筒體設(shè)計說明書樣本

目錄TOC\o"1-3"\h\u902緒論 37456第一章設(shè)計參數(shù)選取 5168701.1設(shè)計題目 5255411.2設(shè)計數(shù)據(jù) 5242561.3設(shè)計壓力 5226471.4設(shè)計溫度 5179341.5重要元件材料選取 523814第二章設(shè)備構(gòu)造設(shè)計 6268992.1圓筒厚度設(shè)計 6167662.2封頭厚度設(shè)計 6133722.3筒體和封頭構(gòu)造設(shè)計 6212392.4鞍座選型和構(gòu)造設(shè)計 743712.5接管、法蘭選取 919012第三章開孔補強設(shè)計 11155663.1補強設(shè)計辦法鑒別 11247793.2有效補強范疇 11164393.3有效補強面積 11177233.4補強面積 1231750第四章液氬儲罐焊接 13140954.1破口加工 1353514.2焊接順序 1317814.3筒體縱焊縫 1394034.4筒體環(huán)焊縫 13275334.5接管與筒體焊接 147264.6人口及補償圈焊接 14218034.7接管與法蘭處焊接（排空口、液位計、溫度計、壓力表） 15172304.8接管與法蘭焊接處（安全閥、進(jìn)料口、出料口、排污口） 15113采用焊條電弧焊，焊條型號為E347-16 15198584.9鞍座底板與肋板和腹板焊接 15181794.9焊縫破口尺寸 1611488第五章備料加工工藝 19262825.1原材料儲備 1944425.2板材預(yù)解決 19313785.4裝配焊接順序 20283545.5焊后熱解決 2132659第六章焊縫無損檢查與耐壓氣密性檢查 215參照文獻(xiàn) 22緒論隨著國內(nèi)化學(xué)工業(yè)蓬勃發(fā)展，各地建立了大量液化氣儲配站。對于儲存量不大于500或單罐容積不大于150時。普通選用臥式圓筒形儲罐。液化氣儲罐是儲存易燃易爆介質(zhì)．直接關(guān)系到人民生命財產(chǎn)安全重要設(shè)備。因而屬于設(shè)計、制造規(guī)定高、檢查規(guī)定嚴(yán)三類壓力容器。本次設(shè)計為100液化石油氣儲罐設(shè)計即為此種狀況。工業(yè)生產(chǎn)中具備特定工藝功能并承受一定壓力設(shè)備，稱壓力容器。設(shè)計溫度為-20℃如下壓力容器被稱為低溫壓力容器，對于低溫壓力容器一方面要選用適當(dāng)材料，材料在使用溫度下應(yīng)具備良好韌性。經(jīng)細(xì)化晶粒解決低合金鋼可用到-45℃，2.5％鎳鋼可用到-60℃，3.5％鎳鋼可用到-104℃,9％鎳鋼可用到-196℃。低于-196℃時可選用奧氏體不銹鋼等。因而鑒于本次課題低溫液氬儲罐為單層絕熱儲罐。內(nèi)膽材質(zhì)采用奧氏體不銹鋼（0Cr18Ni10Ti），外層保冷材料為泡沫玻璃。同步采用了雙組分迅速固化液體涂料。由筒體、封頭、法蘭和密封元件、開孔和接管、支座、絕熱保冷層六大部構(gòu)成。筒體是圓筒形壓力容器重要承壓元件，它構(gòu)成了完畢化學(xué)反映或儲存物所需最大空間。筒體普通是由鋼板卷制或壓制成型后組裝焊接而成。當(dāng)筒體直徑較小是，可采用無縫鋼管制作。對于即軸向尺寸較大筒體，采用環(huán)焊縫將幾種筒節(jié)拼焊制成。依照筒體承載規(guī)定和鋼板厚度，其縱焊縫和環(huán)向焊縫可采用開坡口或不坡口對接接頭。對于承受高壓厚壁容器筒體，除了采用單層厚鋼板制作外，也可以采用層板包扎、熱套、繞帶或繞板等工藝制作多層筒體構(gòu)造。封頭即是容器端蓋。依照形狀不同，分為球形封頭、橢圓形封頭、蝶形封頭和平板封頭等構(gòu)造形式。為了避免在低溫壓力容器上產(chǎn)生過高局部應(yīng)力，在設(shè)計容器時應(yīng)避免有過高應(yīng)力集中和附加應(yīng)力；在制造容器時嚴(yán)格檢查，以防止容器中存在危險缺陷。對于因焊接而引起過大殘存應(yīng)力，在焊后應(yīng)進(jìn)行消除焊接殘存應(yīng)力解決。為保證壓力容器安全使用，在制造嚴(yán)格按照關(guān)于原則、規(guī)范，對壓力容器原材料和加工制造過程進(jìn)行嚴(yán)格質(zhì)量檢查，因而，對投入運營壓力容器也需要進(jìn)行定期檢查。壓力容器檢查內(nèi)容重要有：對材料化學(xué)成分和力學(xué)性能常規(guī)理化檢查；對焊接接頭各種性能檢查；對壓力容器各某些存在各類缺陷無損檢測；用高于操作壓力液體對容器進(jìn)行耐壓實驗等。質(zhì)量檢查在壓力容器制造過程中占重要地位。在有些反映堆壓力容器生產(chǎn)周期中，有一半時間都是用于質(zhì)量檢查。第一章設(shè)計參數(shù)選取1.1設(shè)計題目液氬儲罐構(gòu)造設(shè)計(12m3)1.2設(shè)計數(shù)據(jù)如下表1：表1：設(shè)計數(shù)據(jù)序號項目數(shù)值單位備注1名稱液氬儲罐（6m3）2最大工作壓力1.2MPa3工作溫度20℃4公稱直徑1600mm5容積66單位容積充裝量0.42t/7裝量系數(shù)0.98其她規(guī)定100%無損檢測1.3設(shè)計壓力設(shè)計壓力取最大工作壓力1.1倍，即Pc=1.1×1.2=1.321.4設(shè)計溫度設(shè)計溫度為室溫，即20℃。1.5重要元件材料選取1.筒體材料選取：依照GB150-1998表4-1，選用筒體材料為不銹鋼1Cr18Ni9Ti（鋼材原則為GB13296）。2.鞍座材料選取：依照J(rèn)B/T4731,鞍座選用材料為1Cr18Ni9Ti，其許用應(yīng)力。3.地腳螺栓材料選取：由于工作溫度為超低溫，地腳螺栓選用1Cr18Ni8Ti，其許用應(yīng)力。第二章設(shè)備構(gòu)造設(shè)計2.1圓筒厚度設(shè)計計算壓力：該容器需100%探傷，因此取其焊接系數(shù)為。圓筒厚度在6~16mm范疇內(nèi)，查GB150-1998中表4-1，可得：溫度在20℃下，許用應(yīng)力運用中徑公式，計算厚度：δ=PDi∕（2Φ[σ]t-Pc）=7.74mm查原則HG20580-1998《鋼制化工容器設(shè)計基本規(guī)定》表7-1知，鋼板厚度負(fù)偏差0.8mm。查原則HG20580-1998《鋼制化工容器設(shè)計基本規(guī)定》表7-5知,不銹鋼在無特殊腐蝕狀況下，腐蝕裕量取0。本例取=0。則筒體設(shè)計厚度δn=δ+C1+C2=7.74+0.8+0=8.54圓整后，取名義厚度δn=9。筒體有效厚度δE=δn-C1-C2=82.2封頭厚度設(shè)計查原則JB/T4746-《鋼制壓力容器用封頭》中表1，得公稱直徑。選用原則橢圓形封頭,型號代號為EHA，則，依照GB150-1998中橢圓形封頭計算中式7-1計算：δ=PDi∕（2Φ[σ]t-Pc）=7.74mm同上，取，。圓整后，取名義厚度δn=9。封頭型記做EHA1600×12-1Cr18Ni9TiJB/T4746-。2.3筒體和封頭構(gòu)造設(shè)計1.封頭構(gòu)造尺寸（封頭構(gòu)造如下圖1）由，得。查原則JB/T4746-《鋼制壓力容器用封頭》中表B.1EHA橢圓形封頭內(nèi)表面積、容積，如下表2：表2：EHA橢圓形封頭內(nèi)表面積、容積公稱直徑DN/mm總深度H/mm內(nèi)表面積A/容積/16004252.90070.58642.筒體長度計算由封頭長短軸之比為2，即QUOTE，得QUOTE查原則[4]中表B.1EHA和B.2EHA表橢圓形封頭內(nèi)表面積、容積，質(zhì)量，見表3-1和圖3-1。取裝料系數(shù)為0.9，則即QUOTE算得L0=2.74圓整后取為QUOTEL0=2.8筒體分為兩段，每段長度為1.4米，筒體為兩瓣組焊而成。2.4鞍座選型和構(gòu)造設(shè)計1.鞍座選型該臥式容器采用雙鞍式支座，初步選用輕型鞍座，材料選用Q235-B。估算鞍座負(fù)荷：儲罐總質(zhì)量（3-3）—筒體質(zhì)量：m1=πDL0δρ=3.14×1.6×2.8×0.009×7.9×103=1000kg—單個封頭質(zhì)量，—充液質(zhì)量：，水壓實驗布滿水，故取介質(zhì)密度為，V=6.67則m3=6670kg—附件質(zhì)量：人孔質(zhì)量為，其她接管總和為200kg，即綜上所述，m=m1+2m2+m3+m4=1000+2×133.4+6670+353=8289.8則每個鞍座承受質(zhì)量為4144.9kg，重量為41.5KN查JB4712.1-[9]表1，優(yōu)先選取輕型支座。查[9]中表2，得出鞍座尺寸如表3-6：表3-6鞍座尺寸表公稱直徑DN1600腹板8墊板390容許載荷QkN275筋板2258鞍座高度h250170e70底板1120240螺栓間距9602008鞍座質(zhì)量Kg11612墊板弧長1870增長100mm增長高度Kg122.鞍座位置擬定由于當(dāng)外伸長度A=0.207L時，雙支座跨距中間截面最大彎矩和支座截面處彎矩絕對值相等，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其她載荷，面且支座截面處應(yīng)力較為復(fù)雜，故常取支座處圓筒彎矩略不大于跨距中間圓筒彎矩，鞍座中心與封頭切線距離A滿足（L為兩封頭切線間距離），最后使（為圓筒平均半徑）。鞍座安裝位置如圖3所示：故，取。2.5接管、法蘭選取液氬儲罐應(yīng)設(shè)立出液口，進(jìn)液口，人孔，液位計口，溫度計口，壓力表口，安全閥口，排空口。1.小直徑接管和法蘭查HG/T20592-《鋼制管法蘭》中表8.23-1PN10帶頸對焊鋼制管法蘭，選用各管口公稱直徑，查得各法蘭尺寸。查HG/T20592-《鋼制管法蘭》中附錄D中表D-3,得各法蘭質(zhì)量。查HG/T20592-《鋼制管法蘭》中表3.2.2，法蘭密封面均采用MFM（凹凸面密封）。整體鋼制法蘭尺寸表mm公稱尺寸法蘭外徑螺栓孔中心螺栓孔直徑法蘭厚度法蘭徑DNDKLCNRS0S1安全閥進(jìn)料口出了口排污口4015011018187067.514排空口液位計溫度計壓力表201057514184046.512人口法蘭設(shè)計mmDN400B150H1230dw×s426×10L200H2107D580b32d24D1525b127A320b2323.法蘭標(biāo)記法蘭原則標(biāo)記涉及法蘭名稱及代號、密封面形式代號、公稱直徑、公稱壓力、法蘭厚度、法蘭總高度、原則編號。當(dāng)法蘭厚度、法蘭高度采用原則值時在標(biāo)記中可省略。例如，公稱壓力1.6MPa、公稱直徑80mm帶頸對焊法蘭，法蘭材料0Cr18Ni10Ti，其標(biāo)記為：法蘭C-T80-1.60HG20575-97。第三章開孔補強設(shè)計依照GB150中8.3，當(dāng)設(shè)計壓力不大于或等于2.5MPa時，在殼體上開孔，兩相鄰開孔中心間距不不大于兩孔直徑之和兩倍，且接管公稱外徑不不不大于89mm時，接管厚度滿足規(guī)定，不另行補強，故該儲罐中只有DN=500mm人孔需要補強。3.1補強設(shè)計辦法鑒別按HG/T21518-,選用回轉(zhuǎn)蓋帶頸對焊法蘭人孔。開孔直徑。，故可以采用等面積法進(jìn)行開孔補強計算。接管材料選用與筒體材料相似0Cr18Ni10Ti不銹鋼，其許用應(yīng)力。依照GB150-1998中式8-1，。殼體開孔處計算厚度，接管有效厚度，強度削弱系數(shù)。因此開孔所需補強面積3.2有效補強范疇1.有效寬度B擬定按GB150中式8-7，得，，。2.有效高度擬定(1）外側(cè)有效高度擬定依照GB150中式8-8，得：，，。(2）內(nèi)側(cè)有效高度擬定依照GB150-1998中式8-9，得：，，3.3有效補強面積1.筒體多余面積2.接管多余面積接管計算厚度：3.焊縫金屬截面積焊角取10.0mm，3.4補強面積，由于，因此開孔需另行補強。所需另行補強面積：。補強圈設(shè)計：依照DN500取補強圈外徑D=840mm。由于B>D，因此在有效補強范疇。選取C型坡口，補強圈內(nèi)徑，取。補強圈厚度：，圓整取名義厚度。第四章液氬儲罐焊接4.1破口加工焊接接頭坡口形狀和幾何尺寸設(shè)計，應(yīng)遵循如下原則：（1）保證焊接質(zhì)量（2）坡口加工簡易（3）便于焊接加工（4）節(jié)約焊接材料4.2焊接順序焊接順序：單個筒節(jié)焊接——筒節(jié)間對接——筒體與封頭對接——接管、支座等有關(guān)構(gòu)件焊接。4.3筒體縱焊縫筒體厚度為σ=9mm筒體縱焊縫焊接采用I形坡口接頭設(shè)計。留有一定間隙且背面采用某種形式襯墊。采用埋弧焊，焊絲型號為H0Cr21Ni10焊劑相應(yīng)牌號HJ260焊劑——銅墊單面焊雙面成形埋弧焊工藝參數(shù)鋼板厚度/mm裝配間隙/mm焊絲直徑/mm焊接電流/A電弧電壓/V焊接速度/m.h-193~44720~78036~3827.54.4筒體環(huán)焊縫壓力容器筒體環(huán)焊縫坡口形式，取決于其壁厚及所選用焊接工藝辦法。對于薄壁容器，殼體環(huán)焊縫多采用V形坡口；對于厚壁殼體環(huán)焊縫，為減少焊縫橫截面，普通采用U形破褲。對于本次設(shè)計容器，屬于薄壁形，其環(huán)焊縫涉及筒節(jié)對接焊縫和筒體與封頭對接焊縫，都采用相似坡口形式。即采用V形坡口。采用焊條電弧焊，焊條型號為E347-16板厚/mm焊腳L/mm焊接位置焊接層數(shù)坡口尺寸焊接電流/A焊接速度/mm.min-1焊條直徑/mm備注間隙c/mm鈍邊f(xié)/mm92立焊20～20～380～10040～803.24.5接管與筒體焊接采用焊條電弧焊，焊條型號為E347-16板厚/mm焊腳L/mm焊接位置焊接層數(shù)坡口尺寸焊接電流/A焊接速度/mm.min-1焊條直徑/mm備注間隙c/mm鈍邊f(xié)/mm92立焊20～20～380～10040～803.24.6人口及補償圈焊接采用焊條電弧焊，焊條型號為E347-16板厚/mm焊腳L/mm焊接位置焊接層數(shù)坡口尺寸焊接電流/A焊接速度/mm.min-1焊條直徑/mm備注間隙c/mm鈍邊f(xié)/mm92立焊20～20～380～10040～803.24.7接管與法蘭處焊接（排空口、液位計、溫度計、壓力表）采用焊條電弧焊，焊條型號為E347-16焊縫空間位置焊件厚度（mm）第一層焊縫第二層焊縫封底焊縫焊條直徑（mm）焊接電流（mm）焊條直徑（mm）焊接電流（mm）焊條直徑（mm）焊接電流（mm）橫對接焊縫6.53.290~1203.290~1203.290~1204.8接管與法蘭焊接處（安全閥、進(jìn)料口、出料口、排污口）采用焊條電弧焊，焊條型號為E347-16焊縫空間位置焊件厚度（mm）第一層焊縫第二層焊縫封底焊縫焊條直徑（mm）焊接電流（mm）焊條直徑（mm）焊接電流（mm）焊條直徑（mm）焊接電流（mm）橫對接焊縫7.53.290~1204140~1604120~1604.9鞍座底板與肋板和腹板焊接采用焊條電弧焊，焊條型號為E347-16板厚（mm）焊腳L(mm)焊接位置焊接層數(shù)間隙c（mm）鈍邊f(xié)（mm）焊接電流（A）焊接速度（mm.min-1）焊條直徑（mm）82立焊21180~11040~803．24.9焊縫破口尺寸第五章備料加工工藝5.1原材料儲備依照壓力容器構(gòu)造，購進(jìn)材質(zhì)為00Cr11Ti不銹鋼鋼板和焊接材料。入庫前對母材及焊接材料進(jìn)行化學(xué)成分和技術(shù)性能檢查，檢查合格原材料入庫，并對材料分類標(biāo)記、合理存儲和保管，防止混雜、受潮、生銹、損傷。鋼板厚度：15mm數(shù)量：2鋼板尺寸:4396×18004396×15005.2板材預(yù)解決5.2.1板材矯正：鋼材矯正重要有如下辦法：機械矯正：運用各種矯正機械設(shè)備對鋼材進(jìn)行矯正辦法，使鋼材纖維發(fā)生變形，達(dá)到矯正目?；鹧娉C正：運用氣焊和氣割焊，割炬或?qū)Ｓ没鹧娉C正加熱槍，加熱被矯正鋼材或工件變形部位。手工矯正：用錘擊鋼材變形關(guān)于區(qū)域，使短纖維某些伸長，從而進(jìn)行矯正。對于板厚為15mm鋼板，由于厚度較大，采用火焰矯正，火焰矯正辦法簡樸，靈活，迅速，效率高，效果好，合用于單件及小批量構(gòu)造件二次矯正。[1]中華人民共和國機械工程學(xué)會焊接學(xué)會編著.焊接手冊第2版第3卷.機械工業(yè)出版社..P8795.2.2鋼材表面清理：清理辦法重要有兩類：機械法：涉及噴砂和噴丸，手工風(fēng)砂輪或鋼絲刷，砂布打磨，刮光或拋光等?；瘜W(xué)法：即用溶液進(jìn)行清理，此法效率高，質(zhì)量均勻并且穩(wěn)定，但成本高，對環(huán)境也導(dǎo)致污染。慣用酸洗辦法是將鋼板質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%~4%硫酸槽內(nèi)一定期間后，取出后置于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%~2%溫石灰液槽內(nèi)，經(jīng)石灰液中和鋼板上酸，取出干燥，板上留有一層薄石灰粉，以防止金屬再氧化，在切割前和焊前可將其擦去。0Cr11Ti是不銹鋼，比較適合化學(xué)法進(jìn)行表面清理。5.2.3放樣，劃線與號料在制造金屬構(gòu)造之前，按照設(shè)計圖樣，在放樣平臺上用1：1比例尺寸，劃出構(gòu)造圖形和平面展開尺寸，并制作樣板，在依照樣板來劃線。5.3下料，邊沿加工以及夾具選取制造焊接構(gòu)造金屬材料在劃線與號料基本上，進(jìn)行機械切割，熱切割下料。切割邊沿，特別是裝配焊接邊沿，普通要進(jìn)行邊沿加工（破口加工）。5.3.1切割機選?。簷C械切割涉及使用剪床，圓盤剪床，沖床，聯(lián)合沖剪機和鋸床等。熱切割涉及氣割，等離子弧切割，電弧切割和激光切割等。對于0Cr11Ti不銹鋼切割，普通采用等離子弧切割下料，切口較窄，比較光潔，變形和熱影響區(qū)也較小。選取OMNIMAT系列切割機下料，軌距2500mm，切割寬度1900mm，整機寬度3000mm.[1]中華人民共和國機械工程學(xué)會焊接學(xué)會編著.焊接手冊第2版第3卷.機械工業(yè)出版社..P921表21-135.3.2卷板機選取選取對稱式三輥卷板機CDW11――（對稱上調(diào)式）16×A型，最大卷板寬度mm，最小卷板厚度16，電動機功率15kw,外形尺寸長×寬×高4.5×1.56×1.85.3.3坡口加工機選?。浩驴诩庸T用辦法有機械切削和熱切割兩類，機械切削加工坡口，常采用刨邊機，坡口加工機和銑床，刨床，車床等各種通用機床。在此選用型號為HP-10,技術(shù)數(shù)據(jù)為被加工鋼板抗拉強度390～750MPa、坡口最大寬度12～7mm、工件最大厚度30mm、坡口角度調(diào)節(jié)范疇30°～45°、最小鈍邊高1mm、加工坡口速度2.6～3.4m/min。[1]中華人民共和國機械工程學(xué)會焊接學(xué)會編著.焊接手冊第2版第3卷.機械工業(yè)出版社..P942表21-455.3.4焊接工裝夾具選?。汉附庸ぱb夾具是將焊件準(zhǔn)擬定位并夾緊，用于裝配和焊接工藝裝備。選取手動加快機構(gòu)中手動螺旋撐圓器，其重要作用是用于筒形工件對接，矯正其不圓柱度，防止變形消除局部變形。[1]中華人民共和國機械工程學(xué)會焊接學(xué)會編著.焊接手冊第2版第3卷.機械工業(yè)出版社..P948表21-485.3.5彎曲成形選取對稱式三輥卷板機CDW11――（對稱上調(diào)式）16×A型，最大卷板寬度mm，最小卷板厚度16，電動機功率15kw,外形尺寸長×寬×高4.5×1.56×1.8[1]中華人民共和國機械工程學(xué)會焊接學(xué)會編著.焊接手冊第2版第3卷.機械工業(yè)出版社..P934表21-325.4裝配焊接順序選取隨裝隨焊，立式儲氣罐裝配是先將板材加工成5024X3000圓筒，用定位焊予以定位。再將封頭與筒體進(jìn)行定位焊。筒體縱向焊縫用手工電弧焊進(jìn)行焊接，封頭和筒體焊縫用埋弧焊進(jìn)行焊接。筒體裝配焊接：清理焊口，在焊劑墊上埋弧自動焊接底板內(nèi)環(huán)縫，爾后焊外環(huán)縫；在縱向焊劑墊上埋弧自動焊接罐筒內(nèi)縱縫，爾后焊外縱縫；裝配焊接大小筋板，氣切罐筒上各孔（如排油孔，空氣包處人孔等），并進(jìn)行質(zhì)量檢查，裝配端板，手工焊接端板內(nèi)環(huán)縫，外部清根；埋弧自動焊接兩條外環(huán)縫。焊成罐體將裝配焊接好且檢查合格罐筒裝配焊接罐體托、排油閥和空氣包，以及內(nèi)外梯、走抬架，經(jīng)水壓實驗，合格罐體。5.5焊后熱解決焊后應(yīng)當(dāng)對工件進(jìn)行熱解決，以減小在焊接過程中產(chǎn)生局部應(yīng)力，很應(yīng)變，從而達(dá)到焊件抗壓以及各方面力學(xué)性能提高。消除熱應(yīng)變有效辦法是焊后退火解決，經(jīng)600℃左右消除應(yīng)力，退火后，材料韌性基本能恢復(fù)到本來水平。最后對焊道修光，按照原則進(jìn)行驗收。第六章焊縫無損檢查與耐壓