分離器設(shè)計(jì)項(xiàng)目說明指導(dǎo)書

目錄TOC\o"1-3"\h\u240271緒論 1273652設(shè)計(jì)選材及構(gòu)造 3264652.1材料選取 3224192.2筒體及封頭選取 394093設(shè)計(jì)計(jì)算 4142963.1擬定罐體工藝尺寸 4212103.2設(shè)計(jì)重要技術(shù)參數(shù)擬定 4308343.2.1設(shè)計(jì)壓力 424333.2.2設(shè)計(jì)溫度 5245123.2.3厚度及厚度附加量 5214883.2.4焊接接頭系數(shù) 744913.2.5許用應(yīng)力 727133.3筒體厚度設(shè)計(jì) 824993.4封頭壁厚設(shè)計(jì) 10222023.5水壓實(shí)驗(yàn)及強(qiáng)度校核 10133484附件選取 1291894.1人孔選取 12322154.2人孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算 13288834.2.1補(bǔ)強(qiáng)鑒別 14245994.2.2開孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積 1465494.3補(bǔ)強(qiáng)圈設(shè)計(jì) 17305704.4接管選取 1777854.5液面計(jì)設(shè)計(jì) 1824714.6壓力計(jì)設(shè)計(jì) 195574.7安全閥設(shè)計(jì) 2014564.8容器支座選取 20217054.8.1承載核算 21217054.8.2鞍座選取 21281964.9密封裝置設(shè)計(jì) 22318264.10視鏡選取 24144604.11溢流堰板設(shè)計(jì) 24121765筒體和封頭強(qiáng)度及穩(wěn)定性校核 25267615.1筒體彎矩 25164295.2剪力 26230445.3.筒體應(yīng)力計(jì)算及校核 26289055.3.1圓筒軸向應(yīng)力及校核 26273735.3.2筒體和封頭切向應(yīng)力及校核 28156135.3.3支座截面處圓筒體周向應(yīng)力及校核 29121766容器制造工藝 30209666.1下料 30203606.1.1劃線 30185566.1.2坡口加工 30213176.2成形 30123966.3縱縫施焊 30176986.4筒節(jié)復(fù)圓 31216136.5縱縫無損檢測(cè) 3221666.6筒體組裝 32102546.7筒節(jié)環(huán)縫施焊 32127656.8筒節(jié)環(huán)縫無損檢測(cè) 32183336.9劃線開孔 32261206.10筒體封頭總裝 33164406.11設(shè)備附件組焊 33215096.12竣工總檢 33106146.13壓力實(shí)驗(yàn) 338結(jié)論 359549道謝 3626624參照文獻(xiàn) 37附26624錄381緒論壓力容器是一種密閉承壓容器，普通是由板、殼組合而成焊接構(gòu)造。其應(yīng)用廣泛且用量大，但又比較容易發(fā)生事故且事故往往是嚴(yán)重。壓力容器設(shè)計(jì)普通有筒體、封頭、密封裝置、支座、接口管、人孔及安全附件等構(gòu)成。與任何工程設(shè)計(jì)同樣，壓力容器設(shè)計(jì)目的也是對(duì)新或改進(jìn)工程系統(tǒng)和裝置進(jìn)行創(chuàng)新和優(yōu)化，以滿足人們?cè)竿c需要。詳細(xì)來說，壓力容器設(shè)計(jì)人員應(yīng)依照設(shè)計(jì)任務(wù)特定規(guī)定，遵循設(shè)計(jì)工作基本規(guī)則或規(guī)范，以及材料控制﹑構(gòu)造細(xì)節(jié)﹑制造工藝﹑檢查及質(zhì)量管理等方面規(guī)則，并盡量地采用原則[1]。本儲(chǔ)罐是石油工業(yè)中必不可少分離容器，因此本設(shè)計(jì)過程內(nèi)容涉及容器材質(zhì)選用、容器筒體構(gòu)造和強(qiáng)度設(shè)計(jì)，密封設(shè)計(jì)、罐體及封頭強(qiáng)度設(shè)計(jì)、擬定支座，人孔及接管、開孔補(bǔ)強(qiáng)狀況以及焊接形式設(shè)計(jì)與選用。在設(shè)計(jì)過程中要綜合考慮經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性和安全可靠性。設(shè)備選取大均有相應(yīng)執(zhí)行原則，設(shè)計(jì)時(shí)可以直接選用符合設(shè)計(jì)條件原則設(shè)備零部件，也有某些設(shè)備沒有相應(yīng)原則，則選取適當(dāng)非原則設(shè)備。各項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)都對(duì)的參照了行業(yè)使用原則或國標(biāo)，這樣讓設(shè)計(jì)有章可循，并考慮到構(gòu)造方面規(guī)定，合理地進(jìn)行設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)重要原理來自《過程設(shè)備設(shè)計(jì)》一書以及有關(guān)原則及規(guī)范[2]。。原油通過電脫鹽后顏色是由石油中具有其他物質(zhì)所形成。原油相對(duì)密度普通在0.75－0.95之間，少數(shù)不不大于0.95或不大于0.75，相對(duì)密度在0.9－1.0稱為重質(zhì)原油，不大于0.9稱為輕質(zhì)原油。原油粘度變化較大，普通在1－100mPa.s之間，粘度大原油俗稱稠油，稠油由于流動(dòng)性差而開發(fā)難度增大。普通來說，粘度大原油密度也較大。原油凝固點(diǎn)大概在-50℃－35℃之間。凝固點(diǎn)高低與石油中組分含量關(guān)于，輕質(zhì)組分含量高，凝固點(diǎn)低，重質(zhì)組分含量高，特別是石蠟含量高，凝固點(diǎn)就高。原油很難溶于水中，但卻能溶于普通有機(jī)溶劑，如苯、氯仿、酒精、乙醚、四氯化碳等。雖然原油幾乎完全不能和水相溶解，但仍有少量水分會(huì)“包溶”于原油中，一定條件下可自然析出。設(shè)計(jì)一臺(tái)詳細(xì)化工設(shè)備或容器，必要全面考慮設(shè)計(jì)對(duì)象工況條件，使其有：總體構(gòu)造合理、符合工藝規(guī)定，高效、可靠、經(jīng)濟(jì)；保證受壓元件強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，密封良好，有效期內(nèi)具備安全壽命；力求制造、運(yùn)送、安裝、維修簡(jiǎn)便，易于實(shí)現(xiàn)質(zhì)量監(jiān)檢與控制；符合國家設(shè)計(jì)規(guī)定和原則，符合勞動(dòng)部門法規(guī)。設(shè)計(jì)概要強(qiáng)度、穩(wěn)定性設(shè)計(jì)依照設(shè)計(jì)條件及所造構(gòu)造、材料進(jìn)行強(qiáng)度、穩(wěn)定性及密封計(jì)算，以擬定設(shè)備或容器機(jī)械尺寸。通過計(jì)算，常會(huì)對(duì)構(gòu)造加以修改，使之更加合理。施工圖設(shè)計(jì)依照設(shè)計(jì)計(jì)算成果，繪制施工圖，擬定制造技術(shù)規(guī)定，提出各零件質(zhì)量及設(shè)備總重、材料、品種、規(guī)格、用量及原則件、外構(gòu)件等。編寫技術(shù)文獻(xiàn)計(jì)算書設(shè)計(jì)闡明書內(nèi)容應(yīng)包括技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，并表白技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)生產(chǎn)能力與消耗系數(shù)；材料消耗與生產(chǎn)；維護(hù)管理費(fèi)用設(shè)計(jì)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)一種容積為50.0m3臥式儲(chǔ)罐。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表如表1-1所列：表1-1設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表序號(hào)項(xiàng)目數(shù)值單位備注1名稱初頂回流油罐2用途初頂油分離3工作壓力0.05MPa4工作溫度40℃5全容積50M36物料名稱油水7裝量系數(shù)0.82設(shè)計(jì)選材及構(gòu)造2.1材料選取依照初頂油物性選取罐體材料，碳鋼對(duì)初頂油有良好耐蝕性，腐蝕率在0.1㎜/年如下，儲(chǔ)罐可選用普通鋼材，依照儲(chǔ)罐工作壓力、工作溫度和介質(zhì)性質(zhì)可知該設(shè)備為一低壓設(shè)備，介質(zhì)對(duì)碳鋼腐蝕作用很小。故選材料時(shí)，重要考慮強(qiáng)度指標(biāo)（指σs和σb）和塑性指標(biāo)適合材料，內(nèi)罐貯存中溫初頂油，可以考慮Q245、Q235這兩種鋼種。Q235特點(diǎn)是，塑性好，適合于制作各種型材，如板材、角鋼、槽鋼、工字鋼等；同步它焊接性能優(yōu)良，適合于制造各種焊接構(gòu)造。因此初選Q235B[3][5]。2.2筒體及封頭選取壓力容器封頭種類較多，分為凸形封頭、錐殼、變徑段、平蓋及緊縮口等，其中凸形封頭涉及半球形封頭、橢圓形封頭、碟形封頭和球冠形封頭?？蓞㈤單墨I(xiàn)[1]126頁。常用容器凸形封頭形式如下圖示[1]。圖2-1常用容器凸形封頭形式從受力與制造方面分析來看，球形封頭是最抱負(fù)構(gòu)造形式。但缺陷是深度大，沖壓較為困難；橢圓封頭深度比半球形封頭小得多，易于沖壓成型，是當(dāng)前中低壓容器中應(yīng)用較多封頭之一。平板封頭因直徑各厚度都較大，加工與焊接方面都要遇到不少困難。從鋼材耗用量來看，球形封頭用材至少，比橢圓形封頭節(jié)約，平板封頭用材最多。因而，從強(qiáng)度、構(gòu)造和制造方面綜合考慮，采用橢圓形封頭較為合理[6]。筒體構(gòu)造設(shè)計(jì)為圓筒形。由于作為容器主體圓柱形筒體，制造容易，安裝內(nèi)件以便，并且承壓能力較好，此類容器應(yīng)用最廣。3設(shè)計(jì)計(jì)算3.1擬定罐體工藝尺寸依照工藝規(guī)定，初頂油儲(chǔ)罐可設(shè)計(jì)罐身為圓筒形，兩端均用原則橢圓形封頭臥式容器[5]。依照《化工設(shè)備原則手冊(cè)》原則GB9019-88中表1壓力容器公稱直徑，筒體容積、面積及質(zhì)量查原則GB9019-88表1。表3-1筒體用鋼板卷制時(shí)，容器公稱直徑表300350400450500550600650700750800900100011001200130014001500160017001800190021002200230024002500260028003000320034003500360038004000420044004500460048005000520054005500560058006000——由于容器設(shè)計(jì)壓力為0.25Mpa,容積50立方米，依照HG3154-1985-7臥式橢圓形封頭儲(chǔ)罐系列，得：初選筒體內(nèi)徑Di=2800㎜，設(shè)罐身長(zhǎng)度為L(zhǎng)，則：設(shè)L=7200㎜對(duì)容積核算[11]：筒體體積V1：V1=封頭體積V2：經(jīng)查表得到V2=3.12總體積：＞式中 —設(shè)計(jì)容積，m3。因此取筒體：㎜L=7200㎜。3.2設(shè)計(jì)重要技術(shù)參數(shù)擬定壓力容器設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)重要有設(shè)計(jì)壓力、設(shè)計(jì)溫度、厚度及其附加量、焊接接頭系數(shù)和許用應(yīng)力等。3.2.1設(shè)計(jì)壓力設(shè)計(jì)壓力為壓力容器設(shè)計(jì)載荷條件之一，其值不得低于最高工作壓力。而最高工作壓力系指容器頂部在正常工作過程中也許產(chǎn)生最高表壓。設(shè)計(jì)壓力應(yīng)視內(nèi)壓或外壓容器分別取值。當(dāng)內(nèi)壓容器上裝有安全泄放裝置時(shí)，其設(shè)計(jì)壓力應(yīng)依照不同形式安全泄放裝置擬定。裝設(shè)安全閥容器，考慮到安全閥啟動(dòng)動(dòng)作滯后，容器不能及時(shí)泄壓，設(shè)計(jì)壓力不應(yīng)低于安全閥啟動(dòng)壓力，普通可取最高工作壓力1.05-1.10倍；裝設(shè)爆破片時(shí)，設(shè)計(jì)壓力不得低于爆破片爆破壓力。對(duì)于盛裝氣液共存容器，由于容器內(nèi)介質(zhì)壓力為氣體飽和蒸汽壓，在規(guī)定裝量系數(shù)范疇內(nèi)，與體積無關(guān)，僅取決于溫度變化，故設(shè)計(jì)壓力與周邊大氣環(huán)境溫度密切有關(guān)。此外，還要考慮容器外壁有否保冷設(shè)施，可靠保冷設(shè)施能有效地保證容器內(nèi)溫度不受大氣環(huán)境溫度影響，即設(shè)計(jì)壓力應(yīng)依照工作條件下也許達(dá)到最高金屬溫度擬定。計(jì)算壓力是指在相應(yīng)設(shè)計(jì)溫度下，用以擬定元件最危險(xiǎn)截面厚度壓力，其中涉及液柱靜壓力。普通狀況下，計(jì)算壓力等于設(shè)計(jì)壓力加上液柱靜壓力。當(dāng)元件所承受液柱靜壓力不大于5%設(shè)計(jì)壓力時(shí)，可忽視不計(jì)。本設(shè)計(jì)工作狀態(tài)為真空，工程上常取2.5倍大氣壓為設(shè)計(jì)壓力，因而可取設(shè)計(jì)壓力可參閱文獻(xiàn)[1]114頁。3.2.2設(shè)計(jì)溫度設(shè)計(jì)溫度也為壓力容器設(shè)計(jì)載荷條件之一，它是指容器在正常狀況下，設(shè)定元件金屬溫度（沿元件金屬截面溫度平均值）。當(dāng)元件金屬溫度不低于0℃時(shí)，設(shè)計(jì)溫度不得低于元件金屬也許達(dá)到最高溫度；當(dāng)元件金屬溫度低于0℃時(shí)，其值不得高于元件金屬也許達(dá)到最低溫度。GB150規(guī)定設(shè)計(jì)溫度等于或等于-20℃容器屬于低溫容器。元件金屬溫度可以通過傳熱計(jì)算或?qū)崪y(cè)得到，也可按內(nèi)部介質(zhì)最高（最低）溫度擬定，或在此基本上增長(zhǎng)（或減少）一定數(shù)值。設(shè)計(jì)溫度與設(shè)計(jì)壓力存在相應(yīng)關(guān)系。當(dāng)壓力容器遇有不同操作工況時(shí)，應(yīng)按最苛刻壓力與溫度組合設(shè)定容器設(shè)計(jì)條件，而不能按其在不同工況下各自最苛刻條件擬定設(shè)計(jì)溫度和設(shè)計(jì)壓力?？蓞㈤單墨I(xiàn)[1]114頁。由于本設(shè)計(jì)工作溫度是40℃，而操作工況與啟動(dòng)工況或停車工況時(shí)壓力差別大，并且四季變換也會(huì)有溫度波動(dòng)，因此設(shè)計(jì)溫度相應(yīng)比最高工作溫度要高些，故取設(shè)計(jì)溫度為60℃。3.2.3厚度及厚度附加量由公式所給出厚度為計(jì)算厚度，并未涉及厚度附加量。設(shè)計(jì)時(shí)要考慮厚度附加量由鋼材厚度負(fù)偏差C1和腐蝕裕量C2構(gòu)成，即C=C1+C2,不涉及加工減薄量C3。加工減薄量普通依照詳細(xì)制造工藝和板材實(shí)際厚度由制造廠而并非由設(shè)計(jì)人員擬定。因而，出廠時(shí)實(shí)際厚度也許和圖樣厚度不完全同樣。計(jì)算厚度（δ）是按關(guān)于公式采用計(jì)算壓力得到厚度。必要時(shí)還用計(jì)入其她載荷對(duì)厚度影響。設(shè)計(jì)厚度（δd）系計(jì)算厚度與腐蝕裕量之和。名義厚度（δn）指設(shè)計(jì)厚度加上鋼材厚度負(fù)偏差后向上圓整至鋼材原則規(guī)格厚度，及標(biāo)注在圖樣上厚度。有效厚度（δe）為名義厚度減去腐蝕裕量和鋼材負(fù)偏差。成形后厚度指制造廠考慮加工減薄量并按鋼板厚度規(guī)格第二次向上圓整得到坯板厚度，再減去實(shí)際加工減薄量后厚度，也為出廠時(shí)容器實(shí)際厚度。普通狀況下，只要成形后厚度不不大于設(shè)計(jì)厚度就可滿足強(qiáng)度規(guī)定。詳見文獻(xiàn)[1]115頁圖4-5。圖3-1各種厚度間關(guān)系鋼板或鋼管厚度負(fù)偏差C1應(yīng)按相應(yīng)鋼材原則規(guī)定選用。當(dāng)鋼材厚度負(fù)偏差不不不大于0.25㎜,且不超過名義厚度6%時(shí)，可取C1=0。由于GB6654《壓力容器用鋼板》和GB3531《低溫壓力容器用低合金鋼鋼板》規(guī)定壓力容器專用鋼板厚度負(fù)偏差不不不大于0.25㎜，一次使用該原則中鋼板厚度超過5㎜時(shí)（如20R、16MnR和16MnDR等），可取=0；慣用鋼板（如、Q235-A以及0Cr18Ni9等）厚度負(fù)偏差見表3-2。表3-2慣用鋼板厚度負(fù)偏差C1值鋼板原則GB/T3274GB/T3280GB/T4237GB/T4238鋼板厚度＞5.5—7.5＞7.5—25＞25—30＞30—34負(fù)偏差0.60.80.91.0鋼板厚度＞34—40＞40—50＞50—60＞60—80負(fù)偏差1.11.21.31.8腐蝕余量重要是防止容器受壓元件由于均勻腐蝕、機(jī)械磨損而導(dǎo)致厚度削弱減薄。與腐蝕介質(zhì)直接接觸筒體、封頭、接管等受壓元件，均應(yīng)考慮材料腐蝕裕量。腐蝕裕量普通可依照鋼材在介質(zhì)中均勻腐蝕速率和容器設(shè)計(jì)壽命擬定。在無特殊腐蝕狀況下，對(duì)于碳素鋼和低合金鋼，不不大于1㎜；對(duì)于不銹鋼，當(dāng)介質(zhì)腐蝕性極微時(shí)，可取=0。但腐蝕裕量只對(duì)防止發(fā)生均勻腐蝕破壞故意義；對(duì)于應(yīng)力腐蝕、氫脆和縫隙腐蝕等非均勻腐蝕，用增長(zhǎng)腐蝕裕量辦法來防止腐蝕效果不佳，此時(shí)應(yīng)著重于選取腐蝕材料或進(jìn)行恰當(dāng)防腐蝕解決。本設(shè)計(jì)取，可參閱文獻(xiàn)[1]115~116頁。3.2.4焊接接頭系數(shù)通過焊接制成容器，焊縫中也許存在夾渣、未熔透、裂紋、氣孔等焊接缺陷，且在焊縫熱影響區(qū)很容易形成粗大晶粒而使目材料強(qiáng)度或塑性有所減少，因而焊縫往往成為容器強(qiáng)度比較薄弱環(huán)節(jié)。為彌補(bǔ)焊縫對(duì)容器整體強(qiáng)度削弱，在強(qiáng)度計(jì)算中需引入焊接接頭系數(shù)。焊接接頭系數(shù)表達(dá)焊縫金屬與目材料強(qiáng)度比值，反映容器強(qiáng)度受削弱限度?？蓞㈤單墨I(xiàn)[1]116頁。影響焊接接頭系數(shù)大小因素較多，但重要與焊接接頭形式和焊縫無損檢測(cè)規(guī)定及長(zhǎng)度比例關(guān)于。中華人民共和國鋼制壓力容器焊接接頭系數(shù)可按表3-3選用。表3-3鋼制壓力容器焊接接頭系數(shù)值焊接接頭形式無損檢測(cè)比例值焊接接頭形式無損檢測(cè)比例值雙面焊對(duì)接接頭和相稱于雙面焊全熔透對(duì)接接頭100%1.00單面焊對(duì)接接頭（沿焊接根部全長(zhǎng)又緊貼基本金屬墊板）100%0.90局部0.85局部0.80本設(shè)計(jì)筒體及封頭焊接接頭采用雙面焊局部無損檢測(cè)，故取=0.85。3.2.5許用應(yīng)力許用應(yīng)力是容器殼體、封頭等受壓元件材料許用強(qiáng)度，取材料強(qiáng)度失效判據(jù)極限值與相應(yīng)材料設(shè)計(jì)系數(shù)（又稱安全系數(shù)）之比。設(shè)計(jì)時(shí)必要合理地選取材料許用應(yīng)力，采用過小許用應(yīng)力，會(huì)使設(shè)計(jì)部件過度笨重而揮霍材料，反之則使部件過于單薄而容易破損。作為壓力容器受壓元件設(shè)計(jì)時(shí)許用應(yīng)力，即按下式取值也就是說在設(shè)計(jì)受壓元件時(shí)，以抗拉強(qiáng)度和屈服點(diǎn)同步來控制許用應(yīng)力。GB150給出了鋼板、鋼管、鍛件以及螺栓材料在設(shè)計(jì)溫度下許用應(yīng)力值，同步也列出了擬定鋼材許用應(yīng)力根據(jù)，表3-4所示為鋼材（除螺栓材料外）許用應(yīng)力擬定根據(jù)?？蓞㈤單墨I(xiàn)[1]116~117頁。表3-4鋼制壓力容器用材料許用應(yīng)力取值辦法材料許用應(yīng)力取下列各值中最小值/MPa碳素鋼、低合金鋼、鐵素體高合金鋼奧氏體高合金鋼3.3筒體厚度設(shè)計(jì)初頂回流油罐普通置于室外，罐內(nèi)溫度和壓力直接受到大氣溫度影響，在夏季液氨儲(chǔ)罐經(jīng)太陽暴曬，隨著氣溫變化，儲(chǔ)罐操作壓力也在不斷變化。儲(chǔ)罐在夏季最高溫度可達(dá)到55℃。由于在操作過程中有氣體析出，《壓力容器安全監(jiān)察規(guī)程》規(guī)定液化氣體儲(chǔ)罐必要安裝安全閥，設(shè)計(jì)壓力普通可取最大操作壓力1.05~1.10倍。設(shè)計(jì)壓力 故取設(shè)計(jì)壓力 由于 液柱靜壓力 因此 在設(shè)計(jì)溫度60℃,預(yù)計(jì)筒體厚度在6~16㎜范疇內(nèi)，為安全取許用應(yīng)力=115MPa，焊接接頭采用V坡口雙面焊接，采用局部無損檢測(cè)，其焊接接頭系數(shù)由焊接接頭系數(shù)表查得=0.85[1][3]。依照GB150-原則，Q235B特性如下：表3-5Q235B許用應(yīng)力表鋼號(hào)板厚/㎜在下列溫度（℃）下許用應(yīng)力/MPa20100150200250300Q235B3~1616~36116116113108108102999488828175取=115Mpa筒體厚度計(jì)算：由于 因此 (3-1)式中 —筒體計(jì)算厚度，㎜；—計(jì)算壓力，MPa； —許用應(yīng)力，MPa； —焊縫街頭系數(shù)； —筒體內(nèi)徑，㎜。在《鋼制壓力容器》中，取，平面腐裕量取。式中 ——名義厚度，㎜。依照鋼板厚度規(guī)格，圓整后取名義厚度n，擬定選用Q235B鋼板?？蓞㈤單墨I(xiàn)[1]117頁?，F(xiàn)已知圓筒尺寸、，需對(duì)圓筒進(jìn)行強(qiáng)度校核，其應(yīng)力強(qiáng)度鑒別按下式進(jìn)行。(3-2)式中 ——有效厚度，,㎜； ——名義厚度，㎜； C——厚度附加量，㎜； ——設(shè)計(jì)溫度下圓筒計(jì)算應(yīng)力，MPa。滿足強(qiáng)度條件。因而，圓筒最大容許工作壓力為＞0.25（3-3)式中 ——圓筒最大容許工作壓力，MPa。滿足條件。依照HG3154-1985-7，圓整后選用厚度8㎜Q235B鋼板。筒體尺寸表如表所示：表3-6筒體尺寸表公稱直徑一米高容積V（）一米高內(nèi)表面積(㎡)名義厚度（㎜）一米高筒節(jié)鋼板質(zhì)量（㎏）28006.1548.79289093.4封頭壁厚設(shè)計(jì)采用原則橢圓形封頭，各參數(shù)與筒體相似。(3-4)式中 ＝0.85設(shè)計(jì)厚度 從制造和受力角度考慮，普通與筒體厚度一致，取名義厚度Q235B鋼板。橢圓形封頭最大容許工作壓力按下式擬定(3-5)因此封頭也符合設(shè)計(jì)條件?？蓞㈤單墨I(xiàn)[1]127頁。表3-7封頭尺寸表公稱直徑曲面高度直邊高度容積V（）內(nèi)表面積(㎡)名義厚度（㎜）質(zhì)量（㎏）2800700403.128.8212834.03.5水壓實(shí)驗(yàn)及強(qiáng)度校核依照公式，實(shí)驗(yàn)壓力(3-6)式中 ——實(shí)驗(yàn)壓力，MPa；——耐壓實(shí)驗(yàn)壓力系數(shù)，普通取；——設(shè)計(jì)壓力，MPa；——材料許用應(yīng)力，當(dāng)容器各元件（筒體、封頭、接管、法蘭及緊固件等）所用材料不同步，應(yīng)取各元件材料許用應(yīng)力比最小值； ——設(shè)計(jì)溫度下材料許用應(yīng)力，MPa。先按公式擬定水壓實(shí)驗(yàn)時(shí)壓力為：，水壓實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)力校核[1][2]：計(jì)算水壓實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)力(3-7)Q235B鋼板鋼材屈服極限，在常溫水壓實(shí)驗(yàn)時(shí)許用應(yīng)力，故筒體厚度滿足水壓實(shí)驗(yàn)時(shí)強(qiáng)度規(guī)定。4附件選取4.1人孔選取壓力容器人孔是為了檢查設(shè)備內(nèi)部空間以及安裝和拆卸設(shè)備內(nèi)部構(gòu)件。人孔重要由筒節(jié)、法蘭、蓋板和手柄構(gòu)成。普通人孔有兩個(gè)手柄。選用時(shí)應(yīng)綜合考慮公稱壓力、公稱直徑、工作溫度以及人、手孔構(gòu)造和材料等諸方面因素。人孔類型諸多，從與否承壓來看有常壓人孔和承壓人孔。從人孔所用法蘭類型來看，承壓人孔有板式平焊法蘭人孔、帶頸平焊法蘭人孔和帶頸對(duì)焊法蘭人孔，在人孔法蘭與人孔蓋之間密封面，依照人孔承壓高低、介質(zhì)性質(zhì)，可以采用突面、凹凸面、榫槽面或環(huán)連接面。從人孔蓋啟動(dòng)方式及啟動(dòng)后人孔蓋所處位置看，人孔又可分為回轉(zhuǎn)蓋人孔、垂直吊蓋人孔和水平吊蓋人孔三種。選取使用上有較大靈活性。常用人孔形狀有圓形和橢圓形兩種，為使操作人員在可以自由出入，圓形人孔直徑至少應(yīng)為400㎜，橢圓形人孔尺寸普通為350㎜450㎜[1][7]。容器上開設(shè)人孔規(guī)定當(dāng)Di>1000時(shí)至少設(shè)一種人孔，本設(shè)計(jì)初選一種圓形人孔。依照儲(chǔ)罐工作溫度及最高工作壓力為0.25MPa,人孔原則按公稱壓力為0.25MPa級(jí)別選用，查原則選回轉(zhuǎn)蓋板式平焊法蘭人孔(HG/T21516-)，人孔筒節(jié)軸線垂直安裝。公稱直徑500㎜,凸法蘭密封面（C型），采用Ⅱ類20R材料、墊片采用外環(huán)材料為低碳鋼、金屬帶為0Cr19Ni9、非金屬帶為柔性石墨、C型纏繞墊。法蘭原則號(hào)為HGJ50～53-91，墊片原則號(hào)為HGJ69～72-91，法蘭蓋原則HGJ61～65-91材料為20R，螺柱螺母原則HGJ75-91螺柱材料35CrMoA螺母材料30CrMo，吊環(huán)轉(zhuǎn)臂材料為Q235-A·F，墊圈原則為GB95-85，材料100HV，螺母原則GB41-86，吊鉤環(huán)材料為Q235-A·F，支承板材料為20R。人孔尺寸表如下表[8][9]。4-1回轉(zhuǎn)蓋板式平焊法蘭人孔尺寸表密封面形式PN/MPaDNDbA螺柱螺母螺柱總質(zhì)量㎏數(shù)量直徑長(zhǎng)度突面（RF型）0.65005306500645600230106322426355202040M51174.2人孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算由于各種工藝和構(gòu)造上規(guī)定，不可避免地要在容器上開孔并安裝接管。開孔后來，除削弱器壁強(qiáng)度外，在殼體和接管連接處，因構(gòu)造持續(xù)性被破壞，會(huì)產(chǎn)生很高局部應(yīng)力，給容器安全操作帶來隱患，因而壓力容器設(shè)計(jì)必要充分考慮開孔補(bǔ)強(qiáng)。壓力容器開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算辦法有各種，為了計(jì)算以便，采用等面積補(bǔ)強(qiáng)法，即殼體截面因開孔被削弱承載面積，必要由補(bǔ)強(qiáng)材料予以等面積補(bǔ)償。當(dāng)補(bǔ)強(qiáng)材料與被削弱殼體材料相似時(shí)，則補(bǔ)強(qiáng)面積等于削弱面積[1][7]。補(bǔ)強(qiáng)材料采用Q235B。壓力容器接管補(bǔ)強(qiáng)構(gòu)造普通采用局部補(bǔ)強(qiáng)構(gòu)造，重要有補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)、厚壁接管補(bǔ)強(qiáng)和整鍛件補(bǔ)強(qiáng)三種形式，如圖4-1所示。圖4-1補(bǔ)強(qiáng)元件基本類型1）補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)這是中低壓容器使用最為廣泛補(bǔ)強(qiáng)構(gòu)造，補(bǔ)強(qiáng)圈貼焊在殼體與接管連接處，如圖4-2（a）所示。它具備構(gòu)造簡(jiǎn)樸、制造以便、原材料易解決、安全、可靠、使用經(jīng)驗(yàn)豐富等長(zhǎng)處。但補(bǔ)強(qiáng)圈與殼體金屬之間不能完全貼合，傳熱效果差，在中溫以上使用時(shí)，兩者存在較大熱膨脹差，因而使補(bǔ)強(qiáng)區(qū)域產(chǎn)生較大熱應(yīng)力；此外，補(bǔ)強(qiáng)圈與殼體采用搭接連接，難以與殼體形成整體，因此抗疲勞性能差。這種補(bǔ)強(qiáng)構(gòu)造普通使用在靜載、常溫、中低壓、材料原則抗拉強(qiáng)度低于540MPa、補(bǔ)強(qiáng)圈厚度不大于或等于、殼體名義厚度不不不大于38㎜場(chǎng)合。2）厚壁接管補(bǔ)強(qiáng)即在開孔處焊上一段厚壁接管，如圖4-2（b）所示。由于接管加厚某些正處在最大應(yīng)力區(qū)域內(nèi)，故比補(bǔ)強(qiáng)圈更能有效地減少應(yīng)力集中系數(shù)。接管補(bǔ)強(qiáng)構(gòu)造簡(jiǎn)樸，焊縫少，焊接質(zhì)量容易檢查，因而補(bǔ)強(qiáng)效果較好。高強(qiáng)度低合金鋼制壓力容器由于材料缺口敏感性較高，普通都采用該構(gòu)造，但必要保證焊縫全熔透。3）整鍛件補(bǔ)強(qiáng)該補(bǔ)強(qiáng)構(gòu)造是接管和某些殼體連同補(bǔ)強(qiáng)某些做成整體鍛件，再與殼體和接管焊接，如圖4-2（c）所示。此補(bǔ)強(qiáng)只在重要壓力容器中應(yīng)用，如核容器，材料屈服點(diǎn)在500MPa以上容器開孔及受低溫、高溫、疲勞載荷容器大直徑開孔等。可參照文獻(xiàn)[1]160~164頁。4.2.1補(bǔ)強(qiáng)鑒別GB150規(guī)定，當(dāng)在設(shè)計(jì)壓力不大于或等于2.5MPa殼體上開孔，兩相鄰開孔中心間距（對(duì)曲面間距以弧長(zhǎng)計(jì)算）不不大于兩孔直徑之和兩倍，且接管公稱直徑不大于或等于89㎜時(shí)，只要接管最小厚度滿足下表規(guī)定，就可不另行補(bǔ)強(qiáng)。由文獻(xiàn)[1]161頁表4-15。表4-2不另行補(bǔ)強(qiáng)接管最小厚度單位：㎜接管公稱外徑253238454857657689最小厚度3.54.05.06.0依照表4-2,容許不另行補(bǔ)強(qiáng)最大接管外徑為89㎜。本開孔外徑等于500㎜，故需另行考慮其補(bǔ)強(qiáng)?？蓞⒄瘴墨I(xiàn)[1]160頁。等面積補(bǔ)強(qiáng)容許開孔范疇GB150對(duì)開孔最大直徑作了如下限制。圓筒上開孔限制，當(dāng)其內(nèi)徑時(shí)，開孔最大直徑，且；當(dāng)其內(nèi)徑時(shí)，開孔最大直徑，且；凸形封頭或球殼上開孔最大直徑；錐殼（或錐形殼體）上開孔最大直徑，為開孔中心處錐殼內(nèi)直徑；4）在橢圓形或蝶形封頭過渡某些開孔時(shí)，其孔中心線宜垂直于封頭表面。橢圓形或蝶形封頭上開孔孔邊或外加補(bǔ)強(qiáng)元件邊沿與封頭邊沿間投影距離不。本設(shè)計(jì)所選用人孔筒節(jié)內(nèi)徑為=535㎜,壁厚=6㎜。故補(bǔ)強(qiáng)圈尺寸如下：查HG/T21515-得人孔筒體尺寸為530×6，由原則查得補(bǔ)強(qiáng)圈內(nèi)徑=535㎜,外徑=840㎜。開孔直徑式中 ——開孔直徑，圓形孔等于接管內(nèi)直徑加2倍厚度附加量，橢圓形或長(zhǎng)圓形孔取所考慮平面上尺寸（弦長(zhǎng)，涉及厚度附加量），㎜。本筒體開孔直徑,且滿足，滿足等面積法開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算使用條件，故可用等面積法進(jìn)行開孔補(bǔ)強(qiáng)?？蓞⒄瘴墨I(xiàn)[1]161頁。4.2.2開孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積筒體計(jì)算厚度： 式中 ——筒體計(jì)算厚度，㎜開孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積按下式計(jì)算(4-1)式中 ——開孔削弱所需要補(bǔ)強(qiáng)面積，； ——開孔直徑，圓形孔等于接管內(nèi)直徑加2倍厚度附加量，橢圓形或長(zhǎng)圓形孔取所考慮平面上尺寸（弦長(zhǎng)，涉及厚度附加量），㎜； ——?dú)んw開孔處計(jì)算厚度，㎜； ——接管有效厚度，，㎜；——強(qiáng)度削弱系數(shù)，等于設(shè)計(jì)溫度下接管材料與殼體材料許用應(yīng)力之比，當(dāng)該值不不大于1.0時(shí)，取。有效寬度范疇：有效寬度B按一下公式擬定(4-2)取最大值B=1044㎜式中 B——補(bǔ)強(qiáng)有效寬度，㎜； ——?dú)んw名義厚度，㎜； ——接管名義厚度，㎜。有效高度h：外側(cè)有效高度按下式擬定(4-3)（實(shí)際外伸高度）兩者取較小值，故內(nèi)側(cè)有效高度按下式擬定(4-4)（實(shí)際內(nèi)伸高度）兩者取較小值有效補(bǔ)強(qiáng)面積：1.筒體多余金屬面積筒體多余金屬面積按下式計(jì)算 (4-5)式中 ——筒體有效厚度，； ——選取與筒體相似材料（Q235B）進(jìn)行補(bǔ)償，故=1。2.接管多余金屬面積接管計(jì)算厚度接管多余金屬面積按下式計(jì)算(4-6) 3.接管區(qū)焊縫面積（焊腳取10.0㎜）4.有效補(bǔ)強(qiáng)面積 由于，因此需要補(bǔ)強(qiáng)所需另行補(bǔ)強(qiáng)截面積A4擬采用補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)[1][6]采用補(bǔ)強(qiáng)圈搭焊構(gòu)造進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)時(shí)應(yīng)遵循下列規(guī)定：（1）鋼材常溫抗拉強(qiáng)度；（2）補(bǔ)強(qiáng)圈厚度不得超過1.5；（3）殼體名義厚度。圖4-2有效補(bǔ)強(qiáng)范疇示意圖4.3補(bǔ)強(qiáng)圈設(shè)計(jì)[1]依照接管公稱直徑DN500選補(bǔ)強(qiáng)圈，參照HG21506-92取補(bǔ)強(qiáng)圈外徑,內(nèi)徑。因B=1044㎜>,補(bǔ)強(qiáng)圈在有效補(bǔ)強(qiáng)范疇內(nèi)。補(bǔ)強(qiáng)圈厚度為：(4-7)考慮鋼板負(fù)偏差并圓整，實(shí)取補(bǔ)強(qiáng)厚度4㎜，補(bǔ)強(qiáng)材料與殼體材料相似。補(bǔ)強(qiáng)圈標(biāo)記為：原則號(hào) JB-T4736-規(guī)格 補(bǔ)強(qiáng)圈DN5006-D材質(zhì) Q235-B4.4接管選取[10][15]普通輸用液體用無縫鋼管時(shí)按GB8163-87用普通碳素鋼、優(yōu)質(zhì)碳素鋼和合金構(gòu)造鋼制造。無縫鋼管按外徑和壁厚供貨，分為冷拔和熱軋兩種。冷拔管外徑6~200㎜，壁厚0.2~14㎜。熱軋管外徑32~630㎜，壁厚2.5~75㎜。冷拔管最大公稱直徑為200㎜，熱軋管最大外徑為630㎜。在管道工程中，管徑超過57㎜時(shí)，慣用熱軋管，57㎜以內(nèi)時(shí)，慣用冷拔管。本設(shè)計(jì)選用材料為Q235-B。本設(shè)計(jì)選取構(gòu)造：接管伸進(jìn)設(shè)備內(nèi)切成45度，可避免物料沿設(shè)備內(nèi)壁流動(dòng)使液流集中，減少物料對(duì)壁磨損與腐蝕，對(duì)減少產(chǎn)生靜電也有好處。接管壁厚規(guī)定：接管壁厚除要考慮上述規(guī)定外，還需考慮焊接辦法、焊接參數(shù)、加工條件、施焊位置等制造上因素及運(yùn)送、安裝中剛性規(guī)定。普通狀況下，管壁厚不適當(dāng)不大于殼體壁厚一半，否則，應(yīng)采用厚壁管或整體鍛件，以保證接管與殼體相焊某些厚度匹配。本設(shè)計(jì)接管選取按ISO4200規(guī)定系列1原則選取。表4-3管子最小壁厚材料公稱直徑100150~200250~300350碳素鋼、低合金鋼2.43.24.04.8高合金鋼、奧氏體不銹鋼1.52.3由已知條件：進(jìn)口流量：，抽出液流量：，罐頂不凝性：，罐底含硫污油：。查化工原理上冊(cè)第18頁得管道內(nèi)徑，表1-1查得流速。帶入數(shù)據(jù)得：進(jìn)料管同理出料管d=54.3mm,罐頂d=18.8mm,排污管d=15.4mm。1）初頂油進(jìn)料管查設(shè)備設(shè)計(jì)161頁采用無縫鋼管65×5㎜(管壁加厚，具備補(bǔ)強(qiáng)作用)。管長(zhǎng)2100㎜，距左端環(huán)焊縫200mm，配用平焊管法蘭PN0.25DN65GB/T9112-。依照表4-15容許不另行補(bǔ)強(qiáng)最大接管外徑為89㎜。本開孔外徑等于65㎜，故不需另行考慮其補(bǔ)強(qiáng)。2）初頂油出料管采用無縫鋼管管57×5㎜,伸入到罐內(nèi)離罐底約100㎜,距右端環(huán)焊縫150mm，配用平焊管法蘭（GB/T9112-），凸面管法蘭蓋（GB9119.8-1988）和石棉橡膠墊片（GB/T519）。出料管補(bǔ)強(qiáng)同初頂油進(jìn)料管。3）排污管在離右鞍座左側(cè)1000㎜處最底部設(shè)個(gè)排污管，規(guī)格是25×4㎜，配用平焊管法蘭PN0.25DN25GB/T9112-。排污管補(bǔ)強(qiáng)同初頂油進(jìn)料管。4）罐頂排氣管采用25×4㎜無縫鋼管，距右端環(huán)焊縫300mm，管法蘭PN0.25DN25GB/T9112-。5）安全閥接口管安全閥接口管尺寸由安全閥泄放量決定。本貯罐選用20×4㎜無縫鋼管，距右端環(huán)焊縫500mm，管法蘭PN0.25DN20GB/T9112-。6）液面計(jì)接管選用玻璃管液面計(jì)HG21592-1995，尺寸為φ20×4㎜。7）壓力表接口管壓力表接口管普通都是帶法蘭接管并附帶法蘭蓋，由最大工作壓力決定。因而選用與殼體連接接管為無縫鋼管GB8163-熱軋鋼管，尺寸為φ50×4㎜,距右端環(huán)焊縫800mm，管法蘭采用PN0.25DN50GB/T9112-。各接管外伸高度都是200㎜。4.5液面計(jì)設(shè)計(jì)[6][7][11]液面計(jì)是用以批示容器內(nèi)物料液面裝置，其類型諸多，大體上可分為四類，有玻璃板液面計(jì)、玻璃管液面計(jì)、浮子液面計(jì)和浮標(biāo)液面計(jì)。在中低壓容器中慣用有玻璃板液面計(jì)和玻璃管液面計(jì)。它們都是外購原則件，只需要選用。玻璃管液面計(jì)合用工作壓力不大于1.6MPa，玻璃板液面計(jì)合用于1.6Mpa以上。并且：1．玻璃板液面計(jì)和玻璃管液面計(jì)均合用于物料內(nèi)沒有結(jié)晶等堵塞固體場(chǎng)合。板式液面計(jì)承壓能力強(qiáng)，但是比較笨重、成本較高。2．玻璃板液面計(jì)普通選易觀測(cè)透光式，只有當(dāng)物料很干凈時(shí)才選反射式。3．當(dāng)容器高度不不大于3m時(shí)，玻璃板液面計(jì)和玻璃管液面計(jì)液面觀測(cè)效果受到限制，應(yīng)改用其他合用液面計(jì)。油水為較干凈物料，不會(huì)浮現(xiàn)嚴(yán)重堵塞現(xiàn)象因此依照選用表選用：在此選用玻璃管液面計(jì)，原則號(hào)HG21592-1995。由儲(chǔ)罐公稱直徑2800選取長(zhǎng)度為1400㎜液面計(jì)兩支，保溫型，液面計(jì)接管為無縫鋼管。液面計(jì)原則系列如下表4-4。表4-4液面計(jì)原則系列名稱公稱壓力MPa使用溫度℃容許工作壓力MPa公稱長(zhǎng)度㎜構(gòu)造型式原則號(hào)玻璃管液面計(jì)1.60~200≤1.6500，600，800，1000，1200,1400普通型保溫型HG21592.1-95HG21592.2-95法蘭形式及其代號(hào)C型（長(zhǎng)頸對(duì)焊突面管法蘭JB/T4703-），液面計(jì)公稱壓力PN1.6，使用溫度0～200℃，液面計(jì)主題材料代號(hào)：鍛鋼（16Mn），構(gòu)造形式及其代號(hào)：普通型（無代號(hào)），公稱長(zhǎng)度為1400㎜，排污口構(gòu)造：V（排污口配螺塞）。液面計(jì)標(biāo)記為：AG1.6-ⅠW-14004.6壓力計(jì)設(shè)計(jì)[11]裝在鍋爐、壓力容器上壓力表，其最大量程（表盤上刻度極限值）應(yīng)與設(shè)備工作壓力相適應(yīng)。壓力表量程普通為設(shè)備工作壓力1．5～3倍，最佳取2倍。若選用壓力表量程過大，由于同樣精度壓力表，量程越大，容許誤差絕對(duì)值和肉眼觀測(cè)偏差就越大，則會(huì)影響壓力讀數(shù)精確性；反之，若選用壓力表量程過小，設(shè)備工作壓力等于或接近壓力表刻度極限，則會(huì)使壓力表中彈性元件長(zhǎng)期處在最大變形狀態(tài)，易產(chǎn)生永久變形，引起壓力表誤差增大和使用壽命減少。此外，壓力表量程過小，萬一超壓運(yùn)營，指針越過最大量程接近零位，而使操作人員產(chǎn)生錯(cuò)覺，導(dǎo)致更大事故。因而，壓力表使用壓力范疇，應(yīng)不超過刻度極限60～70％。測(cè)量精度壓力表精度是以容許誤差占表盤刻度極限值百分?jǐn)?shù)來表達(dá)。精度級(jí)別普通都標(biāo)在表盤上，選用壓力表時(shí)，應(yīng)依照設(shè)備壓力級(jí)別和實(shí)際工作需要來擬定精度。額定蒸汽壓力不大于2.45MPa鍋爐和低壓容器所用壓力表，其精度不應(yīng)低于2.5級(jí)；額定蒸汽壓力不不大于2.45MPa鍋爐和中、高壓容器壓力表，精度不應(yīng)低于1.5級(jí)。表盤直徑為了使操作人員能精確地看清壓力值，壓力表表盤直徑不應(yīng)過小。在普通狀況下，鍋爐和壓力容器所用壓力表表盤直徑不應(yīng)不大于100mm，如果壓力表裝得較高或離崗位較遠(yuǎn)，表盤直徑還應(yīng)增大。就地壓力批示，當(dāng)壓力在0.25到0.3MPa時(shí)，可選用普通壓力表，又油體腐蝕性不是很大，因此綜合考慮選用彈簧管壓力表。技術(shù)指標(biāo)為：精度級(jí)別：(2.5)公稱直徑：Φ50接頭螺紋：1.5G1測(cè)量范疇：0-0.6Mpa4.7安全閥設(shè)計(jì)[11]由操作壓力決定安全閥公稱壓力，由操作溫度決定安全閥使用溫度范疇，因此由本設(shè)計(jì)溫度、壓力、介質(zhì)等基本參數(shù)可以查得原則型號(hào)A21H-40,公稱通徑DN取20㎜。與安全閥和接管連接法蘭選取平焊管法蘭JB/T4701-。安裝在離右封頭切線1000㎜處。4.8容器支座選取[1]壓力容器靠支座支承并固定在基本上，圓筒形容器和球形容器支座不同。隨安裝位置不同，圓筒形容器支座分立式容器支座和臥式容器支座兩類，其中立式容器支座有腿式支座、支承式支座、耳式支座和裙式支座四種；臥式容器支座有鞍座，圈座和支腿三種。而球形容器多采用柱式或裙式支座。鞍座是應(yīng)用最廣泛一種臥式支座，鞍座普遍使用雙鞍座支承。從應(yīng)力分析看，承受同樣載荷且具備同樣截面幾何形狀和尺寸梁采用各種支承比采用兩個(gè)支承優(yōu)越，由于多支承在粱內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力較小。因此，從理論上說臥式容器支座數(shù)目越多越好。但在是事實(shí)上臥式容器應(yīng)盡量設(shè)計(jì)成雙支座，這是由于當(dāng)支點(diǎn)多于兩個(gè)時(shí)，各支承平面影響如容器簡(jiǎn)體彎曲度和局部不圓度、支座水平度、各支座基本下沉不均勻性、容器不同部位抗局部矯形相對(duì)剛性等等，均會(huì)影響支座反力分布。因而采用多支座不但體現(xiàn)不出理論上優(yōu)越論反而會(huì)導(dǎo)致容器受力不均勻限度增長(zhǎng)，給容器運(yùn)營安全帶來不利影響。因此普通臥式儲(chǔ)罐最佳采用雙鞍座支承。圈座普通用于大直徑薄壁容器和真空操作容器。腿式支座簡(jiǎn)稱支腿，因這種支座在與容器殼壁連接處會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重局部應(yīng)力，故只合用于小型設(shè)備（DN≤1600，L≤5m）。綜上考慮在此選取雙個(gè)鞍座作為儲(chǔ)罐支座,一種S型，一種F型[2]。此外，由材料力學(xué)可知，對(duì)于雙支座上受均布載荷簡(jiǎn)支梁，若梁全長(zhǎng)為L(zhǎng),則當(dāng)外伸長(zhǎng)度為時(shí)，雙支座跨距中間截面最大彎矩和支座截面處彎矩絕對(duì)值相等，從而使上述兩截面處應(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，普通取尺寸值，為此中華人民共和國現(xiàn)行原則JB4731《鋼制臥式容器》規(guī)定取，A值最大不得超過。否則由于容器外伸端作用將使支座截面處應(yīng)力過大。其中A為封頭切線至支座中心線之距離，L為兩封頭切線間之距離，此外，由于封頭抗彎剛度不不大于圓筒抗彎剛度，故封頭對(duì)于支座處圓筒抗彎剛度具備局部加強(qiáng)作用[1][12]。圖4-3鞍式支座總體圖4.8.1承載核算先粗略計(jì)算鞍座負(fù)荷。貯罐總質(zhì)量：m=m1+m2+m3+m4式中 m1-罐體質(zhì)量；m2-封頭質(zhì)量；m3-初頂油質(zhì)量；m4-附件質(zhì)量。（1）罐體質(zhì)量m1筒節(jié)DN=2800㎜，筒節(jié)，每米質(zhì)量為909Kg。因此（2）封頭質(zhì)量m2橢圓形封頭DN=2800㎜，，直邊高度h=40㎜，=870.4Kg。因此m2=2=2×870.4=1740.8Kg（3）充水質(zhì)量m3m3＝（4）附件質(zhì)量m4人孔約117Kg，補(bǔ)強(qiáng)圈約10Kg其他接管總和按100Kg計(jì)，m4=227Kg設(shè)備總重量[1][7]m=m1+m2+m3+m4=6544.8+1740.8+50000+227=58512.6kg=576.9KN4.8.2鞍座選取[1][14]每個(gè)鞍座承約受288.5KN<445KN負(fù)荷，選用包角為120°鞍座，輕型帶墊板焊制[2]。即：JB／T4712.1-鞍座A2800—Fh=250JB／T4712.1-鞍座A2800—Sh=250表4-5鞍座尺寸表㎜公稱直徑DN容許載荷Q（KN）鞍座高度h底板腹板筋板墊板螺栓連接尺寸鞍座質(zhì)量（㎏）弧長(zhǎng)間距螺孔螺紋弧長(zhǎng)28004452502040300141032026836083260610101201800242040324圖4-4鞍式支座構(gòu)造圖4.9密封裝置設(shè)計(jì)[1]壓力容器可拆密封裝置形式諸多，如中低壓容器中螺紋連接、承插式連接和螺栓法蘭連接等，其中以構(gòu)造簡(jiǎn)樸、裝配比較以便螺栓法蘭連接用得最普遍。螺栓法蘭連接重要有法蘭、螺栓和墊片構(gòu)成。螺栓作用有兩個(gè)：一是提供預(yù)緊力實(shí)現(xiàn)初始密封，并承擔(dān)內(nèi)壓產(chǎn)生軸向力；二是使螺栓法蘭連接變?yōu)榭刹疬B接。墊片裝在兩個(gè)法蘭中間，作用是防止容器發(fā)生泄漏。法蘭上由螺栓孔，以容納螺栓。螺栓法蘭連接設(shè)計(jì)普通目是：對(duì)于已知墊片特性，擬定安全、經(jīng)濟(jì)法蘭和螺栓尺寸，使接頭泄漏率在工藝和環(huán)境容許范疇內(nèi)，使接頭內(nèi)應(yīng)力在材料容許范疇內(nèi)，即保證密封性和構(gòu)造完整性。螺栓法蘭連接設(shè)計(jì)核心要解決兩個(gè)問題：一是保證連接處“緊密不漏”；二是法蘭應(yīng)具備足夠強(qiáng)度，不致因受力而破壞。實(shí)際應(yīng)用中，螺栓法蘭連接很少因強(qiáng)度局限性而破壞，大多因密封性能不良而導(dǎo)致泄漏。因而密封設(shè)計(jì)是螺栓法蘭連接中重要環(huán)節(jié)，而密封性能優(yōu)劣又與壓緊面和墊片關(guān)于[1][13]。1.法蘭壓緊面選取壓緊面重要應(yīng)依照工藝條件、密封口徑以及墊片等進(jìn)行選取。慣用壓緊面形式有全平面［圖4-5（a）］、突面［圖4-5（b）］、凹凸面［圖4-5（c）］、榫槽面［圖4-5（d）］及環(huán)連接面（或稱T形槽）［圖4-5（e）］等，其中以突面、凹凸面、榫槽面最為慣用。本設(shè)計(jì)管法蘭壓緊面所有選取突面。圖4-5壓緊面形式2.墊片選取墊片是螺栓法蘭連接核心，密封效果好壞重要取決于墊片密封性能。設(shè)計(jì)時(shí)，重要應(yīng)依照介質(zhì)特性、壓力、溫度和壓緊面形狀來選取墊片構(gòu)造形式、材料和尺寸，普通兼顧價(jià)格、制造和更換與否以便等因素。基本規(guī)定是制作墊片材料不污染工作介質(zhì)、耐腐蝕、具備良好變形能力和回彈能力，以及在工作溫度下不易變質(zhì)硬化或軟化等。對(duì)于化工、石油、輕工、食品等生產(chǎn)中慣用介質(zhì)，可以參閱設(shè)備設(shè)計(jì)143頁墊片選用表4-11選用墊片，查得成果如下表?？蓞⒄瘴墨I(xiàn)[1]143~144頁。表4-6墊片選用表介質(zhì)法蘭公稱壓力MPa工作溫度℃密封面墊片形式材料油水0.25≤200突耐油墊耐油橡膠石棉板法蘭連接重要長(zhǎng)處是密封可靠、強(qiáng)度足夠及應(yīng)用廣泛。缺陷是不能迅速拆卸、制導(dǎo)致本較高。壓力容器法蘭分平焊法蘭與對(duì)焊法蘭。平焊法蘭又分為甲型與乙型兩種。甲型平焊法蘭有PN0.25MPa、0.6MPa、1.0MPa、1.6MPa，在較小范疇內(nèi)（DN300㎜~㎜）合用溫度范疇為-20℃~300℃。乙型平焊法蘭用于PN0.25MPa~4.0MPa壓力級(jí)別中較大直徑范疇，合用所有直徑范疇為DN300㎜~3000㎜，合用溫度范疇為-20℃~350℃。對(duì)焊法蘭具備厚度更大頸，進(jìn)一步增大了剛性。用于更高壓力范疇（PN0.6MPa~6.4MPa）合用溫度范疇為-20℃~45℃。法蘭設(shè)計(jì)優(yōu)化原則：法蘭設(shè)計(jì)應(yīng)使各項(xiàng)應(yīng)力分別接近材料許用應(yīng)力值，即構(gòu)造材料在各個(gè)方向強(qiáng)度都得到較充分發(fā)揮。可參照文獻(xiàn)[5]209~227頁。管法蘭設(shè)計(jì)時(shí)，參照GB9112~9125-規(guī)定。故本設(shè)計(jì)選用平焊管法蘭，原則號(hào)GB/T9112-；密封面形式為突面密封，代號(hào)RF[13]。4.10視鏡選取依照HG20583-1998鋼制化工容器構(gòu)造設(shè)計(jì)規(guī)定，選取視鏡時(shí)應(yīng)盡量不選用帶頸視鏡，本設(shè)計(jì)需要觀測(cè)設(shè)備內(nèi)部狀況，故選用兩個(gè)帶燈視鏡。查原則HG/T21575-1994，選取B型帶燈有沖洗孔視鏡，公稱直徑為100mm，公稱壓力為0.6MPa。4.11溢流堰板設(shè)計(jì)由于本設(shè)計(jì)為低壓油氣水分離，工程上在40℃時(shí)滯留時(shí)間普通為5~15min，本設(shè)計(jì)取12min。初步選定溢流堰板設(shè)立在距右筒體環(huán)焊縫1000mm處，則此溢流堰板距左端環(huán)焊縫距離：設(shè)溢流堰板高度為,由已知條件進(jìn)料口流量為，則在滯留時(shí)間內(nèi)累積體積為：則溢流堰板以左空間所能囤積原油量必要不不大于，解不等式得取。因此溢流堰板所受最大壓力為;,由公式3-1得：取與筒體一致厚度，則。5筒體和封頭強(qiáng)度及穩(wěn)定性校核5.1筒體彎矩重量載荷作用總長(zhǎng)度：（5-1）設(shè)儲(chǔ)罐總重沿長(zhǎng)度方向均勻分布，則作用在總長(zhǎng)度上單位長(zhǎng)度均布載荷為（5-2）由靜力平衡條件，對(duì)稱配備雙鞍座中每個(gè)支座反力就是F，或?qū)懗桑?-3）筒體在支座跨中截面處彎矩（5-4）整頓得（5-5）式中 ； ——臥式儲(chǔ)罐負(fù)荷，KN； ——雙鞍座臥式儲(chǔ)罐簡(jiǎn)化長(zhǎng)度，㎜； A——鞍座位置，； ——封頭曲面高度，㎜； ——單位長(zhǎng)度均布載荷，； ——筒體半徑，㎜；為正值時(shí)，表達(dá)上半部圓筒受壓縮，下半部圓筒受拉伸。 圓筒在支座截面處彎矩（5-6）整頓得（5-7）式中 ; ； 普通為負(fù)值，表達(dá)圓筒上半部受拉伸，下半部受壓縮。5.2剪力這里只討論支座截面上剪力，由于對(duì)于承受均勻載荷外伸簡(jiǎn)支梁，其跨距中點(diǎn)處截面剪力等于零，因此不予討論。由于A=540≤0.5=700，由《過程設(shè)備設(shè)計(jì)》217頁得：剪力：V=F5.3.筒體應(yīng)力計(jì)算及校核5.3.1圓筒軸向應(yīng)力及校核(1)兩支座跨中截面軸向應(yīng)力最高點(diǎn)（壓縮應(yīng)力）（5-8）最低點(diǎn)（拉伸應(yīng)力）（5-9）式中 ——圓筒有效厚度，。(2)支座截面處圓筒軸向應(yīng)力存在“扁塌”現(xiàn)象時(shí)繞不“扁塌”某些圓筒中性軸慣性距為（5-10）由于因此本設(shè)計(jì)不存在“扁塌”現(xiàn)象。在不發(fā)生“扁塌”某些上方，即接近圓筒中心軸處圓筒為拉伸應(yīng)力（5-11）在圓筒最低點(diǎn)則為壓縮應(yīng)力（5-12）式中 ；（5-13） ；（5-14） ——“有效截面”弧長(zhǎng)相應(yīng)半圓心角，存在“扁塌”現(xiàn)象時(shí)，。不存在“扁塌”現(xiàn)象時(shí)，。和為“扁塌”現(xiàn)象引起抗彎截面模量減少系數(shù)，將值代入相應(yīng)計(jì)算式，得到成果列于表5-1。表5-1系數(shù)K1、K2值條件鞍座包角K1K2即封頭對(duì)圓筒起加強(qiáng)作用，或鞍座處有加強(qiáng)圈圓筒120°135°150°1.01.01.01.01.01.0且圓筒無加強(qiáng)圈，或雖有加強(qiáng)圈，但加強(qiáng)圈不在鞍座處120°135°150°0.1070.1320.1610.1920.2340.279因此由式（5-11）、（5-12）得由設(shè)計(jì)壓力引起軸向應(yīng)力由 （5-15）因此 (3)軸向應(yīng)力校核最大軸向拉應(yīng)力出當(dāng)前筒體中間截面處最低處，查《過程設(shè)備設(shè)計(jì)》219頁 許用軸向應(yīng)力,而。因此設(shè)計(jì)厚度合格。5.3.2筒體和封頭切向應(yīng)力及校核由《過程設(shè)備設(shè)計(jì)》表5-2查得，。由于A≤0.5，查《過程設(shè)備設(shè)計(jì)》第219頁可知：1.圓筒中切向切應(yīng)力 （5-16）2.封頭切向應(yīng)力計(jì)算 （5-16）3.切向應(yīng)力校核圓筒中切向切應(yīng)力，應(yīng)不大于材料許用應(yīng)力因此筒體切應(yīng)力滿足條件。 因 因此封頭切應(yīng)力合格?？蓞⒄瘴墨I(xiàn)[1]219~220頁。5.3.3支座截面處圓筒體周向應(yīng)力及校核查《過程設(shè)備設(shè)計(jì)》第221頁可得（5-17）由于,因此鞍座邊角處周向應(yīng)力計(jì)算公式為（5-18）查《過程設(shè)備設(shè)計(jì)》第221頁表5-3，得k=1.0（5-19）因此校核：周向壓應(yīng)力不得超過材料許用應(yīng)力，即即合格。

6容器制造工藝6.1下料核對(duì)坯料材質(zhì)、規(guī)格，應(yīng)與圖紙、工藝相符；進(jìn)行外觀檢查，發(fā)現(xiàn)鋼板有明顯劃痕、夾雜、氣泡等缺陷，在未經(jīng)檢查部門解決前不得下料用于生產(chǎn)。6.1.1劃線筒體坯料劃線尺寸：筒體展開長(zhǎng)度×筒節(jié)高度（展開長(zhǎng)度按中徑計(jì)算，中徑＝內(nèi)徑＋壁厚），封頭按展開尺寸劃線。對(duì)角線誤差：誤差≤3mm。坯料上必要有材料標(biāo)記鋼印，材料標(biāo)記應(yīng)與本設(shè)計(jì)所選用材料相符。6.1.2坡口加工1）筒體縱、環(huán)縫坡口由于本設(shè)計(jì)筒體及封頭厚度比較小，I型坡口就可滿足規(guī)定。2）坡口清理除銹焊縫兩側(cè)用砂輪打磨除銹，范疇?wèi)?yīng)>20mm；打磨除銹后，應(yīng)在當(dāng)天施焊，否則須重新清理。6.2成形筒體成形、點(diǎn)固，鋼板放入卷板機(jī)后，應(yīng)使鋼板邊沿與卷輥軸線平行，避免偏斜。分幾次調(diào)節(jié)上輥筒卷制，用R卡板隨時(shí)測(cè)量，防止過卷。組對(duì)間隙按圖紙圖6-1縱縫對(duì)口錯(cuò)邊量b應(yīng)符合規(guī)定：當(dāng)δn≤12:時(shí)，b≤1/4δn；當(dāng)δn>12:時(shí)b≤3，且不不不大于2㎜,本設(shè)計(jì)。6.3縱縫施焊筒節(jié)上接產(chǎn)品試板和引熄弧板，不得在筒節(jié)其她部位隨意引弧。產(chǎn)品試板坡口應(yīng)與筒節(jié)縱縫坡口相似，并與筒節(jié)保持一致，焊接材料牌號(hào)也相似。壓力容器受壓某些焊接接頭分為A、B、C、D四類，查[1]173頁得封頭與圓筒連接環(huán)向接頭采用A類焊接接頭。焊接辦法：采用手工電弧焊，其原理是運(yùn)用電弧熱量融化焊條和母材，由融化金屬結(jié)晶凝固而形成接縫，焊接材料為碳鋼、低合金鋼、不銹鋼，應(yīng)用范疇廣，合用短小焊縫及全位置施焊，可合用在靜止、沖擊和振動(dòng)載荷下工作結(jié)實(shí)密實(shí)焊縫焊接，這種辦法靈活以便，適應(yīng)性強(qiáng)，設(shè)備簡(jiǎn)樸，維修以便，生產(chǎn)率低，勞動(dòng)強(qiáng)度高。封頭與圓筒等厚采用對(duì)接焊接。平行長(zhǎng)度任取。坡口形式為V型坡口。依照Q235B抗拉強(qiáng)度=115Mpa和屈服點(diǎn)=235Mpa選取型號(hào)為E4303焊條.該型號(hào)焊條是碳鋼焊條，合用于焊接較重要低碳鋼構(gòu)造和強(qiáng)度級(jí)別較低低合金鋼構(gòu)造，如Q235、09MnV、09Mn2等。施焊完畢，清除焊渣飛濺。焊工應(yīng)在規(guī)定部位打焊工鋼印，鋼印深度不得不不大于0.5mm（對(duì)原則中規(guī)定不能打鋼印設(shè)備用無氯無硫記號(hào)筆做焊工標(biāo)記），并填寫施焊記錄及過程控制卡簽名。焊接完畢割下引熄弧板；試板隨筒體一起無損檢測(cè)，合格后割下；切割處打磨平滑。焊縫外觀檢查：焊縫表面應(yīng)無氣孔、夾渣、焊瘤、飛濺、裂紋、未熔合、未焊透等缺陷；焊縫咬邊深度≯0.5㎜咬邊持續(xù)長(zhǎng)度不得不不大于100㎜，焊縫兩側(cè)咬邊總長(zhǎng)不得超過該焊縫長(zhǎng)度10％；焊縫寬度為坡口寬度兩側(cè)各增長(zhǎng)1—2㎜。圖6-26.4筒節(jié)復(fù)圓用卷板機(jī)對(duì)筒節(jié)復(fù)圓，對(duì)接縱縫處環(huán)向棱角度E≤0.1δn+2mm，且E≯5mm,用弦長(zhǎng)等于1/6Di且≮300mm內(nèi)外卡板檢查。圖6-3圓度規(guī)定：同一斷面最大內(nèi)徑與最小內(nèi)徑之差e≤1%Di且≯25mm，非標(biāo)設(shè)備≯30mm（對(duì)本儲(chǔ)罐，e≤01%Di，且當(dāng)DN＞1200㎜時(shí)，其值不不不大于7㎜）。不得用鐵榔頭錘擊焊縫。6.5縱縫無損檢測(cè)無損檢測(cè)必要在外觀質(zhì)量檢查合格后進(jìn)行。超聲波或X射線檢測(cè)，檢測(cè)比例及合格級(jí)別按圖紙及工藝規(guī)定，并應(yīng)符合《容規(guī)》和JB4730原則。檢測(cè)后出具無損檢測(cè)報(bào)告。6.6筒體組裝筒節(jié)長(zhǎng)度為1800mm，對(duì)接處除銹去污，相鄰?fù)补?jié)縱縫應(yīng)錯(cuò)開，錯(cuò)開距離不不大于筒體厚度3倍，且不不大于100㎜。本筒體不帶襯環(huán)對(duì)接，調(diào)節(jié)間隙(間隙b按圖紙和焊接工藝規(guī)定，)后，點(diǎn)焊固定。圖6-4環(huán)縫對(duì)口錯(cuò)邊量及形成軸向棱角度應(yīng)符合規(guī)定：對(duì)口錯(cuò)邊量：b≤1/4δn且b≤5軸向棱角度：E≤0.1δn+2mm且E≯5mm，用長(zhǎng)度不少于300mm檢查尺檢查。對(duì)接后筒體直線度Δe≤Ｌ/1000(L≤30000)避免強(qiáng)行組裝，鋼板表面不得有外向錘痕，避免機(jī)械損傷，對(duì)較嚴(yán)重尖銳傷痕進(jìn)行修磨或補(bǔ)焊磨光，使其圓滑過度。6.7筒節(jié)環(huán)縫施焊施焊按焊接工藝規(guī)程及焊接工藝卡，有關(guān)規(guī)定按6.3。焊縫外觀檢查，按6.3規(guī)定。6.8筒節(jié)環(huán)縫無損檢測(cè)按6.5規(guī)定。6.9劃線開孔按圖樣尺寸位置劃接管中心十字線。經(jīng)檢核對(duì)的后方能切割。按圖樣規(guī)定制孔周邊坡口，先切割，再修磨至規(guī)定坡口尺寸。清除筒體內(nèi)氧化皮、鐵屑等污物。6.10筒體封頭總裝對(duì)接處除銹去污，調(diào)節(jié)間隙后，按焊接工藝點(diǎn)固。環(huán)縫對(duì)口錯(cuò)邊量及形成棱角度應(yīng)符合如下規(guī)定：對(duì)口錯(cuò)邊量：b<1/4δn且b≤5；棱角度：E≤0.1δn+2mm且E≯5mm，用長(zhǎng)度不不大于300mm檢查尺檢查。禁止強(qiáng)行組裝。焊接按6.3規(guī)定。無損檢測(cè)按按6.5規(guī)定，應(yīng)在一端施焊及無損檢測(cè)結(jié)束后進(jìn)行另一端組裝。6.11設(shè)備附件組焊1.接管與人孔從倉庫領(lǐng)取相應(yīng)無縫鋼管及法蘭，對(duì)照實(shí)物檢查材質(zhì)書及材料表面質(zhì)量，管件切割后打磨切口，并進(jìn)行標(biāo)記移植。2接管與法蘭組裝保證法蘭面與接管軸線垂直度，偏差≤法蘭外徑且≤3㎜人孔形式、材質(zhì)及尺寸按相應(yīng)原則HG/T21516—(見第四章）。3補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)圈選取詳見4.3，無損檢測(cè)按圖紙及工藝規(guī)定4支座如前面第四章所選用。6.12竣工總檢設(shè)備總長(zhǎng)（高）偏差不不不大于設(shè)備設(shè)備總長(zhǎng)（高）L/1000；總直線度規(guī)定：任意3000長(zhǎng)度筒體直線度偏差≤3，當(dāng)L＜15000時(shí)，總偏差≤L/1000；當(dāng)L>15000時(shí)，總偏差≤0.5L/1000+8。殼體內(nèi)經(jīng)偏差≤1%Di外觀總檢：管口方位及尺寸對(duì)的，重要內(nèi)件位置及尺寸對(duì)的，容器內(nèi)外表面質(zhì)量合格，名牌安裝位置及托印圖對(duì)的。6.13壓力實(shí)驗(yàn)壓力容器壓力實(shí)驗(yàn)必要在確認(rèn)產(chǎn)品組裝竣工及試壓前各道工序檢查合格后才干進(jìn)行。壓力實(shí)驗(yàn)應(yīng)符合《容規(guī)》、GB150、JB/T4734和產(chǎn)品圖樣上關(guān)于規(guī)定。1水壓實(shí)驗(yàn)水溫不得低于5℃，壓實(shí)驗(yàn)時(shí)，容器內(nèi)應(yīng)布滿液體，滯留空氣必要排凈，待容器壁溫與液體溫度接近時(shí)才干緩慢升壓至設(shè)計(jì)壓力。確認(rèn)無泄漏后，繼續(xù)升壓至圖紙上規(guī)定實(shí)驗(yàn)壓力，保壓30分鐘，然后，降至規(guī)定實(shí)驗(yàn)壓力80%，保壓足夠時(shí)間進(jìn)行檢查，檢查期間壓力應(yīng)保持不變。試壓實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，應(yīng)將頂部放氣口打開容器內(nèi)液體排盡并用壓縮空氣將內(nèi)表面吹干。液