焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)論文緒論近年，壓力容器被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代的工業(yè)、民用及軍用等部門。壓力容器在社會(huì)各行各業(yè)的生產(chǎn)、儲(chǔ)存、運(yùn)輸?shù)确矫婢哂胁豢扇〈牡匚唬诎l(fā)展國民經(jīng)濟(jì)、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(diǎn),但加工制造及安裝復(fù)雜,焊接工作量大,故安裝費(fèi)用較高。一般貯存總量大于500或單罐容積大于200時(shí)選用球形貯罐比較經(jīng)濟(jì);而圓筒形貯罐具有加工制造安裝簡(jiǎn)單,安裝費(fèi)用少等優(yōu)點(diǎn),但金屬耗量大占地面積大,所以在總貯量小于500,單罐容積小于100時(shí)選用臥式貯罐比較經(jīng)濟(jì)。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(nèi)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(shè)計(jì)。本儲(chǔ)罐的焊接結(jié)構(gòu)主要設(shè)計(jì)了筒體壁厚，支座，封頭，法蘭，加強(qiáng)圈等。根據(jù)儲(chǔ)存介質(zhì)的要求來進(jìn)行儲(chǔ)罐的選材，本次設(shè)計(jì)的介質(zhì)為濃硫酸，儲(chǔ)體選用Q-235B。根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境要求及罐體厚度等選擇合適的焊接方法。設(shè)計(jì)的封頭為標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，設(shè)計(jì)的支座為鞍式支座。臥式濃硫酸貯罐設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，應(yīng)按GB150《鋼制壓力容器》進(jìn)行制造、試驗(yàn)和驗(yàn)收;并接受勞動(dòng)部頒發(fā)《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》(簡(jiǎn)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(shè)有排污管以及安全閥、壓力表、溫度計(jì)、液面計(jì)等。

基本技術(shù)參數(shù)的設(shè)定鋼板材料的選擇因?yàn)閮?chǔ)存介質(zhì)為濃硫酸，溫度為常溫，會(huì)與鐵、鋁發(fā)生鈍化，表面形成一層致密的保護(hù)膜，并結(jié)合經(jīng)濟(jì)成本選擇碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235C鋼板。根據(jù)GB713-2008《鍋爐和壓力容器用鋼板》對(duì)Q235C鋼板用于壓力容器制造。使用規(guī)定如下：a.容器的設(shè)計(jì)壓力小于1.6MPa；b.容器的設(shè)計(jì)溫度：Q235C鋼板為0~300℃；c.用于容器殼體的鋼板厚度：Q235C不大于40mm。公稱直徑的選擇設(shè)圓筒內(nèi)徑為D，一般臥式容器的長(zhǎng)徑比應(yīng)控制在L/D=2~6（antocad壓力容器設(shè)計(jì)p66），該設(shè)計(jì)中筒體長(zhǎng)度為L(zhǎng)=3D，選用標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭EHA，充裝系數(shù)為0.9，橢圓封頭的容積為V?=4/3(a.b2)=D3/24,V?=(πD2/4).L則其體積可表示為：由此可得D=2769mm，根據(jù)GB/T9019-2001《壓力容器公稱直徑》表1圓整為D=2800mm。設(shè)計(jì)溫度設(shè)計(jì)溫度是指壓力容器在正常工作情況下，設(shè)定的元件金屬溫度（沿元件金屬截面的溫度平均值）。設(shè)計(jì)溫度與設(shè)計(jì)壓力一起作為設(shè)計(jì)載荷條件。對(duì)于0℃以上工作的金屬材料，設(shè)計(jì)溫度不得低于元件金屬在工作狀態(tài)下可能達(dá)到的最高溫度;對(duì)于0℃以下工作的金屬材料，設(shè)計(jì)溫度不得高于元件金屬可能達(dá)到的最低溫度。該容器使用溫度為常溫，所以設(shè)計(jì)溫度為50℃。設(shè)計(jì)壓力p設(shè)計(jì)壓力p是指設(shè)定的容器頂部的最高壓力，與相應(yīng)的設(shè)計(jì)溫度一起作為設(shè)計(jì)載荷條件。設(shè)計(jì)壓力也是標(biāo)注在銘牌上的壓力。在確定容器的設(shè)計(jì)壓力時(shí)，應(yīng)遵循設(shè)計(jì)壓力應(yīng)不小于容器工作壓力的原則。根據(jù)JB4371-2005《鋼制臥式容器》的規(guī)定液柱靜壓力：根據(jù)化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)無機(jī)卷表3.6.5查飽和蒸汽壓：Pc=0.0118Mpa標(biāo)準(zhǔn)大氣壓=0.101MPa工作壓力：設(shè)計(jì)壓力：計(jì)算壓力：p=0.1241+0.0505=0.1746Mpa焊接接頭系數(shù)φ根據(jù)GB150-20114.5.2中規(guī)定說明焊接接頭系數(shù)φ應(yīng)根據(jù)對(duì)接接頭的焊縫形式及無損檢測(cè)的長(zhǎng)度比例確定。單面焊對(duì)接接頭（沿焊縫根部全長(zhǎng)有緊貼基本金屬的墊板），全部無損檢測(cè)時(shí)φ=0.9設(shè)計(jì)壽命設(shè)計(jì)壽命是指容器預(yù)期達(dá)到的使用壽命。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)HG20580-2011《鋼制化工容器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)規(guī)定》中的推薦壽命一般容器的使用壽命為10年，所以設(shè)計(jì)壽命為10年圓筒厚度的選擇GB150.2-2011中表D-1，可得：在設(shè)計(jì)溫度50℃下，許用應(yīng)力為根據(jù)GB150.3-20113.3中的圓筒計(jì)算中，設(shè)計(jì)溫度下的圓筒計(jì)算厚度按下列公式計(jì)算：式中—計(jì)算壓力—圓筒內(nèi)徑—焊接接頭系數(shù)所以代入數(shù)值得到查標(biāo)準(zhǔn)HG20580-2011《鋼制化工容器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)規(guī)定》表A-1知，鋼板厚度負(fù)偏差為0.25mm，而有GB150-2011中3.5.5.1知，當(dāng)鋼材的厚度負(fù)偏差不大于0.25mm，且不超過名義厚度的6%時(shí)，負(fù)偏差可以忽略不計(jì)，故取。查標(biāo)準(zhǔn)HG20580-2011《鋼制化工容器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)規(guī)定》7.3.2知,在無特殊腐蝕情況下，腐蝕裕量不小于1mm,本例取=2mm厚度附加量=2mm設(shè)計(jì)厚度=4.21mm最小厚度根據(jù)GB150.1-2011 中4.3.1說明，所以本例中取名義厚度在設(shè)計(jì)厚度的基礎(chǔ)上，加上鋼材厚度負(fù)偏差,并向上圓整(加圓整量)至鋼材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的厚度，稱為名義厚度，即標(biāo)注在圖樣上的厚度，用表示。筒體的有效厚度

容器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)封頭的設(shè)計(jì)封頭厚度的設(shè)計(jì)本壓力容器采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，因?yàn)榉忸^的橢球部分經(jīng)線曲率變化平滑連續(xù)，故應(yīng)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(yīng)用較多的封頭之一。查標(biāo)準(zhǔn)JB/T4746-2002《鋼制壓力容器用封頭》中表B.1，得公稱直徑選用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭,型號(hào)代號(hào)為EHA，則，根據(jù)GB150.3-2011中球殼計(jì)算厚度中式5-1計(jì)算：同上，取=2mm，。封頭的設(shè)計(jì)厚度圓整后，取封頭的名義厚度，有效厚度封頭的結(jié)構(gòu)尺寸因?yàn)閳A筒內(nèi)徑為，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)JB/T4746-2002《鋼制壓力容器用封頭》中表1.公式，其中封頭的公稱直徑DN=，查根據(jù)下表中的數(shù)據(jù)知道H=740mm則h=40mm 查閱標(biāo)準(zhǔn)JB/T4746-2002《鋼制壓力容器用封頭》中B.1EHA橢圓形封頭內(nèi)表面積、容積，如下表2.1表2.1EHA橢圓形封頭內(nèi)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(nèi)表面積A/容積/28006407408.85033.1198圖2.1封頭的結(jié)構(gòu)鞍座的結(jié)構(gòu)和選用鞍座型號(hào)的選擇鞍式支座分為輕型（代號(hào)A）,重型（代號(hào)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(shù)量不同。該容器采用雙鞍式支座，材料根據(jù)JB/T4712-2007中的規(guī)定選擇Q235A，筒節(jié)長(zhǎng)度L=3=8400mm。估算儲(chǔ)罐的總質(zhì)量——筒體質(zhì)量：——單個(gè)封頭的質(zhì)量：查標(biāo)準(zhǔn)JB/T4746-2002《鋼制壓力容器用封頭》中表B.2EHA橢圓形封頭質(zhì)量，可知，——充液質(zhì)量：——附件質(zhì)量：人孔質(zhì)量為302kg，其他接管質(zhì)量總和估為400kg，即綜上所述，G=mg=95876.97799.8=939.5944KN，根據(jù)JB/T4712-2007《容器支座第一部分-鞍式支座》表8中的規(guī)定采用重型帶墊板鞍式支座，選取B1重型，包角120°，6個(gè)筋板的鞍式支座，。查JB4712.1-2007表8設(shè)計(jì)鞍座結(jié)構(gòu)尺寸如下表2.2：表2.2鞍式支座結(jié)構(gòu)尺寸單位mm公稱直徑DN允許載荷Q/KN鞍座高度h腹板底板2800198525018204030018筋板墊板螺柱配置鞍座質(zhì)量kg弧長(zhǎng)e間距螺孔d螺紋孔長(zhǎng)32026836014326062012120180024M20528根據(jù)JB4712.1-2007中鞍式BI2800-F的結(jié)構(gòu)尺寸圖如2.2圖2.2鞍式支座的結(jié)構(gòu)圖鞍座位置的設(shè)定采用雙鞍座時(shí)，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。圖2.3鞍座的定位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(zhǎng)度（兩封頭切線間距離），A是鞍座中心線至封頭切線的距離。當(dāng)鞍座鄰近封頭時(shí)，則封頭對(duì)支座處筒體有加強(qiáng)剛性的作用。因此，在滿足A0.2L時(shí)，盡量使A0.5（為筒體內(nèi)半徑）。故該容器的A0.5=700mm。鞍座采用一個(gè)固定，一個(gè)活動(dòng)，因?yàn)榕P式容器由于溫度和載荷變化等原因使容器產(chǎn)生了軸向移動(dòng)，如果支座都是固定的，由于自由收縮受阻使容器器壁中可能引起過大的附加應(yīng)力，所以雙鞍中的一個(gè)鞍座為固定支座，另一個(gè)為活動(dòng)支座。壓力容器常用零部件及安全附件的選用人孔的選擇該儲(chǔ)罐的使用壓力為常壓的臥式儲(chǔ)罐，故選擇回轉(zhuǎn)蓋板式平焊法蘭人孔。查閱標(biāo)準(zhǔn)HG/T21516-2014《回轉(zhuǎn)蓋板式平焊法蘭人孔》結(jié)構(gòu)型式如圖2.4圖2.4回轉(zhuǎn)蓋板式平焊法蘭人孔結(jié)構(gòu)型式根據(jù)HG/T21516-2014《回轉(zhuǎn)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(xì)表2.2如下：表2.2回轉(zhuǎn)蓋板式平焊法蘭人孔材料明細(xì)表件號(hào)標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)名稱數(shù)量材料類別及代號(hào)I1筒節(jié)1Q235B2HG/T20613-2009六角頭螺栓208.8級(jí)全螺紋螺柱35CrMoA3螺母408級(jí)30CrMoA4HG/T20512-2009法蘭（PL）1Q235B5HG/T20616-2009墊片1非金屬平墊片HG/T20617-2009聚四氟乙烯包覆墊片6HG/T20592-2009法蘭蓋（BL）1Q235B7把手1Q235B8軸銷1Q235B9GB/T91銷2Q21510GB/T95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根據(jù)HG/T21516-2014《回轉(zhuǎn)蓋板式平焊法蘭人孔》中表2.0 .3的規(guī)定選擇回轉(zhuǎn)蓋板式平焊法蘭人孔的結(jié)構(gòu)尺寸如下表2.3：表2.3回轉(zhuǎn)蓋板式平焊法蘭人孔的型式尺寸單位mm密封面型式公稱壓力PN公稱直徑DNDABLb突面6500530x564560035517525030d螺栓螺母螺栓螺柱螺母螺柱質(zhì)量kg數(shù)量直徑x長(zhǎng)度數(shù)量222423010420202040115接管和法蘭的設(shè)計(jì)查HG/T20592-2009《鋼制管法蘭》中表8.2.3-1PN10帶頸對(duì)焊鋼制管法蘭，選取各管口公稱直徑，查得各法蘭的尺寸。查HG/T20592-2009《鋼制管法蘭》中附錄D中表D-3,得各法蘭的質(zhì)量。查HG/T20592-2009《鋼制管法蘭》中表3.2.2，法蘭的密封面均采用RF（突面密封）。圖2.5帶頸對(duì)焊鋼制管法蘭示意圖表2.4接管和法蘭的尺寸管口名稱公稱直徑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(shù)量n（個(gè)）螺栓Th法蘭厚度C法蘭頸法蘭高度法蘭質(zhì)量NSH?RHkg出料口100108B220180188M16201313.6128524.5進(jìn)料口100108B220180188M16201313.6128524.5液位計(jì)口3238B140100184M1618562.666422溫度計(jì)口2025B10575144M1218402.364401壓力表口2025B10575144M1218402.364401排污口8089B200160188M16201053.2106504排空口6565B185145188M1618922.9106453墊片的設(shè)計(jì)查HG/T20609-2009《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(nèi)徑D1外徑D2出液口100110120進(jìn)液口100110120人孔500580700液位計(jì)口324365溫度計(jì)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。螺栓（螺柱）的設(shè)計(jì)查HG/T20613-2009《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(zhǎng)度和平墊圈尺寸：表2.6螺栓及墊片單位mm管口名稱緊固件用平墊圈公稱直徑螺紋螺柱長(zhǎng)h出液口100M169017303進(jìn)液口100M169017303液位計(jì)口32M168517303溫度計(jì)口20M127513242.5壓力表口20M127513242.5排空口65M168517303排污口80M169017303液面計(jì)的選擇因?yàn)榇判砸好嬗?jì)常用于密度不小于的液體，主要是透明和半透明的介質(zhì)，但有時(shí)也可用于原油等高粘度介質(zhì)的液位檢測(cè)，其測(cè)量范圍較之玻璃管液面計(jì)和玻璃板液面計(jì)大很多，最大可達(dá)到7m，且適用的公稱壓力達(dá)到了26MPa，適用溫度范圍也達(dá)到了-40~300℃。其優(yōu)點(diǎn)除了讀數(shù)直觀，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，維護(hù)方便外，還比玻璃管液面計(jì)更耐氟石和防爆，而且由于測(cè)量范圍大，可不受貯槽高度的限制，不易出現(xiàn)觀察盲點(diǎn)，故選用磁性液面計(jì)。壓力表和溫度計(jì)的選擇壓力表選用彈性元件式的單彈簧管壓力表溫度計(jì)選用電阻溫度計(jì)

容器強(qiáng)度的校核液壓試驗(yàn)的應(yīng)力強(qiáng)度校核根據(jù)GB150.4-2011中11.4.9.1中試驗(yàn)液體一般采用水試驗(yàn)合格后因立即將水排凈吹干。根據(jù)GB150.4-2011中11.4.9.3中試驗(yàn)溫度為15℃。查閱JB/T4731-2005中液壓試驗(yàn)壓力公式4-5如下：=1，=1.25x0.1241=0.1551MPa查閱JB/T4731-2005中公式4.8如下液壓試驗(yàn)時(shí)，殼體材料在試驗(yàn)溫度下的屈服強(qiáng)度。，殼體元件最大薄膜應(yīng)力。，焊接接頭系數(shù)。54.3625MPa≤0.9x0.9x235=190.35MPa所以滿足應(yīng)力要求。圓筒軸向彎矩計(jì)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）圖3.1臥式容器載荷、支座反力、剪力及彎矩圖根據(jù)JB/T4731-2005《鋼制臥式容器》中的公式7-2,7-3計(jì)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=520.274KN.m鞍座平面上的軸向彎矩KN.mM?>M?,所以圓筒軸向的最大彎矩在圓筒中間橫截面，M=520.274KN.m圓筒軸向應(yīng)力計(jì)算及校核根據(jù)JB/T4731-2005《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(yīng)力最高點(diǎn)處：按下式進(jìn)行計(jì)算最低點(diǎn)處：按下式進(jìn)行計(jì)算（2）支座處圓筒截面上，由壓力及軸向彎矩引起的軸向應(yīng)力因鞍座平面上筒體被封頭加強(qiáng)，取鞍座包角，查JB/T4731-2005表7-1可得K1=1.0，K2=1.0最高點(diǎn)處：按下式進(jìn)行計(jì)算最低點(diǎn)處：按下式進(jìn)行計(jì)算 圖3.2支座處圓筒軸向應(yīng)力位置（3）筒體軸向應(yīng)力校核根據(jù)JB/T4731-2005《鋼制臥式容器》中的7.3.2.3中的規(guī)定可知：對(duì)于操作狀態(tài)應(yīng)滿足下列條件：計(jì)算得到~，取出最大拉應(yīng)力（最大正值）：，合格。b．計(jì)算得到~，取出最大壓應(yīng)力（最小正值）：，合格。對(duì)于水壓試驗(yàn)狀態(tài)應(yīng)滿足下列條件：充滿水未加壓時(shí)計(jì)算得到~，取出最大壓應(yīng)力（最小負(fù)值）：，合格。加壓狀態(tài)下計(jì)算得到~，取出最大拉應(yīng)力（最大正值）；，合格。圓筒及封頭切向剪應(yīng)力的計(jì)算及校核圓筒切向剪應(yīng)力的計(jì)算在圓筒支座處橫截面上的剪應(yīng)力，當(dāng)圓筒被封頭加強(qiáng)時(shí)時(shí)，其最大剪應(yīng)力位于靠近鞍座邊角處C、D點(diǎn)，如圖3.3。=73.66MPa式中系數(shù)K?查閱JB/T4731-2005《鋼制臥式容器》表7-3，K?=0.880封頭切向剪應(yīng)力的計(jì)算圓筒被封頭加強(qiáng)時(shí)，封頭的最大剪應(yīng)力按照J(rèn)B/T4731-2005《鋼制臥式容器》式7-10計(jì)算：=45.199MPa式中系數(shù)查閱JB/T4731-2005《鋼制臥式容器》表7-3，=0.401圖3.3圓筒切向剪應(yīng)力位置切向剪應(yīng)力的校核圓筒的切向剪應(yīng)力不應(yīng)超過設(shè)計(jì)溫度下材料許用應(yīng)力的0.8倍，即。封頭的切向剪應(yīng)力，JB/T4731-2005《鋼制臥式容器》中的公式7-11：式中：—由內(nèi)壓在封頭中引起的應(yīng)力橢圓封頭：=56.83MPa式中：K—橢圓形封頭形狀系數(shù)，。K=0.93。，故合格。圓筒的周向應(yīng)力計(jì)算及校核根據(jù)鞍座尺寸表知：即，所以此鞍座墊板作為加強(qiáng)用的鞍座。圓筒的有效寬度，當(dāng)容器焊在支座上時(shí)，取，查JB/4731-2005表7-3可得。.鞍座在橫截面最低點(diǎn)處周向應(yīng)力 (2).鞍座角邊處的周向應(yīng)力 因?yàn)?3).應(yīng)力校核符合要求，合格鞍座的設(shè)計(jì)及校核腹板水平分力及強(qiáng)度校核支座腹板的水平分力根據(jù)JB/T4731-2005《鋼制臥式容器》中的公式7-25計(jì)算：==0.204x467.797=95.84KN式中系數(shù)值JB/T4731-2005《鋼制臥式容器》中表7-5查得=0.204鞍座腹板有效截面內(nèi)的水平方向平均拉應(yīng)力，按下式計(jì)算：

當(dāng)墊板起加強(qiáng)作用時(shí)：式中：—計(jì)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；—鞍座腹板厚度，mm。—鞍座墊板有效寬度，取=b?，mm。應(yīng)力應(yīng)按下式進(jìn)行校核：，故合格。其中許用應(yīng)力查閱JB/T4731-2005《鋼制臥式容器》表5-1可知=147MPa。開孔補(bǔ)強(qiáng)的計(jì)算及校核根據(jù)GB150規(guī)定，當(dāng)殼體上的開孔滿足下述全部要求時(shí)，可不另行補(bǔ)強(qiáng)。(1)設(shè)計(jì)壓力小于或等于2.5MPa。(2)兩相鄰開孔中心的距離（對(duì)曲面間距以弧長(zhǎng)計(jì)算）應(yīng)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(chǔ)罐中只有DN=500mm的人孔需要補(bǔ)強(qiáng)。補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)方法判別按HG/T21516-2014,選用回轉(zhuǎn)蓋板式平焊法蘭人孔。開孔直徑故可以采用等面積法進(jìn)行開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算。接管材料選用Q-235C鋼，其許用應(yīng)力根據(jù)GB150.3-2011中式6-1，其中：殼體開孔處的計(jì)算厚度接管的有效厚度強(qiáng)度削弱系數(shù)所以開孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積為有效補(bǔ)強(qiáng)范圍有效寬度B的確定按GB150.3-2011中式6-6，得：有效高度的確定(1）外側(cè)有效高度的確定根據(jù)GB150.3-2011中式6-7，得：(2）內(nèi)側(cè)有效高度的確定根據(jù)GB150-1998中式8-9，得：補(bǔ)強(qiáng)面積的計(jì)算根據(jù)GB150.3-2011中式6-9~式6-11，分別計(jì)算如下：筒體多余面積接管厚度接管的多余面積焊角取6.0mm，=1138.7mm2根據(jù)GB150.3-2011中的規(guī)定：若,則開孔不需要另加補(bǔ)強(qiáng)。

臥式儲(chǔ)罐的焊接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(huì)直接影響容器的焊接質(zhì)量，而容器的制造質(zhì)量很大程度上取決于容器的焊接質(zhì)量，因此在容器的制造過程中對(duì)焊接方面的要求很高。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(yīng)根據(jù)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(duì)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(shè)計(jì)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(lián)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(lián)接的對(duì)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接的接頭。長(zhǎng)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(duì)接連接的接頭，法蘭與殼體接管的接頭，內(nèi)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(duì)接連接的接頭凸緣，補(bǔ)強(qiáng)圈與殼體連接的接頭。但已規(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(shè)計(jì)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(duì)接）—B類法蘭與殼體接管的環(huán)向接頭—C類接管，補(bǔ)強(qiáng)圈等外加附件與殼體的非對(duì)接的接頭—D類鞍座與殼體，鞍座自身腹板，墊板間的焊接接頭—E類在壓力容器設(shè)計(jì)中，對(duì)壓力容器的接頭形式主要有以下要求：a．A、B類焊縫是容器上要求最高的焊縫，必須采用對(duì)接焊縫。對(duì)接焊縫的優(yōu)點(diǎn)：易于焊透，質(zhì)量易于保證，易于做無損檢測(cè)，可得到最好的焊縫質(zhì)量。b．對(duì)接接頭應(yīng)采用等厚度焊接，當(dāng)厚度不等的兩部分回轉(zhuǎn)殼體對(duì)接時(shí)，必須使接頭兩側(cè)的厚度保持基本相等，以盡量減小剛度差，降低應(yīng)力集中，便于焊接。c.焊接接頭應(yīng)便于進(jìn)行無損檢測(cè)，對(duì)某些無損檢測(cè)要求較高的容器，應(yīng)將一些搭接或角接的接頭設(shè)計(jì)成對(duì)接接頭，這樣不但使應(yīng)力集中有所改善，而且能方便的進(jìn)行射線或超聲波檢測(cè)，從而保證容器的焊接質(zhì)量。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(shè)置起弧板和收弧板，嚴(yán)禁在母材本體上隨意刮擦和引弧，對(duì)于本例A，B類焊縫，查《焊接手冊(cè)》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8，所以選擇3至26的Y形坡口如圖：圖4.1A,B類焊縫的坡口形式,及焊后效果坡口尺寸：=40——60（°）——3（）——4（）對(duì)于本例中C類焊縫，查《焊接手冊(cè)》第二版第三卷表2-3可知：由于壁厚8，所以選擇3——40的V形坡口如圖：坡口尺寸/mm：=35——50（°）=0——4()=0（）圖4.2C類焊縫的坡口形式,及焊后效果焊接順序焊前清理在進(jìn)行工件焊接之前，銑邊完成后，必須對(duì)焊接區(qū)及周邊區(qū)域進(jìn)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(dòng)鋼絲刷對(duì)其進(jìn)行清除，這樣能夠有效防止焊接過程中產(chǎn)生氣孔、夾雜或后期產(chǎn)生延遲裂紋等焊接缺陷的形成，根據(jù)規(guī)定及以往經(jīng)驗(yàn)，清理完成到焊接之間間隔時(shí)間不得超過兩小時(shí)，否則需要重新經(jīng)行處理，嚴(yán)禁在超時(shí)并不處理的情況進(jìn)行焊接。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(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量及使用過程的安全性，因此對(duì)于施工人員必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)部門設(shè)計(jì)規(guī)定的合理焊接順序進(jìn)行操作，由于筒體較長(zhǎng)，為了保證工藝要求，采用先定位焊，后分段焊，兩名焊工同時(shí)從兩側(cè)進(jìn)行焊接，首先將筒體兩側(cè)焊接在一起再進(jìn)行分段焊接，以減少變形和焊接殘余應(yīng)力，同時(shí)也能提高焊接效率，縮短生產(chǎn)周期。a.原材料采購，成分，力學(xué)性能檢驗(yàn)，驗(yàn)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(gè)筒節(jié)的縱向?qū)雍附樱ê负笮栊A）可同時(shí)進(jìn)行支座的焊接。.e.一個(gè)筒體與一個(gè)封頭的環(huán)向?qū)雍附?。f.多筒節(jié)間的環(huán)向?qū)雍附樱ㄐ枰M(jìn)行定位焊，變位機(jī)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。焊后處理整體工件焊接完成必須進(jìn)行整體焊后處理。焊后處理主要包括熱處理和焊接檢驗(yàn)（檢驗(yàn)要在單道焊縫完成后緊跟檢驗(yàn)，以便及時(shí)找到相關(guān)問題，缺陷，便于及時(shí)處理）。由于本例中筒體要承受一定的壓力，因此必須對(duì)其進(jìn)行焊接后局部的跟蹤回火處理，以消除殘余應(yīng)力并能達(dá)到細(xì)化材料晶粒以增強(qiáng)自身強(qiáng)度的目的。對(duì)整體焊縫處應(yīng)該進(jìn)行100%無損探傷。通常容器的壓力試驗(yàn)和氣密性試驗(yàn)位于熱處理之后進(jìn)行，本例采用水壓試驗(yàn)。根據(jù)GB150.4-2011中相關(guān)規(guī)定，設(shè)備制造完畢后應(yīng)在3MPa下進(jìn)行水壓實(shí)驗(yàn)，壓力表精度不得低于1.6，表盤直徑不得低于100mm,檢測(cè)10分鐘無滲漏，冒汗等缺陷隱患現(xiàn)象,檢查設(shè)計(jì)容器是否達(dá)到所需的設(shè)計(jì)要求，驗(yàn)證其是否能保證在設(shè)計(jì)壓力的條件下安全運(yùn)行所必須具備的承壓能力。注意事項(xiàng)制造①選