毕业设计（论文）低压容器焊接工艺设计说明书

目录绪论2第一章设计参数的选择11设计题目312原始数据313设计压力314设计温度315主要元件材料的选择3第二章容器的结构设计21圆筒厚度的设计422封头壁厚的设计423筒体和封头的结构设计524人孔的选择625接管，法兰，垫片和螺栓（柱）626鞍座选型和结构设计9第三章开孔补强设计31补强方法判别1132有效补强范围1133有效补强面积1234补强面积12第四章强度计算41水压试验校核1342圆筒轴向弯矩计算1343圆筒轴向应力计算并校核1444切向剪应力的计算及校核1545圆筒周向应力的计算和校核1646鞍座应力计算并校核1847地震引起的地脚螺栓应力20附录参考文献22绪论液化石油气贮罐是盛装液化石油气的常用设备,由于该气体具有易燃易爆的特点,因此在设计这种贮罐时,要注意与一般气体贮罐的不同点,尤其是安全与防火,还要注意在制造、安装等方面的特点。目前我国普遍采用常温压力贮罐,常温贮罐一般有两种形式球形贮罐和圆筒形贮罐。球形贮罐和圆筒形贮罐相比前者具有投资少,金属耗量少,占地面积少等优点,但加工制造及安装复杂,焊接工作量大,故安装费用较高。一般贮存总量大于500M3或单罐容积大于200M3时选用球形贮罐比较经济而圆筒形贮罐具有加工制造安装简单,安装费用少等优点,但金属耗量大占地面积大,所以在总贮量小于500M3,单罐容积小于100M3时选用卧式贮罐比较经济。圆筒形贮罐按安装方式可分为卧式和立式两种。在一般中、小型液化石油气站内大多选用卧式圆筒形贮罐,只有某些特殊情况下站内地方受限制等才选用立式。本文主要讨论卧式圆筒形液化石油气贮罐的设计。液化石油气呈液态时的特点。1容积膨胀系数比汽油、煤油以及水等都大,约为水的16倍,因此,往槽车、贮罐以及钢瓶充灌时要严格控制灌装量,以确保安全2容重约为水的一半。因为液化石油气是由多种碳氢化合物组成的,所以液化石油气的液态比重即为各组成成份的平均比重,如在常温20时,液态丙烷的比重为050,液态丁烷的比重为056058,因此,液化石油气的液态比重大体可认为在051左右,即为水的一半。卧式液化石油气贮罐设计的特点。卧式液化石油气贮罐也是一个储存压力容器,也应按GB150钢制压力容器进行制造、试验和验收并接受劳动部颁发压力容器安全技术监察规程简称容规的监督。液化石油气贮罐,不论是卧式还是球罐都属第三类压力容器。贮罐主要有筒体、封头、人孔、支座以及各种接管组成。贮罐上设有液相管、液相回液管、气相管、排污管以及安全阀、压力表、温度计、液面计等。第一章设计参数的选择11、设计题目液化石油气储罐12、原始数据序号项目数值单位备注1名称液化石油气储罐2用途液化石油气储配站3最高工作压力216MPA4工作温度50C。5公称直径2000MM6公称容积203M7装量系数098工作介质液化石油气（易燃）9其他要求100探伤13、设计压力设计压力取工作压力的11倍，即12638PMPA14、设计温度设计温度取。5C。15、主要元件材料的选择151筒体材料的选择根据GB1501998表41，选用筒体材料为16MNR（钢材标准为GB6654）。152鞍座材料的选择根据JB/T4731,鞍座选用材料为Q235B，其许用应力147SAMP153地脚螺栓的材料选择地脚螺栓选用符合GB/T700规定的Q235，Q235的许用应力147BTMPA第二章容器的结构设计21、圆筒厚度的设计该容器需100探伤，所以取其焊接系数为。10假设圆筒的厚度在616MM范围内，查GB1501998中表41，可得疲劳极限强度，屈服极限强度，下510BMPA345SMPA0C。T170MPA利用中径公式，ITPD2380197282MA查标准HG205801998钢制化工容器设计基础规定表71知，钢板厚度负偏差为025MM，而有GB1501998中3551知，当钢材的厚度负偏差不大于025MM，且不超过名义厚度的6时，负偏差可以忽略不计，故取。10C查标准HG205801998钢制化工容器设计基础规定表75知，对于有轻微腐蚀的介质，腐蚀裕量。21CM则筒体的名义厚度4091509NM圆整后，取622、封头壁厚的设计查标准JB/T47462002钢制压力容器用封头中表1，得公称直径IDN20M选用标准椭圆形封头,型号代号为EHA，取，根据GB1501998中椭圆形封头计算中2IDH式71计算ITPD238MPA01405175238205MA同上，取，。CM封头的名义厚度40N圆整后，取封头的名义厚度16NM封头记做EHA20MRJB/T4723、筒体和封头的结构设计由，得2IDH2054IIM封头的容积查标准JB/T47462002钢制压力容器用封头中表B1EHA和B2EHA表椭圆形封头内表面积、容积，质量，见表1和图1。表1封头尺寸表公称直径DNMM总深度HMM内表面积A2M容积3M质量KG200052544930112575566204IVDLV封而充装系数为09209I封即2012574L算得063M圆整后，取图124、人孔的选择根据HG/T215182005回转盖带颈对焊法兰人孔，查表33，选用凹凸面的法兰，其明细尺寸见下表表2人孔尺寸表单位MM密封面型式凹凸面MFMD7301B430D30公称压力PNMPA251660248螺柱数量20公称直径DN5001H280A405螺母数量40WDS5302123B200螺柱尺寸32170MD506B44L300总质量KG30225、接管，法兰，垫片和螺栓（柱）251、接管和法兰液化石油气储罐应设置排污口，气相平衡口，气相口，出液口，进液口，人孔，液位计口，温度计口，压力表口，安全阀口，排空口。如图3所示图2图3查HG/T205922009钢制管法兰中表8233PN带颈对焊钢制管法兰，选取各管口公称直径，查得各法兰的尺寸。查HG/T205922009钢制管法兰中附录D中表D5,得各法兰的质量。查HG/T205922009钢制管法兰中表322，法兰的密封面均采用MFM（凹凸面密封）。252、垫片查HG/T206092009钢制管法兰用金属包覆垫片，得表3垫片尺寸表符号管口名称公称直径内径D1外径D2A排污口801095142B气相平衡口801095142C气相口801095142D出液口801095142E进液口801095142F人孔500561624G12液位计口3261582H温度计口2045561M压力表口2045561N安全阀口801095142S排空口50775107注1包覆金属材料为纯铝板，标准为GB/T3880，代号为L3。2填充材料为有机非石棉纤维橡胶板。3垫片厚度均为3MM。表4各管口法兰尺寸表法兰颈序号名称公称直径DN钢管外径法兰焊端外径1A法兰外径D螺栓孔中心圆直径K螺栓孔直径L螺栓孔数量N（个）螺栓TH法兰厚度CNS1HR法兰高度法兰质量A排污口8089B200160188M1624105321285850B气相平衡口8089B200160188M1624105321285850C气相口8089B200160188M1624105321285850D出液口8089B200160188M1624105321285850E进液口8089B200160188M1624105321285850F人孔500G12液位计口3238B140100184M16185626664220H温度计口2025B10575144M12184023644010M压力表口2025B10575144M12184023644010N安全阀口8089B200160188M1624105321285850S排空口5057B165125184M16207529864830253、螺栓（螺柱）的选择查HG/T206132009钢制管法兰用紧固件中表50711和附录中表A01,得螺柱的长度和平垫圈尺寸表5螺栓及垫片紧固件用平垫圈MM公称直径螺纹螺柱长1D2HA80M169217303B80M169217303C80M169217303D80M169217303E80M169217303F500G1232M168517303H20M1275132425M20M1275132425N80M169217303S50M16901730326、鞍座选型和结构设计261、鞍座选型该卧式容器采用双鞍式支座，初步选用轻型鞍座，材料选用Q235B。估算鞍座的负荷储罐总质量1234MM筒体质量13126401785048DLKG单个封头的质量查标准JB/T47462002钢制压力容器用封头中表B2EHA椭圆2形封头质量，可知，256KG充液质量，水压试验充满水，故取介质密度为3M水液化石油气310KG/M水V223IDLV6412574筒封封则310350KG附件质量人孔质量为302KG，其他接管总和为300KG，即4M460KGM综上所述，12345082635062913KGMM则每个鞍座承受的质量为145566KG，即为1456KN。查JB471212007容器支座第一部分鞍式支座中表1，首先优先选择轻型支座。查JB471212007容器支座第一部分鞍式支座中表2，表6鞍座尺寸表公称直径DN2000腹板2104B430允许载荷QKN3003L33010鞍座高度H2502B190垫板E801L14203260螺栓间距2L1260B220筋板8鞍座质量KG160底板112垫板弧长2330增加100MM增加的高度KG17该对鞍座标记为JB/T471212007鞍座A2000S和JB/T471212007鞍座A2000F。262、鞍座的安装位置根据JB/T47312005钢制卧式容器中611规定，应尽量使支座中心到封头切线的距离A小于等于，当无法满足A小于等于时，A值不宜大于02L。圆筒的平均内径。05AR05ARAR2168INADM00ILHH40250645M即5AAR取A05M鞍座的安装位置如图3所示图4第三章开孔补强设计根据GB150中83，知该储罐中只有人孔需要补强。31、补强设计方法判别其中开孔直径25012IDCMID201M故可以采用等面积法进行开孔补强计算接管材料选用16MNR，其许用应力T170MPA根据GB1501998中式81，AD2REF壳体开孔处的计算厚度1409M接管的有效厚度ETNTC强度削弱系数，所以RF2D2150214970318RETFM32、有效补强范围321有效补强B按GB150中式87，得125014DM261258NTM12AX,B322外侧有效高度根据GB150中式88，得15076NTHD1H280M接管实际外伸高度11MI,323内侧有效高度根据GB1501998中式89，得250276NTHD22MI,33、有效补强面积根据GB150中式810式813，分别计算如下123EA331筒体多余面积1A1210452409568EETRBDFM332接管的多余面积21227610ETRETRAHFHCF333焊缝金属截面积焊角去6MM223163AM34、补强面积2123458036498EM因为，所以开孔需另行补强A另行补强面积为24716503EA第四章强度计算41、水压试验应力校核试验压力125382975TPMPA圆筒的薄膜应力1602TIEDPA0913450SA即，所以水压试验合格。T42、圆筒轴向弯矩计算圆筒的平均半径201608INADRM鞍座反力14562MGFN421圆筒中间截面上的轴向弯矩根据JB/T47312005中式72，得221810854156440646330AIIRHFLAMLNM422鞍座平面上的轴向弯矩根据JB/T47312005中式73，得226250185016464145691033AIIRHALMFNM43、圆筒轴向应力计算并校核根据JB/T47312005中式74式77计算431圆筒中间截面上由压力及轴向弯矩引起的轴向应力最高点处6811223801410796345365CAEAEPRMMPA最低点处681222301410CAEAER432由压力及轴向弯矩引起的轴向应力计算并校核鞍座平面上，由压力及轴向弯矩引起的轴向应力，按下式计算A当圆筒在鞍座平面上或靠近鞍座处有加强圈或被封头加强（即）时，轴向/2AAR应力位于横截面最高点处3取鞍座包角，查表71（JB/T47312005）得，则120120,K62321381049245085805CAEAEPRMKB在横截面最低点处的轴向应力4246223148009581579CAEAEPRM433圆筒轴向应力校核094014/18/5IEAR查过程设备设计中图48得，,则5201E5283BEMPA1234MAXMAX,36C满足条件AXAC44、切向剪应力的计算及校核441圆筒切向剪应力的计算根据JB/T47312005中式79计算查JB/T47312005中表72，得308K4015687AEFMPAR442圆筒被封头加强（）时，其最大剪应力/2AARH根据JB/T47312005中式710，计算得40145638HAEKFMPAR443切向剪应力的校核圆筒的切向剪应力不应超过设计温度下材料许用应力的08倍，即08T封头的切向剪应力，应满足125TH而847MPA087036TMPA即08T故圆筒满足强度要求。221101665IDKH2380175HMPA6251086753THNPAMPA即125THN故封头满足强度要求。45、圆筒周向应力的计算和校核42430156190ANANBMRB所以所以鞍座垫片作为加强用的鞍座。51在横截面的最低点处552ERKKFB其中K01容器焊在支座上查,表73知，/4731205JBT5076KF145566N,26,1,9EREMBM501745490MPA452在鞍座边角处662/450/184AAERERLRKFRFBLA/05/100804905A查,表73知，/4731205JBT6013K626145817349MPA453鞍座垫板边缘处圆筒中的周向应力当/6450/1864ALR6622AEEKFRBL66222114562013456085349AEEMPA454周向应力校核根据JB/T47312005中7343进行校核由于170TMPA所以5T6125T6125T故均满足强度要求46、鞍座应力计算并校核461腹板水平分力及强度校核9SFK鞍座包角，查表中表751204731205JBT相应94K则569SFN当垫板起加强作用时90SREHB其中，1REM2190RBM10836ARM25014HM则IN,43ASR9265074019MPA查JB/T47312005中表51，得147SPA283SAP满足要求923SA即其强度合格。462鞍座压缩应力及强度校核查表76，因武汉地震发生几率小，取471205JBT108则8913284EVFMGN钢底板对水泥基础4F因为EV所以压力按下式计算22VEVSASRSAFHAZLA0510VRM筋板面积221398B腹板面积2212504501370AL21265013780SAAM3312420534787516LXLZ形心126/15209/23968364CSACCABYMY3321221332332121233045908