立方空氣儲罐設計資料

1、 目錄TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark0 o Current Document 任務書2 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 第一章空氣儲罐產品概要3 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 第二章空氣儲罐材料的選擇4 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 第三章空氣儲罐的結構設計4 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 3.1圓筒厚度的設計5 HYPERLINK l bookm

2、ark24 o Current Document 3.2封頭厚度的計算5 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 3.3接管的設計5 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 3.4支座的設計6 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 3.4.1支座選型5 HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 3.4.2鞍座定位5 HYPERLINK l bookmark34 o Current Document 第四章強度計算6 HY

3、PERLINK l bookmark36 o Current Document 5.1水壓試驗應力校核5 HYPERLINK l bookmark38 o Current Document 5.2工作應力計算及校核65.2.1圓筒軸向應力計算及校核75.2.3周向應力計算及校核8第五章空氣儲罐的制造工藝105.1空氣儲罐的制造工藝流程10 HYPERLINK l bookmark2 o Current Document 5.2空氣儲罐的焊接工藝11 HYPERLINK l bookmark46 o Current Document 5.2.1接管焊接11 HYPERLINK l bookmar

4、k48 o Current Document 5.2.2縱縫和環(huán)縫焊接125.3空氣儲罐的焊接檢驗13 HYPERLINK l bookmark52 o Current Document 5.3.1無損檢測14 HYPERLINK l bookmark54 o Current Document 5.3.2耐壓試驗14第六章課程設計心得體會15參考文獻16任務書2m3空氣儲罐的焊接工藝設計設計參數序號名稱指標1設計壓力P（MPa）C1.02設計溫度（C）1003最咼工作壓力（MPa）0.954最咼工作溫度（C）955工作介質壓縮空氣6主要受壓元件的材料Q235-B7焊接接頭系數0.98腐蝕裕度C

5、2（mm）1.29厚度負偏差（q）0.89全容積（m）2.010容器類別第一類設計要求（1）更具給定的條件來選定容積的幾何尺寸，即確定筒體的內徑、長度、封頭類型等，然后確定有關的參數，如容器材料、需用應力、壁厚附加量、焊縫系數等。（2）設計筒體和封頭壁厚；進行強度計算；焊接接頭設計；附件設計等。（3）撰寫設計說明書：能以“工程語言和格式”闡明自己的設計觀點、設計方案的優(yōu)劣以及設計數據的合理性；按照設計步驟、進程，科學地編排設計說明書的格式與內容敘述簡明。第一章空氣儲罐概要空氣儲罐的特點空氣儲罐主要是指用于儲存或盛裝氣體、液體、液化氣體等介質的設備，在化工、石油、能源、輕工、環(huán)保、制藥及食品等行

6、業(yè)得到廣泛應用，如氫氣儲罐、液化石油氣儲罐、石油儲罐、液氨儲罐等。儲罐內的壓力直接受溫度影響，且介質往往易燃、易爆或有毒。儲罐的結構形式主要有臥式儲罐、立式儲罐和球形儲罐。壓力容器的外殼由筒體、封頭、密封裝置、開孔接管、支座及安全附件六大部件組成。常、低壓化工設備通用零部件大都有標準，設計時可直接選用。本設計書主要介紹了儲氣罐的的筒體、封頭的設計計算，低壓通用零部件的選用。第二章空氣儲罐材料的選擇2.1材料選擇原則在選擇壓力容器用鋼時，需根據容器的工作條件、工作壓力、介質的腐蝕性、介質對鋼的脆化影響選擇具有合適的力學性能、物理性能和耐蝕性能的材料。同時考慮它的加工工藝性能、經濟性。2.2材料確

7、定根據板厚和工作條件，選擇Q235-B表2-1母材的化學成分及力學性能化學成分力學性能C/%Mn/%Si/%S%P%abMpaasMpaQ235-B0.12-0.200.30-0.700.300.45/0.045/375235第三章空氣儲罐的結構設計3.1圓筒厚度的設計由于該容器儲存壓縮空氣，所以該容器的焊縫都要采用全焊透結構，需要對該儲罐進行100%探傷，由于尺寸限制，不開人孔只能采取單面焊，所以取焊縫系數為0=0.9。Q235-B在100C下，許用應力=113MPa：利用中徑公式匸PcDj心=5.93mm(3-1)20arPc查標準GB66541996壓力容器用鋼板知，鋼板厚度負偏差為0.

8、8mm，故取二二二Em:。設計任務說明書給定腐蝕裕量C2=1.2mm,厚度附加量C=C+C2=0.8+1.2=2.0mm錯誤！未找到引用源。則筒體的名義厚度G.三5.93+2.0=7.93mm錯誤！未找到引用源。圓整后取為錯誤！未找到引用源。8.0mm3.2封頭的設計從受力與制造角度分析，球形封頭是最理想的結構形式，但其缺點是深度大，沖壓較困難；而橢圓形封頭深度比半徑小，易于沖壓成型，是目前低壓容器中用的較多的，故采用標準橢圓形封頭，各參數與筒體相同，則封頭的設計厚度:計算結果是與筒體等厚Q=8mm由封頭長短軸之比為2，即字=2錯誤！未找到引用源。，得hi1200mm=300mm表3-1封頭尺

9、寸表公稱直徑Dimm總深度Hmm內表面積Am2容積m3質量Kg12003251.65520.2545106.733接管的設計根據實際情況，開一個孔焊接接管同時作為進料孔出料孔，查詢標準7，接管尺寸如下:Di=50mm,H=60mm,(5=8mm3.4支座的設計3.4.1支座選型該產品為臥式設備，采用鞍式支座，查鞍式支座標準JB1167-81,得表3-2鞍座尺寸表公稱直徑Di鞍座長度Lo鞍座咼度H鞍座質量m鞍座邊角01200mm1080mm200mm40kg1203.4.2鞍座定位應盡量使支座中心到封頭切線的距離A小于等于0.5R，當無法滿足A小于等a于0.5R時，A值不宜大于0.2L。R為圓筒

10、的平均內徑。aa1200即Ao，所以水壓試驗合格sT4.2工作應力計算及校核由于該空氣儲罐壁厚8mm，屬于薄壁，只需計算校核軸向和周向應力。圓筒的平均半徑為R=+寸+604mma2222m二筒體質量+封頭質量+空氣質量+接管質量=594.77kgmg594.77x9.8鞍座反力為F-子2971，35N4.2.1圓筒軸向應力計算及校核2(R-h2)-2x(6042-3002)1+ai1+L4A2971.35x1600 x160024x30014hL4i430016001+x3LL31600根據2中公式，計算圓筒截面軸向彎矩，公式（4-1）FLM142.64x10a51AR2h21+ai13006

11、042-3002MFA1+L2AL2971.35x300 x1+16002x300 x16002.4hi4x3001+一匸1+3LL3x1600鞍座平面上的軸向彎矩,公式（42）1.94x106Nmm圓筒中間截面上由壓力及軸向彎矩引起的軸向應力，最高點處:pRMoc_a+1128nR2847.97MPa1x106x6042.64x105+2x6.33.14x0.6042x6.3最低點處:pRo=+228nR28eaeM1.0 x106x60421.94x10人5=47.96MPa+2x6.33.14x0.6042x6.3由壓力及軸向彎矩引起的軸向應力計算及校核鞍座平面上，由壓力及軸向彎矩引起的

12、軸向應力，按下式計算:a).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AIoacmax4.2.2圓筒周向應力的計算和校核在橫截面的最低點處：根據公式其中k二0.1（容器焊在支座上）kKF(5+8常ere2查表知，K=0.765O.l%76f29兒35=0.12MPa18+6)x140在鞍座邊角處2250由于LR=2250=3.738，根據公式:a604F4(8+8)bere212KFRI6a-L2+52ere由于A/R=a0.30.604=0.490.5查表知，K=0.0136器弋+12XO.。13X2嚴35)604=12.88MPaxV8+6)x1401600 x$+62丿周向應

13、力校核o1=0.12MPaIo1=113MPa5o1=12.88MPa1.25lo1=1.25x113=141.25MPa6故圓筒周向應力強度滿足要求。第五章空氣儲罐制造工藝5.12m3空氣儲罐制造工藝流程5.22m3空氣儲罐的焊接工藝分析5.2.1接管焊接1、焊接方法本次2m3空氣儲罐設計，考慮到結構尺寸限制，在接管焊接時，采用手工電弧焊。手工電弧焊是工業(yè)應用最廣泛的焊接方法。它的原理是利用電弧放電產生的熱量來熔化母材金屬和焊條，從而獲得牢固的焊接接頭的過程。手工電弧焊的特點：（1）操作靈活。焊條電弧焊應用最廣泛的主要原因是它的靈活性，它適用于各種空間位置各種接頭形式構件的焊接。（2）焊接接

14、頭裝配要求低。由于人工操作，可以在焊接工程實時調整，以保證跟蹤焊縫和均勻焊透。（3）可焊金屬材料廣。焊條電弧焊可廣泛應用與低碳鋼、低合金鋼的焊接。（4）熔敷率低。焊條電弧焊因使用的電流密度小，每焊完一根焊條后必須換焊條以及清渣，熔敷率低，生產率低。（5）依賴性強。焊接質量更多地取決于焊工的水平。（6）勞動條件差。2、坡口制備坡口設計主考慮接頭壁厚、焊接方法、對接頭質量的要求，如壓力容器，選用手工電弧焊焊接筒體上的接管，厚度d=8mm，為保證焊透，開單邊V形坡口。3、焊接材料設計壓力容器，為了保證焊縫的塑性和韌性，采用堿性焊條。根據母材是Q235-B，焊條選用J421。4、焊接參數查3表4-7，

15、可以得到需要的手工電弧焊參數。表5-1接管手工電弧焊參數層數焊條直徑mm電壓V電流A電源焊接速度m/h13.218130直流反接8.424.020160直流反接9.034.020160直流反接9.05.2.2縱縫和環(huán)縫的焊接1、焊接方法選擇埋弧焊的主要原因：采用單面焊雙面成形工藝，在不能雙面焊的條件下能達到熔透效果，達到產品使用要求。；埋弧焊易于實現自動化及半自動化，人工成本低。埋弧焊是利用焊劑層下燃燒的電弧熱量，熔化焊絲、焊劑、母材和焊縫金屬形成焊縫。其特點是：（1）熔敷效率明顯提高，具有深熔能力，厚度30mm以下的焊件對接接頭可以不開坡口或淺開破口焊成全焊透的焊縫。（2）焊接質量優(yōu)異。（3

16、）接頭坡口制備簡易對于中薄板對接接頭，無需加工坡口。（4）改善焊接環(huán)境無弧光輻射，煙塵少，無飛濺，易實現自動化，焊工勞動強度低。（5）焊接設備占地空間大，一次性投資費用高。（6）每層焊道后必須清渣，費時。（7）只能在平焊和橫焊下焊接，傾斜度也有限制。2、坡口制備根據采用的單面焊雙面成形埋弧焊焊接方法，厚度8mm的焊件，可以直邊對接即I形坡口。3、焊接材料（1）焊絲焊絲主要作用是填充金屬，并作為熔化電極傳到電流。低碳鋼選擇與母材強度相同的焊絲H08A。（2）焊劑埋弧焊使用的焊劑是顆粒狀可熔化的物質，作用相當與焊條的涂料。對焊劑要求良好的冶金性能。與選用的焊絲相配合，通過適當的焊接工藝來保證焊縫金

17、屬獲得所需的化學成分和力學性能以及抗熱裂和冷裂的能力。同時要求焊劑具有良好的工藝性能，即要求有良好的穩(wěn)弧、焊縫成形、脫渣的性能。選用高錳高硅低氟町433，粒度0.45-2.5，烘干條件250C,2h。HJ433+H08A：電弧穩(wěn)定性好，易脫渣，有利于多層連續(xù)焊接，焊縫成型好，易快速焊接，尤其焊薄板；配合相應焊絲，常用于壓力容器焊接。4、焊接參數查中埋弧焊，得到焊接工藝參數。表5-2埋弧焊單面焊雙面成形焊接工藝參數層數焊絲直徑mm電壓V電流A電源焊接速度m/h14.037700直流反接3424.037700直流反接3434.037700直流反接345.3焊接檢驗在現代焊接結構的生產中，焊件的最終

18、質量檢查，按產品的結構特點和技術要求，可分以下幾種：焊件結構外形尺寸的檢查。焊縫的外觀檢查。焊接接頭的無損檢測。焊接接頭的密封性檢驗。結構整體耐壓性能。5.3.1無損檢測焊接接頭無損檢測的作用，是探測目視檢驗不能或無法發(fā)現的各種缺陷，例如：焊接表層的微裂紋、夾渣，以及各種內部缺陷。對于各種不同的焊接結構，結構材料的特性，選擇合理的無損檢測方法。例如，奧氏體鋼的外觀缺陷，可選擇滲透方法。射線檢測對焊接對焊接裂紋、夾層檢測能力差，而對氣孔、夾渣之類缺陷相當靈敏；超聲波檢測則相反。5.3.2耐壓試驗壓力容器、儲罐和管道等焊接結構，按相應的設計制造規(guī)程，最后應做耐壓試驗，以檢驗焊接接頭的密封性和整體強度。通常采用液壓試驗，最常用的液壓試驗介質是工業(yè)用水。試驗壓力為設計壓力的1.25倍，對于特殊規(guī)程設計的壓力容器,應對耐壓試驗的應力進行校核：壓力容器殼體最大一次薄膜應力值，不超過試驗溫度下材料屈服強度的90%。液壓試驗的合格標準是：無滲漏；無可見的異常變形和殘余變形；無異常響聲。第六章心得體會知識技能，只有在實踐中，才會有深入地運用與體會。比如在本次課程設計，當我查閱大量資料、計算，一步步制定出方案和工藝的同時，也把我所學的知識在此加強了一遍。課