完整的压力容器设计储罐液氨修改版

1、学号： 1102410050411024100527项目实习报告环戊二烯二聚罐机械设计学院机电工程学院 专业过程装备与控制工程 班级 装控11-5学生陈明东曾利贤指导教师 设计时间 2014年_6月15 日至 2014 年7月10日设计任务书设计题目：环戊二烯二聚罐机械设计设计任务：设计一环戊二烯二聚罐，完成主体设备的工艺设计和附属设备的选型设 计。包括筒体、封头、零部件的材料的选择及结构的设计；罐的制造施工及焊接形式等; 设计计算及相关校核；各设计的参考标准；附 CAD图。已知工艺参数如下：工作温度：T=79/60C；公称直径：DN=2000w；筒体长度（不含封头）：Lo=4500伽。任务下

2、达时间：2014年6月16日完成截止时间：2014年7月10日目录设计任务书 I1 前言 22 设计选材及结构 32.1 工艺参数的设定3.2.1.1 设计压力和设计温度 .32.1.2 筒体的选材及结构3.2.1.3 封头的结构及选材 3.3 设计计算 53.1 筒体壁厚计算 5.3.2 封头壁厚计算 5.3.3 压力试验6.4 附件选择 74.1 人孔选择7.4.2 进出料接管的选择.8.4.3 液面计的设计9.4.4 安全阀的选择9.4.5 鞍座的选择104.5.1 鞍座结构和材料的选取 错误！未定义书签。4.5.2 容器载荷计算 104.5.3 鞍座选取标准 .1.14.5.4 鞍座强

3、度校核.1.15容器焊缝标准 135.1 压力容器焊接结构设计要求 1.35.2 筒体与椭圆封头的焊接接头 1.35.3 管法兰与接管的焊接接头135.4 接管与壳体的焊接接头 136筒体和封头的校核计算 156.1 筒体轴向应力校核1.56.1.1 由弯矩引起的轴向应力 1.56.1.2 由设计压力引起的轴向应力 166.1.3 轴向应力组合与校核 1.66.2 筒体和封头切向应力校核177人孔开孔补强计算 278总结 311 前言本设计是针对学校所安排的一次项目实习，要综合运用所学的知识并查阅相关书籍完成设计，并对不懂得问题与企业和学校的指导老师交流和沟通。本设计的液料为环戊二烯，环戊二烯

4、，一种化学活性很高的脂环烃，分子式C5H6。 存在于煤焦油中。石油馏分如石脑油或瓦斯油裂解时，也生成环戊二烯。无色液体。熔 点97.542C，沸点40C,相对密度0.8021 (20/4C)。环戊二烯在室温下聚合，生成 二聚环戊二烯，工业品也是二聚体；在 100C以上聚合，生成三聚体、四聚体。二聚环 戊二烯熔点336C，沸点170(分解)。二聚环戊二烯加热时部分分解成环戊二烯， 在常压下进行蒸馏时，使分馏柱顶上的温度保持在4142C,即可安全转变为环戊二烯。设计基本思路：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

5、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。322设计选材及结构2.1 工艺参数的设定2.1.1 设计压力和设计温度根据化学化工物性数据手册查得 50C蒸汽压为2032.5kpa,可以判断设计的容 器为储存内压压力容器。按压力容器安全技术监察规程规定，盛装液化气体无保冷设施的压力容器，其

6、设计压力应不低于液化气 50C时的饱和蒸汽压力，可取环戊二烯二聚罐的设计压力为 0.53 Mpa属于低压容器。工作压力最高为0.35MPa,而且查得当容器上装有安全阀时， 取1.051.3倍的最高工作压力作为设计压力；根据安全阀爆破压力取0.53Mpa的压力 合适。0.1Mpa乞p ：1.6Mpa属于低压容器。设计温度为99摄氏度，在-20200E条件下工作属于常温容器。2.1.2 筒体的选材及结构根据液氨的物性选择罐体材料，碳钢对液氨有良好的耐蚀性腐蚀率在0.1伽/年以下，且又属于中压储罐，可以考虑Q345R和Q245R这两种钢材。如果纯粹从技术角度看， 建议选用Q345R类的低碳钢板，Q3

7、45R钢板的价格虽比Q245R贵，但在制造费用方 面，同等重量设备的计价，Q245R钢板为比较经济。所以在此选择 Q245R钢板作为制 造筒体和封头材料。钢板标准号为 GB6654-1996。筒体结构设计为圆筒形。因为作为容器主体的圆柱形筒体，制造容易，安装内件方 便，而且承压能力较好，这类容器应用最广。2.1.3 封头的结构及选材封头有多种形式，半球形封头就单位容积的表面积来说为最小，需要的厚度是同样直径圆筒的二分之一，从受力来看，球形封头是最理想的结构形式，但缺点是深度大， 直径小时，整体冲压困难，大直径采用分瓣冲压其拼焊工作量也较大。椭圆形封头的应 力情况不如半球形封头均匀，但对于标准椭

8、圆形封头与厚度相等的筒体连接时，可以达 到与筒体等强度。它吸取了碟形封头深度浅的优点，用冲压法易于成形，制造比球形封 头容易，所以选择椭圆形封头，结构由半个椭球面和一圆柱直边段组成。查椭圆形封头 标准(JB1154-73)表2.1椭圆封头标准公称直径DN曲面咼度hl直边高度h2内表面积Fi/m2容积V/m32000500254.481.13封头取与筒体相同材料3设计计算3.1 筒体壁厚计算查 压力容器材料使用手册-碳钢及合金钢得 Q245R的密度为7.85g/cm3,熔点 为1430E，许用应力A f列于下表：表3.1 Q245R许用应力钢号板厚/伽在下列温度（C ）下的许用应力/MPa<

9、; 20100150200250Q245R616133133132123110>16 36133132126110104>36 60133126119110101>6010012811511010392圆筒的计算压力为0.53 Mpa,容器筒体的纵向焊接接头和封头的拼接接头都采用双面焊或相当于双面焊的全焊透的焊接接头，取焊接接头系数为0.85,全部无损探伤。取许用应力为147 Mpa。PcDi2 4 丨 - Pc0.53 20002 147 0.85-0.53=4.250 mm(3.1 )钢板厚度负偏差 0=0.3,查材料腐蚀手册得 50r下液氨对钢板的腐蚀速率小于0.05伽

10、/年，所以双面腐蚀取腐蚀裕量 C2 =3m。所以设计厚度为：d L'C C1 =4.25 3 0.3=7.55m圆整后取名义厚度10 mm。3.2 封头壁厚计算标准椭圆形圭寸头a:b=2:1封头计算公式：二kpcDi匚000 °53 200°00 二 4.246mm2tr0.5Pc2x147.01x0.85 0.5x0.53(3.2 )可见封头厚度近似等于筒体厚度，则取同样厚度。因为封头壁厚<20伽则标准椭圆形封头的直边高度h。=25伽.3.3 压力试验水压试验，液体的温度不得低于 5C；试验方法：试验时容器顶部应设排气口，充液时应将容器内的空气排尽，试验过程

11、中，应保持容器外表面的干燥。试验时压力应缓慢上升，达到规定试验压力后，保压时 间一般不少于30min。然后将压力降至规定试验压力的 80%并保持足够长的时间以便对所有焊接接头和连接部位进行检查。如有渗漏，修补后重新试验。 水压试验时的压力(3.3)pT =1.25 p1=1.25 0.531480.66696Mpat147.01水压试验的应力校核: 水压试验时的应力PtHw ' 9.81 10Di 、e2 e2 6.700(0.66696 2000 1000 9.81 10冷(200000 6.700)02.82MPa(3.4)水压试验时的许用应力为二T =102.82 乞 0.9 J

12、 =0.9 0.85 245.00 =187.43Mpa二t<0.9故筒体满足水压试验时的强度要求，校核通过。4附件选择4.1 人孔选择人孔的作用：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。 人孔的结构：既有承受压力的筒节、端盖、法兰、密封垫片、紧固件等受压元件， 也有安置与启闭端盖所需要的轴、销、耳、把手等非受压件。人孔类型：从是否承压来看有常压人孔和承压人孔。从人孔所用法兰类型来看，承压人孔有板式平焊法兰人孔、带颈平焊法兰人孔和带颈对焊法兰人孔，在人孔法兰与人 孔盖之间的密封面，根据人孔承压的高低、介质的性质，可以采用突面、凹凸面、榫槽 面或环连接面。从人孔盖的开启

13、方式及开启后人孔盖的所处位置看，人孔又可分为回转盖人孔、垂直吊盖人孔和水平吊盖人孔三种。壳体上开孔应为圆形、椭圆形或长圆形。当在壳体上开椭圆形或长圆形孔时，孔的 长径与短径之比应不大于2.0。适用的开孔范围：当圆筒内径D< 1500 mm时，开孔最大直径d< 1/2Di，且d<520 mm当其内径 D> 1500 mm时，开孔的最大直径 d< 1/3Di，且d< 1000 mm尺寸表如下表4.1 人孔标准尺寸表密封面型式PN/总质里kgMpaDNdwx sdDD1H1H2突面2.5450480 X 124506706003202142564.2 进出料接管的

14、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GB9948材料为20。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2.5Mpa。 两相邻开孔中心的距离应不小于两孔直径之和的2倍

15、。 接管公称外径小于或等于89伽。 接管最小壁厚满足以下要求。表4.2接管最小壁厚要求接管公称直径/mm57766589最小壁厚/mm5.06.0因此热轧无缝钢管的尺寸为© 89 X 12伽。钢管理论重量为22.79 kg/m。取接管伸 出长度为150伽。管法兰的选择：根据平焊法兰适用的压力范围较低（PN<4.0Mpa ,选择突面板式平 焊管法兰，标记为：HG20592-1997法兰RF（A）80-2.5,其中D=190,管法兰材料钢号（标 准号）:20 （GB711。根据（美洲体系）钢制管法兰、垫片、垫片、紧固件选配表（HG20614-1997选择：垫片型式为石棉橡胶板垫片（

16、尚无标准号），密封面型式为突面， 密封面表面为密纹水线，紧固件型式为六角螺栓双头螺柱全螺纹螺柱。在离筒体底以上250伽处安装容器出料管，容器内的管以弯管靠近容器底，这种方 式用于卧式容器。出料口的基本尺寸以及法兰与进料口相同。进出料接管满足不另行补强的要求所以不再另行补强4.3 液面计的设计液面计的种类很多，常用的有玻璃板液面计和玻璃板液面计。它们都是外购的标准 件，只需要选用。玻璃板液面计有三种：透光式玻璃板液面计、反射式玻璃板液面计、 视镜式玻璃板液面计。根据选用表选用：选用反射式玻璃板液面计，标准号 HG21590-95法兰形式及其 代号C型（长颈对焊突面管法兰 HG20617-97 ,

17、液面计型号R型公称压力PN4.0,使用温 度0250E，液面计的主题材料代号：锻钢（16Mn，结构形式及其代号：普通型（无 代号），公称长度为1450mm排污口结构:V （排污口配螺塞）。液面计标记为：液面计 CR4.0- I -1450V根据筒体公称直径2000伽选择两个同样的液面计，单个质量为90 kg左右。两个液 面计接口管的安装位置如装配图所画。4.4 安全阀的选择安装位置：在离左封头切线处 2800mn处安装一安全阀。由操作压力决定安全阀的公称压力，由操作温度决定安全阀的使用温度范围，所以由本设计的温度、压力、介质等基本参数可以查得标准型号 A21H-40,公称通径DN取 80 伽，

18、外伸高度250mm焊接型式11,法兰型式 WN密封面型式RF与安全阀和接管连 接的法兰选择突面板式平焊管法兰HG20592-1997法兰RF（A）80-2.5，与壳体连接的接管为无缝钢管GB8163-87热轧钢管，尺寸为© 89X 12伽呵。4.5 鞍座的选择4.5.1鞍座结构和材料的选取卧式容器的支座有三种形式：鞍座、圈座、和支腿，常见的卧式容器和大型卧式储 罐、换热器等多采用鞍座，它是应用得最为广泛的一种卧式容器支座。置于支座上的卧 式容器，其情况和梁相似，有材料力学分析可知，梁弯曲产生的应力与支点的数目和位置有关。当尺寸和载荷一定时多支点在梁内产生的应力较小，因此支座数目似乎应

19、该多些好。但对于大型卧式容器而言，当采用多支座时，如果各支座的水平高度有差异或地 基沉陷不均匀，或壳体不直不圆等微小差异以及容器不同部位受力挠曲的相对变形不 同，是支座反力难以为个支点平均分摊，导致课题应力增大，因而体现不出多制作的优 点，故一般情况采用双支座。采用双支座时选取的原则如下： 双鞍座卧式容器的受力状态可简化为受均布载荷的外伸梁，由材料力学知，当外伸长度A=0.207L时，跨度中央的弯矩与支座截面处的弯矩绝对值相等，所以一般近似取A 0.2L ,其中L取两封头切线间距离，A为鞍座中心线至封头切线 间距离。 当鞍座邻近封头时，则封头对支座处筒体有加强刚性的作用。为了充分利用这 一加强

20、效应，在满足A <0.2L下应尽量使A乞0.5R0.此外，卧式容器由于温度或载荷变化时都会产生轴向的伸缩，因此容器两端的支座不能都固定在基础上，必须有一端能在基础上滑动，以避免产生过大的附加应力。通常的做法是将一个支座上的地脚螺栓孔做成长圆形，并且螺母不上紧，使其成为活动支座，而另一支座仍为固定支座。所以本设计就采用这种支座结构。 根据设备的公称直径和容 器的重量参照鞍座标准JB/T4712-1992选取鞍座结构及尺寸。鞍座的材料（除加强垫板 除外）为Q245R加强垫板的材料应与设备壳体材料相同为Q245R4.5.2容器载荷计算筒体的质量 m :查得圆筒体理论质量为2230.63 kgo

21、封头的质量m2：根据封头的名义厚度查得 2:1标准椭圆形封头理论质量为 345.34 kk。水压试验时水的质量m3:由常用压力容器手册查得公称直径 3000mm厚24mmB勺标 准椭圆封头的容积为1.13 m3,则容器容积为：V =V 封头 V 筒体=21.13224.5 = 16.395 m3(4.6)4水重 m3 =16.395 X 1000=16395 kgo附件的质量：m4=730.33Kg，保温质量：m5 =777.03Kg，平台质量：m6=1350Kg所以设备总质量为 m= m1 m2 m3 m4 m5 m6 =21828.33Kg4.5.3鞍座选取标准查得公称直径为2000mm勺

22、容器选择轻型(A),120。包角、焊制、六筋、带垫板，高 度为250mn的鞍座，允许载荷Q786kN>627.765kN为使封头对鞍座处的圆筒起加强作用， 可取A 0.5Rm，则选A=600mm左鞍座标记为JB/T4712-2007鞍座BI2000-F.右鞍座标 记为 JB/T4712-2007 鞍座 BI2000-S.具体尺寸如下表：表4.3鞍座标准尺寸表公称直径允许载荷鞍座咼度螺栓间距鞍座质量增加100mm高度DNQ/kNh12/kg增加的质量/kg20007862501940405344.5.4鞍座强度校核鞍座腹板的水平分力:FS -K9F=0.204 X 88038.202=17

23、959.8N查得鞍座包角支座反力：120°对应系数 K9 =0.204mg 17966.98 9.8FkN =88.038202kN2 21000鞍座腹板有效界面内的水平方向平拉应力:Hsb。byreHs -计算高度，取鞍座实际高度和 Rm3两者中的较小值，mmb0 -鞍座腹板厚度，mmbr -鞍座腹板有效宽度，取垫板宽度 b4与圆筒体的有效宽度b2 =b 1.56： Rm-e两 者中的较小值，mmre -鞍座垫板有效厚度，10mmFsH sb0' br re17959.8250 14 402 9.7= 2.427Mpa应力校核：鞍座材料Q235-A - F的许用应力=125

24、Mpa ,则-t ls 83.333Mpa3二9乞2 4 Sa35容器焊缝标准5.1 压力容器焊接结构设计要求焊缝分散原则；避免焊缝多条相交原则；对称质心布置原则；避开应力复杂区或应力峰值去原则；对接钢板的等厚连接原则；接头设计的开敞性原则；焊接坡口的设计原 则（焊缝填充金属尽量少；避免产生缺陷；焊缝坡口对称；有利于焊接防护；焊工操作 方便；复合钢板的坡口应有利于减少过渡层焊缝金属的稀释率）。5.2 筒体与椭圆封头的焊接接头压力容器受压部分的焊接接头分为 A B、C、D四类，查得封头与圆筒连接的环向 接头采用A类焊缝。焊接方法：采用手工电弧焊，其原理是利用电弧热量融化焊条和母材，由融化的金 属

25、结晶凝固而形成接缝，焊接材料为碳钢、低合金钢、不锈钢，应用范围广，适用短小 焊缝及全位置施焊，可适用在静止、冲击和振动载荷下工作的坚固密实的焊缝焊接，这种方法灵活方便，适应性强，设备简单，维修方便，生产率低，劳动强度高。封头与圆筒等厚采用对接焊接。平行长度任取。坡口形式为I型坡口。根据16MnR的抗拉强度二b=490Mpa和屈服点二s=325Mpa选择E50系列（强度要求： % > 490Mpa us >400Mpa的焊条，型号为E5014.该型号的焊条是铁粉钛型药皮（药 皮成分：氧化钛30%加铁粉），适用于全位置焊接，熔敷效率较高，脱渣性较好，焊 缝表面光滑，焊波整齐，角焊缝略凸

26、，能焊接一般的碳钢结构。5.3 管法兰与接管的焊接接头管法兰与接管焊接接头形式和尺寸参照标准HG20605-97根据公称通经DN 80选择坡口宽度b=6mm如附图中的局部放大图所示。5.4 接管与壳体的焊接接头所设的接管都是不带补强圈的插入式接管，接管插入壳体，接管与壳体间的焊接有全焊透和部分焊头两种，它们的焊接接头均属T形或角接接头。选择HG20583-1998标准中代号为G2的接头形式，基本尺寸为=50 _5 ; b = 20.5 ；p=1_0.5 ；k=：13，1且k_6，它适用于七=425，:. t _丄,因为所选接管的厚度都为壳体厚度的一半，2壳体的厚度为24mm所以符合要求。选择全

27、焊透工艺，可用于交变载荷，低温及有较大温度梯度工况。如附图中的局部放大图所示4,5 o6筒体和封头的校核计算6.1 筒体轴向应力校核6.1.1 由弯矩引起的轴向应力筒体中间处截面的弯矩:M1八 2(RFL41 *、m - hi )Il24A1+坐一匸 3L(6.1)式中F 鞍座反力，N;hiR m 椭圆圭寸头长轴外半径，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，mmmmmmmmRm = Rin1010001005mm22 2 汉(10052 5002 )”17966.98 x 9.8 x (4500 + 25 汉 2)M1 1 +丿 (4500 + 25汉 2 )24汉625

28、45004500+ 25 汉 2= 7.7107Nmmm2支座处截面上的弯矩:=-17966.98 9.8 6251 + 3 疋(4500 +25 述 2)M -FAA + Rm2_hj21 L 2AL 1汽I3L62510052 - 500214500 25 22 625 (4500 25 2),4 疋 5001 -3 (4500 25 2)(6.2)一 1.4 107Nmm由化工机械工程手册（上卷，P1199得K仁K2=1.0。因为丨M1|>>| M2|, 且Av Rm/2=762m,故最大轴向应力出现在跨中面，校核跨中面应力。筒体中间截面上最高点处(6.3)M,23.14Rm

29、、e'飞=r - G - C2 =10-0.3-3 = 6.7mm所以最低点处:7.7 10723.14 10056.7二-3.62M P a(6.4)' 11 = 3.62MPa鞍座截面处最高点处:M22日3.14K1Rm e-1.4 1073.14 1.0 10052 6.7=0.66MPa(6.5)最低点处:(6.6):4 = - 3 - 0.66MPa6.1.2 由设计压力引起的轴向应力pRm2 e(6.7)所以0.53 10052 6.7= 39.75MPa6.1.3 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J二2' = 39.75 3.6

30、2 =43.37M Pa-i1' = 0.0013MPa许用轴向拉压应力（T t=163MPa，而（T 2v c t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：A，.094 0.094 21.0.0013MPaRi1500根据A值查外压容器设计的材料温度线图得 B=150MPa取许用压缩应力c ac=150MPaI c 1 |< c ac，合格。6.2筒体和封头切向应力校核筒体切向应力计算:由化工机械工程手册Ka FT =Rm '；e0.880 313.88251524 21.2-0.0085MPa(6.8)(上卷,P11-100)查

31、得 K3=0.880, K4=0.401。所以封头切向应力计算:K4 FRm匚e0.401 313.88251524 21.2二 0.0039MPa(6.9)1.25 匕 1 ；h =1.25 匕 JK P DN2-e= 1.25 1631 2.16 30002 21.2二 50.9MPa因 h ： 1 .2 5 A _匚山所以合格6.1壳体圆筒应力校核内压工况，最大弯矩处圆筒截面轴向应力 由压力引起的圆筒截面轴向应力 有压力引起的圆筒轴向应力、p 二 pcRm/(2、e) =(0.53000 1005)/(2 6.700) = 39.75Mpa由弯矩引起的圆筒轴向应力最高点处：、h = -M

32、 /(Rm ' e)工(4.19 107)/(二 10052 6.7) =1.97Mpa最低点处= M /(R；、e) =(4.19 107)/(二 10052 6.7) =1.97Mpa轴向应力组合与校核组合轴向压应力= -1.97 = -1.97Mpa内压工况，组合轴向压应力_二c =83.18，合格组合轴向拉应力 6= 39.75 1.97 =41.72MPa内压工况，组合轴向拉应力匚2打二七=124.96MPa压力试验工况，最大弯矩处圆筒截面轴向应力由试验压力引起的圆筒截面轴向应力、p =PTRm/(2、e) =(0.66695 1005)/(2 6.700) =50.02Mp

33、a由弯矩引起的圆筒轴向应力最高点处：dh = -M /(irR；)=(5.13I07)/(兀"0052 汉 6.7) = -2.41Mpa最低点处：=M /(二R；、e) =(5.13 107)/(二 10052 6.7) =2.41Mpa轴向应力组合与校核组合轴向压应力 ；.-；h - -2.41 - -2.41Mpa压力试验工况，组合轴向压应力二2p 5 =50.02 2.41 = 52.43MPa压力试验工况，组合轴向拉应力二2乞；打 =187.43MPa内压工况，左支座处圆筒截面轴向应力由压力引起的圆筒截面轴向应力由压力引起的圆筒轴向应力、p = pcRm/(2、.e) =(

34、0.53000 1005)/(2 6.700) = 39.75Mpa由弯矩引起的圆筒轴向应力最高点处：、h = -M /(水尺、e)二-(7.3 106)/(二 0.10661 10052 6.7) = 3.22MPa式中：系数K, =0.10661最低点处：=M /(二K2R；、e)二-(7.3 106)/(二 0.19235 10052 6.7) =-1.79MPa式中：系数K2 =0.19235轴向拉应力组合与校核组合轴向拉应力，二3 =匚 p 二 h = 39.75 3.22 二 42.97MPa内压工况，组合轴向拉应力 二3 %刁七=124.96MPa组合轴向压应力 二4 -厂-1.

35、79 - -1.79MPa内压工况，组合轴向压应力 二4 - 二c =83.18MPa压力试验工况，左支座处圆筒截面轴向压应力由压力引起的圆筒截面轴向应力由压力引起的圆筒轴向应力、p 二 PTRm/(2、e) =(0.66695 1005)/(2 6.700) = 50.02Mpa由弯矩引起的圆筒轴向应力最高点处：二M /(二QR；、e)二(9.01 106)/(二 0.10661 10052 6.7) = 3.97MPa 式中：系数K1 =0.10661最低点处：=M/(*2Rm、e) =-(9.01 106)/(二 0.19235 10052 6.7) =-2.20MPa 式中：系数K2

36、= 0.19235轴向拉应力组合与校核组合轴向拉应力，匚3=50.02 3.97 =53.99MPa内压工况，组合轴向拉应力 匚3 _； =187.43MPa组合轴向压应力 匚4 =二2.20 = 2.20MPa内压工况，组合轴向压应力 二4岂；c =83.18MPa内压工况，右支座处圆筒截面轴向应力由压力引起的圆筒截面轴向应力由压力引起的圆筒轴向应力、p = PcRm/(2、e) =(0.53000 1005)/(2 6.700) = 39.75Mpa由弯矩引起的圆筒轴向应力最高点处：h 二-M /f：K1Rm e)二-(7.3 106)/(二 0.10661 10052 6.7) = 3.

37、22MPa式中：系数Ki =0.10661最低点处：r 二 M /(二K2R； e)二-(7.3 106)/(二 0.19235 10052 6.7) =-1.79MPa式中：系数K2 = 0.19235轴向拉应力组合与校核组合轴向拉应力，6 二二 p 6 二 39.75 - 3.22 二 42.97MPa内压工况，组合轴向拉应力乞二七=124.96MPa组合轴向压应力 匚4 =6 =一1.79 = 1.79MPa内压工况，组合轴向压应力匚4 -匸c =83.18MPa压力试验工况，右支座处圆筒截面轴向压应力由压力引起的圆筒截面轴向应力由压力引起的圆筒轴向应力、p =PTRm/(2、e) =(

38、0.66695 1005)/(2 6.700) -50.02Mpa由弯矩引起的圆筒轴向应力最高点处：h 二-M /f：K1Rm、e)二-(9.01 106)/(二 0.10661 10052 6.7) = 3.97MPa式中：系数K 0.10661最低点处： =M /(二K2R； 、e) = 一(9.01 106)/(： 0.19235 10052 6.7) =-2.20MPa式中：系数K2 =0.19235轴向拉应力组合与校核组合轴向拉应力，二3 - p 二 h 二 50.02 3.97 二 53.99MPa内压工况，组合轴向拉应力匚3乞二七=187.43MPa组合轴向压应力 匚42.20

39、= 2.20MPa内压工况，组合轴向压应力J乞匸c =83.18MPa左支座处圆筒截面切向剪应力计算因A> Rm/2，故按圆筒未被封头加强计算圆筒切向剪应力=K3V/(R、e) =1.17069 70888.56/(1005 6.7) =12.32MPa式中：系数K3 -1.17069内压工况，圆筒剪应力校核圆筒剪应力.=12.32乞0.8二七=117.61合格右支座处圆筒截面切向剪应力计算因A> Rm/2，故按圆筒未被封头加强计算圆筒切向剪应力二 K3V/(R、e) =1.17069 (-71528.45)心005 6.7) =-12.44MPa 式中：系数K3 =1.17069

40、内压工况，圆筒剪应力校核圆筒剪应力.=12.32乞0.8二七=117.61合格操作工况，左鞍座截面最低点处，圆筒周向应力垫板起加强作用时，鞍座截面最低点处，圆筒周向应力计算二5 =-kK5F/(、.e 、.re)b2二-0.1000 0.76026 89991.06/(6.7 9.7 402.01) =-1.04MPa 式中：系数K5 =0.76026鞍座截面最低点处，圆筒周向应力校核压力试验工况，圆筒周向应力:5 _09s，=187.42合格操作工况，左鞍座边角处，圆筒周向应力垫板起加强作用时，鞍座边角处圆筒周向应力计算因L/Rm <8，所以2 2入二十/4(飞、re)b2-12K6F

41、 “L 心飞)】=-899991.06/4 (6.7 - 9.7) 402.01-12 0.02288 89991.06 1005/4550 (6.729.72)-42.67MPa式中：系数K6 =0.02288鞍座边角处，圆筒周向应力校核内压工况，圆筒周向应力乞1.25二七=183.76 合格压力试验工况，左鞍座边角处，圆筒周向应力垫板起加强作用时，鞍座边角处圆筒周向应力计算因L/Rm 8，所以2 2二6 =F/4(、e 、re)b2 "2K6F RmL 心 e ' re)-110823.88/4 (6.7 9.7) 402.01 -12 0.02288 110823.88

42、 1005/4550 (6.72 9.72) 式 中52系数MKa，=0.02288鞍座边角处，圆筒周向应力校核内压工况，圆筒周向应力:6 _1.25；_-=187.42 合格操作工况，右鞍座边角处，圆筒周向应力垫板起加强作用时，鞍座边角处圆筒周向应力计算因L/Rm <8，所以二6 = -F/4(、e 沁息-12K6F RmL/(、鳥)2 2=-90546.24/4 (6.79.7) 402.01 -12 0.02288 90546.24 1005/4550 (6.79.7 )-42.94MPa式中：系数K6 =0.02288鞍座边角处，圆筒周向应力校核内压工况，圆筒周向应力 二6岂1.

43、25二七=183.76 合格压力试验工况，左鞍座边角处，圆筒周向应力垫板起加强作用时，鞍座边角处圆筒周向应力计算因L/Rm <8，所以二 6 =F/4(、e eh -12" RmL/(、； 辽)2 2-111463.78/4 (6.7 9.7) 402.01-12 0.02288 111463.78 1005/4550 (6.72 9.72) =-52.86 MPa式中：系数K6 =0.02288鞍座边角处，圆筒周向应力校核压力试验工况，圆筒周向应力二6乞0.9；=187.42合格操作工况，左鞍座垫板边缘处，圆筒周向应力因L/Rm ：8，所以''6 = -F /

44、(4、eb2)-12K6F Rm/(L、j)2 = -89991.06/4 6.7 402.01 -12 0.01880 889991.06 1005/(4550 6.7 )-108.27MPa式中：系数K6 =0.01880鞍座垫板边缘外，圆筒周向应力校核内压工况，圆筒周向应力；6叮.25；汀=183.76合格压力试验工况，左鞍座垫板边缘处，圆筒周向应力因L/Rm <8，所以二6 二-F /(4、eb2)-12K6F Rm/(L、)=-110823.88/(4 6.7 402.01) -12 0.01880 110823.88 1005/(4550.00 6.72)133.33MPa式

45、中：系数K6 =0.01880鞍座垫板边缘外，圆筒周向应力校核内压工况，圆筒周向应力二6乞0.9=187.42合格操作工况，右鞍座垫板边缘处，圆筒周向应力因L/Rm <8，所以二6 二-F/(4 eb2)-12K6F Rm/(L、；)2= -90546.24/(4 6.7 402.01)-12 0.01880 90546.24 1005 /(4550.00 6.72)=-108.94MPa式中：系数心=0.01880鞍座垫板边缘外，圆筒周向应力校核内压工况，圆筒周向应力:6 一 1.25；_-t =183.76合格压力试验工况，左鞍座垫板边缘处，圆筒周向应力因L/Rm <8，所以&

46、#39; ' 2二 6 二-F /(4、eb2)-12K6F Rm/(L、e )2= -111463.78/(4 6.7 402.01) -12 0.01880 111463.78 1005/(4550.00 6.7 )=-134.10MPa式中：系数 K6 =0.01880鞍座垫板边缘外，圆筒周向应力校核内压工况，圆筒周向应力；6 _0.9；s' =187.42合格7人孔开孔补强计算7.1人孔开孔补强根据GB150.3”6.开孔与开孔补强”，因为接管为插入式接管，补强机构为带补强结构人孔的开孔直径为 d 二 d2(C2 CJ =506.00 2 (3 0.3) = 512.6

47、0mm圆筒开孔所需补强面积圆筒计算厚度、二 PcDi/(2；J -巳)-0.53000 2000.00/(2 147.01 1 -0.53000)= 3.612圆筒开孔所需补强面积A 二 d、2、( nt Ct2 Ct1)(1 - fr) =512.60 2.612 2 3.612 (12.00-3-0.3) (1 -1) = 1851.33mm有效补强范围有效宽度B =2d =2 512.60 =1025.20mmB =d 2、n 2、nt =512.60 2 10 2 12.000 = 556.60mm取二者最大值，B=1025.20有效高度外侧有效高度m =(d'nt)1/2 =

48、(512.60 12.000)1/2 = 78.43mmh2 二 250.00mm取二者较小值，h1 = 78.43mm内侧有效高度=(d、nt)1/2 =(512.60 12.000)1/2 =78.43mmh2 = 0.00mm取二者较小值，h2 = 0.00mm有效补强面积圆筒多余金属面积筒体有效厚度e -C2 -C1 =10-0.3-3=6.7mm圆筒多余金属面积Al = (B d)(：e -'Ct2 'CtJCe - 'J(1 ' fr)= (102.50 512.60) (6.7 3.612)2 (12.000 - 3 - .03) (6.7 3.612) (1 -1) = 1583.09mm2接管多余金属面积接管计算厚度、t =PcD°/(2汀Pc)= 0.53000 530.00/(2 147.01 1 0.53000) = 0.954mm接管多余金属面积A2 =2h1('nt " Ct2 弋廿-、t)fr 2h2 0 nt "