压力容器卧式储罐设计

目 录 摘摘 要要 I ABSTRACTABSTRACT II 第一章第一章 绪论绪论 1 1 1 液化石油气贮罐的分类 1 1 2 液化石油气特点 1 1 3 卧式液化石油气贮罐设计的特点 1 第二章第二章 设计参数的选择设计参数的选择 2 2 1 设计题目 2 2 2 设计数据 2 2 3 设计压力 温度 2 2 4 主要元件材料的选择 3 第三章第三章 设备的结构设计设备的结构设计 4 3 1 圆筒 封头厚度的设计 4 3 2 筒体和封头的结构设计 4 3 3 鞍座选型和结构设计 5 3 4 接管 法兰 垫片和螺栓的选择 7 3 5 人孔的选择 9 3 6 安全阀的设计 10 第四章第四章 设计强度的校核设计强度的校核 13 4 1 水压试验应力校核 13 4 2 筒体轴向弯矩计算 14 4 3 筒体轴向应力计算及校核 14 4 4 筒体和封头中的切向剪应力计算与校核 15 4 5 封头中附加拉伸应力 15 4 6 筒体的周向应力计算与校核 15 4 7 鞍座应力计算与校核 16 第五章第五章 开孔补强设计开孔补强设计 19 5 1 补强设计方法判别 19 5 2 有效补强范围 19 5 3 有效补强面积 19 5 4 补强面积 20 第六章第六章 储罐的焊接设计储罐的焊接设计 21 6 1 焊接的基本要求 21 6 2 焊接的工艺设计 22 设计小结设计小结 24 致谢致谢 25 参考文献参考文献 26 摘摘 要要 本次设计的卧式储罐其介质为液化石油气 液化石油气是一种化工基本原料和新型燃 料 已愈来愈受到人们的重视 在化工生产方面 液化石油气经过分离得到乙烯 丙烯 丁烯 丁二烯等 用来生产合塑料 合成橡胶 合成纤维及生产医药 炸药 染料等产品 液化石油气是由碳氢化合物所组成 主要成分为丙烷 丁烷以及其他烷系或烯类等 丙烷 加丁烷百分比的综合超过 60 低于这个比例就不能称为液化石油气 液化石油气具有易燃易爆的特点 液化石油气储罐属于具有较大危险的储存容器 针 对液化石油气储罐的危险特性 结合本专业 过程设备与压力容器设计 所学的知识 在 设计上充分考虑液化石油气储罐各项参数 确保液化石油气储罐能安全运行 对化工行业 具有重要的现实意义 本次设计的主要标准有 GB150 3 2010 固定式压力容器 压力容器安全技术监 察规程 JB4731 2005 钢制卧式容器 各零部件标准主要有 JB T 4736 2002 补 强圈 HG 20592 20614 钢制管法兰 垫片 紧固件 JB T 4712 1 2007 鞍式支座 HG21514 21535 2005 钢制人孔和手孔 等 本次设计的步骤为 先根据容器要求确定压力容器所属类别 确定储罐主体及其接管 所用材料 储罐主体的直径和长度 其次进行筒体和封头的壁厚计算并校核 然后计算人 孔的开口补强面积和补强圈的厚度 再根据筒体和各个接管的总质量选择支座 最后进行 安全阀的选型和校核 关键词 关键词 液化石油气 压力容器 卧式储罐 设计 Abstract The horizontal design of its medium tanks of liquefied petroleum gas Liquefied petroleum gas is a basic chemical raw materials and new fuel has become more and more attention In the chemical production liquefied petroleum gas through isolated ethylene propylene butylene butadiene etc for production of plastics synthetic rubber synthetic fibers and the production of pharmaceuticals explosives dyes and other products LPG is composed of hydrocarbons mainly composed of propane butane and other departments or alkyl vinyl and so on Percent propane plus butane consolidated over 60 lower than this ratio can not be called LPG Features with flammable liquefied petroleum gas liquefied petroleum gas tanks are dangerous with large storage containers LPG tanks for hazardous characteristics combined with the professional process equipment and pressure vessel design knowledge learned in the design fully consider the parameters of LPG tanks LPG tanks to ensure safe operation has important practical implications for the chemical industry The main design criteria are GB150 3 2010 Stationary Pressure Vessels Safety Technology Supervision pressure vessel JB4731 2005 steel horizontal container There are various parts standard JB T 4736 2002 reinforcing circle HG 20592 20614 steel pipe flanges gaskets fasteners JB T 4712 1 2007 saddle mount HG21514 21535 2005 steel manholes and hand holes and so on The design procedure first determining the pressure vessel Category determined over the tank body and the material used the diameter and length of the main tank container according to requirements and secondly the cylinder head wall thickness calculation and verification then calculate the thickness of the manhole opening reinforcement area and reinforcement ring and then choose based on the total mass of the cylinder and bearing various takeover the final selection and check valve KeywordsKeywords LPG pressure vessels horizontal tanks design 第一章 绪论 1 1 液化石油气贮罐的分类 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 500 立方米或单罐 容积大于 200 立方米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 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 所以在总贮量小于 500 立方米 单罐容积小于 100 立 方米时选用卧式贮罐比较经济 1 2 液化石油气特点 气态的液化石油比空气重约 1 5 倍 该气体的空气混合物爆炸范围是 1 7 9 7 遇 明火即发生爆炸 所以使用时一定要防止泄漏 不可麻痹大意 以免造成危害 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 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 0 50 液态丁烷的比重为 0 56 0 58 因此 液化石油气的液 态比重大体可认为在 0 51 左右 即为水的一半 1 3 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 GB 150 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 第二章 设计参数的选择 2 1 设计题目 液化石油气卧式储罐的设计 3 30mMpa2 16 2 2 设计数据 表 1 1 设计数据 2 3 设计压力 温度 2 3 1 设计压力取最大工作压力的 1 1 倍 即1 1 2 162 38PMPa 2 3 2 工作温度为 设计温度取50 50 序号项目数值单位备注 1 名称 液化石油气储罐 3 30m 2 用途液化石油气储配站 3 最大工作压力2 16MPa 4 工作温度50C 5 公称直径2000mm 6 容积30 3 m 7 单位容积充装量0 42 t 3 m 8 装量系数0 9 9 工作介质液化石油气 易燃 10 其他要求100 无损检测 2 4 主要元件材料的选择 2 4 1 筒体 封头材料的选择 根据 GB150 1998 表 4 1 选用筒体 封头材料为低合金钢 Q345R 钢材标准为 GB 6654 Q345R 适用范围 用于介质含有少量硫化物 具有一定腐蚀性 壁 185 t MPa 厚较大 的压力容器 取腐蚀余量 钢板负偏差 C1 0 35mm 8mm 2 C2mm 表 1 2 石油化工设备的腐蚀裕mmC 2 腐蚀程度极轻微腐蚀轻微腐蚀腐蚀重腐蚀 腐蚀速率05 0 13 0 05 0 25 0 13 0 25 0 腐蚀裕量1 03 1 5 3 6 焊缝系数 根据 压力容器安全技术监察规程 规定 液化石油气储罐应视为第三 类压力容器 筒体纵焊缝应采用全焊透双面焊缝 且 100 无损探伤 所以 1 0 许用应力 假设钢板厚度在 16 36mm 之间 查表 1 3 得 t 185MPa 表 1 3 Q345R 在 16 36mm 范围下的许用应力 在下列温度 下的许用应力 MPa 20 100150200250 Q345R 185185153143130 2 4 2 鞍座材料的选择 根据 JB T4731 鞍座选用材料为 Q235 A 其许用应力 147 sa MPa 2 4 3 地脚螺栓的材料选择 地脚螺栓选用符合 GB T 700 规定的 Q235 Q235 的许用应力 147 bt MPa 第三章 设备的结构设计 3 1 圆筒 封头厚度的设计 3 1 1 圆筒厚度的设计 计算压力 c P 液柱静压力 4 1 P 580 9 81 21 138 10 ghPa 46 1P P1 138 10 2 16 100 527 5 故液柱静压力可以忽略 即 c P2 38PMPa 圆筒的厚度在 16 36mm 范围内 查 GB150 1998 中表 4 1 可得 在设计温度下 55 屈服极限强度 许用应力利用中径公式 计算厚度 s 325MPa t 185 MPa i t c PD2 38MPa2000 12 9 2 1 0 1852 38 2 P mm 查标准 HG20580 1998 钢制化工容器设计基础规定 表 7 1 知 钢板厚度负偏差为 0 25mm 而有 GB150 1998 中 3 5 5 1 知 钢材的厚度负偏差取 1 0 35 C 查标准 HG20580 1998 钢制化工容器设计基础规定 表 7 5 知 钢材的腐蚀裕量 取 则筒体名义厚度 圆整后 取名义厚度 2 2 C212 9214 9 n Cmm 筒体的有效厚度15 n 121520 3512 65enCCmm 3 1 2 圆筒厚度的设计 查标准 JB T4746 2002 钢制压力容器用封头 中表 1 得公称直径 i DN D 2000mm 选用标准椭圆形封头 型号代号为 EHA 根据 GB150 1998 中椭圆形封头计算中式 7 1 计算 ci t c P D2 38MPa2000 12 9 2 1 0 1850 5 2 38 2 0 5P mm 同上 取 则 封头的设计厚度 2 2 Cmm 1 0 35 C212 9214 9 n Cmm 圆整后 名义厚度 有效厚度 封头 15 n mm 121520 3512 65enCCmm 型记做 EHA 2000 15 Q345R JB T4746 3 2 筒体和封头的结构设计 3 2 1 封头的结构尺寸 由 得 查标准 JB T4746 2002 钢制压 i D 2 2 Hh i D2000 hH52525mm 44 力容器用封头 中 EHA 椭圆形封头内表面积 容积 如下图 3 1 表 3 1 所示 图 3 1 椭圆形封头简图 表 3 1 EHA 椭圆形封头内表面积 容积 3 2 2 筒体的长度计算 充装系数为 0 9 则 即可求得 2 i VDL2V 4 封 2 i VDL2V 4 封 计算得 取 2 352L2 1 1257 4 10 42mL 10 42mL 3 3 鞍座选型和结构设计 3 3 1 鞍座选型 该卧式容器采用双鞍式支座 材料选用 Q235 A 估算鞍座的负荷 储罐总质量 1234 mm2mmm 筒体质量 1 m 33 1 3 14 2 10 42 14 107 85 107191 6mDL kg 单个封头的质量 查标准 JB T4746 2002 钢制压力容器用封头 EHA 椭圆形 2 m 封头质量 可知 2 843 0 mkg 充液质量 3 m32 3 1 1010 42 22 1 125733975 8k 4 mVg 液 附件质量 人孔质量为 686kg 法兰和紧固件质量 1925 6kg 其他接管质量总 4 m 公称直径 DN mm总深度 H mm 内表面积 A 2 m 容积 V封 3 m 20005254 49301 1257 和估为 400kg 即 4 3707 6kg m 综上所述 则有 1234 246561kgmmmmm 每个鞍座承受的重量为 46561465 6GmgNKN 232 8KN 由此查 JB4712 1 2007 容器支座 选取轻型 焊制为 BI 包角为 120 有垫板的鞍座 查 JB4712 1 2007 得鞍座结构尺寸如下表 3 2 表 3 2 鞍式支座结构尺寸 公称直径 DN 2000腹板 2 10 4 b 430 允许载荷Q kN300 3 l 330 4 10 鞍座高度h250 2 b 190 垫板 e80 1 l 1420 3 b 260螺栓间距 2 l 1260 1 b 220 筋板 3 8螺孔 孔长D l24 40 底板 1 12垫板弧长2330鞍座质量Kg160 3 3 2 鞍座位置的确定 因为当外伸长度 A 0 207L 时 双支座跨距中间截面的最大弯矩和支座截面处的弯矩 绝对值相等 从而使上述两截面上保持等强度 考虑到支座截面处除弯矩以外的其他载荷 面且支座截面处应力较为复杂 故常取支座处圆筒的弯矩略小于跨距中间圆筒的弯矩 通 常取尺寸 A 不超过 0 2L 值 为此中国现行标准 JB 4731 钢制卧式容器 规定 A 0 2L 0 2 L 2h A 最大不超过 0 25L 否则由于容器外伸端的作用将使支座截面处的 应力过大 由标准椭圆封头 故 iiDD hH2 hH25mm 2 Hh 4 有 鞍座的安装位置如图 3 2 所示 0 2 2 0 2 104202 25 2094 ALhmm 图 3 2 鞍座示意图 此外 由于封头的抗弯刚度大于圆筒的抗变钢度 故封头对于圆筒的抗弯钢度具有局 部的加强作用 若支座靠近封头 则可充分利用罐体封头对支座处圆筒截面的加强作用 因此 JB4731 还规定当满足 A 0 2L 时 最好使 A 0 5R m 即 n mi RR 2 取 综上有 10001012 2 n m Rmm 0 50 5 1012506 mARmm 500mmA A 为封头切线至封头焊缝间距离 L 为筒体和两封头的总长 500mmA 3 4 接管 法兰 垫片和螺栓的选择 3 4 1 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 法兰简图如图 3 3 所示 接管和法兰布置如图 3 4 所示 图 3 3 法兰结构简图 图 3 4 储罐各管口示意图 查 HG T 20592 2009 钢制管法兰 中 PN10 带颈对焊钢制管法兰 除人孔法兰外 选取各管口公称直径 查得各法兰的尺寸 质量 法兰密封面均采用 FM 型式 表 3 3 接管和法兰尺寸 法兰颈序号名称公称 直径 DN 钢管 外径 法兰 焊端 外径 B 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 C N S 1 HR 法 兰 高 度 H 法兰 质量 a进气口8089200160188M16201053 2106504 b人孔5006307807253020M27286607 18129556 c出气口8089200160188M16201053 2106504 d温度计口202510575144M1218402 364401 e压力表口202510575144M1218402 364401 f安全阀口 100108220180188M16201313 6128524 5 k1 2 液位计口32 38140100184M1218402 364402 g排空口5067165125184M1618742 985452 5 h排污口5067165125184M1618742 985452 5 m进液口8089200160188M16201053 2106504 s出液口8089200160188M16201053 2106504 3 4 2 垫片 查 HG T 20592 20635 钢制管法兰 垫片 紧固件 得 表 3 4 垫片尺寸表 符号管口名称公称直径内径 D1外径 D2 a进气口8089125 b人孔500630675 c出气口8089125 d温度计口202750 e压力表口202750 f安全阀口100115149 k1 2液位计口324375 g排空口506187 h排污口5089125 m进液口8089125 s出液口8089125 注 1 垫片型式为石棉橡胶板 2 填充材料为有机非石棉纤维橡胶板 3 人孔法兰垫片厚度为 3mm 其他法兰垫片厚度为 1 5mm 3 4 3 螺栓 螺柱 的选择 查 HG T 20592 20635 钢制管法兰 垫片 紧固件 得螺柱的长度和平垫圈尺寸 表 3 5 螺栓及垫片 紧固件用平垫圈 mm 符号 公称直径螺纹螺柱长 1 d 2 dh a80M169017303 b500M4524067723 c80M169017303 d20M127513242 5 e50M169017303 f100M169017303 k1 232M168517303 g50M169017303 h20M127513242 5 m80M169017303 s80M169017303 3 5 人孔的选择 根据 HG T 21518 2005 选用公称压力 PN4 0MPa 公称直径 DN500mm 的水平吊盖带 颈对焊法兰人孔 密封面为凹凸面 MFM 接管为 20 号钢 其明细尺寸见下表 表 3 6 人孔尺寸表 单位 mm 密封面型式凹凸面D890 1 b67 0 d48 公称压力10 1 D795 2 b72螺柱数量20 公称直径500 1 H380A495螺母数量40 w ds 530 14 2 H237B1150 4螺柱尺寸45 3 240 M d595b72L300总质量 kg686 3 6 安全阀的设计 3 6 1 安全阀最大泄放量的计算 一般造成设备超压的原因主要有三种 一是操作故障 二是火灾三是动力故障 根据 资料 对于易燃液化气体如液化石油气 在发生火灾时 安全阀的泄放量最大 在火灾情 况下 设备吸热 液相迅速汽化 引起设备的压力升高 这种情况下液相的汽化量即为安 全阀的泄放量 泄放量决定于火灾时单位时间内传人设备的热量和液体的气化潜热 一般 情况下 液化石油气储罐不保温 储罐安全泄放量可按式计算 q FA W r s 82 05 1055 2 式中 WS 液化石油气储罐的安全泄放量 kg h q 液相液化石油气的蒸发潜热 kJ kg 液化石油气的汽化潜热 q 427 1 Kj kg 500C F 系数 储罐在地面上 取F 1 Ar 储罐的受热面积 m2 对椭圆形封头的卧式储罐 Ar 以上计算 Ar的公式中 D0为储罐 3 0 00 DlD 外径 l 为卧式储罐总长 2 r00 AD L0 3D 10 420 3 2 0488 10 66m 则 50 82 r s 2 55 10 FA W4156 9kg h q 3 6 2 安全阀喷嘴面积的计算 液化石油气储罐安全阀起跳排放出的是气体 其喷嘴面积可按一般气体安全阀喷嘴面 积通用公式计算 安全阀的排气能力决定于安全阀的喷嘴面积 即根据安全阀出口压力 背压 的大小不同 安全阀的排气能力应按临界条件和亚临界条件两种状况进行计算 临界条件下 亚临界条件下 1 0 1 2 kk d kp p 1 0 1 2 kk d kp p 式中 安全阀的出口侧压力 绝压 MPa 0 p 安全阀的定压 MPa s p 安全阀的排放压力 绝压 MPa 取Pd Pc 1 92 d p 绝热系数 对于液化石油气 k 5744 0 1 2 15 1 1 kk k k 液化石油气储罐安全阀放空气体一般排入火炬系统或直接高空排放 其出口侧压力 背压 P0很小 即 P0 Pd 0 5744 因此安全阀的排气能力可按临界条件计算 即 ZTMCKp W A d S 106 7 2 式中 Ws 安全阀的排放能力 kg h K 安全阀的排放系数 与安全阀的结构型式有关 应根据试验数据确定 无 参考数据时 可按下述规定选取 对全启式安全阀 K 0 6 0 7 对带调节圈的微启式安全阀 K 0 4 0 5 对不带调节圈的微启式安全阀 K 0 25 0 35 液化石油气储罐设置的安全阀 需要有较大的排气能力 应选用全启式安全阀 取K 0 65 A 安全阀的喷嘴面积 mm2 C 气体的特性系数 仅与气体的绝热系数k有关 可按下式算 1 1 1 2 520 kk k kC 对于液化石油气 绝热指数k1 15 计算得C 332 Z 安全阀进口处气体的压缩系数 液化石油气的压缩系数Z0 7 T 安全阀进口处介质的热力学温度 K 安全阀排放温度T 323 343 K M 气体的摩尔质量 kg kmol 摩尔质量 M50 kg kmol 则安全阀的喷嘴面积为 2 s 22 d W4156 9 A281mm 7 6 10 CKpM ZT7 6 10332 0 65 1 92 50 0 7 323 3 6 3 安全阀的选型 查 化工管路手册 根据介质为液化石油气及设计参数 选用型号为 A42Y 16C 弹 簧封闭全启式密封面为硬质合金 阀体为碳钢 40 公称压力 4 0MPa 公称直径 DN 100 的安全阀 其尺寸参数如下表 表 3 7 A42Y 16C 安全阀尺寸 L 1 LDb N D D 1 D 2 D 6 D 1 b 1 f 1 d 0 dHZ 1701501952210021518015512120318505888 第四章 设计强度的校核 4 1 水压试验应力校核 试验压力 1 251 25 2 382 975 T PPMPa T 2 975 2000 12 65 236 6 22 12 65 0 90 9 1 0 325292 5 ie T e sT pD MPa MPa 合格 图 4 1 双鞍座卧式储罐载荷 支座反力 剪力及弯矩图 4 2 筒体轴向弯矩计算 工作时支座反力 1 G232 8k 2 hH h 500 i FN mm 圆筒中间处截面上的弯矩 222 ai 1 i 222 12 4 4 4 1 3 121 0150 5 10 42 232 8 10 424 0 5 306 4 4 0 5 410 42 1 3 10 42 RhL F LA M h L L kNm 鞍座处横截面弯矩 2222 mi 2 i 0 51 0150 5 11 10 422 0 5 10 422 1232 8 0 5168 28 44 0 5 11 3 10 423 RhA LAL MFAkNm h L 4 3 筒体轴向应力计算及校核 4 3 1 圆筒中间横截面上 由压力及轴向弯矩引起的轴向应力 最高点处 33 ca1 1 22 a 2 38 1 015 10306 4 10 98 18 22 0 012653 14 10 01265 t ee p RM MPa R 最低点处 33 cm1 2 22 ae 2 38 1 015 10306 4 10 107 05 22 0 012653 14 1 00 01265 t e p RM MPa R 4 3 2 压力及轴向弯矩引起的轴向应力 因鞍座平面上 即筒体被封头加强 查 JB T 4731 2005 可得 0 5 m AR K1 1 0 K2 1 0 鞍座横截面最高处点轴向应力 34 cm2 3 22 e1me 2 38 1 015 106 828 10 100 15 22 0 012651 3 14 1 00 01265 tp RM MPa KR 鞍座横截面最低点处轴向应力 cm2 4 2 2me 96 2 2 t e p RM MPa KR 4 4 筒体和封头中的切向剪应力计算与校核 因 带来的加强作用 查 JB T4731 2005 得 K3 0 880 K4 0 401 其最大剪 m 2 R A 应力位于靠近鞍座边角处 3 3 me 0 88 232 8 10 12 19 1 015 0 01265 K F MPa R 因圆筒 0 8 0 8 185 148 MPa t 故有 故切向剪应力校核合格 12 19 148 MPa 4 5 封头中附加拉伸应力 3 h4 m F232 8 10 K 0 401 6 11MPa R1 015 0 01265 e 由内压力引起的拉伸应力 K 1 0 6 i h KPD1 0 2 38 102 则封头拉伸应力校核合格 4 6 筒体的周向应力计算与校核 圆筒的有效宽度 当容器焊在支座上时 取 查 JB 4731 2005 可 2 190mm b k1 0 得 56 0 760 0 0130 KK 4 6 1 鞍座在横截面最低点处周向应力 3 5 5 e2 1 015 0 760 232 8 10 61 72 0 01265 0 190 a R K F MPa b 4 6 2 鞍座角边处的周向应力 10 42 10 2968 1 015 a L R 因为则 33 6 6 22 e2e 3232 8 103 0 013 232 8 10 97 8 424 0 01265 0 192 0 01265 K FF MPa b 应力校核 5 6 61 72185 MPa 97 181 251 25 185231 25MPa t t MPa MPa 4 7 鞍座应力计算与校核 4 7 1 腹板水平应力及强度校核 由可得 K9 0 204 水平分力 120 S9 0 204 232 831 47FK FkNkN 计算高度 鞍座腹板厚度 s 11 min min 1012 250 250 33 m HRHmm 鞍座有效断面平均应力 oe b12 65mm 3 9 0 31 47 10 12 58 0 25 0 01265 s s F MPa H b 4 7 2 鞍座有效断面应力校核 鞍座材料 Q235 B 的许用应力 147MPa s s 9 2 12 58 98 3 sMPaMPa 合格 4 7 3 腹板与筋板组合截面应力计算及校核 圆筒中心线至基础表面距离 4H1012250 101272mvRhmm 查表知 地震强度为 8 度 0 1g 时 水平地震影响系数0 16 则轴向力0 16 308 449 376EFGkNkN 筋板面积 2 123190 81520Abmm 腹板面积 2 212 133 13 213 20 142020 1014000 2 10 15710 10 153308347 23474351 351 330681 Almm xllmm zxmm zzlmm 2 12 66 37523636058872 sa AAAmm 则 122 22 33 22 2321 112 3 2 2293 3 3 2 1 4 24 1520 190 10 2 30 28 20080 190 10 30 2869 72 22 20 2 3 1212 10 142020190 8 2 31520 351681 1 786 10 1212 4 12 形心 c sa cc y z A b ymm A b yymm bl IA zz mm b IA y 3 12 2 33 73 20 12 8 190 142020 10 4 1520 69 72 14000 30 281 915 10 1212 cc l A y mm 腹板与筋板组合截面断面系数 1 max 1 max 63 max 52 max 52 10220 2 10100 2 101420 2 10700 2 2 55 10 1 915 10 min 1 915 10 y ry z rz rrzry b mm l Zmm I Zmm Z I Zmm ZZZmm 取鞍座底板与基础间 水泥 静摩擦系数0 4 f 1E 333 563 F D 所以在有效补强 范围 补强圈内径 d 600mm 补强圈厚度 圆整取名义厚度为 26mm 4 8826 96 23 22 980600 A mm Dd 第六章 储罐的焊接设计 此次设计结构形式为单层的第三类储存压力容器 用来盛装生产用的液化石油气双鞍 座卧式储罐 设计压力为 2 16Mpa 设计温度为 50 摄氏度范围内 设备空重约为 17000Kg 体积为 30 立方米 属于中压容器 液化石油气为易燃易爆介质 且有毒 且 该储罐必须在有遮阳和水喷淋情况下使用 所以液化石油气卧式储罐是典型的重要焊接结 构 焊接接头是其最重要的连接结构 焊接接头的性能会直接影响储存液化石油气的质量 和安全 6 1 焊接的基本要求 1 设备的施工应符合 GB150 1998 钢制压力容器 验收应接受 压力容器安全技术 监督规程 中的相关规定 2 焊接采用电弧焊 焊条型号 低合金钢之间 E5016 碳钢间 E4303 3 焊接接头的形式及尺寸按图要求 角焊缝的焊脚高度为较薄件的厚度 法兰的焊接 按相应的法兰标准规定 对接接头与角接接头需全焊透 接管焊缝成形表面均应圆滑过渡 不得有裂纹 咬边 及棱角 4 壳体钢板按 GB6654 1996 压力容器钢板 及修改单中正火状态供货 且逐张进行 超声检测 质量标准应不低于 JB T4730 3 2005 中规定的 II 级 壳体的 A 类纵向焊接接 头制备产品焊接试板 按 容规 第 25 条进行材料复验 坡口表面进行 100 磁粉检测 并符合 JB4730 4 2005 中规定的 I 级 5 筒体长度小于 15m 塔体直线度允差偏差不大于 0 5L 1000 8 12mm 安装垂直 度允差为 12mm 6 裙座螺栓孔中心圆直径允差以及任意两孔弦长允差均为 2mm 7 壳体用钢板轧制 逐张进行 19 夏比 V 型缺口 冲击试验 横向 三个试样冲 击平均值不得低于 20J 允许其中一个试样冲击功小于平均值 但不得小于 14J 8 钢管应逐根按 JB T4730 3 2005 中 I 级为合格 9 支座简体与封头的焊接接头必须采用全焊透连续焊 并进行磁粉检测 符合 JB T4730 4 2005 中 I 级为合格 10 设备压力试验合格后对全部焊缝按 JB T4730 4 2005 进行磁粉检测 符合 I 级为合 格 复验焊缝 11 热处理后 设备本体不得再行施焊 12 对储罐中 A B D 类焊接接头进行硬度检测 其硬度应小于等于 200HB 检测数 量按照每条 A D 类焊接接头测一组 每条 B 类焊接接头每隔 120 度测一组 每组包括母 材 热影响区和焊缝各一处 6 2 焊接的工艺设计 图 6 1 A B C D 分别表示焊接接头的形式 6 2 2 坡口形式 由于焊接厚度为 18mm 因而需要开坡口 由于厚度比较厚 若开 V 型坡口的话 产 生较大的开口 一方面会浪费较多的焊条 而且焊接费时间 若开 U 型坡口的话 可以 减小开口 而且 U 型坡口有利于焊剂的流入 同时可以减小焊接应力 减少裂纹的产生 故最终选择 U 型坡口 6 2 3 焊接姿势 平焊 6 2 4 焊接材料的选择 焊条的选用主要考虑焊缝的使用性和施焊的工艺性 配合 HIOMnSi 等焊丝可焊接低 碳钢和某些低合金钢 16Mn 结构 故选择焊剂 SJl01 根据焊接丁艺要求 选用焊条 J507 并查常用焊丝焊剂表 选用焊丝 HlOMnSi 焊剂 SJIOI 6 2 5 内面焊接 焊条电弧焊 查相关标准 由被焊工件的厚度选择焊条直径为 5mm 确定焊接电流为 200 270A 焊接电压选择为 22 30V 采用短弧焊接 长度一般为 2 6mm 焊接线能量约为 qv 18KJ cm 焊接速度约为 18cm min 平焊 焊接层数 4 层 6 2 6 外面焊接 埋弧焊 选择焊丝直径为 5mm 根据焊接速度要求选择 MZ IOOO 型焊机 其他参数同内面焊 接参数 6 2 7 筒节纵向焊缝焊接工艺 由 GB150 1998 钢制压力容器 规定 圆筒部分的纵向接头 球形封头与圆筒连接 的环向接头 各类凸形封头中的所有焊接接头以及嵌入式接管 与壳体对接连接的接头均 属 A 类焊接接头 所以 此类焊缝坡口采用机加工坡口 并清除油锈 用碳弧气刨并打 磨 焊接的工序为 清理坡口 并进行磁粉检测 MT 进行装配点焊 内部进行焊条电弧 焊 外部清根并打磨 进行 MT 检测 外部进行埋弧焊 焊后热处理 6 2 8 筒节环向焊缝焊接工艺 由 GB150 1998 钢制压力容器 规定 壳体部分的环向焊接接头 锥形封头与接管 连接的接头等均属于 B 焊头 已经规定的除外 所以此类焊缝坡口采用机加工坡口 并清 除油锈 用碳弧气刨并打磨 焊接的工序为 清理坡口 并进行磁粉检测 MT 进行装配点焊 内部进行焊条电弧 焊 外部清根并打磨 进行 MT 检测 外部进行埋弧焊 焊后热处理 设计小结 本次