整體鍛焊式氨合成塔的強(qiáng)度計(jì)算

1、整體鍛焊式氨合成塔的強(qiáng)度計(jì)算1.1筒體的設(shè)計(jì)計(jì)算設(shè)計(jì)條件設(shè)計(jì)壓力：32MPa;設(shè)計(jì)溫度：220 C ;筒體內(nèi)徑：2200mm ;筒體材料：16Mn鍛造用鋼。筒體厚度計(jì)算1. 采用常規(guī)設(shè)計(jì)方法計(jì)算筒體厚度S1由GB150-1998第28頁可得僅受內(nèi)壓作用的圓筒，在Pc 0.4 t 時PcDi12t Pc(8-1)式中 §1計(jì)算厚度，mm;Di筒體的內(nèi)徑， 2200mm ;Pc計(jì)算壓力，此處取設(shè)計(jì)壓力，32MPa;焊接接頭系數(shù)，采用雙面焊對接接頭100%無損檢測，取為1.00;ot設(shè)計(jì)溫度下材料的許用應(yīng)力，由GB150-1998表4-5查得220 C下16Mn鍛件的許用應(yīng)力為133MPa

2、。由于 0.4 t 0.4 133 1.00 53.2MPaPc，所以根據(jù)式(8-1)可PcDi2 t Pc32 22002 133 1.00 32300.9 mm2. 采用分析設(shè)計(jì)方法計(jì)算筒體厚度僉PcDi2KSm Pc由JB4732-1995第3536頁可得受僅內(nèi)壓作用的圓筒當(dāng) Pc 0.4KS m 時(8-2)當(dāng) Pc 0.4KSm 時2 學(xué)(eKSm 1)2(8-3)式中 5計(jì)算厚度，mm;Di筒體的內(nèi)徑， 2200mm ;計(jì)壓力，32MPa;K 載荷組合系數(shù)，由JB4732-95表3-3查得為1.2 ；Sm 設(shè)計(jì)應(yīng)力強(qiáng)度，由JB4732-95表6-6查得220 C下16Mn鍛件的設(shè)計(jì)

3、應(yīng)力強(qiáng)度為141MPa;e自然對數(shù)的底，e=2.71828。由于 0.4KS m 0.4 1.2 141 67.68MPa Pc ,所以根據(jù)式（8-2）可得229.77 mmpcDj32 22002KSm pc 2 1.2 141 323. 確定筒體厚度綜上可知，色 乩 采用分析設(shè)計(jì)法的計(jì)算厚度比采用常規(guī)設(shè)計(jì)法的計(jì)算厚度薄，為了節(jié)約材料，降低成本，故選用分析設(shè)計(jì)法的計(jì)算厚度，取3=229.7。由GB3531取鋼板負(fù)偏差C1=0;取腐蝕裕量C2=2mm貝 U 設(shè)計(jì)厚度dC2 229.7 2 231.7 mm名義厚度 n d c1 圓整 232 mm有效厚度C1 C2 232 0 2 230 mm

4、1.2底部封頭的設(shè)計(jì)計(jì)算封頭型式選擇在均勻內(nèi)壓作用下，薄壁球形容器的薄膜應(yīng)力為相同直徑圓筒的一半，故從受力分析來看，球形封頭是最理想的結(jié)構(gòu)形式。本設(shè)計(jì)選用半球形封頭作為氨合成塔的底部封頭。122封頭厚度計(jì)算由GB150-1998知受均勻內(nèi)壓的半球形封頭的厚度可用球形殼體的厚度計(jì)算公式計(jì)算，在pc 0.6 t時PcDi4 t Pc(8-4)式中§1計(jì)算厚度，mm;Di筒體的內(nèi)徑，2200mm ;Pc計(jì)算壓力，32MPa;焊接接頭系數(shù)，采用雙面焊對接接頭100%無損檢測，取為1.00;PcDi4TTpC32 22004 133 1.00 32140.8 mm由GB3531取鋼板負(fù)偏差C1

5、=0;取腐蝕裕量C2=2mm對封頭進(jìn)行強(qiáng)度校核，其應(yīng)力強(qiáng)度判別按式(8-5)進(jìn)行PcQe)4 et則設(shè)計(jì)厚度dc2140.8 2 142.8 mm名義厚度n d C1 員整 143 mm有效厚度e n C1 C2 143 0 2 141 mm取封頭厚為232mm。(8-5)tPc(Di e)4 e32 (2200230)4 23084.5MPat故滿足強(qiáng)度要求。設(shè)計(jì)溫度下球形封頭的最大允許工作壓力Pwet(Die)(8-6)50.352200 230MPa1.3密封件的設(shè)計(jì)計(jì)算由本書節(jié)知外筒與頂部封頭間采用雙錐密封。雙錐環(huán)的材料根據(jù)使用條件，即設(shè)計(jì)壓力、溫度及介質(zhì)特性而選定，可選用的材料有：2

6、0、25、35、16Mn、20MnMo、15CrMo、1Cr18Ni9Ti及0Cr18Ni9等材料，考慮加工制造性能，本設(shè) 計(jì)雙錐環(huán)材料選用16Mn。在兩個密封面上均開有半圓形溝槽，并襯有軟金屬墊，如退火鋁或退火紫銅等，本設(shè)計(jì)墊片 材料選用退火鋁。雙錐環(huán)結(jié)構(gòu)尺寸雙錐環(huán)結(jié)構(gòu)如圖3-2所示，封口內(nèi)徑為 2200mm。1 .雙錐環(huán)高度A 27,耳(8-7)2.72200126.6 mmC 0.50A(8-8)0.5 126.6 63.3mm2.雙錐環(huán)厚度A C 0.75pc（8-9）式中am雙錐環(huán)中點(diǎn)處的彎曲應(yīng)力，一般可按50100MPa 選取，取 90MPa。126.6 63.320.75 324

7、9.03 mm貝U由GB150-1998取雙錐環(huán)結(jié)構(gòu)尺寸如表8-1表8-1雙錐環(huán)的結(jié)構(gòu)尺寸表封口內(nèi)徑Di mm設(shè)計(jì)壓力MPaA mmB mmC mmD1 mm220032128516421373.結(jié)構(gòu)要求a）雙錐環(huán)用托環(huán)、螺栓固定在平蓋上。雙錐環(huán)的內(nèi)環(huán)柱面與平蓋的圓柱支承面之間的徑向間隙為3mm ;b）平蓋的圓柱支承面上開兩條縱向的半圓形溝槽;d）雙錐環(huán)的兩個密圭寸面上各開兩條半徑為1 mm，深1mm的半圓形溝槽；e）雙錐環(huán)密封面錐角及公差 平蓋及筒體端部密封面錐角及公差 132主螺栓的計(jì)算1.主螺栓載荷計(jì)算a）預(yù)緊狀態(tài)的主螺栓載荷Wa式中Dg A cDg D1 2Btan a 2220.5m

8、m ；230。05'，粗糙度 Ra為 3.2；30。05'，粗糙度Ra為3.2WaDg(A C)y空9 P2COS aCOS p（8-10）雙錐環(huán)的密封面平均直徑，D1雙錐環(huán)內(nèi)圓柱面直徑，mm;a雙錐環(huán)密封面錐角，a=30 °P摩擦角，鋼與鋼接觸時p=8 ° 30 -y墊片壓力比，60.7MPaWa 2220.5 (128 64) 60.7 S309848157.82cos30 cos8.5b)操作狀態(tài)的主螺栓載荷 WpWp F Fp FC(8-11)式中F內(nèi)壓引起的總軸向力，N2 F DgPc4(8-12)2-2220.52 32 123920002.84N