壓力容器臥式儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)

目錄31058摘要 I11509Abstract II20628第一章緒論 118319液化石油氣貯罐的分類 19419液化石油氣特點(diǎn) 120352臥式液化石油氣貯罐設(shè)計(jì)的特點(diǎn) 111610第二章設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇 219023設(shè)計(jì)題目 27827設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 229772設(shè)計(jì)壓力、溫度 216326主要元件材料的選擇 327350第三章設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 49950圓筒、封頭厚度的設(shè)計(jì) 418960筒體和封頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 428105鞍座選型和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 524865接管，法蘭，墊片和螺栓的選擇 76206人孔的選擇 931078安全閥的設(shè)計(jì) 1021667第四章設(shè)計(jì)強(qiáng)度的校核 1320545水壓試驗(yàn)應(yīng)力校核 1322808筒體軸向彎矩計(jì)算 148305筒體軸向應(yīng)力計(jì)算及校核 1426105筒體和封頭中的切向剪應(yīng)力計(jì)算與校核 1516150封頭中附加拉伸應(yīng)力 15341筒體的周向應(yīng)力計(jì)算與校核 1512740鞍座應(yīng)力計(jì)算與校核 1623335第五章開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì) 193675補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)方法判別 192137有效補(bǔ)強(qiáng)范圍 1914975有效補(bǔ)強(qiáng)面積 1929399.補(bǔ)強(qiáng)面積 204066第六章儲(chǔ)罐的焊接設(shè)計(jì) 213897焊接的基本要求 2121435焊接的工藝設(shè)計(jì) 2211475設(shè)計(jì)小結(jié) 248993致謝 256952參考文獻(xiàn) 26摘要本次設(shè)計(jì)的臥式儲(chǔ)罐其介質(zhì)為液化石油氣。液化石油氣是一種化工基本原料和新型燃料，已愈來(lái)愈受到人們的重視。在化工生產(chǎn)方面，液化石油氣經(jīng)過(guò)分離得到乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯等，用來(lái)生產(chǎn)合塑料、合成橡膠、合成纖維及生產(chǎn)醫(yī)藥、炸藥、染料等產(chǎn)品。液化石油氣是由碳?xì)浠衔锼M成，主要成分為丙烷、丁烷以及其他烷系或烯類等。丙烷加丁烷百分比的綜合超過(guò)60%，低于這個(gè)比例就不能稱為液化石油氣。液化石油氣具有易燃易爆的特點(diǎn)，液化石油氣儲(chǔ)罐屬于具有較大危險(xiǎn)的儲(chǔ)存容器。針對(duì)液化石油氣儲(chǔ)罐的危險(xiǎn)特性，結(jié)合本專業(yè)《過(guò)程設(shè)備與壓力容器設(shè)計(jì)》所學(xué)的知識(shí)，在設(shè)計(jì)上充分考慮液化石油氣儲(chǔ)罐各項(xiàng)參數(shù)，確保液化石油氣儲(chǔ)罐能安全運(yùn)行，對(duì)化工行業(yè)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本次設(shè)計(jì)的主要標(biāo)準(zhǔn)有：《固定式壓力容器》、《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》、JB4731-2005《鋼制臥式容器》。各零部件標(biāo)準(zhǔn)主要有：JB/T4736-2002《補(bǔ)強(qiáng)圈》、HG20592-20614《鋼制管法蘭、墊片、緊固件》、JB/T《鞍式支座》、HG205《鋼制人孔和手孔》等。本次設(shè)計(jì)的步驟為：先根據(jù)容器要求確定壓力容器所屬類別，確定儲(chǔ)罐主體及其接管所用材料、儲(chǔ)罐主體的直徑和長(zhǎng)度，其次進(jìn)行筒體和封頭的壁厚計(jì)算并校核，然后計(jì)算人孔的開(kāi)口補(bǔ)強(qiáng)面積和補(bǔ)強(qiáng)圈的厚度，再根據(jù)筒體和各個(gè)接管的總質(zhì)量選擇支座，最后進(jìn)行安全閥的選型和校核。關(guān)鍵詞：液化石油氣，壓力容器，臥式儲(chǔ)罐，設(shè)計(jì)AbstractThehorizontaldesignofitsmediumtanksofliquefiedpetroleumgas.Liquefiedpetroleumgasisabasicchemicalrawmaterialsandnewfuelhasbecomemoreandmoreattention.Inthechemicalproduction,liquefiedpetroleumgasthroughisolatedethylene,propylene,butylene,butadiene,etc.,forproductionofplastics,syntheticrubber,syntheticfibersandtheproductionofpharmaceuticals,explosives,dyesandotherproducts.LPGiscomposedofhydrocarbons,mainlycomposedofpropane,butaneandotherdepartmentsoralkylvinylandsoon.Percentpropaneplusbutaneconsolidatedover60%lowerthanthisratiocannotbecalledLPG.Featureswithflammableliquefiedpetroleumgas,liquefiedpetroleumgastanksaredangerouswithlargestoragecontainers.LPGtanksforhazardouscharacteristics,combinedwiththeprofessional"processequipmentandpressurevesseldesign"knowledgelearnedinthedesignfullyconsidertheparametersofLPGtanks,LPG??tankstoensuresafeoperation,hasimportantpracticalimplicationsforthechemicalindustry.Themaindesigncriteriaare:"StationaryPressureVessels","SafetyTechnologySupervisionpressurevessel",JB4731-2005"steelhorizontalcontainer."Therearevariouspartsstandard:JB/T4736-2002"reinforcingcircle",HG20592-20614"steelpipeflanges,gaskets,fasteners",JB/T"saddlemount",HG205"steelmanholesandhandholes"andsoon.Thedesignprocedure:firstdeterminingthepressurevesselCategorydeterminedoverthetankbodyandthematerialused,thediameterandlengthofthemaintankcontaineraccordingtorequirements,andsecondlythecylinderheadwallthicknesscalculationandverification,thencalculatethethicknessofthemanholeopeningreinforcementareaandreinforcementring,andthenchoosebasedonthetotalmassofthecylinderandbearingvarioustakeover,thefinalselectionandcheckvalve.Keywords:LPG；pressurevessels；horizontaltanks；design第一章緒論液化石油氣貯罐的分類目前我國(guó)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立方米或單罐容積大于200立方米時(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。圓筒形貯罐按安裝方式可分為臥式和立式兩種。在一般中、小型液化石油氣站內(nèi)大多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。所以在總貯量小于500立方米,單罐容積小于100立方米時(shí)選用臥式貯罐比較經(jīng)濟(jì)。液化石油氣特點(diǎn)氣態(tài)的液化石油比空氣重約倍，該氣體的空氣混合物爆炸范圍是%~%，遇明火即發(fā)生爆炸。所以使用時(shí)一定要防止泄漏，不可麻痹大意，以免造成危害。因此，往槽車、貯罐以及鋼瓶充灌時(shí)要嚴(yán)格控制灌裝量，以確保安全。因?yàn)橐夯蜌馐怯啥喾N碳?xì)浠衔锝M成的，所以液化石油氣的液態(tài)比重即為各組成成份的平均比重，如在常溫20℃時(shí)，液態(tài)丙烷的比重為，液態(tài)丁烷的比重為～，因此，液化石油氣的液態(tài)比重大體可認(rèn)為在左右，即為水的一半。臥式液化石油氣貯罐設(shè)計(jì)的特點(diǎn)臥式液化石油氣貯罐也是一個(gè)儲(chǔ)存壓力容器,也應(yīng)按GB—150《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。液化石油氣貯罐,不論是臥式還是球罐都屬第三類壓力容器。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)有液相管、液相回液管、氣相管、排污管以及安全閥、壓力表、溫度計(jì)、液面計(jì)等。第二章設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇設(shè)計(jì)題目液化石油氣臥式儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表1-1：設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)序號(hào)項(xiàng)目數(shù)值單位備注1名稱液化石油氣儲(chǔ)罐2用途液化石油氣儲(chǔ)配站3最大工作壓力MPa4工作溫度505公稱直徑2000mm6容積307單位容積充裝量t/8裝量系數(shù)9工作介質(zhì)液化石油氣（易燃）10其他要求100%無(wú)損檢測(cè)設(shè)計(jì)壓力、溫度設(shè)計(jì)壓力取最大工作壓力的倍，即工作溫度為，設(shè)計(jì)溫度取 主要元件材料的選擇筒體、封頭材料的選擇根據(jù)GB150-1998表4-1，選用筒體、封頭材料為低合金鋼Q345R（鋼材標(biāo)準(zhǔn)為GB-6654）。Q345R適用范圍：用于介質(zhì)含有少量硫化物，具有一定腐蝕性,壁厚較大（）的壓力容器，取腐蝕余量，鋼板負(fù)偏差C1=。表1-2石油化工設(shè)備的腐蝕裕腐蝕程度極輕微腐蝕輕微腐蝕腐蝕重腐蝕腐蝕速率腐蝕裕量焊縫系數(shù)：根據(jù)《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》規(guī)定，液化石油氣儲(chǔ)罐應(yīng)視為第三類壓力容器，筒體縱焊縫應(yīng)采用全焊透雙面焊縫，且100%無(wú)損探傷，所以。許用應(yīng)力：假設(shè)鋼板厚度在16~36mm之間，查表1-3，得。表1-3Q345R在16-36mm范圍下的許用應(yīng)力Q345R在下列溫度（℃）下的許用應(yīng)力（MPa）100150200250185185153143130鞍座材料的選擇根據(jù)JB/T4731,鞍座選用材料為Q235-A，其許用應(yīng)力地腳螺栓的材料選擇地腳螺栓選用符合GB/T700規(guī)定的Q235，Q235的許用應(yīng)力第三章設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圓筒、封頭厚度的設(shè)計(jì)圓筒厚度的設(shè)計(jì)計(jì)算壓力：液柱靜壓力:,故液柱靜壓力可以忽略，即。圓筒的厚度在16~36mm范圍內(nèi)，查GB150-1998中表4-1，可得：在設(shè)計(jì)溫度下，屈服極限強(qiáng)度，許用應(yīng)力利用中徑公式，計(jì)算厚度：。查標(biāo)準(zhǔn)HG20580-1998《鋼制化工容器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)規(guī)定》表7-1知，鋼板厚度負(fù)偏差為，而有GB150-1998中知，鋼材的厚度負(fù)偏差取。查標(biāo)準(zhǔn)HG20580-1998《鋼制化工容器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)規(guī)定》表7-5知,鋼材的腐蝕裕量取，則筒體名義厚度。圓整后，取名義厚度，筒體的有效厚度圓筒厚度的設(shè)計(jì)查標(biāo)準(zhǔn)JB/T4746-2002《鋼制壓力容器用封頭》中表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，根據(jù)GB150-1998中橢圓形封頭計(jì)算中式7-1計(jì)算：同上，取，。則，封頭的設(shè)計(jì)厚度，圓整后，名義厚度，有效厚度，封頭型記做：。筒體和封頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)封頭的結(jié)構(gòu)尺寸由，得，查標(biāo)準(zhǔn)JB/T4746-2002《鋼制壓力容器用封頭》中EHA橢圓形封頭內(nèi)表面積、容積，如下圖，表3-1所示：圖橢圓形封頭簡(jiǎn)圖表3-1：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/2000525筒體的長(zhǎng)度計(jì)算，充裝系數(shù)為,則：,即可求得，,計(jì)算得，取。鞍座選型和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)鞍座選型該臥式容器采用雙鞍式支座，材料選用Q235-A。估算鞍座的負(fù)荷：儲(chǔ)罐總質(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》EHA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686kg，法蘭和緊固件質(zhì)量，其他接管質(zhì)量總和估為400kg，即。綜上所述，，則有：，每個(gè)鞍座承受的重量為。由此查容器支座，選取輕型，焊制為BI,包角為120，有墊板的鞍座。查得鞍座結(jié)構(gòu)尺寸如下表3-2：表3-2：鞍式支座結(jié)構(gòu)尺寸公稱直徑DN2000腹板10墊板430允許載荷Q/kN300筋板33010鞍座高度h250190e80底板1420260螺栓間距12602208螺孔/孔長(zhǎng)D/l24/4012墊板弧長(zhǎng)2330鞍座質(zhì)量Kg160鞍座位置的確定因?yàn)楫?dāng)外伸長(zhǎng)度A=時(shí)，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(duì)值相等，從而使上述兩截面上保持等強(qiáng)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(yīng)力較為復(fù)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(guò)值，為此中國(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)JB4731《鋼制臥式容器》規(guī)定A≤=（L+2h），A最大不超過(guò).否則由于容器外伸端的作用將使支座截面處的應(yīng)力過(guò)大。由標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭,故,鞍座的安裝位置如圖所示： 圖鞍座示意圖此外，由于封頭的抗彎剛度大于圓筒的抗變鋼度，故封頭對(duì)于圓筒的抗彎鋼度具有局部的加強(qiáng)作用。若支座靠近封頭，則可充分利用罐體封頭對(duì)支座處圓筒截面的加強(qiáng)作用。因此，JB4731還規(guī)定當(dāng)滿足A≤時(shí)，最好使A≤m（）,即,，取，綜上有：(A為封頭切線至封頭焊縫間距離，L為筒體和兩封頭的總長(zhǎng))接管，法蘭，墊片和螺栓的選擇接管和法蘭液化石油氣儲(chǔ)罐應(yīng)設(shè)置排污口，氣相平衡口，氣相口，出液口，進(jìn)液口，人孔，液位計(jì)口，溫度計(jì)口，壓力表口，安全閥口，排空口。法蘭簡(jiǎn)圖如圖所示,接管和法蘭布置如圖所示：圖法蘭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖圖儲(chǔ)罐各管口示意圖查HG/T20592-2009《鋼制管法蘭》中PN10帶頸對(duì)焊鋼制管法蘭(除人孔法蘭外)，選取各管口公稱直徑，查得各法蘭的尺寸、質(zhì)量，法蘭密封面均采用FM型式。表3-3：接管和法蘭尺寸序號(hào)名稱公稱直徑(DN)鋼管外徑法蘭焊端外徑（B）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H法蘭質(zhì)量NSRa進(jìn)氣口8089200160188M1620105106504b人孔5006307807253020M27286608129556c出氣口8089200160188M1620105106504d溫度計(jì)口202510575144M12184064401e壓力表口202510575144M12184064401f安全閥口100108220180188M162013112852k1-2液位計(jì)口3238140100184M12184064402g排空口5067165125184M1618748545h排污口5067165125184M1618748545m進(jìn)液口8089200160188M1620105106504s出液口8089200160188M1620105106504墊片查HG/T20592-20635《鋼制管法蘭、墊片、緊固件》得：表3-4墊片尺寸表符號(hào)管口名稱公稱直徑內(nèi)徑D1外徑D2a進(jìn)氣口8089125b人孔500630675c出氣口8089125d溫度計(jì)口202750e壓力表口202750f安全閥口100115149k1-2液位計(jì)口324375g排空口506187h排污口5089125m進(jìn)液口8089125s出液口8089125注：1：墊片型式為石棉橡膠板。2：填充材料為有機(jī)非石棉纖維橡膠板。3：人孔法蘭墊片厚度為3mm，其他法蘭墊片厚度為。螺栓（螺柱）的選擇查HG/T20592-20635《鋼制管法蘭、墊片、緊固件》,得螺柱的長(zhǎng)度和平墊圈尺寸：表3-5螺栓及墊片符號(hào)緊固件用平墊圈mm公稱直徑螺紋螺柱長(zhǎng)ha80M169017303b500M4524067723c80M169017303d20M12751324e50M169017303f100M169017303k1-232M168517303g50M169017303h20M12751324m80M169017303s80M169017303人孔的選擇根據(jù)HG/T21518-2005，選用公稱壓力,公稱直徑DN500mm的水平吊蓋帶頸對(duì)焊法蘭人孔，密封面為凹凸面（MFM），接管為20號(hào)鋼，其明細(xì)尺寸見(jiàn)下表：表3-6人孔尺寸表（單位：mm）密封面型式凹凸面D8906748公稱壓力1079572螺柱數(shù)量20公稱直徑500380A495螺母數(shù)量40237B螺柱尺寸d595b72L300總質(zhì)量kg686安全閥的設(shè)計(jì)安全閥最大泄放量的計(jì)算一般造成設(shè)備超壓的原因主要有三種：一是操作故障；二是火災(zāi)三是動(dòng)力故障。根據(jù)資料，對(duì)于易燃液化氣體如液化石油氣，在發(fā)生火災(zāi)時(shí)，安全閥的泄放量最大。在火災(zāi)情況下，設(shè)備吸熱，液相迅速汽化，引起設(shè)備的壓力升高，這種情況下液相的汽化量即為安全閥的泄放量。泄放量決定于火災(zāi)時(shí)單位時(shí)間內(nèi)傳人設(shè)備的熱量和液體的氣化潛熱。一般情況下，液化石油氣儲(chǔ)罐不保溫，儲(chǔ)罐安全泄放量可按式計(jì)算：式中：WS——液化石油氣儲(chǔ)罐的安全泄放量，kg／h；q——液相液化石油氣的蒸發(fā)潛熱，kJ／kg；液化石油氣的汽化潛熱q=(Kj/kg)(500C)F——系數(shù)儲(chǔ)罐在地面上，取F=1Ar——儲(chǔ)罐的受熱面積，m2。對(duì)橢圓形封頭的臥式儲(chǔ)罐，Ar=。以上計(jì)算Ar的公式中：D0為儲(chǔ)罐外徑；l為臥式儲(chǔ)罐總長(zhǎng)。則安全閥噴嘴面積的計(jì)算液化石油氣儲(chǔ)罐安全閥起跳排放出的是氣體，其噴嘴面積可按一般氣體安全閥噴嘴面積通用公式計(jì)算，安全閥的排氣能力決定于安全閥的噴嘴面積。即根據(jù)安全閥出口壓力(背壓)的大小不同，安全閥的排氣能力應(yīng)按臨界條件和亞臨界條件兩種狀況進(jìn)行計(jì)算：臨界條件下，亞臨界條件下。式中：——安全閥的出口側(cè)壓力(絕壓)，MPa；——安全閥的定壓，MPa；——安全閥的排放壓力(絕壓)，MPa；取Pd=Pc=——絕熱系數(shù)，對(duì)于液化石油氣，液化石油氣儲(chǔ)罐安全閥放空氣體一般排入火炬系統(tǒng)或直接高空排放，其出口側(cè)壓力(背壓)P0很小，即P0／Pd<，因此安全閥的排氣能力可按臨界條件計(jì)算，即：式中：Ws——安全閥的排放能力，kg/h;K——安全閥的排放系數(shù)，與安全閥的結(jié)構(gòu)型式有關(guān)，應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)確定，無(wú)參考數(shù)據(jù)時(shí)，可按下述規(guī)定選?。簩?duì)全啟式安全閥，K=0．6～0．7；對(duì)帶調(diào)節(jié)圈的微啟式安全閥，K=0．4～0．5；對(duì)不帶調(diào)節(jié)圈的微啟式安全閥，K=0．25～0．35；液化石油氣儲(chǔ)罐設(shè)置的安全閥，需要有較大的排氣能力，應(yīng)選用全啟式安全閥，取K=0．65；A——安全閥的噴嘴面積，mm2；C——?dú)怏w的特性系數(shù)，僅與氣體的絕熱系數(shù)k有關(guān)，可按下式算：對(duì)于液化石油氣，絕熱指數(shù)，計(jì)算得C=332；Z——安全閥進(jìn)口處氣體的壓縮系數(shù)，液化石油氣的壓縮系數(shù)；T——安全閥進(jìn)口處介質(zhì)的熱力學(xué)溫度，K；安全閥排放溫度T=323～343K。M——?dú)怏w的摩爾質(zhì)量，kg／kmol，摩爾質(zhì)量M50kg／kmol則安全閥的噴嘴面積為：安全閥的選型查《化工管路手冊(cè)》，根據(jù)介質(zhì)為液化石油氣及設(shè)計(jì)參數(shù)，選用型號(hào)為A42Y-16C彈簧封閉全啟式密封面為硬質(zhì)合金，閥體為碳鋼（40），公稱壓力,公稱直徑DN=100的安全閥,其尺寸參數(shù)如下表：表3-7A42Y-16C安全閥尺寸1701501952210021518015512120318505888第四章設(shè)計(jì)強(qiáng)度的校核水壓試驗(yàn)應(yīng)力校核試驗(yàn)壓力：圖雙鞍座臥式儲(chǔ)罐載荷、支座反力、剪力及彎矩圖筒體軸向彎矩計(jì)算工作時(shí)支座反力： 圓筒中間處截面上的彎矩：鞍座處橫截面彎矩：筒體軸向應(yīng)力計(jì)算及校核圓筒中間橫截面上，由壓力及軸向彎矩引起的軸向應(yīng)力：最高點(diǎn)處：最低點(diǎn)處：壓力及軸向彎矩引起的軸向應(yīng)力因鞍座平面上，即筒體被封頭加強(qiáng)，查JB/T4731-2005可得K1=，K2=鞍座橫截面最高處點(diǎn)軸向應(yīng)力：鞍座橫截面最低點(diǎn)處軸向應(yīng)力： 筒體和封頭中的切向剪應(yīng)力計(jì)算與校核因，帶來(lái)的加強(qiáng)作用，查JB/T4731-2005得K3=，K4=，其最大剪應(yīng)力位于靠近鞍座邊角處： 因圓筒故有，故切向剪應(yīng)力校核合格。封頭中附加拉伸應(yīng)力由內(nèi)壓力引起的拉伸應(yīng)力（K=）則封頭拉伸應(yīng)力校核合格。筒體的周向應(yīng)力計(jì)算與校核圓筒的有效寬度，當(dāng)容器焊在支座上時(shí)，取，查JB/4731-2005可得。鞍座在橫截面最低點(diǎn)處周向應(yīng)力 鞍座角邊處的周向應(yīng)力應(yīng)力校核：鞍座應(yīng)力計(jì)算與校核腹板水平應(yīng)力及強(qiáng)度校核由可得K9=，水平分力。計(jì)算高度，鞍座腹板厚度，鞍座有效斷面平均應(yīng)力：鞍座有效斷面應(yīng)力校核—鞍座材料Q235-B的許用應(yīng)力=147MPa腹板與筋板組合截面應(yīng)力計(jì)算及校核圓筒中心線至基礎(chǔ)表面距離：查表知：地震強(qiáng)度為8度（）時(shí)，水平地震影響系數(shù)則軸向力筋板面積：腹板面積：

腹板與筋板組合截面斷面系數(shù)：取鞍座底板與基礎(chǔ)間（水泥）靜摩擦系數(shù)地震引起的地腳螺栓應(yīng)力鞍座上地腳螺栓n=2,筒體軸線兩側(cè)螺栓間距第五章開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)根據(jù)GB150中，當(dāng)設(shè)計(jì)壓力小于或等于時(shí)，在殼體上開(kāi)孔，兩相鄰開(kāi)孔中心的間距大于兩孔直徑之和的兩倍，且接管公稱外徑不大于89mm時(shí)，接管厚度滿足要求，不另行補(bǔ)強(qiáng)，故該臥式儲(chǔ)罐中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/T21518-2005,選用回轉(zhuǎn)蓋帶頸對(duì)焊法蘭人孔。開(kāi)孔直徑，，故可以采用等面積法進(jìn)行開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算。接管材料選用20號(hào)鋼，其許用應(yīng)力，根據(jù)GB150-1998中式8-1，，其中：殼體開(kāi)孔處的計(jì)算厚度，接管的有效厚度，強(qiáng)度削弱系數(shù)，則開(kāi)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中式8-7，得：有效高度的確定根據(jù)GB150中式8-8，得：有效補(bǔ)強(qiáng)面積根據(jù)GB150中式8-10~式8-13，分別計(jì)算如下：筒體多余面積

接管的多余面積接管厚度：焊縫金屬截面積k焊角取，.補(bǔ)強(qiáng)面積因?yàn)椋瑒t，所以開(kāi)孔需另行補(bǔ)強(qiáng)，補(bǔ)強(qiáng)面積：。補(bǔ)強(qiáng)圈設(shè)計(jì)：根據(jù)DN500取補(bǔ)強(qiáng)圈外徑D=980mm。因?yàn)锽>D’，所以在有效補(bǔ)強(qiáng)范圍。補(bǔ)強(qiáng)圈內(nèi)徑d=600mm補(bǔ)強(qiáng)圈厚度：，圓整取名義厚度為26mm。第六章儲(chǔ)罐的焊接設(shè)計(jì)此次設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)形式為單層的第三類儲(chǔ)存壓力容器，用來(lái)盛裝生產(chǎn)用的液化石油氣雙鞍座臥式儲(chǔ)罐。設(shè)計(jì)壓力為，設(shè)計(jì)溫度為50攝氏度范圍內(nèi)，設(shè)備空重約為17000Kg，體積為30立方米，屬于中壓容器。液化石油氣為易燃易爆介質(zhì)，且有毒，且該儲(chǔ)罐必須在有遮陽(yáng)和水噴淋情況下使用，所以液化石油氣臥式儲(chǔ)罐是典型的重要焊接結(jié)構(gòu)，焊接接頭是其最重要的連接結(jié)構(gòu)，焊接接頭的性能會(huì)直接影響儲(chǔ)存液化石油氣的質(zhì)量和安全。焊接的基本要求1.設(shè)備的施工應(yīng)符合GB150-1998《鋼制壓力容器》，驗(yàn)收應(yīng)接受《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)督規(guī)程》中的相關(guān)規(guī)定；2.焊接采用電弧焊，焊條型號(hào)，低合金鋼之間E5016，碳鋼間E4303；3.焊接接頭的形式及尺寸按圖要求，角焊縫的焊腳高度為較薄件的厚度，法蘭的焊接按相應(yīng)的法蘭標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，對(duì)接接頭與角接接頭需全焊透，接管焊縫成形表面均應(yīng)圓滑過(guò)渡，不得有裂紋、咬邊、及棱角；4.殼體鋼板按GB6654-1996《壓力容器鋼板》及修改單中正火狀態(tài)供貨，且逐張進(jìn)行超聲檢測(cè)，質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)不低于JB/T4730.3-2005中規(guī)定的II級(jí)，殼體的A類縱向焊接接頭制備產(chǎn)品焊接試板，按《容規(guī)》第25條進(jìn)行材料復(fù)驗(yàn)，坡口表面進(jìn)行100%磁粉檢測(cè)，并符合JB4730.4-2005中規(guī)定的I級(jí)；5.筒體長(zhǎng)度小于15m，塔體直線度允差偏差不大于1000＋8，12mm，安裝垂直度允差為12mm；6.裙座螺栓孔中心圓直徑允差以及任意兩孔弦長(zhǎng)允差均為2mm；7.殼體用鋼板軋制，逐張進(jìn)行-19℃夏比（V型缺口）沖擊試驗(yàn)（橫向），三個(gè)試樣沖擊平均值不得低于20J，允許其中一個(gè)試樣沖擊功小于平均值，但不得小于14J；8.鋼管應(yīng)逐根按JB/T4730.3-2005中I級(jí)為合格；9.支座簡(jiǎn)體與封頭的焊接接頭必須采用全焊透連續(xù)焊，并進(jìn)行磁粉檢測(cè)，符合JB/T4730.4-2005中I級(jí)為合格；10.設(shè)備壓力試驗(yàn)合格后對(duì)全部焊縫按JB/進(jìn)行磁粉檢測(cè)，符合I級(jí)為合格，復(fù)驗(yàn)焊縫；11.熱處理后，設(shè)備本體不得再行施焊；12.對(duì)儲(chǔ)罐中A、B、D類焊接接頭進(jìn)行硬度檢測(cè)，其硬度應(yīng)小于等于200HB。檢測(cè)數(shù)量按照每條A、D類焊接接頭測(cè)一組，每條B類焊接接頭每隔120度測(cè)一組，每組包括母材、熱影響區(qū)和焊縫各一處。焊接的工藝設(shè)計(jì)圖A、B、C、D分別表示焊接接頭的形式坡口形式由于焊接厚度為18mm，因而需要開(kāi)坡口，由于厚度比較厚，若開(kāi)V型坡口的話，產(chǎn)生較大的開(kāi)口，一方面會(huì)浪費(fèi)較多的焊條，而且焊接費(fèi)時(shí)間，若開(kāi)U型坡口的話，可以減小開(kāi)口，而且U型坡口有利于焊劑的流入，同時(shí)可以減小焊接應(yīng)力，減少裂紋的產(chǎn)生，故最終選擇U型坡口。焊接姿勢(shì)平焊焊接材料的選擇焊條的選用主要考慮焊縫的使用性和施焊的工藝性，配合HIOMnSi等焊絲可焊接低碳鋼和某些低合金鋼(16Mn)結(jié)構(gòu)。故選擇焊劑SJl01，根據(jù)焊接丁藝要求，選用焊條J507，并查常用焊絲焊劑表，選用焊絲HlOMnSi，焊劑SJIOI。內(nèi)面焊接—焊條電弧焊查相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，由被焊工件的厚度選擇焊條直徑為5mm，確定焊接電流為200-270A，焊接電壓選擇為22-30V，采用短弧焊接，長(zhǎng)度一般為2-6mm。焊接線能量約為qv=18KJ/cm，焊接速度約為18cm/min，平焊，焊接層數(shù)4層。外面焊接—埋弧焊選擇焊絲直徑為5mm，根據(jù)焊接速度要求選擇MZ-IOOO型焊機(jī)，其他參數(shù)同內(nèi)面焊接參數(shù)。筒節(jié)縱向焊縫焊接工藝由GB150-1998《鋼制壓力容器》規(guī)定，圓筒部分的縱向接頭，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(duì)接連接的接頭均屬A類焊接接頭。所以，此類焊縫坡口采用機(jī)加工坡口，并清除油銹，用碳弧氣刨并打磨。焊接的工序?yàn)椋謇砥驴?，并進(jìn)行磁粉檢測(cè)(MT)；進(jìn)行裝配點(diǎn)焊；內(nèi)部進(jìn)行焊條電弧焊；外部清根并打磨，進(jìn)行MT檢測(cè)；外部進(jìn)行埋弧焊；焊后熱處理。筒節(jié)環(huán)向焊縫焊接工藝由GB150-1998《鋼制壓力容器》規(guī)定，殼體部分的環(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(jīng)規(guī)定的除外，所以此類焊縫坡口采用機(jī)加工坡口，并清除油銹，用碳弧氣刨并打磨。焊接的工序?yàn)椋謇砥驴?，并進(jìn)行磁粉檢測(cè)(MT)；進(jìn)行裝配點(diǎn)焊；內(nèi)部進(jìn)行焊條電弧焊；外部清根并打磨，進(jìn)行MT檢測(cè)；外部進(jìn)行埋弧焊；焊后熱處理。設(shè)計(jì)小結(jié)本次設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)為30立方米液化石油氣雙鞍座臥式儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)為期兩個(gè)星期的努力、奮斗，我們順利完成設(shè)計(jì)任務(wù)。通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，對(duì)過(guò)程設(shè)備特別是臥式儲(chǔ)罐有了進(jìn)一步的了解，對(duì)過(guò)程設(shè)備的設(shè)計(jì)有了清晰的認(rèn)識(shí)，同時(shí)培養(yǎng)了自己的自主學(xué)習(xí)能力、設(shè)計(jì)能力、查找資料能力和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)，讓自身掌握并鞏固壓力容器設(shè)和過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)，學(xué)會(huì)查閱各種化工設(shè)計(jì)手冊(cè)和國(guó)家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。本次設(shè)計(jì)采用常規(guī)設(shè)計(jì)方法，進(jìn)行強(qiáng)度失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則校核。我們通過(guò)對(duì)液化石油氣成分的理性分析，對(duì)儲(chǔ)罐使用條件的反復(fù)核對(duì)，根據(jù)國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定設(shè)計(jì)任務(wù)書，確定了