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20m3液氨储罐的设计 含有限元 20 立方米 液氨储罐 设计 m3 有限元 说明书 CAD SOLIDWORKS 仿真

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摘要摘要 压力储罐是用于储存或盛装气体、液体、液化气体等介质，在化工、石油、能源、轻工、环保、制药及食品等行业得到广泛应用。本设计运用常规设计的方法，对卧式液氨储罐的筒体、封头进行厚度设计计算，对水压试验进行校核，并对所开人孔进行补强设计。按照相关标准选择密封装置、人孔、支座、接口管以及部分安全附件。根据设计时的需要附上一些储罐零件图与储罐装配简图。完成了一个相对比较完整的卧式液氨储罐的设计。 关键词：储罐；压力容器；设计；计算 Abstract Student: yupeng, Institute of Mechanical Engineering Professor: zhangqin, Institute of Mechanical EngineeringStoragetankisusedtostoreorpackgases,liquids,liquefactiongasesandothermedia.Itiswidelyusedinthechemicalindustry,petroleum,energy,lightindustry,environmentalprotection,pharmacyandfoodindustries.Conventionaldesignmethodsisusedinthisdesigntocalculateanddesignthethicknessofthehorizontalcylinderofliquidammoniastoragetankandthehead,checkthewaterpressuretest,andreinforceddesignoftheopenedmanhole.Selectedhermeticdevices,manhole,supports,hickytubeandsecurityaccessoriesaccordingtorelatedstandard.Itincludessomesimplifieddrawingoftankpartsandtankassemblyaccordingtotheneedsofthisdesign.Arelativelycompleteddesignofhorizontalliquidammoniastoragetankisaccomplished. Keywords:storagetank;pressurevessel;design;calculateXIV任务书学院（系）专业 班级 学生姓名 指导教师/职称 1. 毕业设计(论文)题目：液氨储罐的设计2. 毕业设计（论文）起止时间：2013年3月2013年6月3毕业设计(论文)所需资料及原始数据（指导教师选定部分）资料：（1） 徐英、杨一凡、朱萍，球罐和大型储罐，化学工业出版社，2000年 1月（2）陈登丰，压力容器，1987年1月：5868（3）GB 1501998 钢制压力容器（4）压力容器手册（下）， 劳动人事出版社， 1989年1月：（5）实用机械设计手册（下）第2版， 机械工业出版社， 1994年1月 ：523-524原始数据：工作介质：液氨设计容积：20 m3工作压力： 工作温度：风和雪载荷：不考虑4毕业设计(论文)应完成的主要内容（1）完成相关领域技术现状调研 （2）方案设计（3）结构设计（4）载荷计算（5）绘制储罐装配图和零件图5毕业设计(论文)的目标及具体要求（1）阅读与研究课题有关的有代表性的参考文献资料15篇以上（2）与研究课题有关的译文不少于3千汉字 (或 2 万印刷字符的外文原文的翻译)（3）论文正文不少于1.2万字（4）储罐总装图1张（5）储罐零件图若干6、完成毕业设计(论文)所需的条件及上机时数要求熟悉AUTOCAD上机200小时任务书批准日期 年 月 日 教研室(系)主任(签字) 任务书下达日期 年 月 日 指导教师(签字) 完成任务日期 年 月 日 学生（签名） III 长江大学毕业设计开题报告题 目 名 称 液氨储罐的设计 院 （系） 机械工程学院 专 业 班 级 装备10901班 指 导 教 师 张 琴 辅 导 教 师 张 琴 开题报告日期 2013年3月 液氨储罐的设计学 生：余鹏，长江大学机械工程学院指导老师：张琴，长江大学机械工程学院1. 题目来源 题目来源：生产实践2. 研究目的及意义 储罐是用于储存液体或气体的钢制密封容器即为钢制储罐，防腐储罐工程是石油、化工、粮油、食品、消防、交通、冶金、国防等行业必不可少的、重要的基础设施，我们的经济生活中总是离不开大大小小的钢制储罐，钢制储罐，防腐储罐在国民经济发展中所起的重要作用是无可替代的。钢制储罐是储存各种液体（或气体）原料及成品的专用设备，对许多企业来讲没有储罐就无法正常生产，特别是国家战略物资储备均离不开各种容量和类型的防腐储罐等储罐。 液氨储罐的容积一般都小于100m3，近年来随着制造工艺的提高其容积有逐渐增大的趋势。随着容积的增大，储罐在设计和使用中的安全可靠性就变得极为重要。然而我国液氨储罐设计制造技术的还远落后于世界先进水平，制造较困难，加工费用高。 国际能源机构建议其成员国建立起至少维持各自石油消费90天的战略储备量美国、日本和德国的石油储备分别达到了158天、161天和127天，而我国原油的综合储备天数仅能达到30天的水平。因此国家正在积极组织实施石油战略储备基地的建设需要大型储罐和特大型储罐的发展作为技术支撑。目前国内大型油库中的储罐仍以10万m3储罐为主，而国外单罐容积已达到了20万m3。无论从积极推进国家石油战略储备的建设，还是提高我国特大型储罐设计建造技术水平都需要在储罐方面得以提高。所以研究液氨储罐对我国石油化工等行业有着极其重要的意义.3. 阅读的主要参考文献及资料名称 1. 马龙.5000m3大型低温常压液氨储罐检修工艺处理方法.化工科技.2011.19(4)： 4749 2. 朱小红.爆炸与中毒模型在液氨储罐安全评价中的应用.安全与环境工程.2007.第 14卷.第3期 3. 秦景娜.低温液氨储罐的保冷设计.大化集团大连设计研究院.2001年.第七期 4. 樊国帅.低温液氨储罐的冰机选型设计.广州化工.2012.第40卷.第19期 5. 顾建伟.电厂脱硝工程液氨储罐泄漏环境风险分析.安全与环境学报.2012.第12 卷.第6期 6. 周德红.合成氨厂液氨储罐泄漏环境风险分析.安全与环境工程.2009.第16卷第2 期 7. 张晶.火电厂烟气脱硝工程液氨储罐区消防设计.华电技术.2012.第34卷第10期 8. 姜运建.基于ABAQUS液氨储罐管座角接头应力计算. PRESSURE VESSEL TECHNOLOGY.2011.第28卷第2期 9. 潘旭海.基于模拟计算的液氨储罐泄漏潜在危险性分析.石油化工高等学校学 报.2006.第19卷.第1期 10. 孙东亮.基于质量流率离散方法的液氨储罐泄漏扩散模型的研究.工业安全与环 保.2010.第36卷.第6期 11. 张曦.蒙德法在火电厂液氨储罐评价单元的应用.中国安全生产科学技术.2012. 第8卷第2期 12. 张健健.浅论液氨储罐压力容器设计的常见问题.今日湖北.2012年第6期（中） 13. 郑世南.浅析电厂SCR烟气脱硝液氨储罐腐蚀防护.管理观察.2010年1月上旬 刊 14. 莫振辉.田东电厂脱硫工程液氨储罐泄漏事故后果模拟分析.红河水.2010.第29 卷第3期 15. 朱晓鹏.液氨储罐安全运行与维护管理.大氮肥.2008.第31卷第5期 16. 张建军.液氨储罐的腐蚀与防护.中国科技博览.2009.第35期 17. 丁晓晔.液氨储罐事故性泄漏扩散过程模拟分析.中国安全生产科学技术.2007. 第3卷第3期 18. 彭林.液氨储罐事故泄漏环境风险评价探讨.广东化工.2009.第36卷第4期. 19. Oludele Adeyefa, Oluleke Oluwole .Finite Element Analysis of Von-Mises Stress Distribution in a Spherical Shell of Liquified Natural Gas (LNG)Pressure Vessels.Engineering.2011.3.1012-1017 4. 压力容储国内外现状和发展趋势与研究的主攻方向4.1国内外现状和发展趋势 国外通过各种手段进一步减少油品损失，降耗节能，重视安全和污染，强化防腐和监测技术；地上罐进一步大型化的势头不甚明显。 随着化工、石油、能源、锅炉等工业的迅速发展，压力容器向大型化发展， 容器的直径、容积、厚度、质量等参数增大。容器的工作条件如温度、压力、介质越来越恶劣、复杂，而且这一大型化的趋势还在继续。容器大型化可以节约能源、节约材料、降低投资、降低生产成本、提高生产效率。 1962年，美国芝加哥桥梁公司首先建成了10万m3浮顶油罐；1964年，壳牌石油公司在欧洲建成了10万m3的浮顶储罐； 1967年，委内瑞拉建成15万m3的浮顶储罐；1971年，日本建成了16万m3大型储罐；1975年，国内建成了首台5万m3浮顶油罐；1985年从日本引进10万m3浮顶罐的设计和施工技术并在秦皇岛建造之后，陆续又引进建造了20多台10万m3浮顶罐，并且开始研制大型储罐用国产钢材。 国内液氨储罐行业在各区域发展不平衡，特别是低温储罐但发展不平衡问题还很突出，主要表现在发展存量差距大、客观条件制约多、体制政策不完善等。 2001年，秦景娜等在低温液氨储罐的保冷设计一文中指出根据其提供的保冷材料和施工要求等设计方式可以满足液氨的储存、装运、缓冲及平衡作用。并有实际运行达10多年的设备作佐证。 2007年，朱晓红等在爆炸与中毒模型在液氨储罐安全评价中的应用一文中指出研究液氨储罐的安全性具有重大意义，并提出将气体蒸气云爆炸模型和中毒事故模型应用于液氨储罐的安全评价中从而判定储罐区的危险性和危害程度。 2009年，周德红等在合成氨厂液氨储罐泄漏环境风险分析一文中通过对合成氨厂液氨储罐泄漏的环境风险数据分析，为合成氨厂的环境选址可行性开辟了一条新思路，可以有效地预测、预防、控制灾害性事故的发生，确保石化企业生产的安全运行和社会的稳定。 2011年，赵新文在 液氨储罐在生产过程中发生危险性分析及预防措施 一文中中指出充分应用系统安全工程学的方法和手段，形成完整的闭路循环管理系统，使液氨储罐始终保持安全运行的动态平衡，把液氨储罐的风险性控 制在可接受的范围内。 2012年，李明在液氨泄漏事故处置应急措施探讨一文中指出在氨泄露事故发生后采取的一系列措施可以将事故的尽可能危害降低。4.2研究的主攻方向 国外的研究方向是通过研究新方式减少油品损失，降低能耗，重视安全与污染，强化防腐和监测手段。国内的研究方向是改进新技术提高液氨储罐安全环保性，包括提高储罐焊接技术。通过对众多文献的阅读与学习，下面决定将主攻方向放在液氨储罐的防泄漏性设计及安全评估设计。5.主要研究内容、需重点研究的关键问题及解决思路（1）液氨储罐的结构设计，包括筒体，封头，零部件的材料选取。（2）设计计算及其校核，包括抵抗断裂的能力，有抗风荷的能力，有抗地震的能力。 （3）零件及其装配图。（4）焊接方法及其工艺。由于考虑到安全性，需要重点考虑焊缝的质量与校核的严 密性用ANSYS进行应力分析。6.完成毕业设计所必须具备的工作条件及解决的办法1、 毕业设计所需的原始数据 工作介质：液氨 设计容积：20 m3 工作压力： 工作温度： 风和雪载荷：不考虑 2、 完成设计所必需具备的工作条件 （1）电脑和相关设计资料及数据 （2）各种行业标准及国标工具书3、 解决办法 （1）充分有效的利用网络和图书馆查阅权威资料和欠缺材料 （2）与相关老师联系，寻求适当指导和帮助七工作的主要阶段、速度及时间安排第01周（3月15日3月21日）：搜索资料，撰写开题报告，进行文献翻译。第02周（3月22日3月29日）：搜集相关设计资料，为设计准备；第03周（3月30日4月05日）：筒体，封头，零部件的材料选取；第04周（4月06日4月12日）：筒体，封头，零部件设计；第05周（4月13日4月19日）：焊接方法及其工艺； 第06周（4月20日4月26日）：零件及焊接校核；第07周（4月27日5月03日）：软件应力测试；第08周（5月04日5月10日）：画零件及其装配图；第09周（5月11日5月17日）：编写说明书；第10周（5月18日5月23日）：定稿，制作设计电子版及准备答辩所需资料；第11周（5月24日5月30日）：模拟答辩，再次对设计进行校核；第12周（5月31日6月06日）：答辩。八指导老师审查意见VII长江大学毕业论文(设计)指导教师评审意见学生姓名余鹏专业班级装备10901班毕业论文(设计)题目液氨储罐的设计指导教师张琴职 称讲师评审日期2013年6月10日评审参考内容：毕业论文(设计)的研究内容、研究方法及研究结果，难度及工作量，质量和水平，存在的主要问题与不足。学生的学习态度和组织纪律，学生掌握基础和专业知识的情况，解决实际问题的能力，毕业论文(设计)是否完成规定任务，达到了学士学位论文的水平，是否同意参加答辩。评审意见： 指导教师签名： 评定成绩（百分制）：_分（注：此页不够，请转反面） 长江大学毕业论文(设计)评阅教师评语学生姓名余鹏专业班级装备10901班毕业论文(设计)题目液氨储罐的设计评阅教师职 称评阅日期2013年6月11日评阅参考内容：毕业论文(设计)的研究内容、研究方法及研究结果，难度及工作量，质量和水平，存在的主要问题与不足。学生掌握基础和专业知识的情况，解决实际问题的能力，毕业论文(设计)是否完成规定任务，达到了学士学位论文的水平，是否同意参加答辩。评语：评阅教师签名： 评定成绩（百分制）：_分（注：此页不够，请转反面）长江大学毕业论文(设计)答辩记录及成绩评定学生姓名余鹏专业班级装备10901班毕业论文(设计)题目液氨储罐的设计答辩时间 2013 年 6 月 13 日 8:0017:40时答辩地点7教院会议室一、答辩小组组成答辩小组组长：眭满仓张善彪 谢丽芳 钱利勤 黄天成 门朝威二、答辩记录摘要答辩小组提问（分条摘要列举）学生回答情况评判三、答辩小组对学生答辩成绩的评定（百分制）：_分 毕业论文(设计)最终成绩评定(依据指导教师评分、评阅教师评分、答辩小组评分和学校关于毕业论文(设计)评分的相关规定)等级(五级制)：_答辩小组组长(签名) ： 秘书(签名)： 2013年 6月13日院(系)答辩委员会主任(签名)： 院(系)(盖章) II 开题报告题 目 名 称 液氨储罐的设计 院 （系） 专 业 班 级 指 导 教 师 辅 导 教 师 开题报告日期 1 液氨储罐的设计1. 题目来源 题目来源：生产实践2. 研究目的及意义 储罐是用于储存液体或气体的钢制密封容器即为钢制储罐，防腐储罐工程是石油、化工、粮油、食品、消防、交通、冶金、国防等行业必不可少的、重要的基础设施，我们的经济生活中总是离不开大大小小的钢制储罐，钢制储罐，防腐储罐在国民经济发展中所起的重要作用是无可替代的。钢制储罐是储存各种液体（或气体）原料及成品的专用设备，对许多企业来讲没有储罐就无法正常生产，特别是国家战略物资储备均离不开各种容量和类型的防腐储罐等储罐。 液氨储罐的容积一般都小于100m3，近年来随着制造工艺的提高其容积有逐渐增大的趋势。随着容积的增大，储罐在设计和使用中的安全可靠性就变得极为重要。然而我国液氨储罐设计制造技术的还远落后于世界先进水平，制造较困难，加工费用高。 国际能源机构建议其成员国建立起至少维持各自石油消费90天的战略储备量美国、日本和德国的石油储备分别达到了158天、161天和127天，而我国原油的综合储备天数仅能达到30天的水平。因此国家正在积极组织实施石油战略储备基地的建设需要大型储罐和特大型储罐的发展作为技术支撑。目前国内大型油库中的储罐仍以10万m3储罐为主，而国外单罐容积已达到了20万m3。无论从积极推进国家石油战略储备的建设，还是提高我国特大型储罐设计建造技术水平都需要在储罐方面得以提高。所以研究液氨储罐对我国石油化工等行业有着极其重要的意义.3. 阅读的主要参考文献及资料名称 1. 马龙.5000m3大型低温常压液氨储罐检修工艺处理方法.化工科技，2011，19(4)：4749 2. 朱小红.爆炸与中毒模型在液氨储罐安全评价中的应用.安全与环境工程.2007.第14卷第3期 3. 秦景娜.低温液氨储罐的保冷设计.大化集团大连设计研究院.2001年.第七期 4. 樊国帅.低温液氨储罐的冰机选型设计.广州化工.2012.第40卷第19期 5. 顾建伟.电厂脱硝工程液氨储罐泄漏环境风险分析.安全与环境学报.2012.第12卷第6期 6. 周德红.合成氨厂液氨储罐泄漏环境风险分析.安全与环境工程.2009.第16卷第2期 7. 张晶.火电厂烟气脱硝工程液氨储罐区消防设计.华电技术.2012.第34卷第10期 8. 姜运建.基于ABAQUS液氨储罐管座角接头应力计算. PRESSURE VESSEL TECHNOLOGY.2011.第28卷第2期 9. 潘旭海.基于模拟计算的液氨储罐泄漏潜在危险性分析.石油化工高等学校学报.2006.第19卷 第1期10. 孙东亮.基于质量流率离散方法的液氨储罐泄漏扩散模型的研究.工业安全与环保.2010.第36 卷第6期11. 张曦.蒙德法在火电厂液氨储罐评价单元的应用.中国安全生产科学技术.2012.第8卷第2期12. 张健健.浅论液氨储罐压力容器设计的常见问题.今日湖北.2012年第6期（中）13. 郑世南.浅析电厂SCR烟气脱硝液氨储罐腐蚀防护.管理观察.2010年1月上旬刊14. 莫振辉.田东电厂脱硫工程液氨储罐泄漏事故后果模拟分析.红河水.2010.第29卷第3期15. 朱晓鹏.液氨储罐安全运行与维护管理.大氮肥.2008.第31卷第5期16. 张建军.液氨储罐的腐蚀与防护.中国科技博览.2009.第35期17. 丁晓晔.液氨储罐事故性泄漏扩散过程模拟分析.中国安全生产科学技术.2007.第3卷第3期18. 彭林.液氨储罐事故泄漏环境风险评价探讨.广东化工.2009.第36卷第4期.19 . Oludele Adeyefa, Oluleke Oluwole .Finite Element Analysis of Von-Mises Stress Distribution in a Spherical Shell of Liquified Natural Gas (LNG)Pressure Vessels .Engineering, 2011, 3, 1012-1017 4. 压力容储国内外现状和发展趋势与研究的主攻方向4.1国内外现状和发展趋势国外通过各种手段进一步减少油品损失，降耗节能，重视安全和污染，强化防腐和监测技术；地上罐进一步大型化的势头不甚明显。 随着化工、石油、能源、锅炉等工业的迅速发展，压力容器向大型化发展， 容器的直径、容积、厚度、质量等参数增大。容器的工作条件如温度、压力、介质越来越恶劣、复杂，而且这一大型化的趋势还在继续。容器大型化可以节约能源、节约材料、降低投资、降低生产成本、提高生产效率。1962年,美国芝加哥桥梁公司首先建成了10万m3浮顶油罐；1964年,壳牌石油公司在欧洲建成了10万m3的浮顶储罐； 1967年,委内瑞拉建成15万m3的浮顶储罐；1971年,日本建成了16万m3大型储罐;1975年,国内建成了首台5万m3浮顶油罐;1985年从日本引进10万m3浮顶罐的设计和施工技术并在秦皇岛建造之后，陆续又引进建造了20多台10万m3浮顶罐，并且开始研制大型储罐用国产钢材。 国内液氨储罐行业在各区域发展不平衡，特别是低温储罐但发展不平衡问题还很突出，主 要表现在发展存量差距大、客观条件制约多、体制政策不完善等。 2001年， 秦景娜等在低温液氨储罐的保冷设计一文中指出根据其提供的保冷材料和施工要求等设计方式可以满足液氨的储存、装运、缓冲及平衡作用。并有实际运行达10多年的设备作佐证。 2007年，朱晓红等在爆炸与中毒模型在液氨储罐安全评价中的应用一文中指出研究液氨储罐的安全性具有重大意义，并提出将气体蒸气云爆炸模型和中毒事故模型应用于液氨储罐的安全评价中从而判定储罐区的危险性和危害程度。 2009年，周德红等在合成氨厂液氨储罐泄漏环境风险分析一文中通过对合成氨厂液氨储罐泄漏的环境风险数据分析，为合成氨厂的环境选址可行性开辟了一条新思路，可以有效地预测、预防、控制灾害性事故的发生，确保石化企业生产的安全运行和社会的稳定。 2011年，赵新文在 液氨储罐在生产过程中发生危险性分析及预防措施 一文中中指出充分应用系统安全工程学的方法和手段，形成完整的闭路循环管理系统，使液氨储罐始终保 持安全运行的动态平衡，把液氨储罐的风险性控 制在可接受的范围内。 2012年，李明在液氨泄漏事故处置应急措施探讨一文中指出在氨泄露事故发生后采取的一系列措施可以将事故的尽可能危害降低。 4.2研究的主攻方向国外的研究方向是通过研究新方式减少油品损失，降低能耗，重视安全与污染，强化防腐和监测手段。国内的研究方向是改进新技术提高液氨储罐安全环保性，包括提高储罐焊接技术。通过对众多文献的阅读与学习，下面决定将主攻方向放在液氨储罐的防泄漏性设计及安全评估设计。5.主要研究内容、需重点研究的关键问题及解决思路（1）液氨储罐的结构设计，包括筒体，封头，零部件的材料选取。（2）设计计算及其校核，包括抵抗断裂的能力，有抵抗风荷的能力，有抗地震的能力。 （3）零件及其装配图。（4）焊接方法及其工艺。由于考虑到安全性，需要重点考虑焊缝的质量与校核的严密性 用ANSYS进行应力分析。6.完成毕业设计所必须具备的工作条件及解决的办法1、 毕业设计所需的原始数据工作介质：液氨 设计容积：20 m3工作压力： MPa 工作温度：C抗震设防烈度：度 风和雪载荷：不考虑 2、 完成设计所必需具备的工作条件（1） 电脑和相关设计资料及数据（2） 各种行业标准及国标工具书3、 解决办法（1） 充分有效的利用网络和图书馆查阅权威资料和欠缺材料（2） 与相关老师联系，寻求适当指导和帮助七工作的主要阶段、速度及时间安排第01周（3月15日3月21日）：搜索资料，撰写开题报告，进行文献翻译。第02周（3月22日3月29日）：搜集相关设计资料，为设计准备；第03周（3月30日4月05日）：筒体，封头，零部件的材料选取；第04周（4月06日4月12日）：筒体，封头，零部件设计； 第05周（4月13日4月19日）：焊接方法及其工艺； 第06周（4月20日4月26日）：零件及焊接校核；第07周（4月27日5月03日）：软件应力测试；第08周（5月04日5月10日）：画零件及其装配图；第09周（5月11日5月17日）：编写说明书； 第10周（5月18日5月23日）：定稿，制作设计电子版及准备答辩所需资料； 第11周（5月24日5月30日）：模拟答辩，再次对设计进行校核； 第12周（5月31日6月06日）：答辩。八指导老师审查意见- 4 -12m/s一、罐内压力分布图1 0.01s内罐内压力分布（相对设计压力2.23MPa） 0.005s图2 0.010.3s罐内压力分布（相对设计压力2.23MPa） 0.015s图3 超过0.3s 罐内压力分布（相对设计压力2.23MPa） 0.325s二、罐内液体体积分数分布图4 0.01s内罐内液体体积分数分布 0.005s图5 0.010.3s罐内液体体积分数分布 0.015s图6 超过0.3s罐内液体体积分数分布 0.325s 前言 前言在与普通机械设备相比，对于处理如气体、液体等流体材料为主的化工设备，其所处的工艺条件和过程都比较复杂。尤其在化学工业、石油化工部门使用的设备，多数情况下是在高温、低温、高压、高真空、强腐蚀、易燃易爆、有毒的苛刻条件下操作，加之生产过程具有连续性和自动化程度高的特点，这就需要要求在役设备既要安全可靠地运行，又要满足工艺过程的要求，同时还应具有较高的经济技术指标以及易于操作和维护的特点。生产过程苛刻的操作条件决定了设备必须可靠运行，为了保证其安全运行，防止事故发生，化工设备应该具有足够的能力来承受使用寿命内可能遇到的各种外来载荷。就是要求所使用的设备具有足够强度、韧性和刚度，以及良好的密封性和耐腐化工设备是由不同的材料制造而成的，其安全性与材料的强度密度切相关。在相同的设计条件下，提高材料强度无疑可以保证设备具有较高的安全性。由于材料、焊接和使用等方面的原因，化工设备不可避免地会出现各种各样的缺陷，在选材时充分考虑材料在破坏前吸收变形能量的能力水平，并注意材料强度和韧性的合理搭配。设备的设计应该确保具有足够的强度抵抗变形能力，在相同工艺条件下，为了获得较好的效果，设备可以使用不同的结构内件、附件等。并充分利用材料性能，使用简单和易于保证质量的制造方法，减少加工量，降低制造成本。化工设备除了要满足工艺条件和考虑经济性能，使设备操作简单，便于维护和控制，在结构设计上就应该考虑易损零部件的可维护性和可修理性。对于化工设备提出的基本要求比较多，全部满足显然是比较困难的，但是主要还是化工设备的安全性、工艺性和经济性，且核心是安全性要求。由此，可以针对化工设备的具体使用情况，优先考虑主要要求，再适当兼顾次要要求。第 1 页 共 39 页 1.方案设计 1.方案设计1.1设计符号说明 英文字母容器的设计寿命,;贮罐内径，;钢板的许用应力， 储罐设计压力，钢板厚度负偏差, ;介质的腐蚀裕量, ;希腊字母罐体计算厚度, ;罐体设计厚度, ;罐体的名义厚度, ;罐体的有效厚度, ;圆整值，腐蚀速率，焊接接头系数1.2 设计数据 设计一液氨贮罐。工艺条件：温度为50，50氨饱和蒸气压2.03Mpa，容积为20m3 ，工作压力1.62Mpa，抗震设防烈度7度，风和雪载荷不考虑1.3 设计思路 液氨，又称为无水氨，是一种无色液体。氨作为一种重要的化工原料，应用广泛，为运输及储存便利，通常将气态的氨气通过加压或冷却得到液态氨。液氨在工业上应用广泛，而且具有腐蚀性，且容易挥发，所以其化学事故发生率相当高。氨作为一种重要的化工原料，应用广泛。分子式NH3，分子量17.03，相对密度0.7714g/L，熔点-77.7，沸点-33.35，自燃点651.11，蒸汽压1013.08kPa(25.7)。设计压力容器要求根据化工生产工艺提出的条件，确定容器设计所需参数（P、T、D），选定材料和结构形式，通过强度计算确定容器筒体及封头壁厚。对已制定材准的受压元件，可直接选取。而本设计容器为20m3的液氨储罐，所以要求结合所学到的知识和利用身边可以查到的资料对20m3的液氨储罐进行设计。1.4 设计特点 容器的设计一般由筒体、封头、法兰、支座、接口管及人孔等组成。常、低压化工设备通用零部件大都有标准，设计时可直接选用。本设计书主要介绍了液罐的的筒体、封头的设计计算，低压通用零部件的选用。 本设计综合考虑环境条件、介质的理化性质等因素，结合给定的工艺参数，机械按容器的选材、壁厚计算、强度核算、附件选择、焊缝标准的设计顺序，分别对储罐的筒体、封头、人孔接管、人孔补强、接管、管法兰、液位计、鞍座、焊接形式进行了设计和选择。设备的选择大都有相应的执行标准，设计时可以直接选用符合设计条件的标准设备零部件，也有一些设备没有相应标准，则选择合适的非标设备。各项设计参数都正确参考了行业使用标准或国家标准，这样让设计有章可循，并考虑到结构方面的要求，合理地进行设计。 1.5设计要求 1. 确定容器材质； 2. 确定罐体形状及名义厚度； 3. 确定封头形状及名义厚度； 4. 确定支座，人孔及接管，以及开孔补强情况1.6技术要求（1） 本设备按GBl50-1998钢制压力容器进行制造、试验和验收 （2） 焊接材料，对接焊接接头型式及尺寸可按GB985-80中规定(设计焊接接头系数) （3） 焊接采用电弧焊，焊条型号为E4303 （四）壳体焊缝应进行无损探伤检查，探伤长度为100 第 39 页 共 39 页 2.设计参数确定 2.设计参数确定2.1 设计温度 取设计温度502.2 设计压力 在夏季液氨储罐经太阳暴晒，随着气温的变化，储罐的操作压力也在不断变化。通过查表可知，在50 时液氨的饱和蒸汽压(绝对压力)为2.03MPa，密度为563kg/m3，而容器设计时必须考虑在工作情况下可能遇到的工作压力和相对应的温度两者相结合中最苛刻工作压力来确定设计压力。一般是指容器顶部最高压力与相应的设计温度一起作为设计载荷条件，其值不低于工作压力。 此液氨储罐采用安全法，依据球罐和大型储罐若储罐采用安全法时设计压力应采用最大工作压力的倍，取设计压力P=1.1PW（Pw=2.03Mpa表压）所以 P=1.1PW=2.23MPa。表1 各温度对应液氨饱和蒸汽压2.3 腐蚀余量 查腐蚀数据手册16MnR（锅炉压力容器专用钢） 耐氨腐蚀，其，若设计寿命为15年，则2.4焊缝系数 该容器属中压贮存容器，按压力容器安全技术监察规程规定，氨属中度毒性介质，容器筒体的纵向焊接接头和封头基本上都采用双面焊或相当于双面焊的全焊透的焊接接头，所以取或常见。的选取按下表选择: 表2 焊接接头系数序号焊接接头结构焊接接头系数全部无损探伤局部无损探伤1双面焊或相当于双面焊的全焊透对接焊接接头1.00.852单面焊的对接焊接接头，在焊接过程中沿焊缝根部全长有紧贴基本金属的垫板0.90.85 此储罐采用100%无损探伤，故2.5 容器直径 考虑到压制封头的规格及标准件配套选用的需要，容器的筒体和封头的直径都有规定。此储罐设计的公称直径（内径）选择。表3 公称直径公称直径300、400、500、600、700、800、900、1000、1200、1400、1600、1800、2000、2200、2400、2600、2800、3000、3200、3400、3600、3800、40002.6 许用应力50oC温度时，16MnR钢材的许用应力表,知表4 50oC温度时，16MnR钢材的许用应力表钢材厚度许用应力屈服极限16170345163616332536601573052.7 材料选择 根据液氨贮罐的工作压力（P=2.23作为设计压力）、工作温度和介质的性质可知该设备为一中压常温设备，介质对碳钢的腐蚀作用很小,主要考虑的强度指标（指和）和塑性指标适合的材料有：A3R、20g、16MnR、15MnVR、20R。为了节省金属，高压设备应优先选取普通低合金钢、中强度。凡属强度计算为主要的中压设备亦以采用普通低合金钢为宜。因为屈服强度分别为 和的普通低合金钢，其材料价格与碳素钢差不多，但强度比碳素钢约高，采用该类钢材制造压力容器，可以有效地减少设备质量，降低成本，给设备的制造、运输、安装带来很大的方便。所以主要考虑16MnR和20R这两种。 如果纯粹从技术角度看，建议选用20R类的低碳钢板，16MnR钢板的价格比20R贵，但在制造费用方面，同等重量设备的计价，16MnR钢板为比较经济。所以在此选择16MnR 钢板作为制造筒体和封头材料。 3. 结构设计 3. 结构设计3.1储罐类型选择 储罐可分为立式储罐、卧式储罐和球式储罐。在本设计中由于设计体积较小（约为20m3）且设计压力较小（P=2.23Mpa）,故可采用卧式圆筒形容器，方形和矩形容器大多在很小设计体积时采用，因其承压能力较小且使用材料较多；而球形容器虽承压能力强且节省材料，但制造较难且安装内件不方便；立式圆筒形容器承受自然原因引起的应力破坏的能力较弱，故选用圆筒形卧式容器。3.2封头的选择本液氨储罐的封头选用标准型椭圆形封头。从应力分布情况考虑：在直径、壁厚、设计压力相同的条件下各种封头应力分布由好到坏的顺序是：半球形、椭圆形、蝶形、锥形、球冠形、平板形。椭圆型封头的最大应力值和与其相连接的圆筒体中的最大应力值相等，便于筒体强度设计；碟心封头有两处连接边界，受力不及椭圆形。 从金属消耗量考虑：在相同设计条件下，各种封头的金属消耗量按下列顺序依次增大：半球形，椭圆形，蝶形，平板形。球形封头用量最少，比椭圆形封头节约25.8，平板封头的用量最多，是椭圆形封头的4倍多。 从制造考虑：椭圆形封头制造方便，平板封头则因直径和厚度较大，坯材的获得、车削加工、焊接等方面都遇到不少困难，且封头与筒体厚度相差悬殊，结构也不合理。 所以，从强度、结构和制造等方面综合考虑，采用椭圆形封头最为合理。3.3出料接管的选择 材料：容器接管一般应采用无缝钢管，所以液体进料口接管材料选择无缝钢管，采用无缝钢管标准GB8163-87。材料为16MnR。结构：接管伸进设备内切成45度，可避免物料沿设备内壁流动，减少物料对壁的磨损与腐蚀。 接管的壁厚要求：接管的壁厚除要考虑上述要求外，还需考虑焊接方法、焊接参数、加工条件、施焊位置等制造上的因素及运输、安装中的刚性要求。一般情况下，管壁厚不宜小于壳体壁厚的一半。否则，应采用厚壁管或整体锻件，以保证接管与壳体相焊部分厚度的匹配。 不需另行补强的条件：当壳体上的开孔满足下述全部要求时，可不另行补强。 设计压力小于或等于。 两相邻开孔中心的距离应不小于两孔直径之和的2倍。 接管公称外径小于或等于。 接管满足最小壁厚要求。 进出料接管满足不另行补强的要求，所以不再另行补强。3.4容器支座的选择 容器支座有鞍座,圈座和支腿三种,用来支撑容器的重量。可知大型卧式储槽和卧式容器常采用鞍座，多于两个支撑的长容器常采用圈座，小型容器常采用支腿，由于本设计采用卧式储罐，故采用鞍式支座。3.5人孔的选择 压力容器人孔是为了检查设备的内部空间以及安装和拆卸设备的内部构件。人孔主要由筒节、法兰、盖板和手柄组成。一般人孔有两个手柄。选用时应综合考虑公称压力、公称直径(人、手孔的公称压力与法兰的公称压力概念类似。公称直径则指其简节的公称直径)、工作温度以及人、手孔的结构和材料等诸方面的因素。人孔的类型很多，选择使用上有较大的灵活性，其尺寸大小及位置以设备内件安装和工人进出方便为原则。通常可以根据操作需要,在这考虑到人孔盖直径较大较重, 可选择回转盖对焊法兰人孔。3.6法兰的选择法兰与筒体、封头或管段以角焊方式联接的，称为平焊法兰，平焊法兰制造简单，广泛应用，但刚性较差，紧用于压力不高的场合，如管法兰小于或等于,压力容器法兰小于或等于；是筒体、封头或管段以对焊方式连接用的法兰，称为对焊法兰或带颈法兰，对焊法兰刚性好且对焊缝的强度高，适用于压力、温度较高的场合。3.7液面计的选择 液面计是用以指示容器内物料液面的装置，其类型很多，大体上可分为四类，有玻璃板液面计、玻璃管液面计、浮子液面计和浮标液面计。在中低压容器中常用前两种。玻璃板液面计有透光式和反射式两种结构，其适用温度一般在0250。但透光式适用工作压力较反射式高。玻璃管液面计适用工作压力小1.6MPa，介质温度在0250的范围。液面计与容器的连接型式有法兰连接、颈部连接及嵌入连接，分别用于不同型式的液面计。液面计的选用： （1）玻璃板液面计和玻璃管液面计均适用于物料内没有结晶等堵塞固体的场合。板式液面计承压能力强，但是比较笨重、成本较高。 （2）玻璃板液面计一般选易观察的透光式，只有当物料很干净时才选反射式。 （3）当容器高度大于3m时，玻璃板液面计和玻璃管液面计的液面观察效果受到限制，应改用其它适用的液面计。 液氨为较干净的物料，易透光，不会出现严重的堵塞现象，所以在此选用玻璃管液面计。 4.载荷计算 4.载荷计算4.1储罐高度确定 储罐容量为20m3，查表：表5 筒身常量公称直径DN1米高容器体积V1米高容器内表面积Fi1米高容器钢板质量Kg钢板厚度141816002.0175.0339755720003.1426.2842269522003.8016.8144676424004.5247.5547183326005.3098.17496902表6 封头常量公称直径DN曲面高度h1直边高度h0内表面积F容积V厚度质量G1600400252.9010.58610224122701431516362184082000500254.4931.1261434616416184862200590405.52291.545918616试选用公称直径为，由表知，筒体1米高容器体积，封头的容积为。利用公式 代入，得： （1）则总长为 ,由于液氨筒体的长径比值为为合适值，所选的长径比所以，选用公称直径为的筒体合适。4.2 设计与校核4.2.1 筒体壁厚设计4.2.1.1筒体计算壁厚 根据公式: (2)其中、代入公式： 由2.3可知 则 (3)得： 根据 ，查锅炉与压力容器第二卷可知钢板厚度负偏差。则可得： (4)4.2.1.2筒体最小厚度校验 ，满足要求4.2.1.3筒体液压试验 液压试验时 (5)设计温度 圆筒的应力 (6) 因为 , 所以，液压校验符合要求4.2.2筒体轴向应力计算与校核4.2.2.1筒体轴向弯矩计算 筒体中间处截面的弯矩用下式计算： (7) 式中 鞍座反力，；椭圆封头长轴外半径，； 两封头切线之间的距离，； 鞍座与筒体一端的距离，； 封头短轴内半径，。其中： (8) 所以：式中 ； ； ；将数值代入公式得支座处截面上的弯矩 (9) 所以： 4.2.2.2筒体轴向应力计算 由压力容器手册（下），因为：，且，所以，最大轴向应力出现在跨中面，校核跨中面应力。4.2.2.3由弯矩引起的轴向应力筒体中间截面上最高点处 (10) 式中 所以：筒体中间截面上最低点处： 。鞍座截面处最高点处：鞍座截面处最低点处： 4.2.2.4由设计压力引起的轴向应力由： (11) 所以：4.2.2.5轴向应力组合与校核最大轴向拉应力出现在筒体中间截面最低处，所以，许用轴向拉压应力，由上述计算得： ，合格。 最大轴向压应力出现在充满水时，在筒体中间截面最高处，轴向许用应力： (12)从压力容器手册（下）查得： ，计算得，取许用压缩应力 ，所以合格。4.2.3 封头壁厚计算4.2.3.1 封头计算壁厚 根据公式： （13） 本储罐选用标准椭圆形封头，故形状系数，代入： 4.2.3.2 封头设计壁厚 根据公式： ，代入： 则名义厚度： 4.2.3.3 封头最小厚度校验 ，满足要求4.2.3.4 封头强度校核 判断： （14） （15） 经强度校核满足要求4.2.4筒体和封头切向应力校核 因筒体被封头加强，筒体和封头中的切向剪应力分别按下列计算。4.2.4.1筒体切向应力计算 由压力容器手册（下）查得。 所以： （16）4.2.4.2封头切向应力计算 （17） 因 ， 所以合格。4.2.5 筒体环向应力的计算和校核4.2.5.1 环向应力的计算 设垫片不起作用（1）在鞍座处横截面最低点 （18）式中：筒体的有效宽度，。由压力容器手册（下）查得，。式中，考虑容器焊在鞍座上 （19）式中：鞍座轴向宽度，。所以所以（2）鞍座边角处轴向应力因为 ，且 所以 4.2.5.2 环向应力的校核，合格。，合格。4.2.5.3 鞍座有效断面平均压力鞍座承受的水平分力 （20） 由压力容器手册（下）查得，。 所以 。鞍座有效断面平均应力 （21）式中：鞍座的计算高度，； 鞍座的腹板厚度，。其中取鞍座实际高度（）和中的最小值，即。腹板厚度所以 应力校核： ，式中则 由上述计算得： (鞍座材料Q235AF的许用应力)4.3人孔设计与人孔补强确定4.3.1 人孔的尺寸选择 表7 人孔尺寸选择表人孔类型，公称压力，公称直径DD1带颈平焊法兰人孔，公称压力为2.5MPa，公称直径为450mm480*10640585dbb1（RF）（1）（1）（1）（2）-34383436螺栓或螺柱总质量回转盖规格数量M2720171/1814.3.2 人孔开孔补强 由于人孔的筒节不是采用无缝钢管，故不能直接选用补强圈标准。本设计所选用的人孔筒节内径，壁厚，故补强圈尺寸确定如下：补强圈内径，外径，根据补强圈的金属表面积应大于或等于开孔减少的截面积，补强圈的厚度按下式计算： （22） 故补强圈取厚。4.4液面计选择 选用玻璃管液面计(HG 21592-95)，选用材料如下： 表8 玻璃管液面计选用内容玻璃管液面计法兰形式及其代号A型：带颈平焊突面管法兰（HG 20594-95）B型：带颈带焊凸面管法兰（HG 20594-95）C型：带颈平焊突面管法兰（HG 20616-95）液面计型号G型液面计主要材料代号：16Mn：OCr18Ni9结构形式及其代号无代号：普通型W:保温型 公称长度及（透光长度*宽度）mm1450(1160*14)排污结构V：排污口配阀门P：排污口配螺塞 液面积标记为AG 1.6- W-1450。4.5接口管选择4.5.1液氨进料管用无缝钢管(强度验算略)。一端切成45。配用具有突面密封的平焊管法兰。 法兰标记：HG20593 法兰SO80-1.6 RF 16MnR。 因为，厚度等于，故不用补强。4.5.2液氨出料管 采用可拆压出管，用法兰套在接口管内。罐体接口管法兰：HG20593 法兰SO50-1.6 RF 16MnR。该法兰与的接口管相配合并焊接在一起，另一法兰盖与该法兰用焊接紧固，法兰盖上穿过的压出管，两者焊接牢。其联结尺寸和厚度与HG20592 法兰SO50-1.6 RF 16MnR相同，但内径。 液氨压出管端部法兰(与氨输送管相连)用HG20592 法兰SO50-1.6 RF 16MnR。都不必补强。压出管伸入贮罐。4.5.3排污管贮罐右端最底部安设排污管1个，管子规格，管端焊有一与截止阀J41W-16相配的管法兰：HG20592 法兰SO50-1.6 RF 16MnR。排污管与罐体联接处焊有一厚度为的补强圈。 4.5.4液面计接口管本贮罐采用两支玻璃管液面计BIW ，HG-5227-80一支。与液面计相配的接管，法兰为 HG20595 法兰WN32-2.5 RF 16MnR。4.5.5放空管接口管用无缝钢管，法兰为 HG20592 法兰SO25-1.6 RF 16MnR。4.5.6安全阀接口管其尺寸由安全阀泄放量决定。本贮罐选用的无缝钢管，法兰为 HG20592 法兰SO25-1.6 RF 16MnR。4.6鞍座设计 储罐总质量：式中：罐体质量 封头质量充液质量 附件质量4.6.1 罐体质量的计算:罐体质量,筒节,每米质量为,故 4.6.2 封头质量的计算：封头质量,直边高度的椭圆形封头，其质量为,故:4.6.3充液质量 （23）式中：储罐容积 液氨的密度为故：4.6.4附件质量 人孔质量为，其他接管总和按计。故：4.6.5设备总质量 。每个鞍座只约承受负荷，所以选用轻型垫板，包角为的鞍座，即：JB/T74712-92鞍座A2200-F；JB/T74712-92鞍座A2200-S。4.6.6鞍座安放位置筒体长度 （24） 式中：两鞍座间距离鞍座与封头切线之间距离由于筒体L/D较大，且鞍座所在平面又无加强圈，取 6.内流场分析5. 应力分析 压力容器的不连续区往往是压力容器的高应力区，由于这些不连续区的几何形状一般较为复杂，难用解析法进行精确求解，通常常采用ANSYS有限元法进行计算。一般来说，压力容器的结构不连续区通常分为两大类：总体结构不连续区与局部结构不连续区，所谓总体结构不连续是指对结构相当大地部分产生影响的应力或应变源，及容器的几何形状、材料或载荷的不连续。由于总体结构的不连续引起了附加边缘应力，从而对结构相当大的部分产生影响，例如封头与筒体连接区。筒体与封头之间必然存在过渡区，通常采用锥形过渡段进行连接，而锥形过渡段则通过削薄筒体端部获得，因此产生结构的不连续，使得该过渡区域成为高压容器的高应力区之一。 下面对筒体内壁进行有限元分析，设置轴对称，把3维问题简化为2维问题。有限元计算采用PLANE82单元，筒体下端各节点约束轴向位移，薄壳对称面上各节点约束水平方向位移，内壁施加均匀压力面载荷P。 下图是筒体在P=2.23MPa压力下的内壁应力云图。可知最大应力出现在筒体与封头连接处,即，满足要求。 图1 筒体内壁应力云图6.内流场分析（1）网格和壁面速度边界 图2 筒体网格图中间筒体六面体网格，两边封头四面体网格。152422个网格，28965个节点。图3 储罐运动速度曲线（2）罐内压力分布图4 0.01s内罐内压力分布（相对设计压力2.23MPa） 图5 0.010.3s罐内压力分布（相对设计压力2.23MPa） 图6 超过0.3s 罐内压力分布（相对设计压力2.23MPa） 由分析可知，在0.325s时罐内上右部出现最大压力。（3）罐内液体体积分数分布图7 0.01s内罐内液体体积分数分布 图8 0.010.3s罐内液体体积分数分布 图9 超过0.3s罐内液体体积分数分布 7.安全7.安全液氨和氨水常用于冷库、化肥、制药、塑料、合成纤维、石油精炼等行业。运输、储存和设备检修过程中，氨水容器或液氨储罐及其管道、阀门的意外破损、爆裂将导致氨气大量泄漏，若未采取安全措施，均容易引起火灾、爆炸和中毒事故的发生。液氨的危险性表现在两个方面：一是易引起火灾爆炸事故，即储罐破裂泄漏，遇火源发生的火灾爆炸二是中毒事故，若泄漏后的液氨迅速蒸发为氨气，未遇火源，高浓度氨气漂浮在空气中，人在短时间内吸入高浓度氨气，可引起急性中毒，同时随着氨气的扩散，污染环境，危害人的身体健康。因此，对液氨储罐进行安全评价具有重要意义。液氨为液化气体储罐，属于中压二类压力容器，储罐区可能发生火灾、爆炸和中毒事故。爆炸又分为储罐本身的物理爆炸和化学爆炸，物理爆炸是指超声波和爆炸碎片对人和物体造成的破坏，化学爆炸是指储罐泄漏的液氨易发生氨气化学燃爆。氨气为有毒气体，储罐爆炸或液氨泄漏等还会造成人员中毒事故。7.1各危害因素分析（一）液氨物理爆炸危险有害因素分析(1)如果液氨储罐由于以下几种原因超压，均可能引起液氨储罐发生物理爆炸：安全装置不齐、装设不当或失灵。环境温度突然升高，液氨储罐由于温度升高而超压；液氨储罐超装。(2)若液氨储罐存在以下缺陷，使承压能力降低，也易引起物理爆炸：内、外介质腐蚀造成壁厚减薄，外壁受大气的腐蚀作用，内壁为氨的腐蚀；液氨引起的应力腐蚀是导致储罐爆炸的重要原因之一，实践表明温度升高有利于腐蚀裂纹的发展；储罐发生严重塑性变形储罐材质劣化；如果液氨储罐强度设计、结构设计、选材、防腐不合理，也易引起储罐发生物理爆炸。（二）液氨储罐火灾、化学爆炸危险有害因素分析 由于液氨泄漏形成氨气，与空气混合达到爆炸极限时遇到明火、静电火花等火源，会引起火灾与化学爆炸事故。(1)液氨储罐物理爆炸引起储罐外氨气的火灾爆炸；(2)液氨储罐及其附件(法兰、阀门、弯头等)泄漏，储罐阀门、管道爆裂，充装系统泄漏，系统安全装置失灵等因素导致液氨泄漏；(3)明火、静电火花等火源存在。（三）液氨中毒危险有害因素分析(1)由于液氨储罐及其附件爆炸、泄漏，空气中的氨气的浓度超过安全域值，可能导致人员的中毒，甚至死亡；(2)人员进人液氨储罐检修时，内部氨气浓度没有达到安全范围也易引起中毒事故的发生。7.2安全控制措施（一）预防液氨储罐物理爆炸的安全控制措施(1)液氨储罐必须有良好的防腐措施；(2)严格控制液氨储罐充装量，液氨储罐的储存系数不应大于0.9，不要过量充装；(3)液氨储罐防止意外受热或罐体温度过高而致使饱和蒸气压力显著增加；(4)尽量减少空气进入液氨储罐；(5)液氨储罐尽可能保持较低的工作温度，低温储存，并设置喷淋水，遮阳棚。(6)必须依据压力容器安全技术监察规程制定操作规程及各项管理制度，并严格照章执行；(7)必须按规定对储罐定期检验，及时发现缺陷，并妥善处理； (8)安全阀、压力表等安全装置必须齐全完好，妥善维护，定期校验，确保灵敏可靠；(9) 操作人员应经培训合格后上岗。（二）预防渡氨储罐火灾，化学爆炸的安全控制措施(1)氨站建筑符合建筑设计防火规范(GBJl687)(2001版)的有关规定；(2)氨站应采用敞开式，氨站建筑物的地面应耐酸碱。在氨站防爆区域内应采用防爆设计，如设置防爆设备、器材，应设围堤、建筑物防雷接地措施以及专用消防设旌(如消防用水的消火栓等)，围栏和装饰材料应满足耐火极限要求；(3) 液氨储罐附近的气体检测器系统数量、位置要合理，并定期检查防止失灵；(4) 根据建筑灭火器配置设计规范(GB50140一2005)，液氮储罐区适部位应设置一定数量的手提式干粉灭火剂，并定期检查，保持有效状态；(5) 为指明氨泄漏后的扩散方向，便于操作人员现场工作方位选择及发生漏事故后人员疏散，建议在合适的位置设风向标；(6) 管道和设备的选材必须耐腐蚀以防止产生泄漏，液氨管道及氨气管道须定期检查，确保管道、阀门、法兰等元泄漏，防止保温层脱落、物体撞击及腐蚀减薄；(7) 防止火源、热源发生，定期检查照明电路，防止摩擦、撞击及静电火花产生，检修时使用铜扳手等铜制工具进行操作，严格控制动火。（三）预防液氨储罐引起人员中毒的安全控制措施 (1)防止液氨泄漏； (2)进入液氨储罐内部检修前要首先确保内部氨气浓度为安全范围； (3)液氨充装岗位设自背式空气呼吸器。（四）其他安全控制措施 (1)现场应配备堵漏材料和个人防护用品(防毒面具、呼吸器等)，在第一时间做到安全堵漏，以降低泄漏量，缩小氨扩散影响范围 (2)液氨储罐在加工制造、安装过程中，应严把质量关，在生产运行中，应加强设备的维护保养，尽量降低发生液氨泄漏的可能性； (3)对于易损、易发生泄漏的部件(如阀门、接管、法兰、垫片等)要定期检查、维护、维修和更换，做到万无一失； (4)对于液氨储罐，在运行过程中，基础有可能下沉，同时也为了装卸液氨的方便，其出口管线应采取金属软管或其他柔性连接； (5)从以往事故案例知，液氨泄漏常发生在液氨装卸过程中，因此，建设方应制定详细的装卸操作程序并严格执行， (6)一旦发生泄漏，要根据实际泄漏情况，做好附近工序和车间的明火以及其他可能火源(如车辆等)的管理，控制点火源； (7)培训工作人员掌握氨泄漏、中毒后自救互救措施；(8)鉴于装置有较大的火灾、爆炸、中毒危险性，企业应根据评价结果制定相应的事故应急预案，并经常演练，保证各种紧急设施在事故发生时好用。 8.焊接8. 焊接8.1 焊接接头8.1.1 接头结构设计 焊接接头设计应遵守以下原则：（1）合理选择接头型式；（2）焊缝填充金属应尽量少；（3）合理选择坡口角度、钝边高和根部间隙等结构尺寸，使之有利于坡口加工和焊透，以最大限度的减少焊接缺陷。（4）按等强度要求，接头的强度应不低于母材标准规定的强度下限值；（5）焊缝外形应尽量连续、圆滑过渡，以减少应力集中；液氨储罐中，焊接接头主要形式有：对接、角接、搭接接头。（1）对接 容器的主体、简体与封头等重要部位的连接均采用对接接头，因对接接头受力比较均匀，强度可达到与母材相等。（2）角接 管接头与壳体的连接多用角接头。（3）搭接 搭接接头主要用于非受压部件与受压壳体的连接。鞍座，裙座，补强圈等。8.1.2 焊接接头的分类压力容器壳体上的焊接接头按其受力的状态及所处的部位可分成A、B、C、D四类。A类接头是容器中受力最大的接头，所以要求用双面焊或保证全面焊透的单面焊缝，主要是筒节的拼接纵缝，封头瓣片的拼接缝、半球形封头与筒体的环焊缝等；B类接头的工作应力A类的1/2，除可以采用双面焊的对接接头之外，也可采用带衬垫的单面焊缝。它包括筒节间的环焊缝、椭圆形及蝶形封头与接管相接的环焊缝等；C类接头受力较小，通常用角焊缝连接。但对高压容器，装有剧毒介质的容器和低温容器应采用全焊透接头。如法兰、板管处的焊缝；D类接头是接管与筒体的交叉焊缝、受力条件较差，且存在较高的应力集中。再有焊接时刚性拘束较大，焊接残余应力也大，易产生缺陷，因此在容器中，D类接头也应采用全焊透的焊接接头。8.2焊接性分析 根据国际焊接学会（IIW）所采用的碳当量（CE）计算公式： （%） （25） 将16MnR所含化学成分的相应数值代入上式，计算其碳当量。通过计算得出，16MnR的碳当量CE=0.40%0.46%。当CE=0.40%0.60%，钢的淬硬倾向逐渐增加，所以16MnR属于有淬硬倾向的钢。但是，当CE不超过0.5%时，淬硬倾向尚不严重，焊接性较好，但随板厚增加需要采取一定的预热措施。筒体板厚为20mm，所以在焊接前，为避免出现裂纹，应对其进行预热，预热温度为120140。8.3施焊环境 当施焊环境出现下列任一情况，且无有效防护措施时，严禁施焊。 雨天及雪天； 风速超过8m/s，相当于级风； 环境温度在-5以下； 相对湿度在90%以上。 尤须指出，焊接环境温度和相对湿度在距筒体表面5001000mm处测得。8.4预热焊前对筒体板进行预热，预热的目的是：减缓焊接接头加热时温度梯度及冷却速度，适当延长在800500区间的冷却时间，改善焊缝金属和热影响区的显微组织，从而减少和避免产生淬硬组织，有利于氢的逸出，可防止冷裂纹的产生。 热源采用液化石油气，定位焊和临时焊缝采用点状加热器，筒体焊缝采用条状加热器，且应放在焊缝小坡口的一侧。注意应保