40立方液化气储罐,设计方案(40立方液化石油气储罐)

1、 40立方液化气储罐一.设计背景该储罐由菏泽锅炉厂有限公司设计，是用来盛装生产用的液化石油气的容器。设计压力为1.77Mpa，温度在-2054摄氏度范围内，设备空重约为8920Kg，体积为10立方米，属于中压容器。石油液化气为易燃易爆介质，且有毒，因此选材基本采用Q345R。此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。二.总的技术特性：技术特性表容器类别 类三设计压力 MPa1.77设计温度 -2054最高工作压力 MPa1.77水压试验压力 MPa2.25气密性试验压力 MPa1.77焊接接头系数1腐蚀欲量 mm

2、1操作介质液化石油气充装系数0.9设备容积 立方米40三.储气罐基本构成储气罐是一个承受内压的钢制焊接压力容器。在规定的使用温度和对应的工作压力下，应保证安全可靠，罐体的基本结构部件应包括人孔、封头、筒体、法兰、支座。 图1储气罐的结构简图1.1筒体 本产品的简体是用钢板卷焊成筒节后组焊而成，这时的简体有纵环焊缝。1.2封头 按几何形状不同，有椭圆形封头，球形封头，蝶形封头，锥形封头和平盖等各种形式。封头和简体组合在一起构成一台容器壳体的主要部分，也是最主要的受压元件之一。此储气罐选择的是椭圆形封头。 从制造方法分，封头有整体成形和分片成形后组焊成一体的两种。当封头直径较大，超出生产能力时，多

3、采用分片成形方法制造，分片成形控制难度大，易出现不合格产品。对整体成形的封头尺寸、形状，虽然易控制但一般需要有大型冲压模具的压力机或大型旋压设备，工艺设备庞大，制造成本高。 从封头成形方式讲，有冷压成形、热压成形和旋压成形。对于壁厚较薄的封头，一般采用冷压成形。 采用调质钢板制造的封头或封头瓣片，为不破坏钢板调质状态的力学性能，节省模具制造费用，往往采用多点冷压成形法制造。 当封头厚度较大时，均采用热压成形法，即将封头坯料加热至9001000。钢板在高温下冲压产生塑性变形而成形，此时对于有些材料（如正火态钢板），由于改变了原始状态的力学性能，为恢复和改善其力学性能，封头冲压成形后还要做正火、正

4、火+回火或淬火+回火等相应的热处理。对于直径大且厚度薄的封头，采用旋压成形法制造是最经济最合理的选择。1.3接管和法兰 接管和法兰作用是连接或供人进入容器内部的，是容器的主要组成部分。接管与壳体间的焊接接头一般为角接接头或T形接头，但对于连接二者之间的焊缝，如果是壳体上开坡口时，则称为对接焊缝，壳体上不开坡口时称为角接焊缝。1.4密封元件 密封元件是两法兰之间保证容器内部介质不发生泄漏的关键元件。对于不同的工件条件要求有不同的密封结构形式和不同材质及形式的垫片，在制造时对于密封垫材料和形式不得随意更改。2.1.6支座立式容器主要采用鞍式支座。30立方液化石油气储罐（30立方液化气储罐-30立方

5、石油液化气储罐）菏泽锅炉厂有限公司 联系方式15552391068四.技术要求 （1）本设备按照GB150-1998钢制压力容器进行制造，检测与验收，并接受压力容器安全技术监察规程的监督。 （2）制造筒体、封头、人孔接管、用Q345R钢板符合GB6654-1996及第二次改造通知单的规定，人孔法兰盖用钢板正火状态供货。帯颈对焊法兰、接管用Q345R应符合JB4726-2000，壳体用Q345R钢板应逐张进行冲击试验，方法按照GB/T229的规定，三个试样的平均值大于等于54J。 （3）设备焊接工艺规程按照JB/T4709-2000，焊接工艺评定按照JB4708-200

6、0.所有角接接头的焊接表面须打磨圆滑过渡。 （4）设备中每条A、B类焊接接头应进行100%射线检测，按照JB/T4730.2-2005的规定，二级合格。所用D类焊剂接头、DN<250的接管与法兰的B类焊接接头及所有与承压件相焊接的角接接头，应进行100%表面磁粉检测，按照JB/T4730.4-2005的规定，一级合格。 （5）设备应进行整体焊后消除应力热处理，热处理后不得在设备本体上进行施焊。 （6)最终热处理后，对设备中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

7、一处。 (7）未注明角接接头焊脚高度均等于两相焊件中之较薄件的厚度，且须为连续焊。 （8)设备制造完毕后进行水压试验。水压试验应力见技术要求表。水压试验合格后应将积水排净吹干。菏泽锅炉厂有限公司 联系方式15552391068 (9）水压试验合格后，应进行气密性试验，试验应力见技术特性表。 （10)设备制造完毕后除锈涂铁红醇酸底漆一遍，再涂银粉醇酸清漆一遍，沿罐体水平中心线用红漆刷一道红色色带，宽度为150mm，在筒体两侧的重心处用红色油漆喷印重新标志，应在重心标志上方喷印LPG字样，重心标志的左侧喷应严禁烟火字样，右侧喷应禁止施焊的字样，标志、字样高度不得小于200

8、mm。 (11)设备的油漆、包装、运输按照JB/T4711-2003压力容器涂覆与运输包装的规定。 (12)本储罐安装时，其纵轴应向排污方向倾斜千分之三。 (13)固定支座的连接采用一个螺母拧紧；活动支座用两个螺母，第一个螺母不拧紧，与支座的距离为1至3毫米，用第二个螺母锁紧。 (14)本储罐必须在有遮阳和水喷淋装置的条件下适用。4.焊接工艺规程: 此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。因此合理地制定焊接工艺规程非常必要。根据GB150-1998钢制压力容器对压力容器主要受压部位的焊接接头分为以下四类，结合实

9、际工程的需要，分类如下： 焊缝编号和分布位置示意图 其中A、B、D分别表示焊接接头的形式 五.材料选择 Q345R钢是屈服强度为340MPa级的压力容器专用板，它具有良好的综合力学性能和工艺性能。磷、硫含量略低于低合金高强度钢板Q345(Q345R)钢，除抗拉强度、延伸率要求比Q345(Q345R)钢有所提高外，还要求保证冲击韧性。它是目前我国用途最广、用量最大的压力容器专用钢板。Q345R材料性能分析：元素CSiMnPSAlt质量分数（）0.200.551.20-1.600.0150.0150.020Q345R材料特性分析：Q345R钢的基体组织为铁素体+珠光体，是低合金高强钢中应用最广泛的

10、钢，有比较成熟的经验，屈服强度为294343MPa，基本属于热轧的低合金钢，其综合性能、焊接性及加工工艺性能均优于普通碳素钏，且质量稳定，其使用温度在-40452范刖内，Q345R钢作为低温压力容器时，为改善低温性能，可以在正火处理后使用。Q345R钢是在低碳钢的基础上加入了少量合金，其加工性能与低碳钢相似，具有较好的塑性和焊接性。由于加入了少量合金元素，其强度增加，淬硬倾向比低碳钢大，所以在较低温度下或刚性大、壁厚结构的焊接时，需要考虑采取预热措施，预防冷裂纹的产生，本设计中板厚18mm，壁厚较薄，小于30mm，均不用预热焊后亦不必作消除应力处理。30立方液化石油气储罐（30立方液化气储罐-

11、30立方石油液化气储罐）菏泽锅炉厂有限公司 联系方式15552391068六.焊接技术特性及要求 6.1技术特性： 液化石油气储罐材料Q345R，工作压力在1.77 MPa，属于第三类压力容器，工作温度-1952，设计温度52，腐蚀裕度2.0mm，焊接接头系数1.0，液压试验压力2.33MPa（卧放），全容积10m3，充装系数0.9，安全阀开启压力2.0MPa6.2技术要求： 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

12、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IOO%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/10008，12mm，安装垂直度允差为12mm 6)裙座螺栓孔中心圆直径允差

13、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 II)热处理后，设备本体不得再行施焊30立方液化石油气储罐（30立方液化气储罐-30立方石油液化气储罐）菏泽锅炉厂有限公司 联系

14、方式15552391068七.焊接工艺设计 7.1焊缝编号及示意图其中A、B、C、D分别表示焊接接头的形式7.2接管与壳体.封头的焊接（D1，D1.B4,D2A3B3）由GB150-1998钢制压力容器规定，接管，人孔，凸缘补强圈等与壳体连接的接头。为D类焊缝。由此选择焊缝类型为D类焊缝。金属牌号及规格：Q345R7.2.1焊接方法的选择 手工电弧焊的优点 焊接设备价格低.简单。 焊条品种齐全，可以焊接多种不同的金属，包括最常用的金属和合金。 在狭窄空问焊接的场合，采用手工电弧焊比较方便、实用。 对于同样的焊接设备，采用不同的电流设置，获得满足使用要求的焊缝。 适合各

15、种位置的焊接。 与气体保护焊相比，不易受到风的影响。 对焊接金属的最大厚度没有限制 在大多数天气情况下都可以进行焊接。 手工电弧焊的缺点 不适合焊接厚度小于1. 5mm的薄板。 负载率和总的熔敷效率一般比送丝焊接方法低，当焊条消耗完毕或需要更换焊条时，焊接过程也暂时中断。 并非整根焊条都可以充分利用，焊钳中被夹持的部分必须丢弃，一般要浪费2550mm长度的焊条。 频繁地更换焊条也增加了焊接缺陷的产生埋弧自动焊的优点是： 生产效率高。埋弧自动焊的生产率可比手工焊提高510倍。因为埋弧自 动焊时焊丝上无药皮，焊丝可很长，并能连续送进而无需更换焊条。故可采用大电流焊接（比手工焊大68倍），电弧热量大

16、，焊丝熔化快，熔深也大，焊接速度比手工焊快的多。板厚30毫米以下的自动焊可1不开坡口，而且焊接变形小。焊剂层对焊缝金属的保护好，所以焊缝质量好。节约钢材和电能。钢板厚度一般在30毫米以下时，埋弧自动焊可不开坡口，这就大大节省了钢材，而且由于电弧被焊剂保护着，使电弧的热得到充分利用，从而节省了电能。改善了劳动条件。除减少劳动量以外，由于自动焊看不到弧光，焊接过程中发出的气体量少，这对保护焊工眼睛和身体健康是有益的。埋弧自动焊的缺点是适应能力差，只能在水平位置焊接长直焊缝或大直径的环焊缝。综合考虑由于进行的是双面焊缝，手工电弧焊设备简单，操作方便适合全位焊接的特点，因而内面采用手工电弧焊而外面采用

17、加入熔深，提高生产率，采用埋弧焊。最终采用焊接方法为：手工电弧焊+埋弧焊。菏泽锅炉厂有限公司 联系方式155523910687.2.2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。因而最终选择U型坡口，具体的坡口形式如下图所示：7.2.3焊接姿势：平焊7.2.4焊接村料的选择 1)焊条的选择：焊条的选用主要考虑焊缝的使用性和施焊的工艺性，焊条选择的主要原则有以下几点。(l)根据被

18、焊金属材料的类型，选择相应焊条种类的大类。如焊接母材是普通低合金钢时，选用结构钢类型的焊条。 (2)根据被焊母材的性能，选用与其性能相同的焊条，或选用熔敷金属与母材化学成分类型相同的焊条，以保证母材性能与焊缝相同。 (3)选择焊条时还要考虑工艺方面，主要是操作方便，易获得优良的焊缝。 (4)从价格考虑，在满足性能及施工要求的前提下，尽量选用熔敷效率高、价格低的焊条，从而提高生产率，降低成本。 2)焊丝的选择： 药芯焊丝国内应用尚不普遍，活性焊丝主要用于气体保护焊，故选择实芯焊丝。常用的低合金埋弧焊实芯焊丝有以下三类： (l)低锰焊丝（如H08A）：常配合高锰焊剂，用于低碳钢和强度较低的低合金钢

19、焊接(2)中锰焊丝（如H08MnA，HIOMnSi）：主要用于低合金钢焊接，并可配低锰焊剂焊接低碳钢(3)高锰焊丝（如HIOMn2，H08Mn2Si）：用于焊接低合金钢。3)焊剂的选择：说明：JQ.SJl01是氟碱型烧结焊剂，碱度约为1.8，灰色圆形颗粒，粒度为2.00.28mm（1060日）。焊接时电弧燃烧稳定，脱渣容易，焊接成型美观，熔敷金属具有较高的低温冲击韧惟，可交直流两用，直流焊接时焊丝接正极。用途：配合适当的焊丝（如H08MnA、HIOMn2、H08MnMoA、H08Mn2MoA等），可焊接多种低合金结构钢，如船体、锅炉水力容器、管道等。可用于多层焊、双面单道焊、多丝焊及窄问隙埋弧

20、焊。焊剂参考成分(%)SPSiO2+TiO2GaO+MgOAl2O3+MnOGaF20.0600.0801525253520301525熔拂金属力学性能（按GB/T5293-1999）项目配合焊丝b(Mpa)s(Mpa)5(%)AKV(J)室温0-20-40H08MnA415550330221501108027H10Mn2480650400221501108027H08MnMoA55065042020907034_H08Mn2MoA62075050020907034_ 配合HIOMnSi等焊丝可焊接低碳钢和某些低合金钢(Q345R)结构。故选择焊剂SJl01 根据焊接丁艺要求，选用焊条J507

21、，并查常用焊丝焊剂表，选用焊丝HlOMnSi焊剂SJIOI。1)工艺要求:(1) 坡口加工：机加工坡口处理方法：为不影响焊接质量，在施焊前应当清除坡口以及母材两侧表面20mm范围内（以离坡口边缘的距离计算）的氧化物，油污，熔渣以及其他由害物质。(2) 层间温度：100-252(3) 清根方法：碳弧气爆并打磨2)工艺顺序(1)坡口清理(2)装配点焊(3)内面焊条电弧焊(4)外面清根并打磨(5)外面埋弧焊3)焊接规范内面焊接焊条电弧焊1)确定焊条直径根据过程装备制造与检测表5-24得:由被焊工件的厚度选择焊条直径为5mm2)焊接电流的确定根据焊条直径查过程装备制造与检测表5-15，确定焊接电流为2

22、00-270A 3)焊接电压的确定手工电弧焊，焊接电压选择为22-30V，其电压主要由电弧长度决定，电弧长则电弧电压高，反之则电压低。电弧过长则不稳定，熔深浅，熔宽增加，易产生咬边等缺陷，同时空气容易侵入，易产生气孔，飞溅严重，浪费焊条，电能，效率低。生产中尽量采用短弧焊接，电弧长度一般为2-6mm4)焊接速度V的确定由书本查得焊接线能量约为qv=18KJ/cm：由焊接线能量公式qv=0. 7UI/v得焊接速度为v=O. 7*(2030)*(200270) /18KJ.cm-l=1520cm/min选择焊接速度约为18cm/min 5)电源利-类以及极性的确定由J507焊条对应国标为E5015

23、，即说明熔敷金属抗拉强度为50MPa，焊条适应焊接位置为平焊，药皮类型为低氢钠型，焊接电源为直流反接。6)焊接层数的确定厚板焊接一般要开坡口，同时采用多层多道焊，每层焊接厚度步超过5mm，手工电弧焊一次最大熔深约为68mm当每层厚度约为焊条直径的0.81.2倍时，牛产效率高。由公式n=D/d（此处厚度用D表示）得焊接层数n=18/5=4层7)焊钳，焊接电缆的确定由过程装备制造一与检测表5-9得，选择G325可以满足焊接要求8) 焊工护目遮光镜片选用由过程装备制造与检测表5-11以及焊接电流为200-270A，选择电弧镜片号为11-12;碳弧气爆镜片为12-14外面焊接埋弧焊选择焊丝直径为5mm

24、以及焊接速度要求选择MZ-IOOO型焊机根据手工电弧焊工艺参数的确定方法依次确定各参数如下表格焊接牌号及焊丝焊剂焊丝直径（）电源种类及极性焊接电流（A）焊接电压(V)焊接速度(cm/min)J507H10MnSi+SJ1015直流反接400-120032-36>22接管与封头，其中各种设计角度及尺寸来源于过程设备设计附表，表B3中内容。筒体体的焊接详图如下，（图二）接管与壳体焊缝详图 （图三）接管与底封头焊接详图ID，接管专底封头焊接详图 7.3各筒节纵向焊缝焊接工艺分析由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

25、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。因而确定为A类接头，7.3.1工艺要求：1）坡口加工方法：机加工坡口，并清除油锈2) 后热温度及保温时间：250-300'C *2hr3) 清根方法：碳弧气刨并打磨4) 焊接接头如图示：（图四）筒体纵向焊接接头详图7.3.2工艺顺序：1清理坡口，并进行磁粉检测(MT) 2进行装配点焊 3内部进行焊条电弧焊 4外部清根并打磨，进行MT检测 5外部进行埋弧焊6焊后热处理7.3.3焊接规范：焊接牌号及焊丝焊剂焊丝直径（）电源种类及极性焊接电流（A）焊接电压(V)焊接速度(cm/min)内面手工电弧焊J507H10MnSi5直流反接200-

26、27022-26>18外面埋弧焊J507H10MnSi5直流反接400-100032-36>227.4各筒节环向焊缝焊接工艺分析由同标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。因而经确定筒节环向焊缝为B类焊缝。7.4.1工艺要求：（前面已经详细叙述过确定过程，不再赘述） 1坡口加工方法：机加工坡口，并清除油锈)2) 后热温度及保温时间：250-3002hr3) 清根方法：碳弧气刨并打磨 4) ) 焊接接头如图所示：筒体环向焊接接头详图4.4.2工艺顺序：1清理坡口，并进行磁粉检测( VIT)2并进行装配点焊

27、3内部进行焊条电弧焊4外部清根并打磨，进行MT检测5外部进行埋弧焊7.4焊后热处理工艺参数1)热件入炉或出炉时的温度不得超过400，但对厚度差较大、结构复杂、尺寸稳定性要求较高、残余应力值要求较低的被加热件，其入炉或出炉时的炉内温度一般不宜超过300。2)升温至400后，加热区升温速度不得超过(5000/bs)/h，且不得超过200h，最小可为52h。3)温时，加热区内任意5000mm长度内的温差不得大于120。4)温时，加热区内最高一与最低温度之差不宜超过65。5)温保温期间，应控制加热区气氛，防止焊件表面过度氧化。6)炉温高于400时，加热区降温速度不得超过(6500/8s)l1，且不得超

28、过260/h，最小可为52/h。7)焊件按1）炉温度出炉后应在静止空气中继续冷却八.液化石油气储罐检验方案一、设备概况及其基本参数：容器类别：第类压力容器 设计压力：1.86Mpa 设计温度-1952，介质：液化石油气 材质：封头：Q345R 筒体：Q345R二、 检验依据：1、压力容器安全技术监察规程2、在用压力容器检验规则3、压力容器使用登记管理规则4、GB150-1998钢制压力容器5、JB4730-94压力容器无损检测三、检验准备：1、检验人员：a、应具备相应项目检验资格；b、设置现场安全监督（项目负责人）兼。2、检验仪器准备：a、磁探机；b、超探机；c、测厚仪、硬度计；d、焊缝检验尺

29、、长度检验尺；e、照明灯（应急灯）；f、带漏电保护器的电线盘；g、角向磨光机、砂轮片；h、着色探伤剂。以上检验仪器需在检定期内，且处于完好状态。3、审查资料：a、设备的竣工图，质量证明书。b、锅炉压力容器监督检验单位出具的安全质量监检报告。c、设备的运行记录，灌（充）装记录，有关运行参数记录，介质成份，载荷变化情况，运行中出现的异常情况等资料。d、有关修理、改造、施工记录、检验报告。4、设备准备：a、罐内介质排除干净，盲死隔断（气）液体来源。b、罐内残余液（气）体必须进行置换、清洗，氧含量应在1821%（体积比）之间。c、打开人孔，清理罐内杂质，将所有焊缝及两侧（包括接管角焊缝）各150mm范

30、围打磨除锈至露出金属光泽。四：检验项目：(1):内外部宏观检验：1、表面检验：a、罐体表面质量，接口部位，焊接接头的裂纹、过热、变形、泄漏。b、表面腐蚀、机械损伤。c、支撑或支座的损坏，基础下沉、倾斜、开裂，紧固螺栓。2、结构检查：a、封头形式、简体与封头的连接方式。b、焊缝布置、支座形式与布置。c、开孔与补强。d、排放装置。e、安全附件及仪表。3、几何尺寸检验：a、焊缝对口错边量、棱角度、咬边。b、焊缝表面质量，角焊缝的焊脚尺寸，对接焊缝余高。c、同断面最大最小直径差。d、封头表面凹凸量，直边高度和纵向皱折。(2):测厚检验：a、壳体：每块板测量5点、4个板角距板边各lOOmm处各测1点，板中心测1点。b、封头：测9点，按O