38M3液化石油儲罐結構工藝及焊接工藝設計_畢業(yè)設計（論文）

1、畢業(yè)設計論文38m 3液化石油儲罐結構工藝及焊接工藝設計摘 要液化石油氣貯罐是盛裝液化石油氣的常用設備，由于該氣體具有易燃易爆的特點，因此在設計這種貯罐時，要注意與一般氣體貯罐的不同點，尤其是平安與防火，還要注意在制造、安裝等方面的特點。臥式儲罐設計是以應力分析為主要途徑，以材料力學為根底，對容器的各個主要受壓局部進行設計。其設計的目的主要是確定合理、經濟的結構形式，并滿足制造、檢驗、裝配、運輸和維修等方面要求，設計中主要從強度和剛度兩方面進行設計保證容器不因過渡變形而發(fā)生泄露失效，最終到達平安可靠的工作性能的要求。 該液化石油儲罐依據GB150、JB/T4732等設計標準、嚴格執(zhí)行TSG R

2、0004-2021?固定式壓力容器平安技術監(jiān)察規(guī)程?的規(guī)定，充分考慮節(jié)能降耗的要求，基于彈性失效準那么，完成對液化石油氣儲罐的設計；在AUTOCAD中正確繪出裝配圖；以儲罐的 建模，分析儲罐整體的 應力，數(shù)據顯示在人孔接管與殼體連接處發(fā)生應力集中，同時經過查閱資料，運用公式也證明了只有人孔接管需要補強；然后對該儲罐進行了補強設計。關鍵詞：臥式儲罐，應力，剛度，強度，結構設計38m3 LIQUEFIED OIL TANK STRUCTURE DESIGN PROCESS AND WELDING PROCESSABSTRACTLiquefied petroleum gas storage tank

3、 is holding common equipment of liquefied petroleum gas (LPG), due to the characteristics of the gas is flammable and explosive, so in the design of the storage tank, to pay attention to the differences and common gas storage tank, especially for security and fire prevention, note also that in the a

4、spect of manufacture, installation, etc.Horizontal tank design is based on stress analysis as the main way, on the basis of mechanics of materials, to design the main compression portion of the container. Its design purpose is mainly to determine the reasonable, economic structure, and satisfy the f

5、abrication, inspection, assembly, transportation and maintenance requirements, mainly from two aspects of strength and stiffness in the design of design to ensure container does not leak due to transition of deformation failure, eventually reached the requirements of safe and reliable work performan

6、ce.The liquefied oil tank based on GB150, JB/T4732 Design standards, strict enforcement of TSG R0004-2021 stationary pressure vessels safety technology supervision procedures provisions, give full consideration to saving energy and reducing consumption, based on the elastic failure criteria (Design

7、by Rule), and complete Design of LPG storage tank; Correct draw assembly drawings in AUTOCAD; Tank model, was used to analyze the overall stress of the storage tank, the data displayed in the manhole pipe and casing joint stress concentration occurs, through access to information at the same time, u

8、sing the formula is also proved that only need manhole over reinforcement; Then has carried on the reinforcement to the tank design.KEY WORDS: Horizontal tank, Stress, Stiffness, Strength, Structure design目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc358893273 摘 要 PAGEREF _Toc358893273 h I HYPERLINK l _Toc3588

9、93274 ABSTRACT PAGEREF _Toc358893274 h II HYPERLINK l _Toc358893275 目錄 PAGEREF _Toc358893275 h III HYPERLINK l _Toc358893276 前言 PAGEREF _Toc358893276 h 1 HYPERLINK l _Toc358893277 第1章 設計參數(shù)的選擇 PAGEREF _Toc358893277 h 3 HYPERLINK l _Toc358893278 1.1 液化石油氣參數(shù)確實定 PAGEREF _Toc358893278 h 3 HYPERLINK l _To

10、c358893279 1.2 設計溫度 PAGEREF _Toc358893279 h 3 HYPERLINK l _Toc358893280 設計壓力 PAGEREF _Toc358893280 h 4 HYPERLINK l _Toc358893281 設計儲量 PAGEREF _Toc358893281 h 5 HYPERLINK l _Toc358893282 1.5 主要元件材料的選擇 PAGEREF _Toc358893282 h 5 HYPERLINK l _Toc358893283 1.5.1 筒體材料的選擇 PAGEREF _Toc358893283 h 5 HYPERLIN

11、K l _Toc358893284 1.5.2 鞍座材料的選擇 PAGEREF _Toc358893284 h 5 HYPERLINK l _Toc358893285 1.5.3 地腳螺栓的材料選擇 PAGEREF _Toc358893285 h 5 HYPERLINK l _Toc358893286 第2章 容器的結構設計 PAGEREF _Toc358893286 h 6 HYPERLINK l _Toc358893287 2.1 圓筒厚度的設計 PAGEREF _Toc358893287 h 6 HYPERLINK l _Toc358893288 封頭壁厚的設計 PAGEREF _Toc

12、358893288 h 6 HYPERLINK l _Toc358893289 筒體和封頭的結構設計 PAGEREF _Toc358893289 h 7 HYPERLINK l _Toc358893290 2.3.1 筒體設計 PAGEREF _Toc358893290 h 7 HYPERLINK l _Toc358893291 2.3.2 封頭設計 PAGEREF _Toc358893291 h 7 HYPERLINK l _Toc358893292 人孔的選擇 PAGEREF _Toc358893292 h 8 HYPERLINK l _Toc358893293 2.5 通用件的選用 PA

13、GEREF _Toc358893293 h 9 HYPERLINK l _Toc358893294 2.5.1 接管和法蘭 PAGEREF _Toc358893294 h 9 HYPERLINK l _Toc358893295 2.5.2 墊片 PAGEREF _Toc358893295 h 12 HYPERLINK l _Toc358893296 2.5.3 螺栓螺柱的選擇 PAGEREF _Toc358893296 h 13 HYPERLINK l _Toc358893297 2.6 鞍座選型和結構設計 PAGEREF _Toc358893297 h 14 HYPERLINK l _Toc

14、358893298 2.6.1 鞍座選型 PAGEREF _Toc358893298 h 14 HYPERLINK l _Toc358893299 2.6.2 鞍座的安裝位置 PAGEREF _Toc358893299 h 15 HYPERLINK l _Toc358893300 人孔補強圈設計 PAGEREF _Toc358893300 h 15 HYPERLINK l _Toc358893301 2.8 其他附件的設計 PAGEREF _Toc358893301 h 16 HYPERLINK l _Toc358893302 2.8.1 液面計的設計 PAGEREF _Toc35889330

15、2 h 16 HYPERLINK l _Toc358893303 2.8.2 平安閥的設計 PAGEREF _Toc358893303 h 16 HYPERLINK l _Toc358893304 第3章 應力校核 PAGEREF _Toc358893304 h 17 HYPERLINK l _Toc358893305 水壓試驗應力校核 PAGEREF _Toc358893305 h 17 HYPERLINK l _Toc358893306 3.2 圓筒軸向彎矩計算 PAGEREF _Toc358893306 h 17 HYPERLINK l _Toc358893307 3.2.1 圓筒中間截

16、面上的軸向彎矩 PAGEREF _Toc358893307 h 17 HYPERLINK l _Toc358893308 3.2.2 支座截面處的彎矩 PAGEREF _Toc358893308 h 18 HYPERLINK l _Toc358893309 3.3 圓筒軸向應力計算并校核 PAGEREF _Toc358893309 h 18 HYPERLINK l _Toc358893310 3.3.1 圓筒中間截面上的軸向應力 PAGEREF _Toc358893310 h 18 HYPERLINK l _Toc358893311 3.3.2 由壓力及軸向彎矩引起的軸向應力計算并校核 PAG

17、EREF _Toc358893311 h 19 HYPERLINK l _Toc358893312 3.3.3 圓筒軸向應力校核 PAGEREF _Toc358893312 h 19 HYPERLINK l _Toc358893313 3.4 切向剪應力的計算及校核 PAGEREF _Toc358893313 h 20 HYPERLINK l _Toc358893314 3.4.1 圓筒切向剪應力的計算 PAGEREF _Toc358893314 h 20 HYPERLINK l _Toc358893315 3.5 鞍座應力計算并校核 PAGEREF _Toc358893315 h 20 HY

18、PERLINK l _Toc358893316 地震引起的地腳螺栓應力 PAGEREF _Toc358893316 h 21 HYPERLINK l _Toc358893317 第4章 焊接工藝設計 PAGEREF _Toc358893317 h 22 HYPERLINK l _Toc358893318 儲罐的根本構成 PAGEREF _Toc358893318 h 22 HYPERLINK l _Toc358893319 4.2 技術要求 PAGEREF _Toc358893319 h 23 HYPERLINK l _Toc358893320 材料的選擇 PAGEREF _Toc358893

19、320 h 24 HYPERLINK l _Toc358893321 焊接技術特性及要求 PAGEREF _Toc358893321 h 25 HYPERLINK l _Toc358893322 4.4.1 技術特性 PAGEREF _Toc358893322 h 25 HYPERLINK l _Toc358893323 4.4.2 技術要求 PAGEREF _Toc358893323 h 25 HYPERLINK l _Toc358893324 焊接工藝流程 PAGEREF _Toc358893324 h 26 HYPERLINK l _Toc358893325 4.5.1 焊縫編號及示意圖

20、 PAGEREF _Toc358893325 h 27 HYPERLINK l _Toc358893326 4.5.2 接管與殼體封頭的焊接 PAGEREF _Toc358893326 h 27 HYPERLINK l _Toc358893327 4.5.3 各筒節(jié)縱向焊縫焊接工藝分析 PAGEREF _Toc358893327 h 32 HYPERLINK l _Toc358893328 4.5.4 各筒節(jié)環(huán)向焊縫焊接工藝分析 PAGEREF _Toc358893328 h 34 HYPERLINK l _Toc358893329 4.5.5 焊后熱處理工藝參數(shù) PAGEREF _Toc35

21、8893329 h 35 HYPERLINK l _Toc358893330 結論 PAGEREF _Toc358893330 h 36 HYPERLINK l _Toc358893331 謝 辭 PAGEREF _Toc358893331 h 37 HYPERLINK l _Toc358893332 參考文獻 PAGEREF _Toc358893332 h 38 HYPERLINK l _Toc358893333 外文資料翻譯 PAGEREF _Toc358893333 h 39前言隨著科技開展的日新月異，由于我國石油資源的限制，必須充分利用國外石油資源。目前我國每年均要進口幾千萬噸原油和幾

22、百萬噸液化石油氣，才能滿足國民經濟和人民生活的需要。儲罐，壓力容 dtylrq 另一方面，隨著全球經濟一體化的開展和我國即將參加世界貿易組織(WTO)，我國必須大力增加石油儲藏資源，以減少國際局勢動亂對我國經濟的影響。以上情況迫切要求我們大力增加石油儲存能力，開展大型儲罐。目前(1015)萬m3的浮頂罐是世界各國儲存原油的主體罐型。日本已建成了單罐容量為16萬m3的大型儲罐，還設計出了18萬m3和30萬m3的特大型儲罐。 我國陸續(xù)在秦皇島、黃島、浙江舟山和大連等地建造了十幾座10萬m3的浮頂原油罐(系引進日本的技術與主要材料)，使得5萬m3和10萬m3浮頂罐已成為我國目前原油儲存的主體罐型。由

23、于大容量儲罐的單位容量的耗鋼量、投資及運營費用較低，為了適應我國原油進口和適當儲藏的形勢，我們面臨建造更大容量儲罐的任務。 在選材方面，根據介質的易燃易爆、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。根據國標規(guī)定選用16MnR為筒體材料，適用于介質含有少量硫化物，具有一定腐蝕性，壁厚較大8mm的壓力容器。為了得到良好的焊接工藝，封頭材料和筒體材料一致，也是16MnR。對于汽油、噴氣燃料和柴油等大宗油料的儲罐，隨著石油和石油化工企業(yè)生產加工裝置的大型化，也正朝著大型化開展。深圳某些石化企業(yè)已建成了一批(25)萬m3的內浮頂成品油料儲罐。 對于液化石油氣的儲存，在沿海地區(qū)

24、要大力開發(fā)大型常壓低溫儲罐，以滿足液化石油氣需求量日益增長(主要由國外進口)的儲存要求。對于液化石油氣的生產企業(yè)，它的主體罐型將是在常溫壓力下儲存l0003000 m3的球罐。因為在這些企業(yè)中，液化石油氣的儲罐儲存能力一般為7天10天的生產量。由于油料周轉快，要采用常壓低溫儲存，就必須設置龐大的致冷設備，將生產裝置生產的溫度為40左右的液化石油氣降至-4(丁烷)-42(丙烷)，而液化石油氣的出廠手段一般為鐵路罐車、汽車罐車或水運裝船，用戶都不要求進低溫的液化石油氣，這樣就會造成能量的巨大浪費和作業(yè)困難，所以在這些液化石油氣的生產企業(yè)中采用大容量常壓低溫儲罐在經濟上是不可行的。 本課題針對于38

25、m3液化石油儲罐的設計，主要是為了了解中小型儲罐存在的意義和對一些場合特殊的用途。通過此次對該儲罐的結構及焊接工藝的研究中，更能夠加深理解儲罐類產品對化工工業(yè)開展的重要性。第1章 設計參數(shù)的選擇液化石油氣參數(shù)確實定液化石油氣的主要組成局部由于石油產地的不同，各地石油氣組成成分也不同。取其大致比例如下：表1-1 液化石油氣組成成分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2對于設計溫度下各成分的飽和蒸氣壓力如下：表1-2 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戊烷正戊烷乙炔-2500-200000020005007設計溫度 根據本設

26、計工藝要求，使用地點為太原市的室外，用途為液化石油氣儲配站工作溫度為-2048，介質為易燃易爆的氣體。 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力水平不會很高。由上述條件選擇危險溫度為設計溫度。為保證正常工作，對設計溫度留一定的富裕量。所以，取最高設計溫度t=50，最低設計溫度t=25。根據儲罐所處環(huán)境，最高溫度為危險溫度，所以選t=50為設計溫度。設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。工作壓力為相應溫度下的飽和蒸氣壓。因此，不需要設保溫層。根據道爾頓分壓定律，我們不難計算出各種溫

27、度下液化石油氣中各種成分的飽和蒸氣分壓，如下表:表1-3 各種成分在相應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-2500-200510000.000260200905000有上述分壓可計算再設計溫度t=50時，總的高和蒸汽壓力：P=0.01%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 1-1因為P異丁烷0.2P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，假設

28、無保冷設施，那么取50時丙烷的飽和蒸汽壓力作為最高工作壓力。對于設置有平安泄放裝置的儲罐，設計壓力應為1.051.1倍的最高工作壓力。所以有Pc=1.11.744=1.9184MPa。設計儲量參考相關資料，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計儲存量為：W=Vt=0.938580=19836t 1-2 主要元件材料的選擇 筒體材料的選擇選用筒體材料為16MnR(鋼材標準：GB 6654。 鞍座材料的選擇 該臥式容器采用雙鞍座式支座，根據工作溫度為-2048，按國家標準選擇鞍座材料為16MnR，使用溫度為-20250，許

29、用應力為sa= 170MPa。 地腳螺栓的材料選擇根據密封所需壓緊力大小計算螺栓載荷，選擇適宜的螺柱材料。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Q345。第2章 容器的結構設計圓筒厚度的設計根據介質的易燃易爆、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GB150-1998表4-1，選用筒體材料為低合金鋼16MnR鋼材標準為GB6654t=170MPa。選用16MnR為筒體材料，適用于介質含有少量硫化物，具有一定腐蝕性，壁厚較大8mm的壓力容器。根據GB150，初選厚度為625mm，最低沖擊試驗溫度為-20，熱軋?zhí)幚怼?mm 2-1對于低

30、碳鋼和低合金鋼，需滿足腐蝕裕度C21mm，取C2=2mm查標準HG20580-1998?鋼制化工容器設計根底規(guī)定?知，鋼板厚度負偏差C1=。而當鋼材的厚度負偏差不大于，且不超過名義厚度的6%時，負偏差可以忽略不計，故取C1=0。d=+C2=14.51+2= 2-2n=d+C1=16.51+0= 2-3圓整后取名義厚度n=18mm，t沒有變化，故取名義厚度18mm適宜。封頭壁厚的設計為了得到良好的焊接工藝，封頭材料的選擇同筒體設計，同樣采用16MnR。 =14.465 mm 2-4同理，選取C2=2 mm ，C1=0 mm 。 n=+C1+C2=14.465+2+0=16.465 mm 2-5圓

31、整后取名義厚度為n=18mm跟筒體一樣，選擇厚度為18mm的16MnR材料適宜。筒體和封頭的結構設計對于承受內壓，且設計壓力Pc=1.9184MPa35m且比擬接近，所以結構設計合理。人孔的選擇查?壓力容器與化工設備實用手冊?，因筒體長度7600mm6000mm，需開兩個人孔，可選回轉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HG/T21518-2005?回轉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35CrMoA等長雙頭螺柱連接。其明細尺寸見下表：

32、圖2-2 回轉蓋帶頸對焊法蘭人孔表2-2 人孔尺寸表密封面形式公稱壓力公稱直徑dSdDD1H1H2bb1b2ABLd0螺柱數(shù)量螺母數(shù)量螺柱尺寸總質量凹凸面Mpa50053012500730660270134485455405200300302040M36180331 通用件的選用 接管和法蘭液化石油氣儲罐應設置排污口，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，平安閥口，排空口。根據?壓力容器與化工設備實用手冊?PN=2.5MPa時，可選接管公稱通徑DN=80mm。根據設計壓力PN=1.9184MPa，查HG/T 20592-97?鋼制管法蘭?，選用PN2.5MPa

33、帶頸平焊法蘭SO，由介質特性和使用工況，查密封面型式的選用。選擇密封面型式為凹凸面MFM，壓力等級為1.04.0MPa，接管法蘭材料選用16MnR。根據各接管公稱通徑，查得各法蘭的尺寸如下：圖2-3 帶頸平焊鋼制管法蘭表2-3 法蘭尺寸序號名稱公稱通徑DN鋼管外徑B連接尺寸法蘭厚度C法蘭高度H法蘭頸法內蘭徑B1坡口寬度b法蘭理論質量Kg法蘭外徑DD螺栓孔中心圓直徑K螺栓孔直徑L螺栓孔數(shù)量n螺栓通徑a液位計口3238140100188M16183060395b放氣管8089200160188M162440118916d平安閥口8089200160188M16440118916e排污口808920

34、0160188M1624401189164.86f液相出口8089200160188M162440118916g液相回流管8089200160188M162440118916h液相進口8089200160188M162440118916i氣相管8089200160188M162440118916j壓力表口202510575144M12162645264k溫度計口202510575144M12162645264圖2-4 筒體整體、接管、人孔分布圖接管外徑的選用以B國內沿用系列公制管為準，對于公稱壓力0.25PN25MPa的接管，查?壓力容器與化工設備實用手冊?普通無縫鋼管，選材料為16MnR。對

35、應的管子尺寸如下表：表2-4 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伸長量質量kga液位計管32382100b放氣管808911504d平安閥808911504e排污口808911504f液相出口808911504g液相回流管808911504h液相進口808911504i氣相管808911504j壓力表口202511003k溫度計口202511003 墊片查?鋼制管法蘭、墊片、緊固件?，知凹凸面法蘭用MFM型墊片尺寸，根據設計壓力為Pc=1.9184MPa，采用金屬包覆墊片，選擇法蘭的密封面均采用MFM凹凸面密封。金屬材料為純鋁板L3，標準為GB/T 3880，最高工作溫度2

36、00，最大硬度40HB。填充材料為非石棉纖維橡膠板，代號為NAS，最高工作溫度為290。得對應墊片尺寸如表：圖2-5 凹凸面型墊片表2-5 墊片尺寸符號管口名稱公稱直徑DN(mm)內徑D1(mm)外徑D2(mm)厚度(mm)a液位計口32823b放氣管801201423c人孔5005305753d平安閥801201423e排污口801201423f液相出口801201423g液相回流管801201423h液相進口801201423i氣相管口20613j壓力表20613k溫度計20613 螺栓螺柱的選擇根據密封所需壓緊力大小計算螺栓載荷，選擇適宜的螺柱材料。計算螺栓直徑與個數(shù)，按螺紋和螺栓標準確

37、定螺栓尺寸。選擇螺栓材料為Q345。查?鋼制管法蘭、墊片、緊固件?得螺柱的長度和平墊圈尺寸：圖2-6 雙頭螺柱圖2-7 螺母表2-6 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32M168517303b放氣管80M1610017303d平安閥80M1610017303e排污口80M1610017303f液相出口80M1610017303g液相回流管80M1610017303h液相進口80M1610017303i氣相管80M1610017303j壓力表口20M12751324k溫度計口20M12751324 鞍座選型和結構設計 鞍座選型該臥式容器采用雙鞍

38、座式支座，根據工作溫度為-2048，按JB/T 4731-2005選擇鞍座材料為16MnR，使用溫度為-20250，許用應力為sa= 170MPa。估算鞍座的負荷：計算儲罐總重量 m=m1+2m2+m3+m4 2-9其中：m1 為筒體質量：對于16MnR普通碳素鋼，取=7.85103kg/m3L=DL= = 2-8m2為單個封頭的質量：查標準JB/T 4746-2002 ?鋼制壓力容器用封頭?中橢圓形封頭質量，可知m2= m3為充液質量：液化石油氣水故m3max=水V=1000V=122701.84 kg 2-10 m4為附件質量：選取人孔后，查得人孔質量為331 kg，其他接管質量總和估為4

39、00 kg。m=m1+2m2+m3+m4=134344kg 2-11 由此查JB 4712.1-2007 容器支座。選取輕型，焊制A，包角為120，有墊板的鞍座，筋板數(shù)為6。查JB 4712.1-2007表3得鞍座尺寸如下：表2-7 鞍座支座結構尺寸公稱直徑DN2300腹板210墊板b4500允許載荷Q/kN410筋板l3255410鞍座高度h250b2208e100底板l11660b3290螺栓間距l(xiāng)21460b124038螺孔/孔長D/l24/40114弧長2680重量kg215 鞍座的安裝位置因為當外伸長度A=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

40、上保持等強度，考慮到支座截面處除彎矩以外的其他載荷，面且支座截面處應力較為復雜，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不超過值，為此中國現(xiàn)行標準JB 4731 ?鋼制臥式容器?規(guī)定A=0.2L+2h，A最大不超過.否那么由于容器外伸端的作用將使支座截面處的應力過大。由標準橢圓封頭 2-12有 h=H-Di / 4=615-2300 / 4=40mm故 A0.2(L+2h)=0.2(8400+240)=1696mm由于接管比擬多，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。假設支座靠近封頭，那么

41、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A mRm=Ri+n/2，即Rm=1150+18/2=1159mm 。m =0.51159=579.5 mm ,取A=570 mm 。綜上述：A=570 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人孔補強圈設計圖2-8 補強圈查?壓力容器與化工設備實用手冊?，人孔接管直徑為500mm，選取補強圈外徑840mm，內徑510mm，補強圈厚度為16mm,質量。查?鋼制管法蘭、墊片、緊固件?得人孔法蘭。 其他附件的設計 液面計的設計儲罐總高H=h+D=40+2300=23403000m，容器盛裝液化石

42、油氣，物料沒有結晶等易堵塞固體，所以選用玻璃管式液面計。液面計通過法蘭與設備連接在一起。 平安閥的設計 由操作壓力P=1.9184MPa，工作溫度為-2048，盛放介質為液化石油氣體。選擇平安閥的公稱壓力PN=25kg/cm2，最高工溫度為150，材料為可鍛鑄件的彈簧微啟式平安閥，型號為A41H-25。公稱直徑DN=80mm。第3章 應力校核水壓試驗應力校核試驗壓力試驗壓力：PT MPa 3-1圓筒的薄膜應力： MPa 3-2 el=0.90.9345279.45 MPaT1MPa ， 合格即，所以水壓試驗合格。3.2 圓筒軸向彎矩計算 圓筒中間截面上的軸向彎矩圓筒的平均半徑Ra=Di/2+n

43、/2=1159mm，座反力F=679895N根據JB/T 4731-2005得：M1= 3-3 = 化簡得：M1=FC1L-A其中C1=.006 Mi=FC1L其中，剪力彎矩圖如下列圖所示：圖3-1剪力彎矩示意圖 支座截面處的彎矩M2= 3-4式中： C2=2 C3=5 M2=-331.96 圓筒軸向應力計算并校核 圓筒中間截面上的軸向應力計算截面最高點壓應力 1= 3-5 = MPa截面最低點拉應力 2= MPa 3-6 由壓力及軸向彎矩引起的軸向應力計算并校核鞍座平面上，由壓力及軸向彎矩引起的軸向應力，按下式計算：1當圓筒在鞍座平面上或靠近鞍座處有加強圈或被封頭加強即時，軸向應力位于橫截面

44、最高點處. 取鞍座包角，查資料得，.那么：鞍座橫截面最高點軸向應力拉應力 3= 3-7a 2 在橫截面最低點處的軸向應力鞍座很截面最低點處軸向應力壓應力4= 3-8=73.936 MPa 圓筒軸向應力校核A=1.307810-3 3-9查?過程設備設計?得,那么B=EA=21051.370810-3 3-10壓應力不應超過tcr=mint，B=min0.8182.773=146.22 MPa在操作工況條件下，軸向拉應力不得超過材料在設計溫度下的許用應力t，壓應力不應超過軸向許用臨界應力cr和材料的t。t=0.9146=131.40 MPacrelelPa 1， 2t=182.77MPa 合格

45、壓應力：|1|， |4|tcr=146.22 MPa 合格 Tcr=146.22MPa 合格 切向剪應力的計算及校核 圓筒切向剪應力的計算m，帶來的加強作用，根據包角=120查JB/T4731-2005得K3=0.88，K4=0.401，其最大剪應力位于2=2/2 +/20的支座角點處。=K3=0.88=32.52 MPa 3-11圓筒的切應力不應超過設計溫度下的許用應力的0.8倍。即 0.8t=0.8182=145.60 MPa 合格圓筒被封頭加強時，其最大剪應力h=K4=0.401=14.82 MPa 3-12由內壓引起的拉伸應力K=1.0h=1 MPa 3-13h+h=+1= 1.25t

46、=2MPa 合格 鞍座應力計算并校核1 水平應力 由包角=120，查JB/T 4731-2005 K9=0.204 水平分力 Fs=K9F=0.204679.895=138.70 kN 3-142 腹板水平拉應力計算高度Hs=minH，Ra/3=min250， 3-15=250mm 鞍座腹板厚度b0=10mm鞍座實際寬度b4=430 mm ，=468 mm，鞍座有效斷面平均應力，對于無墊板或者墊板不起加強作用的情況。9= MPa 3-163 應力校核對于16MnR鞍座材料的許用應力sa=345 MPa9=sa=230 MPa 合格地震引起的地腳螺栓應力鞍座上地腳螺栓n=2，筒體軸線兩側螺栓間距

47、l2=1460mm 。每個地腳螺栓的橫截面積： Abt=489.6 mm2 3-17 傾覆力矩：ME0V-0=FEVHV=25901.6126810-3 地腳螺栓拉應力：bt=23.62 MPa 3-18 地腳螺栓剪應力：bt=13.23 MPa 3-19根據使用溫度為-2048，選用GB/T 700 規(guī)定的Q345 為地腳螺栓材料，t=170 MPa查JB/T 4731-2005，載荷組合系數(shù)K0=1.2 。bt=23.621.2t=1.2170=204 MPa 合格bt=13.230.8t=0.8170=136 MPa 合格第4章 焊接工藝設計儲罐的根本構成儲氣罐是一個承受內壓的鋼制焊接壓

48、力容器。在規(guī)定的使用溫度和對應的工作壓力下，應保證平安可靠，罐體的根本結構部件應包括人孔、封頭、筒體、法蘭、支座。圖4-1 儲氣罐的結構簡圖1 筒體本產品的簡體是用鋼板卷焊成筒節(jié)后組焊而成，這時的簡體有縱環(huán)焊縫。2 封頭按幾何形狀不同，有橢圓形封頭，球形封頭，蝶形封頭，錐形封頭和平蓋等各種形式。封頭和簡體組合在一起構成一臺容器殼體的主要局部，也是最主要的受壓元件之一。此儲氣罐選擇的是橢圓形封頭。從制造方法分，封頭有整體成形和分片成形后組焊成一體的兩種。當封頭直徑較大，超出生產能力時，多采用分片成形方法制造，分片成形控制難度大，易出現(xiàn)不合格產品。對整體成形的封頭尺寸、形狀，雖然易控制但一般需要有

49、大型沖壓模具的壓力機或大型旋壓設備，工藝設備龐大，制造本錢高。從封頭成形方式講，有冷壓成形、熱壓成形和旋壓成形。對于壁厚較薄的封頭，一般采用冷壓成形。 采用調質鋼板制造的封頭或封頭瓣片，為不破壞鋼板調質狀態(tài)的力學性能，節(jié)省模具制造費用，往往采用多點冷壓成形法制造。當封頭厚度較大時，均采用熱壓成形法，即將封頭坯料加熱至9001000。鋼板在高溫下沖壓產生塑性變形而成形，此時對于有些材料如正火態(tài)鋼板，由于改變了原始狀態(tài)的力學性能，為恢復和改善其力學性能，封頭沖壓成形后還要做正火、正火+回火或淬火+回火等相應的熱處理。對于直徑大且厚度薄的封頭，采用旋壓成形法制造是最經濟最合理的選擇。3 接管和法蘭接

50、管和法蘭作用是連接或供人進入容器內部的，是容器的主要組成局部。接管與殼體間的焊接接頭一般為角接接頭或T形接頭，但對于連接二者之間的焊縫，如果是殼體上開坡口時，那么稱為對接焊縫，殼體上不開坡口時稱為角接焊縫。4 密封元件密封元件是兩法蘭之間保證容器內部介質不發(fā)生泄漏的關鍵元件。對于不同的工件條件要求有不同的密封結構形式和不同材質及形式的墊片，在制造時對于密封墊材料和形式不得隨意更改。5 支座臥式容器主要采用鞍式支座。 技術要求1 本設備按照GB150-1998?鋼制壓力容器?進行制造，檢測與驗收，并接受?壓力容器平安技術監(jiān)察規(guī)程?的監(jiān)督。2 制造筒體、封頭、人孔接管、用16MnR鋼板符合GB66

51、54-1996及第二次改造通知單的規(guī)定，人孔法蘭蓋用鋼板正火狀態(tài)供貨。帯頸對焊法蘭、接管用16MnR應符合JB4726-2000，殼體用16MnR鋼板應逐張進行沖擊試驗，方法按照GB/T229的規(guī)定，三個試樣的平均值大于等于54J。 3 設備焊接工藝規(guī)程按照JB/T4709-2000，焊接工藝評定按照JB4708-2000。所有角接接頭的焊接外表須打磨圓滑過渡。4 設備中每條A、B類焊接接頭應進行100%射線檢測，按照JB/T4730.2-2005的規(guī)定，二級合格。所用D類焊劑接頭、DN22筒體體的焊接詳圖如下：圖4-3 接管與殼體焊縫詳圖圖4-4 接管與底封頭焊接詳圖 各筒節(jié)縱向焊縫焊接工藝

52、分析由GB150-1998?鋼制壓力容器?規(guī)定，圓筒局部的縱向接頭，球形封頭與圓筒連接的環(huán)向接頭，各類凸形封頭中的所有焊接接頭以及嵌入式接管，與殼體對接連接的接頭均屬A類焊接接頭。因而確定為A類接頭，1 工藝要求：1加工方法：機加工坡口，并去除油銹2清根方法：碳弧氣刨并打磨3焊接接頭如圖示： 圖4-5 筒體縱向焊接接頭詳圖2 工藝順序：1清理坡口，并進行磁粉檢測(MT)進行裝配點焊2內部進行焊條電弧焊3外部清根并打磨，進行MT檢測4外部進行埋弧焊5焊后熱處理表4-5 焊接標準焊接牌號及焊絲焊劑焊絲直徑電源種類及極性焊接電流A焊接電壓(V)焊接速度(cm/min)內面手工電弧焊J507H10Mn

53、Si5直流反接200-27022-2618外面埋弧焊J507H10MnSi5直流反接400-100032-3622 各筒節(jié)環(huán)向焊縫焊接工藝分析由同標GB150-1998?鋼制壓力容器?規(guī)定，殼體局部的環(huán)向焊接接頭，錐形封頭與接管連接的接頭等均屬于B焊頭，已經規(guī)定的除外。因而經確定筒節(jié)環(huán)向焊縫為B類焊縫。1 工藝要求：前面已經詳細表達過確定過程，不再贅述1加工方法：機加工坡口，并去除油銹)2后熱溫度及保溫時間：250300，2h3清根方法：碳弧氣刨并打磨4焊接接頭如下圖：圖4-6 筒體環(huán)向焊接接頭詳圖2 工藝順序：1清理坡口，并進行磁粉檢測( VIT)2并進行裝配點焊3內部進行焊條電弧焊4外部清

54、根并打磨，進行MT檢測5外部進行埋弧焊表4-6 焊接標準焊接牌號及焊絲焊劑焊絲直徑電源種類及極性焊接電流A焊接電壓(V)焊接速度(cm/min)內面手工電弧焊J507H10MnSi5直流反接200270222618外面埋弧焊J507H10MnSi5直流反接4001000323622 焊后熱處理工藝參數(shù)1 熱件入爐或出爐時的溫度不得超過400，但對厚度差較大、結構復雜、尺寸穩(wěn)定性要求較高、剩余應力值要求較低的被加熱件，其入爐或出爐時的爐內溫度一般不宜超過300。2 升溫至400后，加熱區(qū)升溫速度不得超過200h，最小可為50h。3 升溫時，加熱區(qū)內任意5000mm長度內的溫差不得大于120。4

55、升溫時，加熱區(qū)內最高一與最低溫度之差不宜超過65。5 保溫期間，應控制加熱區(qū)氣氛，防止焊件外表過度氧化。6 爐溫高于400時，加熱區(qū)降溫速度不得超過260/h，最小可為50/h。7 焊件在爐溫度出爐后應在靜止空氣中繼續(xù)冷卻。結論16MnR鋼是屈服強度為340MPa級的壓力容器專用鋼板。它具有良好的綜合力學性能和工藝性能。磷、硫含量略低于普16Mn鋼，除抗拉強度、延伸率要求比普通16Mn鋼有所提高外，還要求保證沖擊韌性。本文主要是對38m3液化石油儲罐的設計，通過對儲罐結構和工藝性的分析，在分析和總結大量實踐經驗的根底上，詳細探討了實際儲罐設計的方法和步驟，論述了儲罐結構合理性實用性的設計原那么

56、，基于儲罐結構特點及在焊接工藝方面的設計原那么，對儲罐的封頭、筒體、人孔、鞍座、通用件等部位進行了結構及尺寸設計，并對其進行了應力校核。同時在本課題完成之后得到以下結論：1 在進行封頭設計的時候，因為筒體的選材時16MnR,為了得到良好的焊接工藝，所以在選材方面，封頭采用該材料。2 在確定儲罐的工作壓力方面，當液化石油氣在50時，飽和蒸汽壓力高于異丁烷的飽和蒸汽壓力。假設無保冷設施那么取50丙烷飽和蒸汽壓力為最高工作壓力。3 在人孔設計時，除了要設計符合實用的結構尺寸外，還要對其進行補強設計。4 在焊接工藝方面，要對焊接接頭進行分類，其中筒體的環(huán)向與縱向焊縫需要雙面開坡口以獲得良好的焊接工藝以

57、及力學性能。同時，焊縫要分散對稱分布，可以有效的減少應力集中。謝 辭本文是在xxx老師的指導下完成的。我要感謝我的導師xxx老師。她為人隨和熱情，治學嚴謹細心。在我論文的整個寫作過程中，xxx老師對我提出了許多珍貴的意見和建議，從選題、定題開始，一直到最后論文的修改潤色、定稿，xxx始終認真負責地給予我深刻而細致地指導，幫助我開拓研究思路。正是xxx的無私幫助與熱忱鼓勵，我的畢業(yè)論文才能夠得以完成，謝謝xxx。還要感謝其他代課老師能從繁忙的工作中抽出時間對我進行指導以改善我的各方面的缺乏。對此，我深表謝意。我要感謝我小組的同學，在論文寫作的過程中，我們遇到問題能夠一起商量去解決。有什么好的想法

58、也能無私的分享。在這么久的設計過程中，我們發(fā)現(xiàn)問題，分析問題，解決問題，一路走來真的很不容易，所以我要感謝他們。在大學四年期間，我的身邊始終圍繞著家人、老師、朋友，他們的關愛和無私幫助使得我度過艱難，順利地完成大學的所有任務。回首曾經，往事猶如昨日，他們的關心幫助是我不能忘卻的美好回憶。在此，向所有支持過我的人表示最衷心地感謝。最后，我要向百忙之中抽時間對本文進行審閱，評議和參與本人論文辯論的各位老師表示誠摯謝意。參考文獻1 國家質量技術監(jiān)督局，GB150-1998?鋼制壓力容器?，中國標準出版社，19982 國家質量技術監(jiān)督局，?壓力容器平安技術監(jiān)察規(guī)程?，中國勞動社會保障出版社，19993

59、 全國化工設備設計技術中心站，?化工設備圖樣技術要求?，2000，114 鄭津洋、董其伍、桑芝富，?過程設備設計?，化學工業(yè)出版社，20015 黃振仁、魏新利，?過程裝備成套技術設計指南?，化學工業(yè)出版社，20026 國家醫(yī)藥管理局上海醫(yī)藥設計院，?化工工藝設計手冊?，化學工業(yè)出版社，19967 蔡紀寧主編，?化工設備機械根底課程設計指導書?，化學工業(yè)出版社，2003年8 國家質量技術監(jiān)督局，GB150-1998?鋼制壓力容器?，中國標準出版社，1998 9 國家質量技術監(jiān)督局，?壓力容器平安技術監(jiān)察規(guī)程?，中國勞動社會保障出版社，1999 10 全國化工設備設計技術中心站，?化工設備圖樣技術

60、要求?，2000，11 鄭津洋、董其伍、桑芝富，?過程設備設計?，化學工業(yè)出版社，2001 12 黃振仁、魏新利，?過程裝備成套技術設計指南?，化學工業(yè)出版社，2002 13 國家醫(yī)藥管理局上海醫(yī)藥設計院，?化工工藝設計手冊?，化學工業(yè)版社，199616 董大勤編，?化工設備機械根底?，北京化學工業(yè)出版社，200318 余國琮，?化工機械工程手冊?，北京化學工業(yè)出版社19 鄭曉梅編，?化工制圖20 林大軍編著，?簡明化工制圖?， 北京化學工業(yè)出版社，2005外文資料翻譯FORMING MECHANISM OF WELDING RESIDUAL STRESS AND THE STEEL STRU