壓力容器設(shè)計說明書

1、武漢工程大學(xué)課程設(shè)計題目：液氨儲罐設(shè)計院系：化學(xué)工程學(xué)院專業(yè)：化學(xué)工程與工藝班級：姓名：指導(dǎo)教師:完成日期：2010年12月25日沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計設(shè)計任務(wù)書設(shè)計題目：液氨儲罐設(shè)計設(shè)計任務(wù)：試設(shè)計一液氨儲罐，完成主體設(shè)備的工藝設(shè)計和附屆設(shè)備的選型設(shè)計。包括筒體、封頭、零部件的材料的選擇及結(jié)構(gòu)的設(shè)計；罐的制造施工及焊接形式等;設(shè)計計算及相關(guān)校核；各設(shè)計的參考標(biāo)準(zhǔn)；附CADHo已知工藝參數(shù)如下：最高使用溫度：T=50C；公稱直徑：DN=300O；筒體長度（不含封頭）：Lo=5900mmo任務(wù)下達(dá)時間：2010年11月19日完成截止時間：2010年12月30日1 目錄設(shè)計任務(wù)書前言1.2 設(shè)計選材

2、及結(jié)構(gòu)2.2.1 工藝參數(shù)的設(shè)定2.2.1.1 設(shè)計壓力2.3 筒體的選材及結(jié)構(gòu)2封頭的結(jié)構(gòu)及選材2設(shè)計計算4.3.1 筒體壁厚計算4.3.2 封頭壁厚計算4.3.3 壓力試驗5.4 附件的選擇6.4.1 人孔的選擇.6.4.2 人孔補(bǔ)強(qiáng)的計算7.4.3 進(jìn)出料接管的選擇9.4.4 液面計的設(shè)計1.04.5 安全閥的選擇1.14.6 排污管的選擇1.1鞍座的選擇1.1鞍座結(jié)構(gòu)和材料的選取11容器載荷計算12鞍座選取標(biāo)準(zhǔn)1.3鞍座強(qiáng)度校核1.35容器焊縫標(biāo)準(zhǔn)155.1 壓力容器焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計要求1.55.2 筒體與橢圓封頭的焊接接頭1.55.3 管法蘭與接管的焊接接頭15接管與殼體的焊接接頭166

3、筒體和封頭的校核計算1.76.1.1 筒體軸向應(yīng)力校核17由彎矩引起的軸向應(yīng)力17由設(shè)計壓力引起的軸向應(yīng)力18軸向應(yīng)力組合與校核1.8筒體和封頭切向應(yīng)力校核197總結(jié)20參考文獻(xiàn)21.1前言本設(shè)計是針對化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)這門課程所安排的一次課程設(shè)計，是對這門課程的一次總結(jié)，要綜合運用所學(xué)的知識并查閱相關(guān)書籍完成設(shè)計。本設(shè)計的液料為液氨，它是一種無色液體。氨作為一種重要的化工原料，應(yīng)用廣泛。分子式NH3,分子量17.03,相對密度0.7714g/L,熔點-77.7C，沸點-33.35C,自燃點651.11C,蒸汽壓1013.08kPa(25.7C)。蒸汽與空氣混合物相炸極限1625%(最易引燃濃度

4、17%)。在20C水中溶解度34%,25C時，在無水乙醇中溶解度10%，在甲醇中溶解度16%，溶丁氯仿、乙酰，它是許多元素和化合物的良好溶劑。水溶液呈堿性。液態(tài)氨將侵蝕某些塑料制品，橡膠和涂層。遇熱、明火,難以點燃而危險性較低；但氨和空氣混合物達(dá)到上述濃度范圍遇明火會燃燒和爆炸,如有油類或其它可燃性物質(zhì)存在，則危險性更局。設(shè)計基本思路：本設(shè)計綜合考慮環(huán)境條件、介質(zhì)的理化性質(zhì)等因素，結(jié)合給定的工藝參數(shù)，機(jī)械按容器的選材、壁厚計算、強(qiáng)度核算、附件選擇、焊縫標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計順序，分別對儲罐的筒體、封頭、人孔接管、人孔補(bǔ)強(qiáng)、接管、管法蘭、液位計、鞍座、焊接形式進(jìn)行了設(shè)計和選擇。設(shè)備的選擇大都有相應(yīng)的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)

5、，設(shè)計時可以直接選用符合設(shè)計條件的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備零部件，也有一些設(shè)備沒有相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，則選擇合適的非標(biāo)設(shè)備。各項設(shè)計參數(shù)都正確參考了行業(yè)使用標(biāo)準(zhǔn)或國家標(biāo)準(zhǔn)，這樣讓設(shè)計有章可循，并考慮到結(jié)構(gòu)方面的要求，合理地進(jìn)行設(shè)計。1.1 2設(shè)計選材及結(jié)構(gòu)工藝參數(shù)的設(shè)定1.1.1 設(shè)計壓力根據(jù)化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊查得50C蒸汽壓為2032.5kPa,可以判斷設(shè)計的容器為儲存內(nèi)壓壓力容器，按壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程規(guī)定，盛裝液化氣體無保冷設(shè)施的壓力容器，其設(shè)計壓力應(yīng)不低丁液化氣50C時的飽和蒸汽壓力，可取液氨容器的設(shè)計壓力為2.16MPa,屆丁中壓容器。而且查得當(dāng)容器上裝有安全閥時，取1.051.3倍的最高工作壓力作為設(shè)

6、計壓力；所以取2.16MPa勺壓力合適。0.6MPap<10MPa屆丁中壓容器5。設(shè)計溫度為50攝氏度，在-20200C條件下工作屆丁常溫容器。1.1.2 筒體的選材及結(jié)構(gòu)根據(jù)液氨的物性選擇罐體材料，碳鋼對液氨有良好的耐蝕性腐蝕率在0.1mm/年以下，且乂屆丁中壓儲罐，可以考慮20R和16Mn涎兩種鋼材。如果純粹從技術(shù)角度看，建議選用20R類的低碳鋼板，16MnR鋼板的價格雖比20R貴，但在制造費用方面，同等重量設(shè)備的計價，16MnR鋼板為比較經(jīng)濟(jì)。所以在此選擇16MnR鋼板作為制造筒體和封頭材料。鋼板標(biāo)準(zhǔn)號為GB6654-1996。筒體結(jié)構(gòu)設(shè)計為圓筒形。因為作為容器主體的圓柱形筒體，制

7、造容易，安裝內(nèi)件方便，而且承壓能力較好，這類容器應(yīng)用最廣5。1.1.3 封頭的結(jié)構(gòu)及選材封頭有多種形式，半球形封頭就單位容積的表面積來說為最小，需要的厚度是同樣直徑圓筒的二分之一，從受力來看，球形封頭是最理想的結(jié)構(gòu)形式，但缺點是深度大，直徑小時，整體沖壓困難，大直徑采用分瓣沖壓其拼焊工作量也較大。橢圓形封頭的應(yīng)力情況不如半球形封頭均勻，但對丁標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭與厚度相等的筒體連接時，可以達(dá)到與筒體等強(qiáng)度。它吸取了蝶形封頭深度淺的優(yōu)點，用沖壓法易丁成形，制造比球形封頭容易，所以選擇橢圓形封頭，結(jié)構(gòu)由半個橢球面和一圓柱直邊段組成。查橢圓形封頭標(biāo)準(zhǔn)(JB/T4737-95)表2.1橢圓封頭標(biāo)準(zhǔn)公稱直徑D

8、N曲面局度hl直邊高度h2內(nèi)表向積Fi/m2容積V/m330007505010.23.89封頭取與筒體相同材料1,53.1 3設(shè)計計算筒體壁厚計算查壓力容器材料使用手冊-碳鋼及合金鋼得16MnR勺密度為7.85t/m3,熔點為1430C，許用應(yīng)力列丁下表：表3.116MnR許用應(yīng)力在下列溫度（C）下的許用應(yīng)力/Mpa鋼號板厚/mm<20100150200250300616170170170170156144163616316316315914713416MnR3660157157157150138125>60100153153150141128116圓筒的計算壓力為2.16Mpa,

9、容器筒體的縱向焊接接頭和封頭的拼接接頭都采用雙面焊或相當(dāng)丁雙面焊的全焊透的焊接接頭，取焊接接頭系數(shù)為1.00,全部無損探傷。取許用應(yīng)力為163Mpa。壁厚：2*P?p2.16300021631-2.16=20.01mm(3.1)鋼板厚度負(fù)偏差G=0.8，查材料腐蝕手冊得50CT液氨對鋼板的腐蝕速率小丁0.05mm/年，所以雙面腐蝕取腐蝕裕量C2=2nrn。所以設(shè)計厚度為：%=&+CC22.81mm圓整后取名義厚度24mm。3.2 封頭壁厚計算標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭a:b=2:1封頭計算公式：(3.2)2tX0.5pc可見封頭厚度近似等丁筒體厚度，則取同樣厚度。因為封頭壁厚20mm則標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封

10、頭的直邊高度h°=50mm1'4.3.3 壓力試驗水壓試驗，液體的溫度不得低丁5C；試驗方法：試驗時容器頂部應(yīng)設(shè)排氣口，充液時應(yīng)將容器內(nèi)的空氣排盡，試驗過程中，應(yīng)保持容器外表面的干燥。試驗時壓力應(yīng)緩慢上升，達(dá)到規(guī)定試驗壓力后，保壓時間一般不少丁30min。然后將壓力降至規(guī)定試驗壓力的80%并保持足夠長的時間以便對所有焊接接頭和連接部位進(jìn)行檢查。如有滲漏，修補(bǔ)后重新試驗。水壓試驗時的壓力trIPt二皿匚!=1.252.16=2.7Mpa(3.3)水壓試驗的應(yīng)力校核:水壓試驗時的應(yīng)力-TPtDie2.7300024-1】224-1=177.44Mpa(3.4)水壓試驗時的許用應(yīng)力

11、為0.9。s=0.91.00325=292.5MpaJV0.9如S故筒體滿足水壓試驗時的強(qiáng)度要求1。4附件選擇人孔選擇人孔的作用：為了檢查壓力容器在使用過程中是否產(chǎn)生裂紋、變形、腐蝕等缺陷。人孔的結(jié)構(gòu)：既有承受壓力的筒節(jié)、端蓋、法蘭、密封墊片、緊固件等受壓元件，也有安置與啟閉端蓋所需要的軸、銷、耳、把手等非受壓件。人孔類型：從是否承壓來看有常壓人孔和承壓人孔。從人孔所用法蘭類型來看，承壓人孔有板式平焊法蘭人孔、帶頸平焊法蘭人孔和帶頸對焊法蘭人孔，在人孔法蘭與人孔蓋之間的密封面，根據(jù)人孔承壓的高低、介質(zhì)的性質(zhì)，可以采用突面、凹凸面、棒槽面或環(huán)連接面。從人孔蓋的開啟方式及開啟后人孔蓋的所處位置看，

12、人孔乂可分為回轉(zhuǎn)蓋人孔、垂直吊蓋人孔和水平吊蓋人孔三種。人孔標(biāo)準(zhǔn)HG21524-9豌定PN>1.0Mpa時只能用帶頸平焊法蘭人孔或帶頸對焊法蘭人孔。容器上開設(shè)人孔規(guī)定當(dāng)Di>1000時至少設(shè)一個人孔，壓力容器上的開孔最好是圓形的，人孔公稱直徑最小尺寸為4400mm0綜合考慮選擇水平吊蓋帶頸對焊法蘭人孔(HG21524-95，公稱壓力PN2.5、公稱直徑DN450H1=32。RF型密封面、采用VI類20R材料、墊片采用外環(huán)材料為低碳鋼、金屆帶為0Cr19Ni9、非金屆帶為柔性石墨、C型纏繞墊。標(biāo)記為：人孔RRI(W-C-1220)450-2.5HG21524-95總質(zhì)量為256kg.

13、法蘭標(biāo)準(zhǔn)號為HGJ5A53-91，墊片標(biāo)準(zhǔn)號為HGJ6既72-91,法蘭蓋標(biāo)準(zhǔn)HGJ6卜65-91材料為20R,螺柱螺母標(biāo)準(zhǔn)HGJ75-91螺柱材料40Cr螺母材料45,吊環(huán)轉(zhuǎn)臂和材料Q235-AF,墊圈標(biāo)準(zhǔn)為GB95-85材料100HV螺母標(biāo)準(zhǔn)GB41-86,吊鉤和環(huán)材料Q235-AF,無縫鋼管材料為20,支承板材料為20R2,3,5。尺寸表如下表4.1人孔標(biāo)準(zhǔn)尺寸表密封面PN/總質(zhì)里DNdwxsdDD1H1H2型式Mpakg突面2.5450480X12450670600320214256人孔補(bǔ)強(qiáng)的計算開孔補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)：壓力容器開孔補(bǔ)強(qiáng)常用的形式可分為補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)、厚壁管補(bǔ)強(qiáng)、整體鍛件補(bǔ)強(qiáng)三種。補(bǔ)

14、強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)是使用最為廣泛的結(jié)構(gòu)形式，它具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、原材料易解決、安全、可靠等優(yōu)點。在一般用途、條件不苛刻的條件下，可采用補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)形式。但必須滿足規(guī)定的條件。壓力容器開孔補(bǔ)強(qiáng)的計算方法有多種，為了計算方便，采用等面積補(bǔ)強(qiáng)法，即殼體截面因開孔被削弱的承載面積，必須由補(bǔ)強(qiáng)材料予以等面積的補(bǔ)償。當(dāng)補(bǔ)強(qiáng)材料與被削弱殼體的材料相同時，則補(bǔ)強(qiáng)面積等丁削弱的面積。補(bǔ)強(qiáng)材料采用16MnR1、內(nèi)壓容器開孔后所需的補(bǔ)強(qiáng)面積A=d&+2S5et(1-fr)(4.1)式中開孔直徑：d=dj+2C=456+2乂2.8=461.6mm；強(qiáng)度削弱系數(shù)：R/fr=*=133/163=0.82殼體開孔處的計算

15、厚度5=20.01mm接管有效厚度：Get=&nt-C=12-2.8=9.2mm貝UA=461.620.01220.019.21-13=9304.38mm有效補(bǔ)強(qiáng)面積即已有的加強(qiáng)面積殼體開孔后，在有效補(bǔ)強(qiáng)范圍內(nèi)，可作為補(bǔ)強(qiáng)的截面積(包括來自殼體、接管、焊縫金屆、補(bǔ)強(qiáng)元件)Ae=A+A2+A3(4.2)163(4.3)筒體上多余金屆面積:Ai=B-d.3-、'-2、頑心-1fr有效補(bǔ)強(qiáng)寬度B=2d筒體的有效厚度知=242.8=21.2mm所以A=461.621.2-20.01-29.221.2-20.011-13、3=545.27mm人孔接管上多余的面積:A2=2加.t-、tfr

16、2h2、etOf外側(cè)有效高度：h=再d=12一461.6=74.43mm內(nèi)側(cè)有效高度即實際內(nèi)伸高度h2=。接管計算厚度：(4.4)所以A2=22C2.16480-24一21331-2.16=3.73mm.12461.69.2-3.73133163一一2=664.36mm焊縫金屆截面積:Ac12A3=21212=144Him22Ae=AA2A3=545.27664.36144=1353.63mm比較的AAe滿足以下條件的可選用補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)：剛材的標(biāo)準(zhǔn)常溫抗拉強(qiáng)度Qb540Mpa補(bǔ)強(qiáng)圈厚度應(yīng)小丁或等丁殼體壁厚的1.5倍；殼體名義厚度5n38mm;設(shè)計壓力4Mpa;設(shè)計溫度350Co可知本設(shè)計滿足要求

17、，則采用補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)。所需補(bǔ)強(qiáng)圈的面積為：.2A4=A-Ae=7950.75mm補(bǔ)強(qiáng)圈的結(jié)構(gòu)及尺寸：為檢驗焊縫的緊密型，補(bǔ)強(qiáng)圈上鉆M10的螺孔一個，以通入壓縮空氣檢驗焊縫質(zhì)量。按照根據(jù)焊接接頭分類，接管、人孔等與殼體連接的接頭，補(bǔ)強(qiáng)圈與殼體連接的接頭取D類焊縫。根據(jù)補(bǔ)強(qiáng)圈焊縫要求，并查得結(jié)構(gòu)圖為帶補(bǔ)強(qiáng)圈焊縫T型接頭，補(bǔ)強(qiáng)圈坡口取B型(查化工容器及設(shè)備簡明設(shè)計手冊)。查標(biāo)準(zhǔn)HG21506-92得補(bǔ)強(qiáng)圈外徑D0=760,內(nèi)徑Dj=d0+(35)則取485mm。計算補(bǔ)強(qiáng)圈厚度：A4B-Dj7950.75461.62-485=18.14mm(4.5)查標(biāo)準(zhǔn)補(bǔ)強(qiáng)圈厚度取20mm,計算的補(bǔ)強(qiáng)圈厚度也滿足補(bǔ)強(qiáng)

18、圈補(bǔ)強(qiáng)的條件查得對應(yīng)補(bǔ)強(qiáng)圈質(zhì)量為42.3kg3,5.4.1 進(jìn)出料接管的選擇材料：容器接管一般應(yīng)采用無縫鋼管，所以液體進(jìn)料口接管材料選擇無縫鋼管，采用無縫鋼管標(biāo)準(zhǔn)GB8163-8R材料為16MnR結(jié)構(gòu)：接管伸進(jìn)設(shè)備內(nèi)切成45度，可避免物料沿設(shè)備內(nèi)壁流動，減少物料對壁的磨損與腐蝕。接管的壁厚要求：接管的壁厚除要考慮上述要求外，還需考慮焊接方法、焊接參數(shù)、加工條件、施焊位置等制造上的因素及運輸、安裝中的剛性要求。一般情況下，管壁厚不宜小丁殼體壁厚的一半，否則，應(yīng)采用厚壁管或整體鍛件，以保證接管與殼體相焊部分厚度的匹配。不需另行補(bǔ)強(qiáng)的條件：當(dāng)殼體上的開孔滿足下述全部要求時，可不另行補(bǔ)強(qiáng)。 設(shè)計壓力小

19、丁或等丁2.5Mpa。 兩相鄰開孔中心的距離應(yīng)不小丁兩孔直徑之和的2倍。 接管公稱外徑小丁或等丁89mm0 接管最小壁厚滿足以下要求。表4.2接管最小壁厚要求5776接管公稱直徑/mm6589最小壁厚/mm5.06.0因此熱軋無縫鋼管的尺寸為489X12mm。鋼管理論重量為22.79kg/m。取接管伸出長度為150mm。管法蘭的選擇：根據(jù)平焊法蘭適用的壓力范圍較低（PN<4.0Mpa,選擇突面板式平焊管法蘭，標(biāo)記為：HG20592-1997法蘭RF（A）80-2.5,其中D=190，管法蘭材料鋼號（標(biāo)準(zhǔn)號）:20（GB7尚。根據(jù)（歐洲體系）鋼制管法蘭、墊片、墊片、緊固件選配表（HG206

20、14-1997選擇：墊片型式為石棉橡膠板墊片（尚無標(biāo)準(zhǔn)號）,密封面型式為突面，密封面表面為密紋水線，緊固件型式為六角螺栓雙頭螺柱全螺紋螺柱。在離筒體底以上250mm處安裝容器出料管，容器內(nèi)的管以彎管靠近容器底，這種方式用丁臥式容器。出料口的基本尺寸以及法蘭與進(jìn)料口相同。進(jìn)出料接管滿足不另行補(bǔ)強(qiáng)的要求所以不再另行補(bǔ)強(qiáng)。4.2 液面計的設(shè)計液面計的種類很多，常用的有玻璃板液面計和玻璃板液面計。它們都是外購的標(biāo)準(zhǔn)件，只需要選用。玻璃板液面計有三種：透光式玻璃板液面計、反射式玻璃板液面計、視鏡式玻璃板液面計。根據(jù)選用表選用：選用反射式玻璃板液面計，標(biāo)準(zhǔn)號HG21590-95,法蘭形式及其代號C型（長頸

21、對焊突面管法蘭HG20617-9,，液面計型號R型公稱壓力PN4.0,使用溫度0250C，液面計的主題材料代號：鍛鋼（16Mn，結(jié)構(gòu)形式及其代號：普通型（無代號），公稱長度為1450mm排污口結(jié)構(gòu):V（排污口配螺塞）。液面計標(biāo)記為：液面計CR4.0-I-1450V根據(jù)筒體公稱直徑3000mm選擇兩個同樣的液面計，單個質(zhì)量為90kg左右。兩個液面計接口管的安裝位置如裝配圖所畫。4.3 液面計接管：無縫鋼管GB8163-87熱軋鋼管，尺寸為489X12mm40安全閥的選擇安裝位置：在離右封頭切線處1150處安裝一安全閥。由操作壓力決定安全閥的公稱壓力，由操作溫度決定安全閥的使用溫度范圍，所以由本設(shè)

22、計的溫度、壓力、介質(zhì)等基本參數(shù)可以查得標(biāo)準(zhǔn)型號A21H-40,公稱通徑DN取20mm,質(zhì)量約為80kg。與安全閥和接管連接的法蘭選擇突面板式平焊管法蘭HG20592-1997法蘭RF(A)80-2.5,與殼體連接的接管為無縫鋼管GB8163-87熱軋鋼管，尺寸為489X12mm5。4.4 排污管的選擇安裝位置：在離右鞍座的左側(cè)1000mmt安裝一個排污管。選擇無縫鋼管GB8163-87熱軋鋼為材料的排污管焊接在容器底部，尺寸為489X12mm0管端法蘭：突面板式平焊管法蘭HG20592-1997法蘭RF(A)80-2.5,法蘭一端連接排污閥(截止閥)，型號J41H-40,取公稱通徑為80mm，

23、對應(yīng)質(zhì)量為44.4kg。排污閥的結(jié)構(gòu)是利用裝在閥桿下面的閥盤與閥體的突緣部分相配合，一控制閥的啟閉。結(jié)構(gòu)較閘閥簡單，制造、維修方便?？梢哉{(diào)節(jié)流量，應(yīng)用廣泛5。4.7.1 鞍座的選擇鞍座結(jié)構(gòu)和材料的選取臥式容器的支座有三種形式：鞍座、圈座、和支腿，常見的臥式容器和大型臥式儲罐、換熱器等多采用鞍座，它是應(yīng)用得最為廣泛的一種臥式容器支座。置丁支座上的臥式容器，其情況和梁相似，有材料力學(xué)分析可知，梁彎曲產(chǎn)生的應(yīng)力與支點的數(shù)目和位置有關(guān)。當(dāng)尺寸和載荷一定時多支點在梁內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力較小，因此支座數(shù)目似乎應(yīng)該多些好。但對丁大型臥式容器而言，當(dāng)采用多支座時，如果各支座的水平高度有差異或地基沉陷不均勻，或殼體不直

24、不圓等微小差異以及容器不同部位受力撓曲的相對變形不同，是支座反力難以為個支點平均分?jǐn)偅瑢?dǎo)致課題應(yīng)力增大，因而體現(xiàn)不出多制作的優(yōu)點，故一般情況采用雙支座。采用雙支座時選取的原則如下：雙鞍座臥式容器的受力狀態(tài)可簡化為受均布載荷的外伸梁，由材料力學(xué)知，當(dāng)外伸長度A=0.207L時，跨度中央的彎矩與支座截面處的彎矩絕對值相等，所以一般近似取A0.2L,其中L取兩封頭切線間距離，A為鞍座中心線至封頭切線間距離。 當(dāng)鞍座鄰近封頭時，則封頭對支座處筒體有加強(qiáng)剛性的作用。為了充分利用這一加強(qiáng)效應(yīng)，在滿足A苴0.2L下應(yīng)盡量使A壬0.5R0.4.7.2 此外，臥式容器由丁溫度或載荷變化時都會產(chǎn)生軸向的伸縮，因此

25、容器兩端的支座不能都固定在基礎(chǔ)上，必須有一端能在基礎(chǔ)上滑動，以避免產(chǎn)生過大的附加應(yīng)力。通常的做法是將一個支座上的地腳螺栓孔做成長圓形，并且螺母不上緊，使其成為活動支座，而另一支座仍為固定支座。所以本設(shè)計就采用這種支座結(jié)構(gòu)。根據(jù)設(shè)備的公稱直徑和容器的重量參照鞍座標(biāo)準(zhǔn)JB/T4712-1992選取鞍座結(jié)構(gòu)及尺寸。鞍座的材料(除加強(qiáng)墊板除外)為Q235-AF,加強(qiáng)墊板的材料應(yīng)與設(shè)備殼體材料相同為16MnR容器載荷計算筒體的質(zhì)量m：查得圓筒體理論質(zhì)量為1778kg/m,筒體長度加上封頭的直邊長度為6m,則W1=177&6=10668kg。封頭的質(zhì)量m2:根據(jù)封頭的名義厚度查得2:1標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封

26、頭理論質(zhì)量為1901kg。水壓試驗時水的質(zhì)量m3：由常用壓力容器手冊查得公稱直徑3000mnff24mM勺標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭的容積為3.887m3,則容器容積為：V=V封頭+V筒體=2乂3.887+蘭乂32X5.9=49.4575m3(4.6)4水重m3=49.4575X1000=49457.5kg。附件的質(zhì)量m4:人孔重256kg，人孔補(bǔ)強(qiáng)重42.3kg,進(jìn)出料管約100kg，兩個液面計共180kg，安全閥80kg，排污閥44.4kg,再加上與閥門相接的接管重量，附件總質(zhì)量約為750kg.所以設(shè)備總質(zhì)量為62776.5kg.即627.765kN1,3,5.4.7.3 鞍座選取標(biāo)準(zhǔn)查得公稱直徑為30

27、00mM勺容器選擇輕型(A),120°包角、焊制、六筋、帶墊板，高度為250mm勺鞍座，允許載荷Q786kN>627.765kN為使封頭對鞍座處的圓筒起加強(qiáng)作用，可取A壬0.5Rm,則選A=700mm左鞍座標(biāo)記為JB/T4712-1992鞍座A3000-F.右鞍座標(biāo)記為JB/T4712-1992鞍座A3000-S.具體尺寸如下表：表4.3鞍座標(biāo)準(zhǔn)尺寸表公稱直徑允許載荷鞍座局度螺栓間距鞍座質(zhì)里增加100mmW度DNQ/kNh12/kg增加的質(zhì)量/kg30007862501940405344.7.4 鞍座強(qiáng)度校核鞍座腹板的水平分力：Fs=JF查得鞍座包角120°對應(yīng)系數(shù)K

28、9=0.204支座反力：mgF313.8825kN2鞍座腹板有效界面內(nèi)的水平方向平拉應(yīng)力：Fs'、-9=SHsb。br、reHs-計算高度，取鞍座實際高度和R兩者中的較小值,mmb°-鞍座腹板厚度，mmbr-鞍座腹板有效寬度，取墊板寬度b4與圓筒體的有效寬度b2=b+1.56jRm&e兩者中的較小值，mm6re-鞍座墊板有效厚度，10mmFs0.204313882.5二9s8.538MpaHSb0br、re2501050010=83.333Mpa應(yīng)力校核：鞍座材料Q235-AF的許用應(yīng)力t嶷=125Mpa，貝U-L£3MU5.1 5容器焊縫標(biāo)準(zhǔn)壓力容器焊接結(jié)

29、構(gòu)設(shè)計要求焊縫分散原則；避免焊縫多條相交原則；對稱質(zhì)心布置原則；避開應(yīng)力復(fù)雜區(qū)或應(yīng)力峰值去原則；對接鋼板的等厚連接原則；接頭設(shè)計的開敞性原則；焊接坡口的設(shè)計原則（焊縫填充金屆盡量少；避免產(chǎn)生缺陷；焊縫坡口對稱；有利丁焊接防護(hù)；焊工操作方便；復(fù)合鋼板的坡口應(yīng)有利丁減少過渡層焊縫金屆的稀釋率）。5.2 筒體與橢圓封頭的焊接接頭壓力容器受壓部分的焊接接頭分為A、B、C、D四類，查得封頭與圓筒連接的環(huán)向接頭采用A類焊縫。焊接方法：采用手工電弧焊，其原理是利用電弧熱量融化焊條和母材，由融化的金屆結(jié)晶凝固而形成接縫，焊接材料為碳鋼、低合金鋼、不銹鋼，應(yīng)用范圍廣，適用短小焊縫及全位置施焊，可適用在靜止、沖擊

30、和振動載荷下工作的堅固密實的焊縫焊接，這種方法靈活方便，適應(yīng)性強(qiáng)，設(shè)備簡單，維修方便，生產(chǎn)率低，勞動強(qiáng)度高。封頭與圓筒等厚采用對接焊接。平行長度任取。坡口形式為I型坡口。根據(jù)16MnR勺抗拉強(qiáng)度Qb=490Mpsffi屈服點as=325Mpste擇E50系列（強(qiáng)度要求：氣>490Mpao>400Mpa的焊條，型號為E5014.該型號的焊條是鐵粉鈦型藥皮（藥皮成分：氧化鈦30%加鐵粉），適用丁全位置焊接，熔敷效率較高，脫渣性較好，焊縫表面光滑，焊波整齊，角焊縫略凸，能焊接一般的碳鋼結(jié)構(gòu)。5.3 管法蘭與接管的焊接接頭管法蘭與接管焊接接頭形式和尺寸參照標(biāo)準(zhǔn)HG20605-97，根據(jù)公稱

31、通經(jīng)DN80選擇坡口寬度b=6mm如附圖中的局部放大圖所示。5.4 接管與殼體的焊接接頭所設(shè)的接管都是不帶補(bǔ)強(qiáng)圈的插入式接管，接管插入殼體，接管與殼體間的焊接有全焊透和部分焊頭兩種，它們的焊接接頭均屆T形或角接接頭。選擇HG20583-1998S準(zhǔn)中代號為G2的接頭形式，基本尺寸為E=50，±5。；b=2十0.5;p=1±0.5；k=%6,1且26,它適用丁6=425,耳廠如因為所選接管的厚度都為殼體厚度的一半，2殼體的厚度為24mm所以符合要求。選擇全焊透工藝，可用丁交變載荷，低溫及有較大溫度梯度工況。如附圖中的局部放大圖所示4,5o6.1.1 6筒體和封頭的校核計算筒體

32、軸向應(yīng)力校核由彎矩引起的軸向應(yīng)力筒體中間處截面的彎矩:MiFL4222Rm小4hi1-3L4AL(6.1)式中F一鞍座反力，N;Rm一橢圓封頭長軸外半徑，mmL兩封頭切線之間的距離，mmA鞍座與筒體一端的距離，mmhi一封頭短軸內(nèi)半徑，mmM1Rm313.88255900DN2n23000242=1524mm.2(15247502)1+59002軟7501+U7505900I3x5900_5=2.010Nmm支座處截面上的彎矩:(6.2)一1M2=-FA1-A+妃&L2AL1+3L所以M2-313.8825700700】15242-75021+159002乂7005900<U75

33、01+3x5900=-1.4104Nmm由化工機(jī)械工程手冊（上卷，P1199得K1=K2=1.0o因為|M1|>>|M2|,且AvRm/2=762mm故最大軸向應(yīng)力出現(xiàn)在跨中面，校核跨中面應(yīng)力。筒體中間截面上最高點處(6.3)M1一,23.14Rm、e、e=cn-C1-C2=24-0.8-2=21.2所以52.01052=-1.310-3M3.14152421.2Pa最低點處:。2=-c1'=0.0013MPa(6.4)鞍座截面處最高點處:M2-1.4104_23.14K1Rm、e2=9.110”MPa3.141.0152421.2(6.5)最低點處:6.1.2所以6.1.3M2-1.41042=-9.110MPa3.14ERme3.141.01524221.2由設(shè)計壓力引起的軸向應(yīng)力2、'e軸向應(yīng)力組合與校核(6.6)(6.7)2.161524=77.6MPa221.2最大軸向拉應(yīng)力出現(xiàn)在筒體中間截面最低處所以