壓力容器課程設(shè)計

1、郵電與信息工程學(xué)院課程設(shè)計說明書課題名稱： 壓力容器及過程設(shè)備課程設(shè)計 學(xué)生學(xué)號： 6202170123 專業(yè)班級： 學(xué)生姓名： 涂程 學(xué)生成績： 指導(dǎo)教師： 盧霞 課題工作時間： 2015/12/11 至 2015 /12/25 過程裝備與控制工程過程裝備設(shè)計課程設(shè)計任務(wù)書一、設(shè)計目的1、復(fù)習(xí)鞏固過程裝備設(shè)計中的理論內(nèi)容；2、掌握設(shè)備設(shè)計的步驟、方法。熟悉常用設(shè)備設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)。二、設(shè)計題目及設(shè)計任書課程設(shè)計題目： （ 10 ）M3（ 1.65 ),(1800)mm液化石油氣儲罐設(shè)計每人一題，從表中依次選取。1、液化石油氣儲罐設(shè)計見臥罐參數(shù)表，每人一組數(shù)據(jù)2、設(shè)備簡圖見附件。3、設(shè)計內(nèi)容與要求（

2、1）概述簡述儲罐的用途、特點、使用范圍等主要設(shè)計內(nèi)容設(shè)計中的體會（2）工藝計算根據(jù)安裝地點的氣象記錄確定容器的操作溫度；根據(jù)操作溫度、介質(zhì)特性確定操作壓力；筒體、封頭及零部件的材料選擇；（3）結(jié)構(gòu)設(shè)計與材料選擇封頭與筒體的厚度計算封頭、法蘭、接管的選型和結(jié)構(gòu)尺寸擬定；根據(jù)容器的容積確定總體結(jié)構(gòu)尺寸。支座選型和結(jié)構(gòu)確定各工藝開孔的設(shè)置；各附件的選用；（4）容器強度的計算及校核水壓試驗應(yīng)力校核臥式容器的應(yīng)力校核開孔補強設(shè)計焊接接頭設(shè)計（5）設(shè)計圖紙總裝配圖一張A1一、課程設(shè)計的任務(wù)的基本要求：（1）概述簡述儲罐的用途、特點、使用范圍等；主要設(shè)計內(nèi)容；設(shè)計中的體會。（2）工藝計算根據(jù)安裝地點的氣象記

3、錄確定容器的操作溫度；根據(jù)操作溫度、介質(zhì)特性確定操作壓力；筒體、封頭及零部件的材料選擇。（3）結(jié)構(gòu)設(shè)計與材料選擇封頭與筒體的厚度計算；封頭、法蘭、接管的選型和結(jié)構(gòu)尺寸擬定；根據(jù)容器的容積確定總體結(jié)構(gòu)尺寸。支座選型和結(jié)構(gòu)確定；各工藝開孔的設(shè)置；各附件的選用。（4）容器強度的計算及校核水壓試驗應(yīng)力校核；臥式容器的應(yīng)力校核；開孔補強設(shè)計；焊接接頭設(shè)計。（5）設(shè)計圖紙總裝配圖一張A1指導(dǎo)教師簽字： 2015 年 12 月 25 日 二、進度安排：布置課程設(shè)計任務(wù)，查閱相關(guān)資料（1天）。完成儲罐總體結(jié)構(gòu)設(shè)計（1天）。完成儲罐的強度設(shè)計、強度校核；撰寫設(shè)計說明書（3天） 。完成塔設(shè)備總裝配圖的繪制（3天）

4、提交設(shè)計說明書和圖紙，參加答辯（1天） 。3、 應(yīng)收集資料及主要參考文獻(xiàn)：壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程2010 鄭津洋、董其伍、桑芝富.過程設(shè)備設(shè)計.化學(xué)工業(yè)出版社.2010四、課程設(shè)計摘要（中文）：臥式液化石油氣貯罐設(shè)計的特點：臥式液化石油氣貯罐也是一個儲存壓力容器, 也應(yīng)按GB150鋼制壓力容器進行制造、試驗和驗收; 并接受勞動部頒發(fā)壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程(簡稱容規(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、液面計等。五、課程設(shè)計摘要（英文）：Ho

5、rizontal LPG Tank design features: Horizontal LPG storage tank is a pressure vessel, also should GB150 "steel pressure vessel" in the manufacture, testing and acceptance; and accept the Ministry of Labor issued a "pressure vessel safety technical supervision "(hereinafter referre

6、d to content regulation) supervision. Liquefied petroleum gas tank, whether horizontal or belong to a third tank pressure vessel. Tank main cylinder, head, manholes, bearings and various takeover components. With a liquid tube, liquid return tube, gas pipes, sewage pipes as well as the safety valve,

7、 pressure gauge, thermometer, level gauge on the tank and so on.六、成績評定：指導(dǎo)教師評語： 指導(dǎo)教師簽字： 2015 年 月 日項 目評價項 目評價調(diào)查論證工作量、工作態(tài)度實踐能力分析、解決問題能力質(zhì) 量創(chuàng) 新得 分七、答辯紀(jì)錄：答辯意見及答辯成績答辯小組教師（簽字）： 2015 年 月 日 總評成績：（教師評分×75%+答辯成績×25%）課程設(shè)計評審標(biāo)準(zhǔn)（指導(dǎo)教師用）評價內(nèi)容具 體 要 求權(quán) 重調(diào)查論證 能獨立閱讀文獻(xiàn)和從事其他調(diào)研；能提出并較好地論述課題實施方案；有收集、加工各種信息及獲得新知識的能力。0

8、.1實踐能力 能正確選擇研究（實驗）方法，獨立進行研究工作。如裝置安裝、調(diào)試、操作。0.2分析解決問題能力 能運用所學(xué)知識和技能去發(fā)現(xiàn)和解決實際問題；能正確處理實驗數(shù)據(jù)；能對課題進行理論分析，得出有價值的結(jié)論。0.2工作量、工作態(tài)度 按期圓滿完成規(guī)定任務(wù)，工作量飽滿，難度較大，工作努力，遵守紀(jì)律；工作作風(fēng)嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實。0.2質(zhì)量 綜述簡練完整，有見解；立論正確，論述充分，結(jié)論嚴(yán)謹(jǐn)合理；實驗正確，分析處理科學(xué)；文字通順，技術(shù)用語準(zhǔn)確，符號統(tǒng)一，編號齊全，書寫工整規(guī)范，圖表完備、整潔、正確；論文結(jié)果有應(yīng)用價值。0.2創(chuàng)新 工作中有創(chuàng)新意識；對前人工作有改造或獨特見解。0.1目錄摘要IAbstractI

9、I第一章 緒論11.1液化石油氣儲罐的用途與分類11.2液化石油氣特點11.3液化石油氣儲罐的設(shè)計特點2第二章 工藝計算32.1設(shè)計題目32.2 設(shè)計數(shù)據(jù)32.3 設(shè)計壓力、溫度42.4 主要元件材料的選擇4第三章 結(jié)構(gòu)設(shè)計與材料選擇63.1筒體與封頭的壁厚計算63.2筒體和封頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計73.3鞍座選型和結(jié)構(gòu)設(shè)計83.4接管，法蘭，墊片和螺栓的選擇103.5人孔的選擇153.6安全閥的設(shè)計15第四章 設(shè)計強度的校核194.1水壓試驗應(yīng)力校核194.2筒體軸向彎矩計算204.3筒體軸向應(yīng)力計算及校核204.4筒體和封頭中的切應(yīng)力計算與校核214.5筒體的周向應(yīng)力計算與校核224.6鞍座應(yīng)力計算

10、與校核23第五章 開孔補強設(shè)計265.1 補強設(shè)計方法判別265.2有效補強范圍275.3 有效補強面積275.4補強面積28第六章 儲罐的焊接設(shè)計296.1焊接的基本要求296.2焊接的工藝設(shè)計30設(shè)計總結(jié)32參考文獻(xiàn)33摘要液化石油氣貯罐是盛裝液化石油氣的常用設(shè)備, 由于該氣體具有易燃易爆的特點, 因此在設(shè)計這種貯罐時, 要注意與一般氣體貯罐的不同點, 尤其是安全與防火, 還要注意在制造、安裝等方面的特點。 目前我國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, 但加工制造及安裝復(fù)雜,

11、焊接工作量大, 故安裝費用較高。一般貯存總量大于500或單罐容積大于200時選用球形貯罐比較經(jīng)濟; 而圓筒形貯罐具有加工制造安裝簡單, 安裝費用少等優(yōu)點, 但金屬耗量大占地面積大, 所以在總貯量小于500, 單罐容積小于100時選用臥式貯罐比較經(jīng)濟。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。 液化石油氣呈液態(tài)時的特點。(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要嚴(yán)格控制灌裝量, 以確保安全

12、;(2) 容重約為水的一半。因為液化石油氣是由多種碳?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, 液態(tài)丙烷的比重為0. 50, 液態(tài)丁烷的比重為0. 56 0. 58, 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。 臥式液化石油氣貯罐設(shè)計的特點：臥式液化石油氣貯罐也是一個儲存壓力容器, 也應(yīng)按GB150鋼制壓力容器進行制造、試驗和驗收; 并接受勞動部頒發(fā)壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程(簡稱容規(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

13、回液管、氣相管、排污管以及安全閥、壓力表、溫度計、液面計等。關(guān)鍵詞：液化石油氣，壓力容器，臥式儲罐，設(shè)計AbstractLPG storage tanks containing liquefied petroleum gas is commonly used equipment, since the gas has explosive characteristics, therefore the design of this tank, pay attention to the gas tank and the general difference, especially security a

14、nd fire protection Also note that the characteristics in terms of manufacturing, installation and the like. Now widely used in China normal pressure tank, room temperature storage tanks are generally two forms: spherical tank and cylindrical tank. Spherical tank and cylindrical tank compared: the fo

15、rmer with less investment, less metal consumption, small footprint, etc., but the manufacturing and installation of complex welding heavy workload, so the higher installation costs. When the choice is generally greater than the total storage tank volume is greater than 500 or 200 single spherical ta

16、nk more economical; and a cylindrical tank with a manufacturing installation is simple, less installation costs, etc., but a large area of large metal consumption, so Total storage is less than 500, a single tank volume more economical choice of horizontal tank is less than 100. Cylindrical tank acc

17、ording to the installation can be divided into horizontal and vertical. In general, the most use of liquefied petroleum gas station within small horizontal cylindrical tank, only under certain special circumstances (restricted local station, etc.) was chosen vertical. This article focuses on horizon

18、tal cylindrical LPG tank design. LPG was characteristic of liquid when. (1) The volume expansion coefficient than that of gasoline, kerosene and water are all big, about 16 times the water, therefore, to when tankers, tank and cylinder filling to strictly control the filling volume, to ensure safety

19、; (2) Bulk density is about half water. Because LPG is composed by a variety of hydrocarbons, so the proportion of liquid LPG is the average proportion of each component ingredients, such as at room temperature 20 , the proportion was 0.50 liquid propane, liquid butane 0.58 specific gravity of 0.56,

20、 therefore, the proportion of LPG liquid generally believed about 0.51, that is half full of water. Horizontal LPG tank design features. Horizontal LPG storage tank is a pressure vessel, also should GB150 "steel pressure vessel" in the manufacture, testing and acceptance; and accept the Mi

21、nistry of Labor issued "Pressure Vessel Safety Technology Supervision" (referred to content regulation) supervision . Liquefied petroleum gas tank, whether horizontal or belong to a third tank pressure vessel. Tank main cylinder, head, manholes, bearings and various takeover components. Wi

22、th a liquid tube, liquid return tube, gas pipes, sewage pipes as well as the safety valve, pressure gauge, thermometer, level gauge on the tank, etc.Keywords: Liquefied petroleum gas, pressure vessels, horizontal tank design第一章 緒論1.1液化石油氣儲罐的用途與分類液化石油氣儲罐有壓縮氣體或液化氣體儲罐等，液化石油氣儲罐按容器的容積變化與否可分為固定容積儲罐和活動容積儲罐

23、兩類，大型固定容積液化石油氣儲罐制成球形，小型的則制成圓筒形?；顒尤莘e儲罐又稱低壓儲氣罐，俗稱氣柜，其幾何容積可以改變，密閉嚴(yán)密，不致漏氣，并有平衡氣壓和調(diào)節(jié)供氣量的作用，壓力一般不超過60MPa。目前我國普遍采用常溫壓力儲罐, 常溫儲罐一般有兩種形式: 球形儲罐和圓筒形儲罐。球形儲罐和圓筒形儲罐相比: 前者具有投資少, 金屬耗量少, 占地面積少等優(yōu)點, 但加工制造及安裝復(fù)雜, 焊接工作量大, 故安裝費用較高。一般貯存總量大于500立方米或單罐容積大于200立方米時選用球形儲罐比較經(jīng)濟；而圓筒形儲罐具有加工制造安裝簡單, 安裝費用少等優(yōu)點, 但金屬耗量大、占地面積大。圓筒形儲罐按安裝方式可分為

24、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儲罐, 只有某些特殊情況下(站內(nèi)地方受限制等) 才選用立式。所以在總貯量小于500立方米, 單罐容積小于100立方米時選用臥式儲罐比較經(jīng)濟。1.2液化石油氣特點液化石油氣是無色氣體或黃棕色油狀液體有特殊臭味。液化石油氣是從石油的開采、裂解、煉制等生產(chǎn)過程中得到的石油尾氣副產(chǎn)品，通過一定程序，對石油尾氣加以回收利用，采取加壓的措施，使其變成液體，裝在受壓容器內(nèi)，液化氣的名稱即由此而來。它在氣瓶內(nèi)呈液態(tài)狀，一旦流出會汽化成比原體積大約二百五十倍的可燃?xì)怏w，并極易擴散，遇到明火就會燃燒或爆炸。氣態(tài)的液化石油比空氣重約1.5倍，該氣體的空氣

25、混合物爆炸范圍是1.7%9.7%，遇明火即發(fā)生爆炸。所以使用時一定要防止泄漏，不可麻痹大意，以免造成危害。因此，往槽車、貯罐以及鋼瓶充灌時要嚴(yán)格控制灌裝量，以確保安全。因為液化石油氣是由多種碳?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，液態(tài)丙烷的比重為0.50，液態(tài)丁烷的比重為0.560.58，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。1.3液化石油氣儲罐的設(shè)計特點臥式液化石油氣儲罐也是一個儲存壓力容器, 也應(yīng)按GB150鋼制壓力容器進行制造、試驗和驗收，并接受勞動部頒發(fā)壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程(簡稱容規(guī)) 的監(jiān)督。液化石油氣儲罐,

26、 不論是臥式還是球罐都屬第三類壓力容器。儲罐主要有筒體、封頭、人孔、支座以及各種接管組成。儲罐上設(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、液面計等。第二章 工藝計算2.1設(shè)計題目16,0.79Mpa液化石油氣儲罐的設(shè)計2.2 設(shè)計數(shù)據(jù)表2-1 設(shè)計數(shù)據(jù)序號項目數(shù)值單位1名稱16液化石油氣儲罐2用途液化石油氣儲配站3最大工作壓力1.774工作溫度505公稱直徑1800mm6容積107裝量系數(shù)0.98工作介質(zhì)液化石油氣（易燃）9其他要求100%無損檢測2.3 設(shè)計壓力、溫度2.3.1 設(shè)計壓力取最大工作壓力的1.1倍，2.3.2 工作溫度為50，設(shè)計溫度取502.4主要元件

27、材料的選擇2.4.1 筒體、封頭材料的選擇根據(jù)GB150.2-2010表2，選用筒體、封頭材料為低合金鋼Q345R（鋼材標(biāo)準(zhǔn)為GB713）。Q345R適用范圍：用于介質(zhì)含有少量硫化物，具有一定腐蝕性,壁厚較大（）的壓力容器。 表2-2 石油化工設(shè)備的腐蝕裕腐蝕程度極輕微腐蝕輕微腐蝕腐蝕重腐蝕腐蝕速率腐蝕裕量通過表2-2，取腐蝕余量，鋼板負(fù)偏差0.30mm。表2-3 Q345R在16-36mm范圍下的許用應(yīng)力Q345R在下列溫度（）下的許用應(yīng)力（）100150200250185185153143130許用應(yīng)力：假設(shè)鋼板厚度在1636mm之間，查表2-3，得，并查GB 150得Q345R的常溫屈服

28、極限。焊縫系數(shù)：根據(jù)壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程規(guī)定，液化石油氣儲罐應(yīng)視為第三類壓力容器，筒體縱焊縫應(yīng)采用全焊透雙面焊縫，且100%無損探傷，所以。2.4.2 鞍座材料的選擇根據(jù)JB/T4731,鞍座選用材料為Q235-B，其許用應(yīng)力。地腳螺栓的材料選擇地腳螺栓選用符合GB/T 700規(guī)定的Q235-B，Q235的許用應(yīng)力。第三章 結(jié)構(gòu)設(shè)計與材料選擇3.1筒體與封頭的壁厚計算3.1.1筒體和封頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計計算壓力：查的液化石油氣的密度為580，公稱直徑h=1800mm=1.8m，則液柱靜壓力：。% <5%故液柱靜壓力可以忽略，。圓筒的厚度在1636mm范圍內(nèi)，查GB150.2-2010固定式

29、壓力容器第二部分中表4-1，可得：在設(shè)計溫度50下，屈服極限強度， 許用應(yīng)力,利用中徑公式，計算厚度：查標(biāo)準(zhǔn)HG20580-HG20585-2010鋼制化工容器相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)表A-1知，鋼板厚度負(fù)偏差為0.30mm。查表2-2?。轰摬牡母g裕量取,則筒體的設(shè)計厚度：按GB713， 則筒體的名義厚度：考慮鋼板常用規(guī)格厚度，向上圓整可取筒體名義厚度。筒體的有效厚度為：3.1.2封頭壁厚的設(shè)計查標(biāo)準(zhǔn)JB/T4746-2002鋼制壓力容器用封頭中表1，得公稱直徑，選用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭,型號代號為EHA，其形狀系數(shù)K=1根據(jù)GB150.3-2010中橢圓形封頭計算中式5-1計算：同上，取，。則，封頭的設(shè)計厚度同

30、上，取，則封頭名義厚度為：考慮鋼板常用規(guī)格厚度，向上圓整可取筒體名義厚度。封頭的有效厚度為：。封頭型記做 ： /T47463.2筒體和封頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計3.2.1 封頭的結(jié)構(gòu)尺寸根據(jù)JB/T4746-2002鋼制壓力容器用封頭中EHA橢圓形封頭內(nèi)表面積、容積。如表3-1表3-1 ：EHA橢圓形封頭內(nèi)表面積、容積公稱直徑DN /mm總深度H /mm內(nèi)表面積A/容積/20005254.49301.1257 由，得如下圖3.1圖3.1橢圓形封頭簡圖3.2.2 筒體的長度計算根據(jù) ，充裝系數(shù)為0.9。即可求得，計算得,取。3.3鞍座選型和結(jié)構(gòu)設(shè)計 3.3.1 鞍座選型該臥式容器采用雙鞍式支座，材料選用Q2

31、35-A。估算鞍座的負(fù)荷： 儲罐總質(zhì)量，圓筒質(zhì)量：；圓筒容積為：總?cè)莘eV:單個封頭的質(zhì)量：查標(biāo)準(zhǔn)JB/T4746-2002鋼制壓力容器用封頭EHA橢圓形封頭質(zhì)量，可知，充液質(zhì)量：附件質(zhì)量：人孔質(zhì)量為302kg，其他接管質(zhì)量總和估計為400kg；所以綜上所述：則有： 每個鞍座承受的重量為。由此查JB4712.1-2007容器支座，選取輕型，焊制為A,包角為120，有墊板的鞍座。查JB4712.1-2007得鞍座結(jié)構(gòu)尺寸如下表3-2：表3-2：鞍式支座結(jié)構(gòu)尺寸公稱直徑DN2000腹板10墊板430允許載荷300 筋板33010鞍座高度h250190e80底板1420260螺栓間距12602208螺

32、孔/孔長24/4012弧長2330重量kg1603.3.2 鞍座位置的確定因為當(dāng)外伸長度A=0.207L時，雙支座跨距中間截面的最大彎矩和支座截面處的彎矩絕對值相等，從而使上述兩截面上保持等強度，考慮到支座截面處除彎矩以外的其他載荷，面且支座截面處應(yīng)力較為復(fù)雜，故常取支座處圓筒的彎矩略小于跨距中間圓筒的彎矩，通常取尺寸A不超過0.2L值，為此中國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)JB 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。由標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭由，得故 鞍座的安裝位置如圖3.2所示：圖3.2 鞍座示意圖此外，由于封頭的抗彎剛度大于圓筒的

33、抗變鋼度，故封頭對于圓筒的抗彎鋼度具有局部的加強作用。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作用。因此，JB4731還規(guī)定當(dāng)滿足A0.2L時，最好使，即， ，取，綜上有：(A為封頭切線至鞍座中心線的距離，L為兩封頭切線間的距離)。3.4接管，法蘭，墊片和螺栓的選擇3.4.1接管和法蘭液化石油氣儲罐應(yīng)設(shè)置排污口，氣相平衡口，氣相口，出液口，進液口，人孔，液位計口，溫度計口，壓力表口，安全閥口，排空口。法蘭簡圖如圖3.3所示,接管和法蘭布置如圖3.4所示：圖3.3 法蘭結(jié)構(gòu)簡圖圖3.4儲罐各管口示意圖查HG/T 20592-2009鋼制管法蘭中PN10帶頸對焊鋼制管法蘭(除人孔

34、法蘭外)，選取各管口公稱直徑，查得各法蘭的尺寸、質(zhì)量，法蘭密封面均采用FM型式。表3-3：接管和法蘭尺寸序號名稱公稱直徑(DN)鋼管外徑法蘭焊端外徑（B）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）螺栓Th法蘭厚度(C)法蘭頸法蘭高度H法蘭質(zhì)量NSRa進氣口8089200160188M16201053.2106504b人孔5005306706202620M24285627.116129039.5c出氣口8089200160188M16201053.2106504d溫度計口202510575144M1218402.364401e壓力表口202510575144M121840

35、2.364401f安全閥口100108220180188M16201313.6128524.5k1-2液位計口3238140100184M1618562.666422g排空口5057165125184M1618742.985452.5h排污口8089200160188M16201053.2106504m進液口8089200160188M16201053.2106504S出液口8089200160188M16201053.21065043.4.2 墊片查HG/T 20592-20635鋼制管法蘭、墊片、緊固件凹凸面法蘭用得：表3-4 墊片尺寸表符號管口名稱公稱直徑內(nèi)徑D1外徑D2a進氣口8089

36、120b人孔500530575c出氣口8089120d溫度計口202750e壓力表口202750f安全閥口100115149k1-2液位計口324365g排空口506187h排污口8089120m進液口8089120S出液口8089120注：1：墊片型式為石棉橡膠板。2：填充材料為有機非石棉纖維橡膠板。3：人孔法蘭墊片厚度為3mm，其他法蘭墊片厚度為1.5mm3.4.3 螺栓（螺柱）的選擇查HG/T 20592-20635鋼制管法蘭、墊片、緊固件,PN10帶頸對焊鋼制管法蘭螺柱的長度和平墊圈尺寸如表3-5:表3-5 螺栓及墊片符號六角頭螺栓和螺柱公稱直徑DN螺紋數(shù)量N（個）質(zhì)量（kg）質(zhì)量（k

37、g）a80M1686514990144b500M242090482125450c80M1686514990144d20M12455647560e20M16455647560f100M1686514990144k1-232M1646014185136g50M1646014185136h80M1686514990144m80M1686514990144S80M16865149901443.5人孔的選擇根據(jù)HG/T 21518-2005，選用公稱壓力,公稱直徑=500mm的回轉(zhuǎn)蓋帶頸對焊法蘭人孔，密封面為凹凸面（MPM），接管為20號鋼，其明細(xì)尺寸見下表3-6：表3-6 人孔尺寸表（單位：mm）密封

38、面型式凹凸面D7555230公稱壓力(Mpa)4.067057螺柱數(shù)量20公稱直徑500280A430螺母數(shù)量40132螺柱尺寸d498b57總質(zhì)量kg3993.6安全閥的設(shè)計安全閥最大泄放量的計算一般造成設(shè)備超壓的原因主要有三種：一是操作故障；二是火災(zāi)三是動力故障。根據(jù)資料，對于易燃液化氣體如液化石油氣，在發(fā)生火災(zāi)時，安全閥的泄放量最大。在火災(zāi)情況下，設(shè)備吸熱，液相迅速汽化，引起設(shè)備的壓力升高，這種情況下液相的汽化量即為安全閥的泄放量。泄放量決定于火災(zāi)時單位時間內(nèi)傳人設(shè)備的熱量和液體的氣化潛熱。一般情況下，液化石油氣儲罐不保溫，儲罐安全泄放量可按式計算：式中： 液化石油氣儲罐的安全泄放量，；

39、 q液相液化石油氣的蒸發(fā)潛熱，；容器安裝在地面上查有關(guān)手冊得：液化石油氣的汽化潛熱 q=427.1(KJ/kg)( 50)F系數(shù) 儲罐在地面上，取F=1儲罐的受熱面積，。對橢圓形封頭的臥式儲罐，。以上計算Ar的公式中：為儲罐外徑；L為臥式儲罐的總長，從上面計算中可知，。則安全閥噴嘴面積的計算液化石油氣儲罐安全閥起跳排放出的是氣體，其噴嘴面積可按一般氣體安全閥噴嘴面積通用公式計算，安全閥的排氣能力決定于安全閥的噴嘴面積。即根據(jù)安全閥出口壓力(背壓)的大小不同，安全閥的排氣能力應(yīng)按臨界條件和亞臨界條件兩種狀況進行計算：臨界條件下，亞臨界條件下 。式中：安全閥的出口側(cè)壓力(絕壓)，；安全閥的定壓，；

40、安全閥的排放壓力(絕壓)，；取絕熱系數(shù)，對于液化石油氣，液化石油氣儲罐安全閥放空氣體一般排入火炬系統(tǒng)或直接高空排放，其出口側(cè)壓力(背壓)很小，即<0.5744，因此安全閥的排氣能力可按臨界條件計算，即：式中： 安全閥的排放能力，kg/h; K安全閥的排放系數(shù)，與安全閥的結(jié)構(gòu)型式有關(guān)，應(yīng)根據(jù)試驗數(shù)據(jù)確定，無參考數(shù)據(jù)時，可按下述規(guī)定選?。簩θ珕⑹桨踩y， K=0607；對帶調(diào)節(jié)圈的微啟式安全閥， K=0405；對不帶調(diào)節(jié)圈的微啟式安全閥， K=025035； 液化石油氣儲罐設(shè)置的安全閥，需要有較大的排氣能力，應(yīng)選用全啟式安全閥，取K=065； A安全閥的噴嘴面積，； C氣體的特性系數(shù)，僅與氣

41、體的絕熱系數(shù)k有關(guān)，可按下式算： 對于液化石油氣，絕熱指數(shù)k1.15，計算得C=332； Z安全閥進口處氣體的壓縮系數(shù)，液化石油氣的壓縮系數(shù)Z0.7； T安全閥進口處介質(zhì)的熱力學(xué)溫度 M氣體的摩爾質(zhì)量， 查液化石油氣儲罐安全閥的工藝計算得：安全閥排放溫度T=323343 K,取摩爾質(zhì)量 M50 ,從上面計算得：，。則安全閥的噴嘴面積為： 得出安全閥噴嘴面積為最后得出安全閥的內(nèi)徑：3.6.3安全閥的選型 查化工管路手冊上冊444頁，（九）安全閥，各種安全閥的產(chǎn)品名稱、型號、技術(shù)數(shù)據(jù)，根據(jù)介質(zhì)為石油氣，發(fā)現(xiàn)無公稱壓力為2.5MPa的安全閥，所以選用公稱壓力為4.0MPa的安全閥,公稱直徑DN=10

42、0mm，型號為A40Y-40 A40Y-40I，其尺寸參數(shù)如下表：公稱通徑mm主要外形尺寸（mm） 重量 LDbH1001701501952210021518015512120318505888 65kg第四章 設(shè)計強度的校核4.1水壓試驗應(yīng)力校核試驗壓力： ，合格。圖4.1 雙鞍座臥式儲罐載荷、支座反力、剪力及彎矩圖4.2筒體軸向彎矩計算工作時支座反力：,，。圓筒中間處截面上的彎矩：支座處橫截面彎矩：4.3筒體軸向應(yīng)力計算及校核4.3.1圓筒中間橫截面上，由壓力及軸向彎矩引起的軸向應(yīng)力： 最高點處： 最低點處： 4.3.2壓力及軸向彎矩引起的軸向應(yīng)力因鞍座平面上，即筒體被封頭加強，查壓力容器

43、與過程裝備表5-1可得，。鞍座橫截面最高處點軸向應(yīng)力：鞍座橫截面最低點處軸向應(yīng)力：筒體軸向應(yīng)力校核因軸向許用臨界應(yīng)力由：根據(jù)圓筒材料查壓力容器與過程裝備圖4-9得：， ，合格 ，合格 ， 合格4.4筒體和封頭中的切應(yīng)力計算與校核4.4.1 筒體的切應(yīng)力計算與校核因，筒體僅被封頭加強，查壓力容器與過程裝備表5-2得,其最大剪應(yīng)力位于靠近鞍座邊角處：圓筒，故筒體切向剪應(yīng)力校核合格。4.4.2封頭的切應(yīng)力與校核由已知數(shù)據(jù)，可計算出封頭的切應(yīng)力：封頭的形狀系數(shù)為：則由內(nèi)壓力引起的拉伸應(yīng)力：因為則封頭切應(yīng)力校核合格。4.5筒體的周向應(yīng)力計算與校核 查JB4731-2005T+鋼制壓力容器7.4鞍座設(shè)計得

44、鞍座的有效寬度：，則筒體的有效寬度，當(dāng)容器焊在支座上事，取，查壓力容器與過程裝備表5-3得：,.在橫截面最低點處：而，所以有：應(yīng)力校核 合格 合格4.6鞍座應(yīng)力計算與校核4.6.1腹板水平應(yīng)力及強度校核由可得，水平分力計算高度，鞍座腹板厚度，鞍座實際墊板寬度，鞍座墊板有效寬度因為，墊板起加強作用，墊板的有效厚度，腹板的厚度則應(yīng)力校核 合格4.6.2腹板與筋板組合截面應(yīng)力及強度校核因為鞍座的高度，墊板有效厚度，則圓筒中心至基礎(chǔ)表面距離查壓力容器與過程裝備表5-6可得設(shè)計地震烈度為8度時的水平地震影響系數(shù)，則水平地震力：筋板面積：腹板面積：那么： 形心：腹板與筋板組合截面斷面系數(shù)：取鋼地板對水泥基

45、礎(chǔ)，因為，所以，則：即 合格溫度引起的應(yīng)力為： 合格4.6.3地腳螺栓應(yīng)力及強度校核鞍座地腳螺栓，筒體軸向兩側(cè)螺栓間距，地腳螺栓的根莖每個地腳螺栓的橫截面積：傾覆力矩：拉應(yīng)力：因 合格切應(yīng)力：因 合格第五章 開孔補強設(shè)計 根據(jù)GB150中8.3，當(dāng)設(shè)計壓力小于或等于2.5MPa時，在殼體上開孔，兩相鄰開孔中心的間距大于兩孔直徑之和的兩倍，且接管公稱外徑不大于89mm時，接管厚度滿足要求，不另行補強，故該臥式儲罐中DN=500mm的人孔需要補強。5.1 補強設(shè)計方法判別5.1.1補強計算方法判別按HG/T 21518-2005,選用回轉(zhuǎn)蓋帶頸對焊法蘭人孔。設(shè)：厚度附加量c=2mm，開孔直徑：。因

46、為，故可以采用等面積法進行開孔補強計算。接管材料選用20號鋼，其許用應(yīng)力，根據(jù)壓力容器與過程裝備中式3-46， 其中：殼體開孔處的計算厚度：接管的有效厚度，強度削弱系數(shù)則開孔所需補強面積為：5.2有效補強范圍5.2.1有效寬度B的確定按GB150中式8-7，得：因此：5.2.2有效高度的確定外側(cè)有效補強高度根據(jù)GB150中式8-8，得：內(nèi)側(cè)有效高度的確定根據(jù)GB150-1998中式8-9，得：5.3 有效補強面積根據(jù)GB150中式8-10中式8-13，分別計算如下：5.3.1 筒體多余面積5.3.2 接管的多余面積接管的厚度：5.3.3焊縫金屬截面積焊腳取6mm，因為是內(nèi)平齊接管，所以：5.4

47、補強面積因為，所以開孔不需另行補強。第6章 儲罐的焊接設(shè)計此次設(shè)計結(jié)構(gòu)形式為單層的第三類儲存壓力容器，用來盛裝生產(chǎn)用的液化石油氣雙鞍座臥式儲罐。設(shè)計壓力為0.869Mpa，設(shè)計溫度為50攝氏度范圍內(nèi)，設(shè)備空重約為14000Kg，體積為16立方米，屬于中壓容器。液化石油氣為易燃易爆介質(zhì)，且有毒，且該儲罐必須在有遮陽和水噴淋情況下使用，所以液化石油氣臥式儲罐是典型的重要焊接結(jié)構(gòu)，焊接接頭是其最重要的連接結(jié)構(gòu)，焊接接頭的性能會直接影響儲存液化石油氣的質(zhì)量和安全。6.1焊接的基本要求1.設(shè)備的施工應(yīng)符合GB150-1998鋼制壓力容器，驗收應(yīng)接受壓力容器安全技術(shù)監(jiān)督規(guī)程中的相關(guān)規(guī)定；2.焊接采用電弧焊

48、，焊條型號，低合金鋼之間E5016，碳鋼間E4303；3.焊接接頭的形式及尺寸按圖要求，角焊縫的焊腳高度為較薄件的厚度，法蘭的焊接按相應(yīng)的法蘭標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，對接接頭與角接接頭需全焊透，接管焊縫成形表面均應(yīng)圓滑過渡，不得有裂紋、咬邊、及棱角；4.殼體鋼板按GB6654-1996壓力容器鋼板及修改單中正火狀態(tài)供貨，且逐張進行超聲檢測，質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)不低于JB/T4730. 3-2005中規(guī)定的II級， 殼體的A類縱向焊接接頭制備產(chǎn)品焊接試板，按容規(guī)第25條進行材料復(fù)驗，坡口表面進行IOO%磁粉檢測，并符合JB4730. 4-2005中規(guī)定的I級；5.裙座螺栓孔中心圓直徑允差以及任意兩孔弦長允差均為2mm；

49、6.殼體用鋼板軋制，逐張進行-19夏比（V型缺口）沖擊試驗（橫向），三個試樣沖擊平均值不得低于20J，允許其中一個試樣沖擊功小于平均值，但不得小于14J；7.鋼管應(yīng)逐根按JB/T4730. 3-2005中I級為合格；8.支座簡體與封頭的焊接接頭必須采用全焊透連續(xù)焊，并進行磁粉檢測，符合JB/T4730. 4-2005中I級為合格；9.設(shè)備壓力試驗合格后對全部焊縫按JB/T4730.4-2005進行磁粉檢測，符合I級為合格，復(fù)驗焊縫；10.熱處理后，設(shè)備本體不得再行施焊；11.對儲罐中A、B、D類焊接接頭進行硬度檢測，其硬度應(yīng)小于等于200HB。檢測數(shù)量按照每條A、D類焊接接頭測一組，每條B類焊接接頭每隔120度測一組，每組包括母材、熱影響區(qū)和焊縫各一處。6.2焊接的工藝設(shè)計圖6.1 A、B、C、D分別表示焊接接頭的形式6.2.2坡口形式由于焊接厚度為10mm，因而需要開坡口，由于厚度比較厚，若開V型坡口的話，產(chǎn)生較大的開口，一方面會浪費較多的焊條，而且焊接費時間，若開U型坡口的話，可以減小開口，而且U型坡口有利于焊劑的流入，同時可以減小焊接應(yīng)力，減少裂紋的產(chǎn)生，故最終選擇U型坡口。6.2.3焊接姿勢 采用Y型對接接頭和手工電弧焊。6.2.4焊接材料的選擇 焊條的選用主要考慮焊縫的使用性和施焊的工藝性，配合HIOMnSi等焊絲可焊接低碳鋼和某些低合金鋼(16Mn