40立方米液氨储罐课程设计说明书

1、 摘要本设计是针对过程设备设计这门课程所安排的一次课程设计，是对这 门课程的一次总结，要综合运用所学的知识并查阅相关书籍完成设计。本设计的液料为液氨，它是一种无色液体。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 C,沸点-33.35 C,自燃点651.11 r，蒸汽压1013.08k Pa(25.7 C)。蒸汽与空气混合物爆炸极限为16 25% (最易引燃浓度为17%氨在20C水中溶解度 34%,25C时,在无水乙醇中溶解度10%在甲醇中溶解度16%,溶于氯仿、乙醚,它是许多元素和化合物的良好溶剂。 水溶液呈碱性。 液态氨将侵蚀

2、某些塑料制 品, 橡胶和涂层。遇热、明火，难以点燃而危险性极低，但氨和空气混合物达 到上述浓度范围遇火和燃烧或爆炸，如有油类或其它可燃物存在则危险性极 高。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，按容器的选材、壁厚计算、强度核算、附件选择、焊缝标准也有一些设备没有的设计顺序， 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，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

3、章可循，并考虑到结构方面的要求，合理地进行设计课程设计任务书、课程设计要求:使用国家最新压力容器标准、规范进行设计，掌握典型过程设备设计的全过程。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。掌握电算设计计算，要求设计思路清晰，计算数据准确、可靠，且正确掌握计算机操作和专业软件的使用。掌握工程图纸的计算机绘图。课程设计全部工作由学生本人独立完成。、设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）设计条件表序号项目数值单位备注1名称液氨储罐2用途液氨储存3最高工作压力1.95MPa由介质温度确定4工作温度-20 48C5公称容积（Vg）40M36工作压力波

4、动情况可不考虑7装量系数（ V）0.858工作介质液氨（中度危害）9使用地点邯郸市室外管口表公称规格连接尺寸标准连接面形式用途或名称PN 2.5 DN80HG/T20592-2009FM液相进口管PN 2.5 DN80HG/T20592-2009FM液相出口管PN 2.5 DN80HG/T20592-2009FM排气管PN 2.5 DN80HG/T20592-2009FM排污管PN 2.5 DN25HG/T20592-2009FM压力表接口PN 2.5 DN25HG/T20592-2009FM温度计接管PN 2.5 DN80HG/T20592-2009FM安全阀接口PN 2.5 DN32HG/

5、T20592-2009FM液位计接口PN 2.5 DN500HG/T20592-2009MFM人孑L三、课程设计主要内容设备工艺设计设备结构设计设备强度计算技术条件编制绘制设备总装配图编制设计说明书四、学生应交出的设计文件（论文）1.设计说明书一份;2 .总装配图一张（A1图纸一张）;IV VII摘要课程设计任务书目录II1.1 盛装液氨的压力容器设计储存量1.2 设备的初步选型及轮廓尺寸的确定1.2.11.2.2设备的初步选型 设备的轮廓尺寸的确定1111第二部分设备的机械设计2.1 设计条件的确定 2.1.1 设计压力的确定2.1.2 设计温度的确定2.1.3 设计条件表 2 2 设备的结

6、构设计 .2.2.12.2.22.2.32.2.42.2.5筒体和封头的结构设计 接管与法兰设计 附件设计 支座结构设计 焊接接点的设计 2.3 设备的强度计算2.3.12.3.22.3.32.3.4设备总体壁厚计 压力试验校核 . 设备的应力校核 开孔补强计算 .3334444814161818202131第三部分技术条件编制323.13.23.33.43.53.63.7容器类别的确定材料要求 无损检测要求 . 材料供货要求 . 锻件要求 热处理要求 焊接材料要求 .3.8 总装配图技术要求3232323232333335参考文献36结束语37 第一部分设备的工艺设计1.1盛装液氨的压力容器

7、设计储存量盛装液化气体的压力容器设计存储量W瑯 VPt式中，W储存量，t ；装量系数；V压力容器容积，m ；R 设计温度下饱和液体密度，t/m3则设计储存量 W=0.85X 40 m3 X 0.5663kg/L=19.25t=1.925 X 104 kg1.2设备的初步选型及轮廓尺寸的确定1.2.1设备的初步选型主体结构采用卧式圆柱形储罐 筒体采用圆柱形筒体 封头采用标准椭圆形封头1.2.2设备的轮廓尺寸的确定 设备容积计算_ 2v =2V 封 + 兀 D L/4试算：取D= 2400mm封头的结构尺寸（封头结构如下图1） 由晟=2 得 h=H-D/4=640-600=40 mm查文献2中表B

8、.1 EHA椭圆形封头内表面积、容积，如下表 1:查得封头尺寸为:表1-1 : EHA椭圆形封头内表面积、容积公称直径DN /mm总深度H /mm内表面积A/ m2容积V封/ m324006406.54531.9905表1查得V封头=1.9905m3由V =V筒+ 2V封=兀 D2L + 2V封=40 m3 得 L=8404mm 4则L/D=3.53符合查献3中L/D=36 ;圆整得L=8400mm2贝 U v 计=v 筒+2 封 =兀 D L/4+2XV 封=兰咒 2.42 咒 8.4 + 2 x 1.9905 = 41 .98 m3 4误差计算:乎皿十心符合要求.3工作容积为 V = V

9、=0.85 X41.98=35.68m ,工计7最终，取液氨储罐的公称直径 DN=2400mm筒体长度L=8400mm选取EHAt圆形封头：封头 EHA2400 16第二部分设备的机械设计2.1设计条件的确定2.1.1设计压力的确定根据文献4液氨饱和蒸汽压表查得50 C时液氨蒸汽压由表1查得液氨在50C的饱和蒸汽压为19.25bar，即为1.925MPa,可以判断设计的容 器为储存内压压力容器，根据文献5盛装液化气体无保冷设施的压力容器，其设计压力应不低于液化气 50 C时的饱和蒸汽压力，饱和蒸汽压力一般指绝压，而设计压力是表压，而且查得当容器上装有安全阀时，取1.051.1倍的工作压力作为设

10、计压力；所以工作压力：P工=饱和蒸汽压-大气压=1.925-0.1 = 1.825MPa设计压力计算P设=1.1 X P工 =1.825 X 1.1 = 2.0075MPa液氨的密度=0.5663kg/L , H取公称直径 DN=2400mm表2-1液氨饱和蒸汽压温度 C-20204050饱和蒸汽压Bar1.938.6115.2019.25由各地区重力加速度表查的邯郸地区的 g =9.79m/s2，则根据公式液柱静压力P静 1P静 = P gH= (0.5663 X 9.79 X 2.4 ) X 0.001=0.013 Mpa电=_0013=0.65%v 5%,忽略。P设 2.0075则计算压

11、力就等于设计压力，即 Pc=p设=2.0075 Mpa2.1.2设计温度的确定根据文献3和文献中规定设计温度系指容器在正常操作情况下，在相应设计压力下，设定受压元件的金属温度， 其值不得低于元件金属可能达到的最高金属温度，对于09以下的金属温度，则设计温度不高于元件金属可能达到的最低金属温度，设计温度选取的依据是：其值不得低于最高金属温度或不得高于最低金属温度（09以下）在本设计中给出的最高工作温度为48C。工作温度为-20 C48C,为保证正常工作，对设计温度留一定的富裕量。则取设计温度为50 C2.1.3设计条件表表2-2 :设计条件表项目内容备注工作介质液氨工作压力MPa1.825设计压

12、力MPa2.0075工作温度C-20 48设计温度C50公称容积（Vg）m 340计算容积（V计）m 341.98工作容积（V 工）m 335. 68装量系数（ v）0.85介质密度（P t） kg/L0.56632. 2设备的结构设计2.2.1筒体和封头的结构设计我国已经制订了化工设备通用零部件的系列标准， 设计时可根据具体设计条件按照标准进行选用。筒体的公称直径DN=2400m,长度L=8400mm圭寸头的公称直径DN=2400mm总深 H=640mm图1封头的结构设计2.2.2接管与法兰设计（1）公称直径及公称压力的选取法兰公称压力取PN=2.5Mpa，根据文献6表8.2 3-1 PN1

13、0带颈对焊钢制管 法兰，选取各管口公称直径，查得各法兰的尺寸。得出管口表如下表表2-3 :管口表公称规格连接尺寸标准连接面形式用途或名称PN 2.5 DN80HG/T20592-2009FM液相进口管PN 2.5 DN80HG/T20592-2009FM液相出口管PN 2.5 DN80HG/T20592-2009FM排气管PN 2.5 DN80HG/T20592-2009FM排污管PN 2.5 DN25HG/T20592-2009FM压力表接口PN 2.5 DN25HG/T20592-2009FM温度计接管PN 2.5 DN80HG/T20592-2009FM安全阀接口PN 2.5 DN32H

14、G/T20592-2009FM液位计接口PN 2.5 DN500HG/T20592-2009MFM人孑L(2)接管与法兰的结构尺寸设计液氨储罐应设置物料进出口接管，排气口，排污口，压力表口，温度计口，安全阀口，液位计口，人孔。接管和法兰布置如图3所示，法兰简图如图所示: 本次设计所用的接管的尺寸表如下所示:表2-4 :接管的尺寸表公称尺寸外径咒壁厚d。咒%用途或名称理论质量kg/mDN8089X 8液相进口管15.98DN8089X 8液相出口管15.98DN8089X 8排气管15.98DN8089X 8排污管15.98DN2532 X 6压力表接口管3.85DN2532 X 6温度计接口管

15、3.85DN8089X 8安全阀接口15.98DN3238 X 6液位计接口4.74DN500530 X 12人孔183.88查文献 中附录D中表D-3,得各法兰的质量。查文献 表322，接管法兰的密封面均采用FM （凹面），人孔密封面采用MFM（凹凸面密封）。接管和法兰尺寸由设计压力2.0075Mpa查文献 中PN2.5Mpa板式平焊钢制管法兰（PL） 知板式平焊钢制管法兰的密封面形式有突面（RF）和全平面（FF）。RF形式适 用公称压力范围为0.252.5Mpa而FF形式适用公称压力范围为0.251.6Mpa.本设计压力为2.0075Mpa故采用板式平焊钢制管法兰（RF）形式。查文献6 中

16、PN2.5板式平焊法兰选择以接管公称直径一致的钢制管法兰，得各法兰的尺寸和质量，详细尺寸将见表表2-5 :接管和法兰尺寸名称公称 直径DN钢管外 径法兰 焊端外 径法兰 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、/.厚度C法兰颈法、/.兰咼度卜法兰 质量NSH1Ra排污管8089B200160188M1624105812858 1).03b排气口8089B200160188M1624105812858 i).03c出液口8089B200160188M1624105812858 i).03d进液口8089B200160188M16241058128585.03

17、e人孔500530B7306603620M334858012201212581.4k1-2液位计 口3238B140100184M16185666642 :L05f温度计 口2532B11585144M12184666440 1.26g压力表 口2532B11585144M12184666440 1.26h安全阀 口8089B200160188M1624105810858 1).03垫片的选择法兰密封常用垫片，垫片有金属垫片、非金属垫片，合成垫片等多种，考虑经济性当非金属垫片能满足要求时首先使用非金属垫片。垫片结构图J-J3 1j6由本设计压力和温度要求查文献4选用石棉橡胶垫片，其使用范围PN

18、C 4.0Mpa,t 290r ,密封形式为RF （突面）。其尺寸如表4.5查文献4，得垫片尺寸表表2-6 :垫片尺寸表符号管口名称公称直径内径D1外径D2a排污口80109.5142b排气口80109.5142c出液口80109.5142d进液口80109.5142e人孔500500524k1-2液位计口3261.582f温度计口2545.561g压力表口2545.561h安全阀口80109.51422:填充材料为有机非石棉纤维橡胶板。注：1:包覆金属材料为纯铝板，标准为 GB/T 3880,代号为L3。3:垫片厚度均为3mm螺栓（螺柱）的选择根据要求法兰处用螺栓做紧固件，螺栓有多种材料和多

19、种结构，选择时应 考虑到设计的适用性和安全性。查文献6中表5.0.7-9和附录中表A.0.1，得螺柱的长度和平垫圈尺寸:表2-7 :螺栓及垫片公称直径螺纹螺柱长紧固件用平垫圈mmd1d2ha80M169017303b80M169017303c80M169017303d80M169017303e500M2412525444g1-232M168517303f25M127513242.5g25M127513242.5h80M169017303（3）接管与法兰材料的选择容器接管一般应采用无缝钢管，所以本设计筒体上接管材料均选择无缝钢管20 （GB9948。排污管一端焊接在筒体下方，另一端用螺纹帽密封，

20、制造便 宜，操作方便。查文献中法兰材料选用16Mnn2.2.3 附件设计1 ）安全阀的选择查文献4中知液氨常用安全阀有 A21H-40其公称直径15mn到25mn公称压力为1.6-4.0Mpa使用温度t 200E和A41H-40其公称直径为32mn到48mn公称压力为1.3到4.0Mpa,使用温度t c2咒170d506b44L300总质量kg302人孔结构示意图如下开孔补强的计算根据文献8开孔补强结构：压力容器开孔补强常用的形式可分为补强圈 补强、厚壁管补强、整体锻件补强三种。补强圈补强是使用最为广泛的结构形 式，它具有结构简单、制造方便、原材料易解决、安全、可靠等优点。在一般用途、条件不苛

21、刻的条件下，可采用补强圈补强形式。但必须满足规定的条件。压力容器开孔补强的计算方法有多种,为了计算方便，采用等面积补强法，即壳体截面因开孔被削弱的承载面积,必须由补强材料予以等面积的补偿。 当补强材料与被削弱壳体的材料相同时,则补强面积等于削弱的面积。补强材料采用 Q235R-A查文献7中，选用回转盖带颈对焊法兰人孔。厚度附加量C=2.3mm开孔直径 d=d +2C=530-32+4.6=493.4mmD = 2400mm，在筒体上开孔 dv D/2=2400/2=1200mm可用等面积进行开孔补强计算。接管材料选用Q345Rffl，其许用应力bf =189MPa查文献3中，压容器开孔后所需的

22、补强面积3A =d6 +2込山-仃）厚度计算3计算出6=心00空込=12.78mm2X189 0.5X2.0075强度削弱系数:接管有效厚度： =4 -C| -C2 =16-2.3=13.7mm则 A=493.4X13.7 =6759.58mm2有效补强范围 壳体开孔后，在有效补强范围内，可作为补强的截面积（包括来自壳体、接管、焊缝金属、补强元件）根据文献3得有效宽度3:B = 2d =2x493.4 = 986.8mmB2 =d +26n + 26nt =493.4 + 2咒16 + 2 咒12.78 = 550.96mmB =max(B,尼)=986.8mm有效高度：根据文献3h =屈7

23、=7510而2 = 78.28mmh H250mm （实际外伸高度）h, =mi n(h，h) = 78.28mmhi =Jd6nt =(493.4x16= 88.85mmh；=0 （实际内伸高度）I11h? = min( h?, h? )=0筒体多余面积AA =(Bd)(&e 6)26etee6)(1 fr) =(986.8-493.4)-2x13.7(1612.78) =405.172mm接管厚度3:右 器 =2.小530 一24)=2.82mm, 2cr *-0.5F2189咒10.5X2.1A, =20(% -q)fr +20氏一C2) fr =2天78.28(13.7-2.82) +

24、 0= 1703.38mm2查文献3中角焊缝角尺寸的选择规定当材料厚度 1216mnW焊脚取6mm所以焊缝金属截面积31 2 2A3 = X6 X2 =36mm2补强面积3代=A + A +人=405.172+1703.38+36 =2144.5mm2代 V A = 5463.42mm2开孔需另行补强A -代=6759.58-2144.5 = 4615.08mm2满足以下条件的可选用补强圈补强：刚材的标准常温抗拉强度bb兰540Mpa补强圈厚度应小于或等于壳体壁厚的1.5倍；壳体名义厚度6兰38mm；设计压力vAMpa ；设计温度兰350 C。可知本设计满足要求，则采用补强圈补强。补强圈设计根

25、据DN500取补强圈外径D =800mm。因为BD ，所以在有效补强范围。补强圈内径Di =40中(612则取D=530+10=540mmS =A/(D -d )=15.75mm补强圈厚度，圆整取名义厚度为16mm 根据文献3，补强圈焊接形式一一D型,表:2-9 :补强圈补强及附件的选择接管公称直径DN/mm外径D内径D厚度6重量(Kg)5008005401646.4各附件接管的布局为了便于操作及考虑到开孔的安全性要求，本设计中将排气接管、人孔接管、安全阀接管、压力表接管、进料接管、人孔接管成直线依次布局在筒体上方，其中，人孔接管与排气管，人孔接管与安全阀，人孔接管与进料管间距离均为1300m

26、m其余接管间距离均为800mm液面计接管放右侧封头处。排污口接管和出料管布置在筒体下方，排污口接管在左封头与左支座之间,距左封头直边200mn处，出料管在左支座与右支座之间。进料管内伸长度为1700mm温度计内伸长度为300mm其余的接管内伸长度均为0mm其中人孔接管外伸长度为250mm其余接管外伸长度均为150mm具体布局见装配图。224支座结构设计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，一般情况采用双支座。此外，卧式容器由于温度或载荷变化时

27、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文献9选取鞍座结构及尺寸。鞍座的材料(除加强垫板除外)为 Q235-A加强垫板的材料应与设备壳体材料相同为 16MnR采用鞍式A型支座：鞍座A2400-F和鞍座A2400-S鞍座位置的确定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

28、0.2L值，为此中国文献10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 一D =2，得 h=H-D/4=640-600=40 mm 2(H -h )故 AW 0.2(L+2h)=0.2 X (8400+2 X 40)=1716mm当鞍座邻近封头时，贝哇寸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效应，在满足A257.936kN查文献4表6得鞍座结构尺寸如下表：。表2-10 :鞍式支座结构尺寸公称直 径DN2400腹板516垫板b4510允许载 荷Q/kN435筋板13265610鞍座咼 度h250b

29、2208e100底板I11720b3290螺栓间距I21520b12408螺孔/孔 长D/l24/40014垫板弧长2800鞍座质量Kg234225焊接接点的设计压力容器焊接结构设计要求根据文献3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)。封头与圆筒焊接接头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,封头与圆筒采用对接焊接。平行长度任取

30、。坡口形式为 丫型坡口。根据Q345R勺抗拉强度bb =5000Mpa和屈服点b s=325Mpa选择E50系列(强度要求：bb 500Mpa bs 400Mpa的焊条，型号为E5018.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，其结构如下图Y型坡口筒体和封头的焊接：S =620 a =6070 b=02 p=2 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文献3,根据公称通经选择相应的坡口宽度结构如附图中为几种常用的管法兰与结接管焊接形式的局部放大图。接管与壳体的焊接接头本设计除人孔接管带补强圈外其它接管都是不带补强圈的插入式接

31、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。标准中代号为G2的接头形式，基本尺寸为0=50。5。； b=2+0.5 ； P= 10.5 ； k=%&，且 k6，它适用于S A& 3 6s氏=425，2 ，因为所选接管的厚度都为壳体厚度的一半，壳体的厚度为16mm所以符合要求。选择全焊透工艺，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。带补强圈焊接接头结构P 1=50 +5 P2 = 30 2 b 1=2+0.5, b2 = 5 1, K1 t ,K1 二曳（竜c 8） k 2 = 0.7 c2.3设备的强度计算2.3.1

32、设备总体壁厚计 (1)材料的选择常见的压力容器用碳素钢和低合金钢钢板有 Q245 Q345R Q370R等;无缝钢管材料有10，20, 16Mn等。考虑到该容器的内径为 2400mm介质的工作温度为-20 C48C,由下表查得，所以可以选择 Q235R或者Q345R作为筒体的材料。所以选用筒体由钢板卷制而成，由于低合金钢有较高的强度,良好的塑性，价格相对较低，所以选用 Q345R封头材料也为Q345R材料名称表2-11钢板材料使用条件表使用条件Q235R 或 者 Q345R容器设计压力PW 35MPa钢板使用温度-20475C，对容器中的介质没有 限制。(2)筒体壁厚计算r t设计温度下材料的

33、许用应力设计温度为50C，假设筒体厚度为316mm，由材料许用应力表可得 Q345R 的 b t =189MPa ReL =345MPa表2-12 :钢材许用应力表钢号板 厚/ mm在下列温度（C）下的许用应力15200/ Mpa250030 20100 0Q彳Q181818181615Q345R3169993731618181817151436553073焊接接头系数W本次液氨储罐的设计采用双面对接焊的全焊透对接接头，全部无损探伤所以W =1.0计算压力Pc由前面计算知道计算压力巳=2.0075 Mpa筒体内径Di由前面计算知道筒体内径 D =2400mm筒体的计算厚度按公式几计算日仃,2.

34、0075 咒 2400“, c即 6 =12.81mm =3mm2X189X1.0 -2.0075取腐蚀裕量 C2 =2mmGB/T设计厚度 6=6 +C2 =12.81+2=14.81mm查文献3中列举的锅炉和压力容器专用钢板的厚允许偏差按709中的B类要求，即钢材厚度负偏差CO.Smm。所以名义厚度0 =6 +C1 +圆整量=14.81 + 0.3+圆整量=16mm，经过圆整后为16mm在316mm之间，故假设是成立的。有效厚度 6e = G _C2 = 16 2 0.3 = 13.7mm。(2)封头壁厚计算根据标准椭圆形封头的计算厚度公式:pcDi2.00752400-0.5pc2咒18

35、9叮-0.5x2.007512.78mm取腐蚀裕量C2=2mm钢材厚度负偏差CO.Smm。贝y：设计厚度 6d =6+C2 =12.78+2=14.78mm名义厚度 % =6 +C1+圆整量=14.78 + 0.3+圆整量=16mm有效厚度 4 =6 -G_C2 =16-2-0.3 = 13.7mm可见标准椭圆形封头与筒体等厚。2.3.2压力试验校核(1)压力试验类型耐压试验是在设计压力下对压力容器的检验，在本设计中采用水压试验进行验证。(2)压力试验校核筒体耐压试验校核 耐压试验压力根据 R p G町其中，n为耐压试验压力系数，对于钢和有色金属，液压试验是n=1.25.所以水压试验压力Pt

36、=1.22.0071mPa =2.51MPa，筒体的薄膜应力:Te)=2.512400 +13.7) =221.11mPa2g2 咒 13.7液压试验时，口T应满足以下公式的要求y 0.9 ReL，其中 0.9WReL=0.9x1%345=310.5MPa221.11MPa 310.5MPa 符合要求。最终筒体选用材料为Q345R勺钢板，且厚度为16mm封头耐压试验校核4水压试验压力”.”.。屈皿Pa=2.51M Pa封头的薄膜应力：卄皆=2-51心00+13.一221.11MPa2x13.7液压试验时，6应满足以下公式的要求 巧0.99电，其中 0.9PRl=0.9 X 1x345=310.

37、5MPa221.11MPa 310.5MPa，符合要求。最终封头选用材料为Q345F的钢板，且厚度为16mm2.3.3设备的应力校核钢制卧式容器计算条件设计压力P2.0075MPa设计温度t50筒体材料名称Q345R封头材料名称Q345R封头型式椭圆形筒体内直径Di2400mm筒体长度L8400mm计算单位I河北工程大学简图筒体名义厚度各支座垫板名义厚度 & 筒体厚度附加量_C 腐蚀裕量C1筒体焊接接头系数 封头名义厚度 封头厚度附加量 鞍座材料名称 鞍座宽度b0鞍座包角&inCh支座形心至封头切线距离 鞍座高度H地震烈度16102.321162.3 Q235-A240120600250低于七

38、mmmmmmmmmmmmmm0mmmm度计算单位河北工程大学GB 150.3-2011 内压圆筒校核计算所依据的标准计算条件计算压力Pc2.02MPa设计温度t0.00。C内径D2400.00mm材料Q345R （板材）试验温度许用应力 M189.00MPa设计温度许用应力fct189.00MPa试验温度下屈服点CTs345.00MPa钢板负偏差C0.30mm腐蚀裕量C22.00mm焊接接头系数*1.00筒体简图Di!计算厚度PcDi厚度及重量计算mm有效厚度名义厚度重量压力试验类型试验压力值压力试验允许通过 的应力水平Mt试验压力下 圆筒的应力 校核条件 校核结果最大允许工作压力设计温度下计

39、算应力同5校核条件 结论右=2crt*-Pc = 12.90& 二& - Cl- C 2= 13.70& = 16.008007.60压力试验时应力校核液压试验R = 1.25P 罟=2.5100 (或由用户输入）mmmmKgMPa宙倍 0.90 cTs = 310.50ctt = P T.(Di +&) = 221 11 26e.*ot合格压力及应力计算MPaMPaP=舘黑=2.14550t Pc(Di+&)b =2&= 177.99189.00% Abt合格MPaMPaMPa河北工程大学GB 150.3-2011椭圆封头简图 左封头计算计算所依据的标准计算条件计算压力Pc2.02MPa设计

40、温度t0.00 C内径D2400.00mm曲面深度hi600.00mm材料Q345R （板材）设计温度许用应力Ht189.00MPa试验温度许用应力189.00MPa钢板负偏差C0.30mm腐蚀裕量C22.00mm焊接接头系数$1.00I计算单位压力试验类型试验压力值压力试验时应力校核液压试验Pt = 1.25巳器=2.5100 （或由用户输入）MPa压力试验允许通过的应 力同tT 0.90 0 = 310.50MPa试验压力下封头的应力校核条件 校核结果形状系数计算厚度有效厚度 最小厚度 名义厚度 结论 重量最大允许工作压力结论crT= PT.（KDi + 0恥）=220.482MOT ot

41、合格厚度及重量计算A）-=1.0000K = 16.KPcDi耳=2jM-0.5Pc = 12.86&h = 5hh - C- C 2= 13.70 乩in = 3.60&h = 16.00满足最小厚度要求808.40压力计算2訂恥。P= KDi+0.55e = 2.15161合格MPammmmmmmmMPa右封头计算计算所依据的标准计算条件计算压力Pc2.02MPa设计温度t0.000 C内径D2400.00mm曲面深度hi600.00mm材料Q345R （板材）设计温度许用应力占189.00MPa试验温度许用应力189.00MPa钢板负偏差C0.30mm腐蚀裕量C22.00mm焊接接头系数

42、*1.00计算单位压力试验类型试验压力值压力试验时应力校核液压试验巳器二2.5100 （或由用户输入）Pt = 1.25MPa压力试验允许通过的应 力Mtcrr 兰 0.90 CTs = 310.50MPa试验压力下封头的应力校核条件 校核结果cr = PT.(KDi +0.5= 220.48bT dIt格厚度及重量计算形状系数=1.0000计算厚度有效厚度 最小厚度 名义厚度 结论 重量最大允许工作压力结论MPa=KPcDi岳=2引 -0.5Pc = 12.86&h =- C- C 2= 13.70乩in = 3.60&h = 16.00满足最小厚度要求808.40压力计算2crtfeePW

43、= KDi+0.5 讥=2.15161合格mmmmmmmmKgMPa 卧式容器（双鞍座）计算单位1河北工程大学计算条件简图计算压力Pc2.0075MPa设计温度t01n*圆筒材料Q345Rf鞍座材料Q235-B*1 圆筒材料常温许用应力可189MPafTiF1圆筒材料设计温度下许用应力口 t189MPa圆筒材料常温屈服点 b345MPa鞍座材料许用应力Csa147MPa工作时物料密度也566.3kg/m3液压试验介质密度Yt1000kg/m3圆筒内直径D2400mm圆筒名义厚度 616mm圆筒厚度附加量C2.3mm圆筒焊接接头系数1封头名义厚度S hn16mm封头厚度附加量 Ch2.3mm两封

44、头切线间距离L8480mm鞍座垫板名义厚度 S m10mm鞍座垫板有效厚度de10mm鞍座轴向宽度 b240mm鞍座包角 01200鞍座底板中心至封头切线距离A600mm封头曲面咼度h i600mm试验压力Pt2.51MPa鞍座咼度 H250mm腹板与筋板组合截面积Aa29920mm腹板与筋板组合截面断面系数 乙1.00608e+06mm地震烈度7圆筒平均半径Ra1208mm物料充装系数00.85一个鞍座上地脚螺栓个数2地脚螺栓公称直径20mm地脚螺栓根径17.294mm鞍座轴线两侧的螺栓间距1520mm地脚螺栓材料16Mn支座反力计圆筒质量（两切线间）mi =；i（Di +6n=8084.1

45、1kg封头质量（曲面部分）m2 =794.717kg附件质量m =9605kg封头容积（曲面部分）Vh = 1.80956e+09mm3容器容积（两切线间）V = 4.19817e+10mm3容器内充液质量工作时，m4=20208.1 压力试验时，m4 =VYt = 41981.7kg耐热层质量M5=0kg总质量单位长度载荷支座反力圆筒中间处截面上的弯矩支座处横 截面弯矩工作时,m=m1+2xm2 +讥+m4 + 讥=39486.7压力试验时，m = m1 +2% m2 +m3 +m4 +m5 =61260.3q-*/1.7503q，= *=64.77224L+3hkgN/mmFmg93722

46、宀2mg=300543F =max（F：F ”）= 300543筒体弯矩计算工作时M1=4F L+ 2（r2 -h2）L2 4aV 2.70526e+08压力试验MIVIt14操作工况:fL 1 +2（r2 -h2） L2 4A = 4.19699e+08LJMb =-FA 1- A 丄 R；hi21 一十L1+4hL3L2AiN - mm-6.06148e+06N - mm压力试验工况：Mt2A1+gL 2AL1+4!3L-9.40389e+06系数计算Ki=1K=1K3=O.8799O420.401056K5=O.76O258K6=O.O132129K6 =0.010861K7=Kb=K9

47、=O.2O3522C=C5=筒体轴向应力计算轴向 应力 计算操作状态PcRa, M192.81530 =-十2=20 点&k PcRaM288.60232&MPaPcRaM1-4.30948G1 =2=2& TtR疔 _pCRa + M 2_-0.096559542 &KRaeMPa水压试验状 态G =-6.6824271Ra&kMt2 -0.14980445： &MPa_P TRa + Mt1 _ 117.3462 瓦TlRae 疔 _PTRaMT2110.81T3 2& 心欣&MPa应力 校核许用压缩应 力A O.094&0.00105905Ra根据圆筒材料查 GB150图4-34-12B

48、 = 139.152MPatL =min(tt ,B )=139.152klc =mi n( 0.9ReL,B) =139.152MPa匹，3 b =189 合格 1011,1 耳| tic =139.152 合格lml，lE4c =139.152合格 62, % 0.9 耳=310.5合格MPa筒体 和封 头的 切应 力AA时（A#时，不适用）TL2ARA (L +4hi/3 丿MPaA丈2时圆筒中：t-GF _15.9792Rae封头中：T = K4F =7.28323 弘rAMPa应力校核圆筒的有效宽度无 加 强 圈 圆 筒无垫板或垫板不起加强作用时在横截面 最低点处在鞍座边角处垫 起

49、强 用时椭圆形封头，-_K Pc Di 175.839h2缶e封头碟形封头,1MP c R hMPah 25 he-半球形封头,bPc Di46 he -圆筒 封头t = 0.8 CT t = 151.2t =125 丘* _bh 二6。.4106MPa圆筒，TV T = 151.2 MPa合格封头，Th V T h = 60.4106 MPa合格鞍座处圆筒周向应力”2 =b +1.56 jRan 二456879kKsF3K6F L 8时2 佥一亦2L/Rmb +1.56 jRan ；鞍座垫板包角0 +12 横截面最 低点处的 周向应力鞍座边角处的周向应力鞍座垫板边缘处圆筒中的周向应力应力校核

50、mmMPaMPaMPab =_=-2.110175 住朽e b2 L/Rm 8 时,F3K6F6= 42Peb2 22pe)=L/Rm 8 时,一F 3K6F药4&b2L/Rm8 时，L 二一 F 12K6FRm _-41.7333645eb2点I 岡 CT t = 189| b61 1.25t = 236.25| & 6| 1.250 r = 236.25合格合格合格MPaMPaMPaMPaMPaMPa加强圈材料,有 加 强 圈 圆 筒加强圈参数e =d =加强圈数量,n = 组合总截面积,A = 组合截面总惯性矩，I 0 =设计温度下许用应力b R =mmmm匸mm2mm4MPa加强圈位于

51、 鞍座平面上在鞍座边角处圆筒的周向应力:_C4K7FRme F _ -Io在鞍座边角处，加强圈内缘或外缘表面的周向应力：CsQRmdF K8F乐=-L横截面最低点的周向应力无垫板时，（或垫板不起加强作用）kKsF05 =怎b2采用垫板时，（垫板起加强作用）kKsF加强圈靠近鞍座O5 = +召e在横截上靠近水平中心线的周向应力:C4K7FRme KgF7 A。MPaMPaMPaMPa有 加 强 圈 圆 筒在横截上靠近水平中心线处，不与筒壁相接的加强圈内缘 或外缘表面的周向应力：CsORmdFK8F乐=一=MPaIoAo加 强 圈 靠 近 鞍 座鞍座边角处点处的周向应力无垫板或垫板不起加强作用L/

52、Rm8时，-一盒一夢=无垫板或垫板不起加强作用L/Rm 8 时，_F3采用垫板时，（垫板起加强作用）L/Rm8 时，-F12K6FRm耳=一4 +6re b2 lG2 +汀MPaMPaMPaMPa应力校核1 O5| crt =合格lobi 1.25 cjt =合格21 1.25C7t =28 | 1.25CT tR=MPa鞍座应 力 计算水平分力Fs = k9f =61167N腹板水 平应力计算咼度H s =min jRa，H =250mm鞍座腹板厚度b。= 10mm鞍座垫板实际宽度b4 =500mm鞍座垫板有效宽度br = min 4, b2 )=456-879mm腹板水平应力无垫板或垫板不

53、起加强作用，Fs乐Hsb。-垫板起加强作用，CTFs8.653119HsbbreMPa应力判断乐22 sa= 98合格3MPa腹板与 筋板组 合截面 应力由地震水平分力引起的支座强度计算圆筒中心至基础表面距离Hv =1466mm轴向力Fev =5 mg =NFev 兰Ff ,6 - F FevH _ FevHv_Asa2ZrAsa(L2A)MPaFfF(FevFfsHFevH VAsaZrAsa(L2A)MPabsa|1.2%=地脚螺 栓应力拉应力M 0-0-bbt nliAbt -MPabbt 1.2 cbt = MPa剪应力n AbtMPaTbt 0.8 Ko bbt = MPa温差引 起

54、的应 力F f =Ff =NEFFH -25.7298SaAsaZrMPa| crtsa| CT sa = 147 2.3.4开孔补强计算开孔补强计算I 计算单位接管：N1, 530 X 12设 计 条 件2.020550圆形筒体Q345R板材河北工程大学计算方法：GB150.3-2011等面积补强法，单孔计算压力PcMPa.设计温度 壳体型式 壳体材料 名称及类型壳体开孔处焊接接头系数 壳体内直径 D壳体开孔处名义厚度 S n 壳体厚度负偏差C1 壳体腐蚀裕量G 壳体材料许用应力c t1 2400 16 0.3 2 189接管轴线与筒体表面法线的 角（ ）凸形封头上接管轴线与封头轴 线的夹角

55、（ ）接管实际外伸长度 接管实际内伸长度 接管焊接接头系数 接管腐蚀裕量 凸形封头开孔中心至 封头轴线的距离 接管厚度负偏差G 接管材料许用应力cF250012mmmmmmmmMPa 上A11A?51.2150.12孔非圆形开孔长直径壳体计算厚度S 补强圈强度削弱系数 f rr 开孔补强计算直径d 接管有效外伸长度 h1 开孔削弱所需的补强面积A接管多余金属面积 A512.412.8980.9788512.478.4146609669mmmmmmmm接管连接型式接管材料 名称及类型 补强圈材料名称 补强圈外径 - 补强圈厚度安放式接管20(GB9948)管材Q345R84020mmmmmmMP

56、a补mmmmmmmm2 mmmmA1+A+A= 1116 mm，小于A,需另加补强。 补强圈面积 A补强圈厚度负偏差G 0.3185计 开孔长径与短径之比 接管计算厚度S t 接管材料强度削弱系数f补强区有效宽度 B 接管有效内伸长度 h2算13.42810.79431024.80壳体多余金属面积Ai补强区内的焊缝面积 A2mm A( A+A+A)549241136mmMPammmmmmmmmmmm 结论：合格第三部分技术条件编制3.1容器类别的确定由文献4和文献11常见介质危害程度查液氨为毒性危害程度为中度危害，腐蚀，有毒，属于第二组介质，则再根据文献5相关规定，液氨储罐为第三类压力容器。3

57、.2材料要求筒体材料Q345R封头材料Q345R接管材料无缝钢管20法兰材料鞍座材料Q235A垫片：石棉橡胶垫片3.3无损检测要求设备按文献3进行制造、检验、验收，并接受固定式压力容器安全技术监察规程的监察。本设计中设备的A B类焊接接头应按文献3进行100%射线检测，其透照质量不低于AB级，合格级别按JB4730-94中RT-U级要求；C D类焊接接头及公称直径小于250mm勺接管和法兰的焊接接头按JB/T4730.16-2005进行100%磁粉检测，合格级别按JB4730-94中MT-I级要求3.4材料供货要求钢板要求正火状态供货，使用。3.5锻件要求法兰锻件应按JB4726-94中二级要

58、求进行制造，检验和验收。锻件不允许存在白点、内部裂纹和残余缩孔。锻件不允许有肉眼可见的裂纹、折叠和其他影响使用的外观缺陷。局部缺陷可以清除，但清理深度不得超过加工余量的 75%锻件非加工表面上的缺陷应清理干净并圆滑过渡。3.6热处理要求(1)零件经淬火处理后，硬度应达到 5055HRC(2)零件进行高频淬火后、回火至4045HRC有效硬化层深度0.81.6mm(3)渗碳淬火处理，表面硬度 5662HRC渗层深度0.30.8mm心部硬度 2833HRC(4)零件须进行高温时效处理。(5)经调质处理，2832HRC(6)零件经淬火处理后，硬度应达到 5055HRC3.7焊接材料要求压力容器焊接结构设计焊缝分散原则；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)。该容器上的A,B类接头必须