焊接結構設計

1、沈陽理工大學課程設計論文I目錄1基本技術參數的設定 .21.1 鋼板材料的選擇 .21.2 公稱直徑的選擇 .21.3 設計溫度 .21.4 設計壓力P.21.5 焊接接頭系數.31.6 設計壽命 .31.7 圓筒厚度的選擇 .32 2容器的結構設計 .42.1 封頭的設計 .42.1.1 封頭厚度的設計 .42.1.2 封頭的結構尺寸 .42.2 鞍座的結構和選用 .52.2.1 鞍座型號的選擇 .52.2.2 鞍座位置的設定 .72.3 壓力容器常用零部件及安全附件的選用 .82.3.1 人孔的選擇 .82.3.2 接管和法蘭的設計 .112.3.3 墊片的設計 .122.3.4 螺栓（螺

2、柱）的設計 .132.3.5 液面計的選擇 .142.3.6 壓力表和溫度計的選擇 .143容器強度的校核 .153.1 液壓試驗的應力強度校核 .153.2 圓筒軸向彎矩計算 .153.3 圓筒軸向應力計算及校核 .173.4 圓筒及封頭切向剪應力的計算及校核 .193.4.1 圓筒切向剪應力的計算 .193.4.2 切向剪應力的校核 .203.5 鞍座的設計及校核 .213.5.1 腹板水平分力及強度校核 .213.6 開孔補強的計算及校核 .223.6.1 補強設計方法判別 .223.6.2 有效補強范圍 .233.6.3 有效高度的確定 .23沈陽理工大學課程設計論文II3.6.4 補

3、強面積的計算 .234臥式儲罐的焊接 .254.1焊接接頭與坡口 .254.1.1 焊接接頭 .254.1.2 焊接坡口 .264.2焊接順序 .274.2.1 焊前清理 .274.2.2 焊接過程和順序 .274.2.3 焊后處理 .284.2.4 注意事項 .28特別鳴謝 .30參考文獻 .31沈陽理工大學課程設計論文1緒論緒論近年，壓力容器被廣泛應用于現代的工業(yè)、民用及軍用等部門。壓力容器在社會各行各業(yè)的生產、儲存、運輸等方面具有不可取代的地位，在發(fā)展國民經濟、鞏固國防、解決人們衣食住行等方面起著極為重要的作用。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

4、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雜, 焊接工作量大, 故安裝費用較高。一般貯存總量大于 5003m或單罐容積大于 2003m時選用球形貯罐比較經濟; 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 5003m, 單罐容積小于 1003m時選用臥式貯罐比較經濟。圓筒形貯罐按安裝方式可分為臥式和立式兩種。一般選用臥式圓筒形貯罐, 只有某些特殊情況下(站內地方受限制等) 才選用立式。本文主要討論臥式圓筒形濃硫酸貯罐的設計。本儲罐的焊接結構主要設計了筒體壁厚，支座，封頭，法蘭，加強

5、圈等。根據儲存介質的要求來進行儲罐的選材，本次設計的介質為濃硫酸，儲體選用 Q-235B。根據施工現場的環(huán)境要求及罐體厚度等選擇合適的焊接方法。設計的封頭為標準橢圓形封頭，設計的支座為鞍式支座。 臥式濃硫酸貯罐設計的特點，應按 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)壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程(簡稱容規(guī)) 的監(jiān)督。貯罐主要有筒體、封頭、人孔、支座以及各種接管組成。貯罐上設有排污管以及安全閥、壓力表、溫度計、液面計等。沈陽理工大學課程設計論文21 基本技術參數的設定1.1鋼板材料的選擇因為儲存介質為濃硫酸，溫度為常溫，會與鐵、鋁發(fā)生鈍化，表面形成一層致密的保護膜，并結合經濟成

6、本選擇碳素結構鋼 Q235C 鋼板。根據 GB 713-2008鍋爐和壓力容器用鋼板對 Q235C 鋼板用于壓力容器制造。使用規(guī)定如下：a.容器的設計壓力小于 1.6MPa；b.容器的設計溫度：Q235C 鋼板為 0300；c.用于容器殼體的鋼板厚度：Q235C 不大于 40mm。1.2公稱直徑的選擇設圓筒內徑為 D，一般臥式容器的長徑比應控制在 L/D=26（antocad 壓力容器設計 p66） ，該設計中筒體長度為 L=3D，選用標準橢圓封頭 EHA，充裝系數為 0.9，橢圓封頭的容積為 V=4/3(a.b)=D/24,V=(D/4).L 則其體積可表示為：由此可得 D=2769mm，根

7、據 GB/T 9019-2001 壓力容器公稱直徑表 1 圓整為D=2800mm。1.3設計溫度設計溫度是指壓力容器在正常工作情況下，設定的元件金屬溫度（沿元件金屬截面的溫度平均值） 。設計溫度與設計壓力一起作為設計載荷條件。對于 0以上工作的金屬材料，設計溫度不得低于元件金屬在工作狀態(tài)下可能達到的最高溫度;對于 0以下工作的金屬材料，設計溫度不得高于元件金屬可能達到的最低溫度。該容器使用溫度為常溫，所以設計溫度為 50。1.4設計壓力 p9.050342242321DDDVVV沈陽理工大學課程設計論文3設計壓力 p 是指設定的容器頂部的最高壓力，與相應的設計溫度一起作為設計載荷條件。設計壓力

8、也是標注在銘牌上的壓力。在確定容器的設計壓力時，應遵循設計壓力應不小于容器工作壓力的原則。根據 JB 4371-2005 鋼制臥式容器的規(guī)定液柱靜壓力：MPaghP0505.0108.28.91084.1631根據化學化工物性數據手冊無機卷表 3.6.5 查飽和蒸汽壓：Pc=0.0118Mpa 標準大氣壓=0.101MPa0P工作壓力： MPaPPPwc1128.00118.0101.00設計壓力：MPaPwP1241. 01128. 01 . 11 . 1計算壓力：p=0.1241+0.0505=0.1746Mpa1.5焊接接頭系數 根據 GB150-2011 4.5.2 中規(guī)定說明焊接接頭

9、系數 應根據對接接頭的焊縫形式及無損檢測的長度比例確定。單面焊對接接頭（沿焊縫根部全長有緊貼基本金屬的墊板） ，全部無損檢測時 =0.91.6設計壽命設計壽命是指容器預期達到的使用壽命。根據標準 HG20580-2011鋼制化工容器設計基礎規(guī)定中的推薦壽命一般容器的使用壽命為 10 年，所以設計壽命為 10 年1.7圓筒厚度的選擇GB150.2-2011 中表 D-1，可得：在設計溫度 50下，許用應力為根據 GB150.3-2011 3.3 中的圓筒計算中，設計溫度下的圓筒計算厚度按下列公式計算：式中計算壓力p圓筒內徑iD焊接接頭系數所以代入數值得到查標準 HG20580-2011鋼制化工容

10、器設計基礎規(guī)定表 A-1 知，鋼板厚度負偏差 MPa123 ppDi2mm21.21746.01239.0228001746.0沈陽理工大學課程設計論文4為 0.25mm，而有 GB150-2011 中 3.5.5.1 知，當鋼材的厚度負偏差不大于 0.25mm，且不超過名義厚度的 6%時，負偏差可以忽略不計，故取10C 。查標準 HG20580-2011鋼制化工容器設計基礎規(guī)定7.3.2 知,在無特殊腐蝕情況下，腐蝕裕量2C不小于 1mm,本例取2C=2mm厚度附加量=2mm21CCC設計厚度=4.21mm2Cd最小厚度根據 GB150.1-2011 中 4.3.1 說明，所以本例中取min

11、3mmmin3mm名義厚度在設計厚度的基礎上，加上鋼材厚度負偏差,并向上圓整(加圓整量)至鋼材標1C準規(guī)格的厚度，稱為名義厚度，即標注在圖樣上的厚度，用表示。n6nCmm 筒體的有效厚度124enCCmm沈陽理工大學課程設計論文52容器的結構設計2.1封頭的設計2.1.1封頭厚度的設計本壓力容器采用標準橢圓形封頭，因為封頭的橢球部分經線曲率變化平滑連續(xù)，故應力分布比較均勻，且橢圓形封頭深度較半球形封頭小得多，易于沖壓成形，是目前中、低壓容器中應用較多的封頭之一。查標準 JB/T4746-2002鋼制壓力容器用封頭中表 B.1，得公稱直徑2800inDDmm選用標準橢圓形封頭,型號代號為 EHA

12、，則 ，根據 GB150.3-2011 中球殼計算厚度中式 5-1 計算：同上，取 =2mm， 。封頭的設計厚度124.41dCCmm圓整后，取封頭的名義厚度 ，6nmm有效厚度 2.1.2封頭的結構尺寸因為圓筒內徑為，根據標準 JB/T4746-2002鋼制壓力容器用封頭2800iDmm中表 1.公式，其中封頭的公稱直徑 DN=，查根據下表中的數據知道22iDHhiDH=740mm則 h=40mm查閱標準 JB/T4746-2002鋼制壓力容器用封頭中 B.1 EHA 橢圓形封頭內表面積、容積，如下表 2.10.1746 28002.212 0.52 123 0.90.5 0.1746itP

13、DmmP 2C10C 124enCCmm沈陽理工大學課程設計論文624331.83 105091500H SOmVkg表 2.1 EHA 橢圓形封頭內表面積、容積公稱直徑DN /mm名義厚度/mm直邊高度 h/mm總深度H /mm內表面積A/2m容積V封/3m28006407408.85033.1198圖 2.1 封頭的結構2.2鞍座的結構和選用2.2.1鞍座型號的選擇鞍式支座分為輕型（代號 A）,重型（代號 B）兩種，A 型和 B 型的區(qū)別在于筋板和底板、墊板等尺寸不同或數量不同。該容器采用雙鞍式支座，材料根據 JB/T4712-2007 中的規(guī)定選擇 Q235A，筒節(jié)長度 L=3=8400

14、mm。iD估算儲罐的總質量12342mmmmm1m筒體質量：313.14 2.8 8.4 0.004 7.85 102318.9779mDLkg 2m單個封頭的質量：查標準 JB/T4746-2002鋼制壓力容器用封頭中表 B.2 EHA 橢圓形封頭質量，可知，充液質量：3m2678mkg沈陽理工大學課程設計論文74m附件質量：人孔質量為 302kg，其他接管質量總和估為 400kg，即4702kgm 綜上所述，1234295876.9779mmmmmkgG=mg=95876.9779 9.8=939.5944KN，根據 JB/T 4712-2007 容器支座第一部分-鞍式支座表 8 中的規(guī)定

15、采用重型帶墊板鞍式支座，選取 B1 重型，包角 120，6 個筋板的鞍式支座，。32378bbmm查 JB4712.1-2007 表 8 設計鞍座結構尺寸如下表 2.2：表 2.2 鞍式支座結構尺寸 單位 mm底板公稱直徑 DN允許載荷 Q/KN鞍座高度 h腹板21l 1b12800198525018204030018筋板墊板螺柱配置3l2b3b3弧長4b4e間距2l螺孔d螺紋孔長l鞍座質量 kg32026836014326062012120180024M20528根據 JB4712.1-2007 中 鞍式 BI2800-F 的結構尺寸圖如 2.2沈陽理工大學課程設計論文8圖 2.2 鞍式支座

16、的結構圖2.2.2鞍座位置的設定采用雙鞍座時，鞍式支座的最佳位置是，在保證 A0.2L 的條件下，盡量使A0.5，如圖 2.3 所示。iR圖 2.3 鞍座的定位a.鞍座中心線至圓筒端部的距離 A0.2L 是考慮到不使殼體中因載荷引起的彎曲飲料過大。其中，L 是圓筒體長度（兩封頭切線間距離） ，A 是鞍座中心線至封頭切線的距離。b. 當鞍座鄰近封頭時，則封頭對支座處筒體有加強剛性的作用。因此，在滿足A0.2L 時，盡量使 A0.5（為筒體內半徑） 。iRiR故該容器的 A0.5=700mm。iR鞍座采用一個固定，一個活動，因為臥式容器由于溫度和載荷變化等原因使容器產生了軸向移動，如果支座都是固定

17、的，由于自由收縮受阻使容器器壁中可能引起過大的附加應力，所以雙鞍中的一個鞍座為固定支座，另一個為活動支座。2.3壓力容器常用零部件及安全附件的選用2.3.1人孔的選擇該儲罐的使用壓力為常壓的臥式儲罐，故選擇回轉蓋板式平焊法蘭人孔。查閱標準HG/T21516-2014回轉蓋板式平焊法蘭人孔結構型式如圖 2.4沈陽理工大學課程設計論文9圖 2.4 回轉蓋板式平焊法蘭人孔結構型式根據 HG/T21516-2014回轉蓋板式平焊法蘭人孔中表 2.0.2 的規(guī)定選擇部件的材料具體部件的材料明細表 2.2 如下：表 2.2 回轉蓋板式平焊法蘭人孔材料明細表件號標準編號名稱數量材料類別及代號沈陽理工大學課程

18、設計論文10根據HG/T21516-2014回轉蓋板式平焊法蘭人孔中表 2.0 .3 的規(guī)定選擇回轉蓋板式平焊法蘭人孔的結構尺寸如下表 2.3：表 2.3 回轉蓋板式平焊法蘭人孔的型式尺寸 單位 mmI1筒節(jié)1Q235B六角頭螺栓8.8 級2全螺紋螺柱2035CrMoA3HG/T 20613-2009螺母408 級 30CrMoA4HG/T 20512-2009法蘭（PL）1Q235BHG/T 20616-2009非金屬平墊片5HG/T 20617-2009墊片1聚四氟乙烯包覆墊片6HG/T 20592-2009法蘭蓋（BL）1Q235B7把手1Q235B8軸銷1Q235B9GB/T 91銷2

19、Q21510GB/T 95墊圈2100HV11蓋軸耳（1）1Q235B12法蘭軸耳（1）1Q235B13法蘭軸耳（2）1Q235B14蓋軸耳（2）1Q235B沈陽理工大學課程設計論文11密封面型式公稱壓力PN公稱直徑DNwdsD1DABLb突面6500530 x564560035517525030螺栓螺母螺栓螺柱螺母1b2b1H2Hd數量直徑x長度數量螺柱質量kg2224230104202020 90M204020 120M1152.3.2接管和法蘭的設計查 HG/T 20592-2009鋼制管法蘭中表 8.2.3-1 PN10 帶頸對焊鋼制管法蘭，選取各管口公稱直徑，查得各法蘭的尺寸。查 H

20、G/T 20592-2009鋼制管法蘭中附錄 D 中表 D-3,得各法蘭的質量。查 HG/T 20592-2009鋼制管法蘭中表 3.2.2，法蘭的密封面均采用 RF（突面密封） 。沈陽理工大學課程設計論文12圖 2.5 帶頸對焊鋼制管法蘭示意圖表 2.4 接管和法蘭的尺寸2.3.3墊片的設計法蘭頸法蘭高度法蘭質量管口名稱 公稱直徑DN鋼管外徑法蘭焊端外徑法蘭外徑 D螺栓孔中心圓直徑K螺栓孔直徑 L螺栓孔數量n（個）螺栓Th法蘭厚度CNSHRHkg出料口100 108B 220180188M1620 131 3.6128524.5進料口100 108B 220180188M1620 131 3

21、.6128524.5液位計口 3238B140100184M1618562.666422溫度計口 2025B10575144M1218402.364401壓力表口 2025B10575144M1218402.364401排污口8089B200160188M1620 105 3.2106504排空口6565B185145188M1618922.9106453沈陽理工大學課程設計論文13查 HG/T 20609-2009鋼制管法蘭用非金屬平墊片 ，墊片尺寸如表 2.5 所示 表 2.5 墊片尺寸表 單位 mm管口名稱公稱直徑內徑 D1外徑 D2出液口100110120進液口100110120人孔5

22、00580700液位計口324365溫度計口202750壓力表口202750排污口8089120排空口6577109注：1.選耐酸石棉橡膠板2.墊片厚度均為 1.5mm，人孔選 3mm。2.3.4螺栓（螺柱）的設計查 HG/T 20613-2009 鋼制管法蘭用緊固件中表 5.0.7-9 和附錄中表 A.0.1,得螺柱的長度和平墊圈尺寸： 表 2.6 螺栓及墊片 單位 mm緊固件用平墊圈 管口名稱公稱直徑螺紋螺柱長1d2dh出液口100M169017303進液口100M169017303液位計口32M168517303溫度計口20 M12 7513242.5壓力表口20 M127513242.

23、5排空口65 M168517303排污口80 M169017303沈陽理工大學課程設計論文142.3.5液面計的選擇因為磁性液面計常用于密度不小于的液體，主要是透明和半透明的介質，但30.45gcm有時也可用于原油等高粘度介質的液位檢測，其測量范圍較之玻璃管液面計和玻璃板液面計大很多，最大可達到 7m，且適用的公稱壓力達到了 26MPa，適用溫度范圍也達到了-40300。其優(yōu)點除了讀數直觀，結構簡單，安裝方便，維護方便外，還比玻璃管液面計更耐氟石和防爆，而且由于測量范圍大，可不受貯槽高度的限制，不易出現觀察盲點，故選用磁性液面計。2.3.6壓力表和溫度計的選擇壓力表選用彈性元件式的單彈簧管壓力

24、表溫度計選用電阻溫度計沈陽理工大學課程設計論文153容器強度的校核3.1液壓試驗的應力強度校核根據 GB 150.4-2011 中 11.4.9.1 中試驗液體一般采用水試驗合格后因立即將水排凈吹干。根據 GB 150.4-2011 中 11.4.9.3 中試驗溫度為 15。查閱 JB/T 4731-2005 中液壓試驗壓力公式 4-5 如下：=1，=1.25x0.1241=0.1551MPa ttp查閱 JB/T 4731-2005 中公式 4.8 如下液壓試驗時0.9TelR，殼體材料在試驗溫度下的屈服強度。elR，殼體元件最大薄膜應力。T，焊接接頭系數。54.3625MPa0.9x0.9

25、x235=190.35MPa所以滿足應力要求。3.2圓筒軸向彎矩計算圓筒軸向最大彎矩位于圓筒中間截面或鞍座平面上（如下圖 3.1） 1.25ttpp0362522 4tieTeP DMPa沈陽理工大學課程設計論文16圖 3.1 臥式容器載荷、支座反力、剪力及彎矩圖根據 JB/T 4731-2005 鋼制臥式容器中的公式 7-2,7-3 計算圓筒中間橫截面上的軸向彎矩和鞍座平面上的軸向彎矩。圓筒中間橫截面上的軸向彎矩2212112144413aRhFLALMhLL沈陽理工大學課程設計論文17=520.274KN.m22212 1.4030.71469797 8.44 0

26、.78.44 0.748.413 8.4M鞍座平面上的軸向彎矩KN.m2220.71.4030.718.42 0.7 8.4469797 0.7 120.3464 0.713 8.4M MM,所以圓筒軸向的最大彎矩在圓筒中間橫截面，M=520.274KN.m3.3圓筒軸向應力計算及校核根據 JB/T 4731-2005 鋼制臥式容器中的公式 7-4、7-5 可知：（1）圓筒中間橫截面上，由壓力及軸向彎矩引起的軸向應力 最高點處： 按下式進行計算 1129.623.14caeaePRMMPaR 最低點處： 按下式進行計算 12251.6623.14caeaePRMMPaR（2）支座處圓筒截面上，

27、由壓力及軸向彎矩引起的軸向應力 因鞍座平面上筒體被封頭加強，取鞍座包角，查 JB/T 4731-2005 表 7-1120可得 K1=1.0，K2=1.0 最高點處：按下式進行計算22121121413aRhALALMFAhL 沈陽理工大學課程設計論文18 a2321a31.4423.14ceePRMMPaK R 最低點處：按下式進行計算 a2422a29.823.14ceePRMMPaK R 圖 3.2 支座處圓筒軸向應力位置 （3）筒體軸向應力校核根據 JB/T 4731-2005 鋼制臥式容器中的 7.3.2.3 中的規(guī)定可知：對于操作狀態(tài)應滿足下列條件：a計算得到，取出最大拉應力（最大

28、正值）：14 1234max,t ，合格。 1234max,51.660.9 123110.7tMPaMPa b計算得到，取出最大壓應力（最小正值）：14 ，合格。對于水壓試驗狀態(tài)應滿足下列條件：a充滿水未加壓時計算得到，取出最大壓應力（最小負值）：14 1234min,TTTTac 1234min,tac 1234min,9.6123tacMPaMPa 沈陽理工大學課程設計論文19，合格。 1234min,9.6211.5TTTTacMPaMPab加壓狀態(tài)下計算得到，取出最大拉應力（最大正值） ；141234max,0.9TTTTelR，合格。1234max,51.660.9190.35TT

29、TTelMPaRMPa3.4圓筒及封頭切向剪應力的計算及校核3.4.1圓筒切向剪應力的計算在圓筒支座處橫截面上的剪應力，當圓筒被封頭加強時時，其最大剪應力位于靠近鞍座邊角處 C、D 點，如圖 3.3。=73.66MPa3aeK FR式中系數 K查閱 JB/T 4731-2005 鋼制臥式容器表 7-3，K=0.880封頭切向剪應力的計算圓筒被封頭加強時，封頭的最大剪應力按照 JB/T 4731-2005 鋼制臥式容器h式 7-10 計算：=45.199MPa4haheK FR式中系數查閱 JB/T 4731-2005 鋼制臥式容器表 7-3，=0.4014K4K沈陽理工大學課程設計論文20圖

30、3.3 圓筒切向剪應力位置3.4.2切向剪應力的校核圓筒的切向剪應力不應超過設計溫度下材料許用應力的 0.8 倍，即。 0.8t 73.660.898.4tMPaMPa封頭的切向剪應力，JB/T 4731-2005 鋼制臥式容器中的公式 7-11： 1.25thh式中：由內壓在封頭中引起的應力h橢圓封頭：=56.83MPa2cihheKp D式中：K橢圓形封頭形狀系數，。21262iiDKhK=0.93。，故合格。 45.1991.2596.93thhMPaMPa圓筒的周向應力計算及校核根據鞍座尺寸表知：4620bmm1.56378 1.561403 6521.13anbRmm沈陽理工大學課程

31、設計論文21即，所以此鞍座墊板作為加強用的鞍座。naRbb56. 14圓筒的有效寬度 ，當容器焊在支座上時，取1 . 0k，查2521.13bmmJB/4731-2005 表 7-3 可得。560.76,0.013KK(1).鞍座在橫截面最低點處周向應力 5520.1 0.76 469797.217.130.004 0.521ekK FMPab (2).鞍座角邊處的周向應力因為84005.9981403aLR 662221246979712 0.013 469797 1.403821.4144 0.004 0.5218.4 0.004aeeK FRFMPabL (3).應力校核 517.131

32、25tMPaMPa 符合要求，合格 MPat25.15612525. 125. 113663.5鞍座的設計及校核3.5.1腹板水平分力及強度校核支座腹板的水平分力根據 JB/T 4731-2005 鋼制臥式容器中的公式 7-25 計算：sF=0.204x467.797=95.84KNsF9K F式中系數值 JB/T 4731-2005 鋼制臥式容器中表 7-5 查得=0.2049K9K鞍座腹板有效截面內的水平方向平均拉應力，按下式計算：9當墊板起加強作用時：9014.72ssrreFMPaH bb式中：計算高度，取鞍座墊板底面至底板底面距離和兩者中的較小值，mm；sH/3aR沈陽理工大學課程設

33、計論文22鞍座腹板厚度，mm。0b鞍座墊板有效寬度，取=b，mm。rbrb應力應按下式進行校核：，故合格。 9214.72983saMPaMPa其中許用應力查閱 JB/T 4731-2005 鋼制臥式容器表 5-1 可知=147MPa。 sa3.6開孔補強的計算及校核根據 GB150 規(guī)定，當殼體上的開孔滿足下述全部要求時，可不另行補強。(1)設計壓力小于或等于 2.5MPa。(2)兩相鄰開孔中心的距離（對曲面間距以弧長計算）應不小于兩孔直徑之和的 2倍。(3)接管公稱外徑小于或等于 89mm。故該儲罐中只有 DN=500mm 的人孔需要補強。3.6.1補強設計方法判別按 HG/T 21516

34、-2014,選用回轉蓋板式平焊法蘭人孔。開孔直徑mm50422500C2dd2i933.333iDdmm故可以采用等面積法進行開孔補強計算。接管材料選用 Q-235C 鋼，其許用應力 t123MPa根據 GB150.3-2011 中式 6-1，A=d2(1)retf其中：殼體開孔處的計算厚度2.21mm接管的有效厚度12624etntCCmm強度削弱系數rf =1所以開孔所需補強面積為2etrAd2(1 f )504 2.211113.34mm沈陽理工大學課程設計論文233.6.2有效補強范圍有效寬度 B 的確定按 GB150.3-2011 中式 6-6，得：12nnt12B2d2 50410

35、08mmBd225042 62 6528mmBmax(B ,B )1008mm 3.6.3有效高度的確定(1）外側有效高度1h的確定根據 GB150.3-2011 中式 6-7，得：1nthd504 654.99mm11h230mmH111hmin(h ,h )50.99mm(2）內側有效高度2h的確定根據 GB150-1998 中式 8-9，得：2nthd504 850.99mm2h0222hminhh0（，）3.6.4補強面積的計算根據 GB150.3-2011 中式 6-9 式 6-11，分別計算如下：123eAAAA筒體多余面積1A 21eeterA(Bd) ()2() (1 f )1

36、00850442.21920.16mm接管厚度 接管的多余面積 221ettr2et2rA2h ()f2h ()f2 50.9942.211=182.54mmC焊角取 6.0mm，23A36mm=1138.7mm123eAAAA0.1746 28002.212 0.52 0.9 1230.5 0.1746itPDmmP 沈陽理工大學課程設計論文24根據 GB150.3-2011 中的規(guī)定：若,則開孔不需要另加補強。eAA沈陽理工大學課程設計論文254臥式儲罐的焊接4.1焊接接頭與坡口在壓力容器制造過程中，焊縫的接頭形式和焊縫的坡口形式都會直接影響容器的焊接質量，而容器的制造質量很大程度上取決于

37、容器的焊接質量，因此在容器的制造過程中對焊接方面的要求很高。4.1.1焊接接頭焊接接頭是焊縫、熔合線和熱影響區(qū)三部分的總稱。在焊接前，應根據焊接部分的形狀、尺寸、受力的不同，選擇合適的接頭類型。常見的接頭形式有對接、搭接、T 形接和角接等，如圖 4-1 所示。圖 4-1 常見的接頭形式在壓力容器設計中，GB150.1-2011 將壓力容器的焊接接頭分為 A，B，C，D 四類：A 類焊縫：受壓部分的縱向接頭（多層包扎壓力容器層板層縱向接頭除外）球形封頭與圓筒聯接的環(huán)向接頭，各類凸形封頭中所有拼焊接頭以及嵌入式接管與圓筒，封頭聯接的對接接頭等。B 類焊縫：受壓部分的環(huán)向接頭，橢圓形封頭小端與接管連

38、接的接頭。長頸法蘭與接管連接的接頭。但已規(guī)定的 A，C，D 類焊縫除外。C 類焊縫：平蓋，管板與圓筒非對接連接的接頭，法蘭與殼體接管的接頭，內封頭與圓筒的搭接填角接頭以及多層包扎壓力容器層板層縱向接頭。D 類焊縫：接管孔與殼體非對接連接的接頭凸緣，補強圈與殼體連接的接頭。但沈陽理工大學課程設計論文26已規(guī)定的 A，B 類的焊接接頭除外。E 類焊縫：非受壓元件與受壓元件之間的焊接接頭。由上述四類接頭的說明設計如下：橢圓形封頭與圓筒連接的環(huán)向接頭A 類受壓部分的環(huán)向接頭（筒節(jié)與筒節(jié)的對接）B 類法蘭與殼體接管的環(huán)向接頭C 類接管，補強圈等外加附件與殼體的非對接的接頭D 類鞍座與殼體，鞍座自身腹板，

39、墊板間的焊接接頭E 類在壓力容器設計中，對壓力容器的接頭形式主要有以下要求：aA、B 類焊縫是容器上要求最高的焊縫，必須采用對接焊縫。對接焊縫的優(yōu)點：易于焊透，質量易于保證，易于做無損檢測，可得到最好的焊縫質量。b對接接頭應采用等厚度焊接，當厚度不等的兩部分回轉殼體對接時，必須使接頭兩側的厚度保持基本相等，以盡量減小剛度差，降低應力集中，便于焊接。c.焊接接頭應便于進行無損檢測，對某些無損檢測要求較高的容器，應將一些搭接或角接的接頭設計成對接接頭，這樣不但使應力集中有所改善，而且能方便的進行射線或超聲波檢測，從而保證容器的焊接質量。4.1.2焊接坡口在該壓力容器中，筒節(jié)的焊接采用埋弧焊，筒體與

40、封頭的焊接及接管的焊接采用焊條電弧焊，在焊接過程中必須設置起弧板和收弧板，嚴禁在母材本體上隨意刮擦和引弧，對于本例 A，B 類焊縫，查焊接手冊第二版第三卷表 2-3 可知，由于本例中所用鋼板為名義壁厚 8mm，所以選擇 3 至 26mm的 Y 形坡口如圖：圖 4.1 A,B 類焊縫的坡口形式,及焊后效果坡口尺寸：沈陽理工大學課程設計論文27=4060（）0b3（mm）1P4（mm）對于本例中 C 類焊縫，查焊接手冊第二版第三卷表 2-3 可知：由于壁厚8mm，所以選擇 340mm的 V 形坡口如圖：坡口尺寸/mm：=3550（）b=04(mm) P=0（mm）圖 4.2 C 類焊縫的坡口形式,

41、及焊后效果4.2焊接順序4.2.1焊前清理在進行工件焊接之前，銑邊完成后，必須對焊接區(qū)及周邊區(qū)域進行清理，除去工件表面的銹漬，油污，水和工件表面的毛刺等污物，采用小型電動鋼絲刷對其進行清除，這樣能夠有效防止焊接過程中產生氣孔、夾雜或后期產生延遲裂紋等焊接缺陷的形成，根據規(guī)定及以往經驗，清理完成到焊接之間間隔時間不得超過兩小時，否則需要重新經行處理，嚴禁在超時并不處理的情況進行焊接。4.2.2焊接過程和順序在容器制造的過程中，焊接過程非常重要，其關系到產品的質量及使用過程的安全性，因此對于施工人員必須嚴格按照設計部門設計規(guī)定的合理焊接順序進行操作，由于筒體較長，為了保證工藝要求，采用先定位焊，后

42、分段焊，兩名焊工同時從兩側進行焊接，首先將筒體兩側焊接在一起再進行分段焊接，以減少變形和焊接殘余應力，同時也能提高焊接效率，縮短生產周期。沈陽理工大學課程設計論文28a.原材料采購，成分，力學性能檢驗，驗收入庫。b.鋼板切割下料（可采用激光，等離子切割，保證切割精度）和卷制。c.銑邊作業(yè)及焊前清理。d.單個筒節(jié)的縱向對接焊接（焊后需校圓）可同時進行支座的焊接。.e.一個筒體與一個封頭的環(huán)向對接焊接。f.多筒節(jié)間的環(huán)向對接焊接（需要進行定位焊，變位機配合操作） 。g.單端封頭焊接完成g.開人孔和各種接管口。h.接管和各種法蘭的焊接。i. 支座與筒體的最終組焊。4.2.3焊后處理整體工件焊接完成必須進行整體焊后處理。焊后處理主要包括熱處理和焊接檢驗（檢驗要在單道焊縫完成后緊跟檢驗，以便及時找到相關問題，缺陷，便于及時處理）