中北大學M液化石油氣儲罐設(shè)計

1、 中北大學課 程 設(shè) 計 說 明 書學生姓名： 學 號： 1002034231 學 院： 機械工程與自動化學院 專 業(yè)： 過程裝備與控制工程 陸輝山 閆宏偉 高 強魏秀業(yè) 劉 波 崔寶珍題 目： （15）M3液化石油氣儲罐設(shè)計 指導(dǎo)教師： 職稱: 2013年06月08日 中北大學課程設(shè)計任務(wù)書 2012/2013 學年 第 二 學期學 院： 機械工程與自動化學院 專 業(yè)： 過程裝備與控制工程 學 生 姓 名： 學 號： 1002034231 課程設(shè)計題目： （15）M3液化石油氣儲罐設(shè)計 起 迄 日 期： 06 月 08 日06月 22日 課程設(shè)計地點： 校內(nèi) 指 導(dǎo) 教 師：陸輝山 閆宏偉

2、高強 魏秀業(yè) 劉波 崔寶珍系 主 任： 姚竹亭 下達任務(wù)書日期: 2013年06月08日課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書1設(shè)計目的：1) 使用國家最新壓力容器標準、規(guī)范進行設(shè)計，掌握典型過程設(shè)備設(shè)計的全過程。2) 掌握查閱、綜合分析文獻資料的能力，進行設(shè)計方法和方案的可行性研究和論證。3) 掌握電算設(shè)計計算，要求設(shè)計思路清晰，計算數(shù)據(jù)準確、可靠，且正確掌握計算機操作和專業(yè)軟件的使用。4) 掌握工程圖紙的計算機繪圖。2設(shè)計內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)參數(shù)、條件、設(shè)計要求等）：1 原始數(shù)據(jù)設(shè)計條件表序號項 目數(shù) 值單 位備 注1名 稱液化石油氣儲罐2用 途液化石油氣儲配站3最高工作壓力1.77MPa由

3、介質(zhì)溫度確定4工作溫度-20485公稱容積（Vg）10/20/25/40/50M36工作壓力波動情況可不考慮7裝量系數(shù)(V)0.98工作介質(zhì)液化石油氣（易燃）9使用地點室外10安裝與地基要求儲罐底壁坡度0.010.0211其它要求管口表接管代號公稱尺寸連接尺寸標準連接面形式用途或名稱a1、a2 20HG20592-1997MFM液位計接口f80HG20592-1997MFM放氣管b500MFM人 孔e1、e280HG20592-1997MFM安全閥接口g50HG20592-1997MFM排污管j80HG20592-1997MFM液相出口管h80HG20592-1997MFM液相回流管k80HG

4、20592-1997MFM液相進口管i80HG20592-1997MFM氣相管d20HG20592-1997MFM壓力表接口c20HG20592-1997MFM溫度計接口課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書2設(shè)計內(nèi)容1）設(shè)備工藝、結(jié)構(gòu)設(shè)計；2）設(shè)備強度計算與校核；3）技術(shù)條件編制；4）繪制設(shè)備總裝配圖；5）編制設(shè)計說明書。3設(shè)計工作任務(wù)及工作量的要求包括課程設(shè)計計算說明書(論文)、圖紙、實物樣品等：1）設(shè)計說明書：主要內(nèi)容包括：封面、設(shè)計任務(wù)書、目錄、設(shè)計方案的分析和擬定、各部分結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計計算和確定、設(shè)計總結(jié)、參考文獻等； 2）總裝配圖設(shè)計圖紙應(yīng)遵循國家機械制圖標準和化工設(shè)備圖樣技術(shù)要求有關(guān)規(guī)定，圖

5、面布置要合理，結(jié)構(gòu)表達要清楚、正確，圖面要整潔，文字書寫采用仿宋體、內(nèi)容要詳盡，圖紙采用計算機繪制。課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書4主要參考文獻：1 國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局，GB150-1998鋼制壓力容器，中國標準出版社，19982 國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局，壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程，中國勞動社會保障出版社，19993 全國化工設(shè)備設(shè)計技術(shù)中心站，化工設(shè)備圖樣技術(shù)要求，2000，114 鄭津洋、董其伍、桑芝富，過程設(shè)備設(shè)計，化學工業(yè)出版社，20015 黃振仁、魏新利，過程裝備成套技術(shù)設(shè)計指南，化學工業(yè)出版社，20026 國家醫(yī)藥管理局上海醫(yī)藥設(shè)計院，化工工藝設(shè)計手冊，化學工業(yè)出版社，19967 蔡紀寧主編

6、，化工設(shè)備機械基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)書，化學工業(yè)出版社，2003年5設(shè)計成果形式及要求：1）完成課程設(shè)計說明書一份； 2）草圖一張（A1圖紙一張）3）總裝配圖一張 (A1圖紙一張)； 6工作計劃及進度：2013年06月08日：布置任務(wù)、查閱資料并確定設(shè)計方法和步驟 06月09、13、14、15日：機械設(shè)計計算（強度計算與校核）及技術(shù)條件編制06月16日06月19日：設(shè)計圖紙繪制（草圖和裝配圖）06月20日06月21日：撰寫設(shè)計說明書06月22日：答辯及成績評定系主任審查意見： 簽字： 年 月 日 第一章 儲罐設(shè)計介紹及介質(zhì)特性1、液化石油氣儲罐介紹液化石油氣儲罐是盛放液化石油氣的常用設(shè)備，常用儲罐一

7、般有兩種形式：球形儲罐和圓筒形儲罐。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, 焊接工作量大, 故安裝費用較高。一般貯存總量大于500m 3或單罐容積大于200m 3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500m 3, 單罐容積小于100m 3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。本文主要進行臥式圓筒形貯罐的設(shè)計。2、

8、液化石油氣的發(fā)展及應(yīng)用隨著石油化學工業(yè)的發(fā)展，液化石油氣作為一種化工基本原料和新型燃料，已愈來愈受到人們的重視。在化工生產(chǎn)方面，液化石油氣經(jīng)過分離得到乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯等，用來生產(chǎn)合塑料、合成橡膠、合成纖維及生產(chǎn)醫(yī)藥、炸藥、染料等產(chǎn)品。用液化石油氣作燃料，由于其熱值高、無煙塵、無炭渣，操作使用方便，已廣泛地進入人們的生活領(lǐng)域。此外，液化石油氣還用于切割金屬，用于農(nóng)產(chǎn)品的烘烤和工業(yè)窯爐的焙燒等。液化石油氣具有污染少、發(fā)熱量高、易于運輸、壓力穩(wěn)定、儲存設(shè)備簡單、供應(yīng)方式靈活等特點，所以被廣泛用作工業(yè)、商業(yè)和民用燃料。但液化石油氣中含有危害污染物質(zhì)較多對人體、環(huán)境都有很大的傷害，所以對液化石油

9、氣儲罐的要求也很嚴格。因而，提高液化石油氣儲罐的技術(shù)水平對安全儲備液化石油氣具有重要意義。3、液化石油氣的組成及物理特性常溫下對天然石油氣或石油煉制過程中產(chǎn)生的石油氣施加壓力，使其以液體狀態(tài)存在時稱液化石油氣。液化石油氣是以丙烷、丁烷為主要成分的多組分有機混合物，其組成部分由于石油產(chǎn)地的不同，各地石油氣組成成分也不同。取其大致比例如下：表1組成成分異辛烷乙烷丙烷異丁烷正丁烷異戊烷正戊烷乙炔各成分百分比0.012.2549.323.4821.963.791.190.02對于設(shè)計溫度下各成分的飽和蒸氣壓力如下：表2 各溫度下各組分的飽和蒸氣壓力溫度，飽和蒸汽壓力，MPa異辛烷乙烷丙烷異丁烷正丁烷異

10、戊烷正戊烷乙炔-2501.30.20.060.040.0250.0070-2001.380.270.0750.0480.030.0090002.3550.4660.1530.1020.0340.02402003.7210.8330.2940.2050.0760.058050071.7440.670.50.20.160.0011液化石油氣常溫常壓下呈氣體狀態(tài)，適當提高壓力或降低溫度即可轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w，體積將縮小200倍300倍。氣態(tài)液化石油氣比空氣重且易燃易爆，比重是空氣的1.5倍，爆炸極限僅為2%。為方便運輸、儲存和分配，通常采用常溫常壓以保持體積較小的液化狀態(tài)，所以液化石油儲罐為壓力容器。液化石

11、油氣液體的密度以單位體積的質(zhì)量表示，即kg/m3.它隨著溫度和壓力的不同而發(fā)生變化。因此，在表示液化石油氣氣體的密度時，必須規(guī)定溫度和壓力的條件。它的密度受溫度影響較大，溫度上升密度變小,同時體積膨脹。由于液體壓縮性很小，因此壓力對密度的影響也很小，可以忽略不計。4、儲罐的設(shè)計問題以及設(shè)計難點液化石油氣作為一種化工基本原料和新型燃料，已愈來愈受到大家的重視。由于該氣體具有易燃易爆的特點，因此在設(shè)計這種儲罐時，要注意與一般氣體儲罐的不同點，尤其要注意安全問題，還要注意在制造、安裝方面的特點。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、

12、壓力表、溫度計、液面計等。所以對液化石油氣的儲罐要求也很嚴格。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。本文主要討論臥式圓筒形液化石油氣貯罐的設(shè)計。在設(shè)計過程中，采用整體設(shè)計確定臥式液化石油氣儲罐的主要尺寸，同時要采用有效措施提高儲罐的耐腐性和耐熱性，并且要防止介質(zhì)的泄漏。設(shè)計時，要注意安全與防火，還要注意在制造、安裝等方面的特點。有效提高液化石油氣儲罐的技術(shù)水平對安全儲備液化石油氣具有重要意義。第2章 儲罐設(shè)計參數(shù)的確定1、設(shè)計溫度 根據(jù)本設(shè)計工藝要求，使用地點為太原市的室外，用

13、途為液化石油氣儲配站工作溫度為-2048，介質(zhì)為易燃易爆的氣體。 從表中我們可以明顯看出,溫度從50降到-25時,各種成分的飽和蒸氣壓力下降的很厲害,可以推斷,在低溫狀態(tài)下,由飽和蒸氣壓力引起的應(yīng)力水平不會很高。由上述條件選擇危險溫度為設(shè)計溫度。為保證正常工作，對設(shè)計溫度留一定的富裕量。所以，取最高設(shè)計溫度t=50，最低設(shè)計溫度t=25。根據(jù)儲罐所處環(huán)境，最高溫度為危險溫度，所以選t=50為設(shè)計溫度。2、設(shè)計壓力 該儲罐用于液化石油氣儲配供氣站，因此屬于常溫壓力儲存。工作壓力為相應(yīng)溫度下的飽和蒸氣壓。因此，不需要設(shè)保溫層。根據(jù)道爾頓分壓定律，我們不難計算出各種溫度下液化石油氣中各種成分的飽和蒸

14、氣分壓，如表：表2-1各種成分在相應(yīng)溫度下的飽和蒸氣分壓溫度, 飽和蒸氣分壓, MPa異辛烷乙烷丙烷異丁烷正丁烷異戍烷正戍烷乙烯-2500.0290.09460.0140.00880.000950.0000830-2000.0310.1270.01760.01050.001140.0001090000.0530.22040.03590.02240.001290.00025602000.0840.3940.0690.0450.002880.0006305000.1580.08250.15730.10980.007580.00190有上述分壓可計算再設(shè)計溫度t=50時，總的高和蒸汽壓力P=0.01

15、%0+2.25%7+47.3%1.744+23.48%0.67+21.96%0.5+3.79%0.2+1.19%0.16+0.02%0.0011=1.25901 MPa因為：P異丁烷（0.2）P液化氣(1.25901)P丙烷（1.744）當液化石油氣在50時的飽和蒸汽壓力高于異丁烷在50時的飽和蒸汽壓力時，若無保冷設(shè)施，則取50時丙烷的飽和蒸汽壓力作為最高工作壓力。根據(jù)HG20580-1998鋼制化工容器設(shè)計基礎(chǔ)規(guī)定，對于在規(guī)定的充裝系數(shù)范圍內(nèi)為，常溫下盛裝液化石油氣容器設(shè)計壓力的確定，確定此時設(shè)計壓力為Pc=1.77 MPa。由過程設(shè)備設(shè)計表4-11，可得出此時液化石油氣法蘭公稱壓力為2.5

16、MPa。3、設(shè)計儲量參考相關(guān)資料，石油液化氣密度一般為500-600Kg/m3，取石油液化氣的密度為580Kg/m3，盛裝液化石油氣體的壓力容器設(shè)計儲存量為：W=Vt=0.915580=7.83t第三章 主體材料的確定根據(jù)介質(zhì)的易燃易爆、有毒、有一定的腐蝕性等特性，存放溫度為-2048，最高工作壓力等條件。根據(jù)GB150-1998表4-1以及材料的經(jīng)濟性，選用筒體材料為低合金鋼16MnR（鋼材標準為GB6654）t=170MPa。選用16MnR為筒體材料，適用于介質(zhì)含有少量硫化物，具有一定腐蝕性，壁厚較大（8mm）的壓力容器。第四章 工藝計算1、筒體和封頭的設(shè)計：對于承受內(nèi)壓，且設(shè)計壓力Pc=

17、1.77MPa15m且比較接近，所以結(jié)構(gòu)設(shè)計合理。3、圓筒厚度的設(shè)計： 液柱靜壓力： 根據(jù)設(shè)計為臥式儲罐，所以儲存液體最大高度h maxD=1700mm。 P靜（max）=gh maxgD=5809.81.7=9.663Kpa 則P靜可以忽略不記。選用筒體材料為低合金鋼16MnR（鋼材標準為GB6654）t=170MPa。選用16MnR為筒體材料，適用于介質(zhì)含有少量硫化物，具有一定腐蝕性，壁厚較大（8mm）的壓力容器。根據(jù)GB150，初選厚度為625mm，最低沖擊試驗溫度為-20，熱軋?zhí)幚怼?=mm 對于低碳鋼和低合金鋼，需滿足腐蝕裕度C21mm，取C2=2mm由常用鋼板厚度負偏差表可查的，在

18、的鋼板標準下的負偏差。 d=+C2=+2=11.89mm ， n=d+C1=11.89+0.25=12.14mm 圓整后取名義厚度n=14mm ，t沒有變化，故取名義厚度14mm合適。水壓試驗校核壓力的確定 取 試驗壓力：PT=1.25P =1.251.77=2.21MPa水壓試驗的應(yīng)力16MnR鋼制容器在常溫水壓實驗時許可應(yīng)力因為，故筒體厚度滿足水壓實驗時強度要求。4、橢圓封頭厚度的設(shè)計： 為了得到良好的焊接工藝，封頭材料的選擇同筒體設(shè)計，同樣采用16MnR。 =9.86 mm同理，選取C2=2 mm ，C1=0.25 mm 。 n=+C1+C2=9.86+2+0.25=12.11 mm 圓

19、整后取名義厚度為n=14mm跟筒體一樣，選擇厚度為14mm的16MnR材料合適。第5章 結(jié)構(gòu)設(shè)計1、接管，法蘭，墊片和螺栓的選擇1）、接管和法蘭查化工工藝手冊表25-5液化石油氣儲罐的具體尺寸，選取開孔流速為u=20m/s，流量Q=45L/s,根據(jù)公式，算出管子內(nèi)徑d=59mm,根據(jù)強度校核和管子外徑規(guī)格，可以選用管子的外徑為80mm。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。根據(jù)壓力容器與化工設(shè)備實用手冊PN=2.5MPa時，確定選接管公稱通徑為DN=80mm。接管外徑的選用以B國內(nèi)沿用系列（公制管）為準，對于公稱壓

20、力0.25PN25MPa的接管，查壓力容器與化工設(shè)備實用手冊普通無縫鋼管，選材料為20R。對應(yīng)的管子尺寸如下如表:表5-1接管尺寸序號名稱公稱直徑管子外徑數(shù)量管口伸出量管子壁厚管子理論質(zhì)量kga1、a2液位計接口202521003.50.244f放氣管8089115061.26b人孔5005301300917.34e1、e2安全閥接口8089115061.26g排污管505711503.50.694j液相出口管8089115061.26h液相回流管8089115061.26k液相進口管8089115061.26i氣相管8089115061.26d壓力表接口202521003.50.244c溫度

21、計接口202521003.50.244由于除人孔外的所有接管均滿足以上要求，所以其他接管無需補強。人孔補強計算將在下面給出。根據(jù)法蘭公稱壓力為PN=2.5MPa，查HG/T 20592-1997 鋼制管法蘭、墊片、緊固件 標準 表4-4，選用PN=2.5MPa帶頸對焊法蘭（WN），由介質(zhì)特性和使用工況，查密封面型式的選用，表3.0.2。選擇密封面型式為凹凸面（MFM），壓力等級為1.016.0MPa，接管法蘭材料選用Q345R。根據(jù)各接管公稱通徑，查表4-4得各法蘭的尺寸。根據(jù)工藝需要開有不同的孔，對應(yīng)孔所選用的法蘭詳細參數(shù)及相關(guān)標準如下：圖3 接管法蘭結(jié)構(gòu)法蘭尺寸如表：表5-2 接管法蘭結(jié)構(gòu)

22、尺寸表【3】序號名稱公稱直徑DN鋼管外徑法蘭外徑D螺栓孔中心圓直徑K螺栓孔直徑L螺栓孔數(shù)量n螺栓Th法蘭厚度C法蘭頸法蘭高度H法蘭質(zhì)量(Kg)NSRB Ba1、a2液位計口202510575144M1216403.264401.05f放氣管8089200160188M16241105.6126585.03b安全閥口8089200160188M16241105.6126585.03e1、e2排污口5057165125184M162074485483.11g液相出口8089200160188M16241105.6126585.03j液相回流管8089200160188M16241105.61265

23、85.03h液相進口8089200160188M16241105.6126585.03k氣相管8089200160188M16241105.6126585.03i壓力表口202510575144M1216403.264401.05d溫度計口202510575144M1216403.264401.05B、墊片的選擇墊片選用查閱課本P143表4-11墊片選用表，根據(jù)介質(zhì)液化石油氣，公稱壓力PN=2.5MPa及工作溫度501，根據(jù)設(shè)計壓力為Pc=2.5MPa，采用金屬纏繞式墊片帶內(nèi)環(huán)形（代號為B），選擇法蘭的密封面均采用MFM（凹凸面密封）。纏繞金屬為304不銹鋼，填充材料為柔性石墨或石棉。對應(yīng)墊片

24、尺寸如表：得對應(yīng)墊片尺寸如表： 表5-3墊片尺寸符號管口名稱公稱直徑DN(mm)內(nèi)環(huán)內(nèi)徑D1(mm)纏繞墊內(nèi)環(huán)厚度T1(mm)內(nèi)徑D2外徑D3厚度Ta液位計口202736502.51.8b放氣管80861061202.51.8c人孔5005125495753.22.4d安全閥80861061202.51.8e排污口505773872.51.8f液相出口80861061202.51.8g液相回流管80861061202.51.8h液相進口80861061202.51.8i氣相管80861061202.51.8j壓力表口202736202.51.8k溫度計口202736202.51.8C、 螺栓（

25、螺柱）的選擇根據(jù)密封所需壓緊力大小計算螺栓載荷，選擇合適的螺柱材料。計算螺栓直徑與個數(shù)，按螺紋和螺栓標準確定螺栓尺寸。選擇螺栓材料為Q345R。螺母的材料選用及具體尺寸應(yīng)符合以下要求：查HG/T 20592-1997鋼制管法蘭、墊片、緊固件中表5.0.07-9和附錄中標A.0.1，得螺柱的長度和平墊圈尺寸：螺母的選用要與法蘭專用螺栓配合使用，螺母的相關(guān)尺寸應(yīng)滿足以下要求:螺母的材料選用及具體尺寸應(yīng)符合以下要求：表5-4 螺栓及墊圈尺寸名稱管口名稱公稱直徑螺紋螺柱長緊固件用平墊圈 mmd1d2ha液位計管20M127513242.5b放氣管80M169017303d安全閥80M169017303

26、e排污口50M169017303f液相出口80M1610017303g液相回流管80M1610017303h液相進口80M1610017303i氣相管80M1610017303j壓力表口20M127013242.5k溫度計口20M127013242.54、人孔的設(shè)計 4.1、人孔的選取查壓力容器與化工設(shè)備實用手冊，可選回轉(zhuǎn)蓋帶頸對焊法蘭人孔。由使用地為太原市室外，確定人孔的公稱直徑DN=500mm，以方便工作人員的進入檢修。配套法蘭與上面的法蘭類型相同，根據(jù)HG/T 21518-2005回轉(zhuǎn)蓋帶頸對焊法蘭人孔，查表3-1，由PN=2.5MPa選用凹凸面的密封形式MFM，采用8.8級35CrMo

27、A等長雙頭螺柱連接。其明細尺寸見下表：圖3-6回轉(zhuǎn)蓋帶頸對焊法蘭人孔表5-5人孔尺寸表密封面形式公稱壓力公稱直徑dwsdD凹凸面2.5MPa50053012500730660280123bABL螺柱數(shù)量螺母數(shù)量螺柱尺寸總質(zhì)量kg444348405200300302040M36180331人孔外伸長度為300mm4.2、人孔補強圈設(shè)計1 )補強設(shè)計方法判別按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d=di+2c=500+22=504mm ， 則dDi2=1700/2=850mm故可以采用等面積法進行開孔補強計算。接管材料選用16MnR號鋼，其許

28、用應(yīng)力t=170MnPa，根據(jù)GB150-1998中，其中：殼體開孔處的計算厚度9.89mm。接管的有效厚度強度削弱系數(shù)，所以開孔所需補強面積為：A=5049.89=4984.56mm22)有效補強范圍2.1補強有效寬度B的確定：按GB150中有：B1=2d=2504=1008 mm，B2=d+2n+2nt=504+212+212=552 mmB=max（B1 ， B2）=1008 mm2.2有效高度的確定外側(cè)有效高度的確定，根據(jù)GB150中式8-8，得： h1= ，內(nèi)側(cè)有效高度的確定，根據(jù)GB150-1998中式8-9，得：h2=，3)有效補強面積根據(jù)GB150中式8-10 式8-13，分別

29、計算如下：Ae=A1+A2+A33.1筒體多余面積3.2管的多余面積接管厚度：焊縫金屬截面積：焊角取6.0mm，則3.3補強面積Ae=A1+A2+A3=937.44+1104.76+36=2078.2mm2，因為AeA=4984.56mm2，所以開孔需另行補強。A4= A Ae=4984.56-2078.2=2906.36 mm2補強圈設(shè)計：根據(jù)DN500取補強圈外徑D=840mm。因為BD，所以在有效補強范圍。補強圈內(nèi)徑d=530+10=540mm補強圈厚度：=A4(D-d)=9.688mm圓整取名義厚度為10mm,但為便于制造時準備材料，補強圈名義厚度也可以取為封頭的厚度為14mm。根據(jù)G

30、B-150，JB/T4736-2002，補強圈焊接形式D型， D1=d0+(612)。表3-6 補強圈補強及附件的選擇接管公稱直徑DN/mm外徑D2內(nèi)徑D1厚度（）重量（Kg）5008405401441.55、鞍座選型和結(jié)構(gòu)設(shè)計5.1、鞍座選型該臥式容器采用雙鞍座式支座，根據(jù)工作溫度為-2048，按JB/T 4731-2005 表5-1選擇鞍座材料為16MnR，使用溫度為-20250，許用應(yīng)力為sa= 170MPa。估算鞍座的負荷：計算儲罐總重量 m=m1+2m2+m3+m4 。其中：m1 為筒體質(zhì)量：對于16MnR普通碳素鋼，取=7.85103kg/m3m2為單個封頭的質(zhì)量：查標準JB/T

31、4746-2002 鋼制壓力容器用封頭中標B.2 EHA橢圓形封頭質(zhì)量，可知。m3為充液質(zhì)量：液化石油氣水 故m3（max）=水V=1000V=1000（/41.726+20.6999）=15018.6 kg 。m4為附件質(zhì)量：選取人孔后，查得人孔質(zhì)量為331 kg，其他接管質(zhì)量總和估為400 kg。綜上述：總質(zhì)量 m=m1+2m2+m3+m4=3521.66+2354.3+15018.6+3022+400 20252kg。 每個鞍座承受的重量為 G/2=mg / 2=202529.8/2=99.24 kN由此查JB 4712.1-2007 容器支座。選取輕型，焊制A，包角為120，有墊板的鞍

32、座.，筋板數(shù)為4。查JB 4712.1-2007表3得鞍座尺寸如表5，示意圖如下圖：表3-7鞍座支座結(jié)構(gòu)尺寸公稱直徑DN1700腹板28墊板b4390允許載荷Q/kN275 筋板l327548鞍座高度h250b2170e70底板l11220b3240螺栓間距l(xiāng)21040b120038螺孔/孔長D/l24/40112弧長1990重量kg122圖3-11鞍座5.2、鞍座位置的確定因為當外伸長度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

33、間圓筒的彎矩，通常取尺寸A不超過0.2L值，為此中國現(xiàn)行標準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。由標準橢圓封頭 ，有 h=H-Di / 4=450-1700 / 4=25mm故 A0.2(L+2h)=0.2(6000+225)=1210mm由于接管比較多，所以固定支座位于儲罐接管較多的左端。此外，由于封頭的抗彎剛度大于圓筒的抗彎剛度，故封頭對于圓筒的抗彎剛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，JB 4731 還規(guī)定當滿足A0.2L時，最好使

34、A0.5R m（Rm=Ri+n/2），即Rm=8500+14/2=857mm 。A0.5Rm =0.5857=428.5mm ,取A=420mm 。綜上述：A=420 mm （A為封頭切線至封頭焊縫間距離，L為筒體和兩封頭直邊段的總長）6、視鏡設(shè)計查HG/T21619-1986壓力容器視鏡，所選視鏡玻璃用鋼化硼硅玻璃，襯墊為石棉橡膠板，壓緊環(huán)、接緣、螺栓、螺母所用材料為A3，視鏡的尺寸如下表： 表5-6視鏡尺寸公稱直徑公稱壓力DD1b1b2H螺柱重量標準圖圖號數(shù)量直徑不銹鋼502.451301003426846M125.1HGJ501-86-137、液面計設(shè)計與安全閥設(shè)計由于儲罐工作溫度為-2

35、048，查壓力容器與化工設(shè)備實用手冊，選取磁性液面計。公稱直徑為DN=20mm。選取兩個L=1100mm的液位計。由操作壓力P=1.9184MPa，工作溫度為-2048，盛放介質(zhì)為液化石油氣體。選擇安全閥的公稱壓力PN=25kg/cm2，最高工溫度為150，材料為可鍛鑄件的彈簧微啟式安全閥，型號為A41H-25。公稱直徑DN=80mm。8、焊接的設(shè)計8.1、焊接接頭的設(shè)計為保證焊接質(zhì)量，易于檢查。筒體上的所有焊縫及環(huán)向接頭、封頭上的拼接接頭，都采用對接焊。對于人孔和筒體的焊接部位，因為兩板厚度差大于3m，必須進行削薄加工，以使兩側(cè)面厚度基本相等。8.2、容器焊接接頭坡口設(shè)計 8.2.1、筒體和

36、封頭的焊接：因為筒體的厚度=12mm（3,20），所以選用殼體的縱焊縫為內(nèi)外壓對稱的Y形坡口，殼體的環(huán)焊縫為內(nèi)外不對稱的Y形坡口，且內(nèi)側(cè)較小。坡口的結(jié)構(gòu)尺寸：b=2mm，p=2mm，=60。 接管與筒體的焊接=45+5 b=20.5 p20.5 H1=t t =8 k30.78圖8.1 帶補強圈焊接接頭結(jié)構(gòu)8.3 焊接方法與材料 對于一般的壓力容器焊接，方法均為手工電弧焊。焊接材料為焊條。筒體和接管間的焊接屬于低碳鋼和低合金鋼之間的焊接。應(yīng)選用強度較低的鋼材等強度的焊條焊接。焊條類型：E5018 鐵粉低氫鉀型第六章 強度校核鋼制臥式容器計算單位計 算 條 件 簡 圖設(shè)計壓力 p1.77MPa

37、設(shè)計溫度 t50筒體材料名稱16Mn(熱軋)封頭材料名稱16MnR(熱軋)封頭型式橢圓形筒體內(nèi)直徑Di1700mm筒體長度 L6000mm筒體名義厚度 dn14mm支座墊板名義厚度 drn8mm筒體厚度附加量 C2mm腐蝕裕量 C12mm筒體焊接接頭系數(shù) F0.9封頭名義厚度 dhn14mm封頭厚度附加量 Ch2mm鞍座材料名稱16MnR鞍座寬度 b200mm鞍座包角 120支座形心至封頭切線距離 A445mm鞍座高度 H250mm地震烈度 低于7度內(nèi)壓圓筒校核計算單位計算條件筒體簡圖計算壓力 Pc 1.78MPa設(shè)計溫度 t 50.00 C內(nèi)徑 Di 1700.00mm材料 16MnR(熱軋

38、) ( 板材 )試驗溫度許用應(yīng)力 s 170.00MPa設(shè)計溫度許用應(yīng)力 st 170.00MPa試驗溫度下屈服點 ss 345.00MPa鋼板負偏差 C1 0.00mm腐蝕裕量 C2 2.00mm焊接接頭系數(shù) f 0.90厚度及重量計算計算厚度 d = = 9.95mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 12.00mm名義厚度 dn = 14.00mm重量 3550.56Kg壓力試驗時應(yīng)力校核壓力試驗類型 液壓試驗試驗壓力值PT = 1.25P = 2.2100 (或由用戶輸入)MPa壓力試驗允許通過的應(yīng)力水平 sTsT 0.90 ss = 310.50MPa試驗壓力下圓筒的應(yīng)力 s

39、T = = 175.16 MPa校核條件 sT sT校核結(jié)果 合格壓力及應(yīng)力計算最大允許工作壓力 Pw= = 2.14486MPa設(shè)計溫度下計算應(yīng)力 st = = 126.95MPastf 153.00MPa校核條件stf st結(jié)論 合格左封頭計算計算單位 計算條件橢圓封頭簡圖計算壓力 Pc 1.78MPa設(shè)計溫度 t 50.00 C內(nèi)徑 Di 1700.00mm曲面高度 hi 425.00mm材料 16MnR(熱軋) (板材)試驗溫度許用應(yīng)力 s 170.00MPa設(shè)計溫度許用應(yīng)力 st 170.00MPa鋼板負偏差 C1 0.00mm腐蝕裕量 C2 2.00mm焊接接頭系數(shù) f 0.90厚

40、度及重量計算形狀系數(shù) K = = 1.0000計算厚度 d = = 9.92mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 12.00mm最小厚度 dmin = 2.55mm名義厚度 dn = 14.00mm結(jié)論 滿足最小厚度要求重量 354.28 Kg壓 力 計 算最大允許工作壓力 Pw= = 2.15240MPa結(jié)論 合格右封頭計算計算單位 計算條件橢圓封頭簡圖計算壓力 Pc 1.78MPa設(shè)計溫度 t 50.00 C內(nèi)徑 Di 1700.00mm曲面高度 hi 425.00mm材料 16MnR(熱軋) (板材)試驗溫度許用應(yīng)力 s 170.00MPa設(shè)計溫度許用應(yīng)力 st 170.00M

41、Pa鋼板負偏差 C1 0.00mm腐蝕裕量 C2 2.00mm焊接接頭系數(shù) f 0.90厚度及重量計算形狀系數(shù) K = = 1.0000計算厚度 d = = 9.92mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 12.00mm最小厚度 dmin = 2.55mm名義厚度 dn = 14.00mm結(jié)論 滿足最小厚度要求重量 354.28 Kg壓 力 計 算最大允許工作壓力 Pw= = 2.15240MPa結(jié)論 合格臥式容器（雙鞍座）計算單位計 算 條 件 簡 圖 計算壓力 pC1.77MPa 設(shè)計溫度 t50 圓筒材料16Mn(熱軋) 鞍座材料16MnR 圓筒材料常溫許用應(yīng)力 s163MPa

42、圓筒材料設(shè)計溫度下許用應(yīng)力st163MPa 圓筒材料常溫屈服點 ss345MPa 鞍座材料許用應(yīng)力 ssa170MPa 工作時物料密度 1000kg/m3 液壓試驗介質(zhì)密度 1000kg/m3 圓筒內(nèi)直徑Di1700mm 圓筒名義厚度 14mm 圓筒厚度附加量 2mm 圓筒焊接接頭系數(shù) 0.9 封頭名義厚度 14mm 封頭厚度附加量 Ch2mm 兩封頭切線間距離 6050mm 鞍座墊板名義厚度 8mm 鞍座墊板有效厚度 8mm 鞍座軸向?qū)挾?b200mm 鞍座包角 120 鞍座底板中心至封頭切線距離 A445mm 封頭曲面高度 425mm 試驗壓力 pT2.21MPa 鞍座高度 H250mm腹

43、板與筋板(小端)組合截面積 14880mm2 腹板與筋板(小端)組合截面斷面系數(shù)286214mm3 地震烈度0 配管軸向分力 0N圓筒平均半徑 857mm 物料充裝系數(shù) 0.9支 座 反 力 計 算 圓筒質(zhì)量(兩切線間)3580.25kg 封頭質(zhì)量(曲面部分)349.984kg 附件質(zhì)量5233kg 封頭容積(曲面部分)6.4311e+08mm3 容器容積(兩切線間)V = 1.50185e+10mm3 容器內(nèi)充液質(zhì)量工作時, 13516.7壓力試驗時, = 15018.5kg 耐熱層質(zhì)量0kg總質(zhì)量工作時, 23029.9壓力試驗時, 24531.7kg單位長度載荷34.1515 36.37

44、87N/mm支座反力112985 120353120353N筒 體 彎 矩 計 算圓筒中間處截面上的彎矩工作時= 1.10704e+08壓力試驗= 1.17924e+08Nmm支座處橫截面彎矩工作時 -2.95888e+06壓力試驗 -3.15184e+06Nmm系 數(shù) 計 算K1=0.106611K2=0.192348K3=1.17069K4=K5=0.760258K6=0.0147393K6=0.0121156K7=K8=K9=0.203522C4=C5=筒 體 軸 向 應(yīng) 力 計 算軸向應(yīng)力計算操作狀態(tài) 67.204 64.2061MPa -4.00029 -0.555863MPa水壓試驗狀態(tài) -4.259 -0.592112MPa 83.1766 79.9832應(yīng)力校核許用壓縮應(yīng)力0.00132706根據(jù)圓筒材料查GB150圖6-36