30 m3液化石油气储罐设计

1课程设计任务书课程设计题目（一）30M3液化石油气储罐设计课程设计要求及原始数据一课程设计要求1按照国家压力容器标准、规范进行设计，掌握典型过程设备设计的全过程。2掌握查阅和综合分析文献资料的能力，进行设计方法和设计方案的可行性研究和论证。3设计计算采用手算计算，要求设计思路清晰，计算数据准确、可靠4独立完成。二原始数据设计条件表课程设计主要内容1课程工艺设计2设备结构设计3设备强度设计4技术条件编制5绘制设备总装配图6编制设计说明书学生应交出设计文件（论文）序号项目数值备注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1774工作温度20505公称容积（M3）306工作压力波动情况可不考虑7装量系数V0908工作介质液化石油气9使用地点太原市，室外1设计说明书一份2总装配图一份（折合A1图纸一张）摘要该压力容器采用Q345R材料进行设计以及加工的，设计体积为30M，通过筒体封头厚度的计算，同焊接等方式相结合，接管与液位计的选择和确定等工艺加工过程制造适合在2050条件下工作的液化石油气储罐，该储罐长度与宽度之比在5左右，适合在特定空间下工作。目录1设备封头和筒体的设计11设备材料的选择12筒体内径及长度的确定13筒体及封头厚度的设计14水压试验校核2其他零部件设计21人孔设计22接管设计23液位计设计24支座设计3焊接结构设计以及焊条选择4技术要求5参考文献11材料选择设计压力容器外壳要选择低碳钢低合金钢Q345R的屈服极限比碳素钢的屈服极限高出许多采用这类钢材制造压力容器可以减小设备重量降低制造成本同时给设备的运输和安装也带来很大方便，以强度设计为主的中压设备首选低合金钢。综合考虑设备结构制造工艺实际工作条件（温度20475、压力35MPA、介质特性无要求等）以及材料的力学性能物理性能耐腐蚀性能价格与供应等诸多条件，Q345R为该压力容器筒体以及封头的最佳材料。12筒体的内径和长度的确定由设计任务书可知V30M3在一般情况下根据实际情况来设计液化石油气储罐的长度和高度，现假设所需筒体实际内径2000MM。内径为2000MM，由于筒体的内径较大，所以采用钢板卷制，公称直径为其内径DN2000MM选用标准椭圆形封头EHA椭圆形封头内表面积及容积公称直径（MM）总深度H/MM内表面积A/M2容积V/M32000525449301125则筒体长度MDVL83420131504299封头总取L8840MM则实际体积33922021025480134MVLDV封头实际22筒体和封头的厚度设计计算液化石油气饱和蒸汽压和饱和密度温度15103050液化石油气01830319072210182饱和蒸汽压MPA丙烷0279061610581709饱和液密度KG/M3液化石油气571543512485物料的物理及化学性质,按最危险工况设计。由于组分不明，丙烷的50饱和蒸汽压为工作压力即1609MPA。设计压力即为PC111609177MPA。有压力可知该容器为中压容器所盛介质为易燃性故为第三类压力容器，在封头与筒体连接处可以选择对接焊100无损伤测试将焊接接头系数定为1静液压PGH485981200095MPA静000951775因此可以忽略静压力筒体厚度假设筒体厚度16MM则将170MPAT带入得PCDI/2PC1047MM与所假设一致T材质正负偏差03MM腐蚀余量2MM则计算厚度为1277MM将该厚度圆整可得筒体名义厚度为14MM有效厚度E117MM封头厚度的设计同样假设16MM根据标准椭球形封头计算公式PCDI/205PC1044MM1044C1C21274MMT经过圆整可以得到名义厚度N14MM有效厚度E117MM水压试验P125PC/取TTT则P125PC125177221MPA经校核PDIE/2E09B符合要求T该过程所涉及数据经总结可列为一下表格标准椭球形封头计算计算单位计算条件椭圆封头简图计算压力PC177MPA设计温度T5000C内径DI200000MM封头深度H52500MM封头外延长度2500MM材料16MNR试验温度许用应力17000MPA设计温度许用应力T17000MPA钢板负偏差C103MM腐蚀裕量C2200MM焊接接头系数100厚度及重量计算计算厚度1044CTIC502PDMM有效厚度ENC1C2117MM名义厚度N1400MM重量4858KG筒体的相关信息卧式容器（双鞍座）计算单位计算条件计算压力PC177MPA设计温度T50圆筒材料16MNR正火圆筒材料常温许用应力170MPA圆筒材料设计温度下许用应力T170MPA圆筒材料常温屈服点345MPA工作时物料密度O485KG/M3液压试验介质密度T1000KG/M3圆筒内直径DI2000MM圆筒名义厚度N14MM圆筒厚度附加量C23MM圆筒焊接接头系数1封头名义厚度HN14MM封头厚度附加量CH23MM两封头切线间距离L8840MM封头深度525MM试验压力PT221MPA21人孔的设计人孔、手孔、视镜、液面计结构设计人孔手孔人孔和手孔统称为检查孔。压力容器开设检查孔的目的是为了检查压力容器在使用过程中是否产生裂纹、变形、腐蚀等缺陷以及装拆设备的内部零部件。一般当设备的工公称直径在900MM以下时根据需要设置适当的数量的手孔，超过900MM的应开设人孔，本次设计中公称直径为2000MM，故应开设人孔。人孔有圆形和长圆形两种。人孔大中小设置原则是方便人进出。因此人孔的公称直径在在400600MM，可根据容器致敬以及所处地区的冷暖程度来选择，太原气候适宜因此可开设500MM的人孔，当人孔经常打开时可选择快开人孔。容器的公称直径大于等于1000MM且筒体与封头为焊接连接时，容器应至少设置一个人孔。卧式容器筒体长度大于等于6000MM时，应考虑设置两个人孔。因此本次设计应开始两个人孔。现行人孔标准为HG/T21514215352005钢制人孔和手孔。该标准包括碳钢、低碳合金及不锈钢材料制造的所有人孔的结构类型、技术条件及尺寸系列等。设计时可根据设计条件直接选用。人孔正视图公称压力25MPA，公称直径500H1280A型盖轴耳MFM型密封面类材料其中等长双头螺柱采用CRMOA、垫片材料采用内外环和金属带为0CR18NI9、非金属带为柔性石墨、D型缠绕垫的回转盖带劲对焊法兰孔其标记为人孔MFMS35CM（WD222）A50025HG/T215182005人孔俯视图密封形式公称压力MPA公称直径DWSDDD1H1H2B5301250673066028012344B1B2ABLD0螺柱（数）43484052003003020螺母（数）螺柱总质量（KG）凹凸面（MFM）2550040M332170302法兰和接管的设计由于所盛装的介质是液化石油气，因此所选择的法兰为带颈对焊法兰（凹凸面）接管设计接管外径选用以B系列为标准根据钢制管法兰HG/T205922009化工行业标准可以确定所应用的钢管于法兰在选用凹凸面法兰时可以根基实际情况对上面的的法兰采用凹面（FM）型下部分采用凸型以便垫圈的安放接管代号公称尺寸接管内外径法兰外径与厚度公称压力连接尺寸标准连接用途或名称HDN5057516520PN25PJHG20599M气相平衡管EDN8089620024PN25PJHG20599FM排空口M1DN5005301273056PN25PJHG20599MFM人孔M2DN5005301273056PN25PJHG20599MFM人孔BDN2025410516PN25PJHG20599FM压力表CDN2025410516PN25PJHG20599FM温度计DDN8089620024PN25PJHG20599FM安全阀FDN8089620024PN25PJHG20599M液相进口GDN5057516520PN25PJHG20599M液相出口LG1DN2025410516PN25PJHG20599M液位计口LG2DN2025410516PN25PJHG20599M液位计口ADN8089620020PN25PJHG20599FM排污管对于法兰采用标准件其形式与人孔相通可以进行确定液位计的设计（1）液位计类型由于该储罐的介质为液化石油气，工作温度在（20,50），查表可见磁性液位计比较合适。在该设计过程中，试验压力为为最大压力PT1251772215MPA中心距2100MM需要在设计时特殊制作，介质密度0485G/CM结构型式为普通型显示方式可以为翻版（球柱）F材质选择0CR18NI10TI（321）报警方式为上下限位报警器C则液位计的标记为HG/T2158495UZ25M21280485AF321C支座的设计（1）鞍式支座分为重型和轻型两种轻型用A表示重型用B表示根据所用设计筒体直径和所承受载荷大小来进行选择首先进行整体的质量计算鞍式支座筒体以及所装液体总质量的计算圆筒质量两切线间（KG）614694封头质量曲面部分（KG）485829716法兰法兰估计为20KG、人孔；3022604管子1；（896）173469包括排液管进液管安全阀排空管附件质量（KG）管子2；（575）071431438716528包括出液管气相平衡管容器内充液质量KG工作时；131046水压试验时；30022工作时总质量KG208706实验时总质量（KG）377879测试时总重量KN）370由此可以根据鞍式支座第一部分鞍式支座JB/T471212007可以选择DN10002000MM、120度包角重型带垫式支座有数据可知底板筋板垫板公称直径允许载荷Q/KN高度L1B1腹板L3B2B3弧长B4E螺孔间距L2鞍座质量/KG增高100MM所增质量/KG2000875250142022016143301902601223304601090126022524根基已知数据更好的展示了该垫板坚固的特点由于存在温差应力可以焊接接头设计手工电弧焊常用对接接头坡口形式及尺寸名称坡口形式坡口尺寸适用范围不开坡口36B025薄板的壳体纵环对接焊缝V形326B03P144060壳体纵环对接焊缝X形1260B03P134060壳体的纵缝常为内外对称的X形坡口壳体的环缝常为内外不对称的X形坡口内侧较小U形2060B03P1318R68厚壁筒的单面环焊缝,但需氩弧焊打底带垫板V形626B36P024555直径500MM以内的纵环焊缝无法作双面焊的,可不清根如图所示为焊接的一些形式，在选择焊接形式上有着很重要的一点就是确定焊接接头系数从而来计算应力在筒体封头和筒体之间的连接时可采用V型焊接厚度范围在326MM而本次设计的筒体在14MM取其中间范围因此更加容易焊接手工电弧设备简单便于操作是用于各种焊接在压力容器中应用十分广泛。钢板对接接管与筒体封头的连接等都可以采用手工电弧焊。焊条