時(shí)由丁容器材料具有一定的塑 性儲(chǔ)藏,允許承受不大的局部應(yīng)力.

34、故當(dāng)孔徑不超過一定數(shù)值時(shí),可不進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng).不需要補(bǔ)強(qiáng)的條件：設(shè)計(jì)壓力小丁或等丁 2.5MPa ;兩相鄰開孔中央的間距應(yīng)不小丁兩孔徑之和的兩倍；接管公稱外徑小丁或等丁 89mm ;接管最小壁厚滿足下表3.1的要求.接管公稱直徑52238354847556679最小壁厚3.54.05.06.0表3.1接管最小壁厚4-6注:接管的腐蝕裕量為1mm83.5水壓試驗(yàn)校核根據(jù)壓力容器水壓校核公式-f"'t 2、.":Pt=1.25 Pc=1.25*1.9=2.375MPa免=如一C=101.6= 8.4mm ,二s =345MPas ,= 201MPa ".9 345 =310.5MPa ,那么' = 2.375 (1200 8.4)2 8.4 0.85故符合工藝條件的要求.結(jié)論壓力介質(zhì)的封閉的容器稱壓力容器,它的設(shè)計(jì)要求有平安可靠、滿足過程要 求、易丁操作、維護(hù)和限制、綜合經(jīng)濟(jì)好等.我的設(shè)計(jì)題目是二氧化碳?xì)怏w儲(chǔ)罐設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)壓力為1.9MPa ,設(shè)計(jì)溫度為150 0C首先我根據(jù)設(shè)計(jì)壓力、設(shè)計(jì)溫度、介質(zhì)特性在結(jié)合經(jīng)濟(jì)性選擇了筒體和 封頭的材料 16MnR ,然后進(jìn)行筒體和封頭的強(qiáng)度設(shè)計(jì)與校核,然后根據(jù) GB/150-1998 、JB/T4712-92 鞍 座 B1800-4、HG 21523-