畢業(yè)設(shè)計(jì)-常壓儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)綜述

1、常州大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）（2012 屆）題 目 燃料氣穩(wěn)壓罐設(shè)計(jì)學(xué) 生孤學(xué) 院探專業(yè)班級(jí)探校內(nèi)指導(dǎo)教師探專業(yè)技術(shù)職務(wù)探校外指導(dǎo)老師專業(yè)技術(shù)職務(wù)二O二年六月燃料氣穩(wěn)壓罐的設(shè)計(jì)摘要：本設(shè)計(jì)說明書是關(guān)于燃料氣溫壓罐的設(shè)計(jì)， 主要進(jìn)行儲(chǔ)罐的材料選擇、 結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì)、 強(qiáng)度計(jì)算、 焊接工藝評(píng)定及檢驗(yàn)。 本設(shè)計(jì)說明書是依據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)容的的順 序所編制。 首先根據(jù)任務(wù)書對(duì)設(shè)計(jì)的基本參數(shù)進(jìn)行了確定， 根據(jù)基本參數(shù)及介質(zhì) 特性對(duì)儲(chǔ)罐筒體、 封頭及主要附件的材料進(jìn)行了選取， 然后確定了儲(chǔ)罐的基本尺 寸及結(jié)構(gòu)，接下來是對(duì)設(shè)計(jì)中所需要的附件進(jìn)行選取及校核，如人孔、支座、法 蘭、盤管等。強(qiáng)度校核是對(duì)筒體、封頭、支座等進(jìn)行應(yīng)力

2、校核，以確保設(shè)計(jì)的合 理性及安全性。 最后是焊接工藝評(píng)定任務(wù)書及預(yù)焊接工藝規(guī)程的編制， 檢驗(yàn)、壓 力試驗(yàn)的一般規(guī)定說明。關(guān)鍵詞： 基本參數(shù)；強(qiáng)度校核；焊接工藝評(píng)定；壓力試驗(yàn)The design of the fuel gas stabilization tankThe design specification is about fuel temperature pressure tank design, material selection, structural design of the tanks, strength calculation, welding procedure qual

3、ification and inspection. The design specification of the tank is prepared according to the order of the design content. According to the mission statement on the basic parameters of the design to determine the basic parameters and media characteristics of the tank cylinder, head and main attachment

4、 materials selected, and then determine the size and structure of the tank, followed by selecting and checking the design of the required accessories,such as manhole, bearings, flange coil, etc. The strength check of stress on the cylinder, head, bearing checking ensure that the rationality of the d

5、esign and safety. Finally, it is the general provisions of welding procedure assignment, preliminary welding procedure specification, inspection and pressure testing.Keywords: basic parameters; strength check; welding procedure qualification; pressure test目錄摘要IAbstractH目次川1引言11.1儲(chǔ)罐概述11.1.1儲(chǔ)罐分類11.1.2

6、儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)21.2液化石油氣概述21.2.1主要用途21.2.2主要成分32設(shè)計(jì)參數(shù)確定及材料選擇32.1設(shè)計(jì)參數(shù)確定32.1.1設(shè)計(jì)壓力的確定32.1.2設(shè)計(jì)溫度的確定32.1.3工作介質(zhì)性質(zhì)確定32.1.4壓力容器類別42.2材料選擇42.2.1筒體、封頭材料選擇42.2.2附件材料選擇43結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)43.1設(shè)計(jì)厚度計(jì)算43.1.1液柱靜壓力計(jì)算43.1.2筒體設(shè)計(jì)厚度計(jì)算43.1.3封頭選型53.1.4封頭設(shè)計(jì)厚度計(jì)算53.2基本尺寸設(shè)計(jì)53.2.1設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)草圖53.3附件設(shè)計(jì)及選擇63.3.1接管法蘭選型63.3.2緊固件選配83.3.3接管選型及校核103.3.4墊片選配103.3.5人

7、孔選型123.3.6盤管及其固定結(jié)構(gòu)133.3.7支座選型154強(qiáng)度計(jì)算164.1筒體應(yīng)力校核164.2封頭應(yīng)力校核174.3支座應(yīng)力校核195焊接工藝評(píng)定，無損檢測(cè)及壓力試驗(yàn)205.1焊接工藝評(píng)定205.1.1焊接工藝評(píng)定一般過程205.1.2預(yù)焊接工藝規(guī)程評(píng)定表215.2無損檢測(cè)315.2.1基本檢測(cè)315.2.2重復(fù)檢測(cè)315.3壓力試驗(yàn)315.3.1試驗(yàn)介質(zhì)315.3.2試驗(yàn)壓力315.3.3應(yīng)力校核315.3.4試驗(yàn)溫度315.3.5試驗(yàn)方法315.3.6合格標(biāo)準(zhǔn)316.結(jié)論32參考文獻(xiàn)35致謝361引言1.1儲(chǔ)罐概述用于儲(chǔ)存液體或氣體的鋼制密封容器即為鋼制儲(chǔ)罐 1，防腐儲(chǔ)罐工程是石

8、 油、化工、糧油、消防、交通、冶金、國(guó)防等行業(yè)必不可少的、重要的基礎(chǔ)設(shè)施， 我們的經(jīng)濟(jì)生活總是離不開大大小小的鋼制儲(chǔ)罐， 鋼制儲(chǔ)罐在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中所 起的重要作用是無可替代的。鋼制儲(chǔ)罐是儲(chǔ)存各種液體（或氣體）原料及成品的 準(zhǔn)用設(shè)備，對(duì)于許多企業(yè)來講沒有儲(chǔ)罐就無法正常生產(chǎn)。燃料氣穩(wěn)壓罐是盤錦某公司6萬噸/年丁基橡膠項(xiàng)目中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。燃 料氣穩(wěn)壓罐的設(shè)計(jì)既涉及到很多相關(guān)的國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，例如：TSGR0004-2009固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程、GB150鋼制壓力容器、JB/T4731鋼 制臥式容器等等，又與項(xiàng)目的其他設(shè)備相關(guān)聯(lián)。燃料氣穩(wěn)壓罐是臥式容器1中一個(gè)典型的產(chǎn)品，對(duì)該產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制

9、造工序的掌握和熟悉，可以使學(xué)生在壓 力容器方面設(shè)計(jì)的能力和制造工藝19掌握進(jìn)一步得到提高，在參加工作時(shí)能夠更 快更好的適應(yīng)工作、參與到工作之中。熟悉過程裝備設(shè)計(jì)及制造的相關(guān)知識(shí)，由此可以看出壓力容器在化工，石油化工生產(chǎn)中非常重要，我們必須了解壓力容 器的特性和結(jié)構(gòu)。1.1.1儲(chǔ)罐分類由于儲(chǔ)存介質(zhì)的不同，儲(chǔ)罐的形式也是多種多樣的。按位置分類：可分為地上儲(chǔ)罐、地下儲(chǔ)罐、半地下儲(chǔ)罐、海上儲(chǔ)罐、 海底儲(chǔ)罐等。按油品分類：可分為原油儲(chǔ)罐、燃油儲(chǔ)罐、潤(rùn)滑油罐、食用油罐、消 防水罐等。按用途分類：可分為生產(chǎn)油罐、存儲(chǔ)油罐等。按形式分類：可分為立式儲(chǔ)罐、臥式儲(chǔ)罐等。按結(jié)構(gòu)分類：可分為固定頂儲(chǔ)罐、浮頂儲(chǔ)罐、球形

10、儲(chǔ)罐等。按大小分類：100 m3以上為大型儲(chǔ)罐，多為立式儲(chǔ)罐；100 m3以下的為小型儲(chǔ)罐，多為臥式儲(chǔ)罐。按儲(chǔ)罐的材料：儲(chǔ)罐工程所需材料分為罐體材料和附屬設(shè)施材料。罐 體材料可按抗拉屈服強(qiáng)度或抗拉標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度分為低強(qiáng)鋼和高強(qiáng)鋼，高強(qiáng)鋼多 用于5000 m3以上儲(chǔ)罐；附屬設(shè)施（包括抗風(fēng)圈梁、鎖口、盤梯、護(hù)欄等） 均采用強(qiáng)度較低的普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，其余配件、附件則根據(jù)不同的用途采 用其他材質(zhì)，制造罐體常用的國(guó)產(chǎn)鋼材有20、20R、16Mn Q345R以及Q235系列等。目前我國(guó)使用范圍最廣泛、制作安裝技術(shù)最成熟的是拱頂儲(chǔ)罐、浮頂 儲(chǔ)罐和臥式儲(chǔ)罐。拱頂儲(chǔ)罐構(gòu)造：拱頂儲(chǔ)罐是指罐頂為球冠狀、罐體為圓柱形的一種

11、鋼 制容器。拱頂儲(chǔ)罐制造簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉，所以在國(guó)內(nèi)外許多行業(yè)應(yīng)用最為 廣泛，最常用的容積為1000 -10000 m3，目前國(guó)內(nèi)拱頂儲(chǔ)罐的最大容積已經(jīng)達(dá)到30000 m3。罐底：罐底由鋼板拼裝而成，罐底中部的鋼板為中幅板，周邊的鋼板 為邊緣板。邊緣板可采用條形板，也可采用弓形板。一般情況下，儲(chǔ)罐內(nèi) 徑 16.5m時(shí)，宜采用弓形邊緣板。罐壁：罐壁由多圈鋼板組對(duì)焊接而成，分為套筒式和直線式。套筒式 罐壁板環(huán)向焊縫采用搭接，縱向焊縫為對(duì)接。拱頂儲(chǔ)罐多采用該形式，其 優(yōu)點(diǎn)是便于各圈壁板組對(duì)，采用倒裝法施工比較安全。直線式罐壁板環(huán)向 焊縫為對(duì)接。優(yōu)點(diǎn)是罐壁整體自上而下直徑相同，特別適用于內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐， 但

12、組對(duì)安裝要求較高、難度亦較大。罐頂：罐頂有多塊扇形板組對(duì)焊接而成球冠狀，罐頂內(nèi)側(cè)采用扁鋼制 成加強(qiáng)筋，各個(gè)扇形板之間采用搭接焊縫，整個(gè)罐頂與罐壁板上部的角鋼（或稱鎖口）焊接成一體。浮頂儲(chǔ)罐的構(gòu)造：浮頂儲(chǔ)罐是由漂浮在介質(zhì)表面上的浮頂和立式圓柱形罐 壁所構(gòu)成。浮頂隨罐內(nèi)介質(zhì)儲(chǔ)量的增加或減少而升降，浮頂外緣與罐壁之 間有環(huán)形密封裝置，罐內(nèi)介質(zhì)始終被內(nèi)浮頂直接覆蓋，減少介質(zhì)揮發(fā)。罐底：浮頂罐的容積一般都比較大，其底板均采用弓形邊緣板。罐壁：采用直線式罐壁，對(duì)接焊縫宜打磨光滑，保證內(nèi)表面平整。浮 頂儲(chǔ)罐上部為敞口，為增加壁板剛度，應(yīng)根據(jù)所在地區(qū)的風(fēng)載大小，罐壁 頂部需設(shè)置抗風(fēng)圈梁和加強(qiáng)圈。浮頂：浮頂分為

13、單盤式浮頂、雙盤式浮頂和浮子式浮頂?shù)刃问?。單盤 式浮頂：由若干個(gè)獨(dú)立艙室組成環(huán)形浮船，其環(huán)形內(nèi)側(cè)為單盤頂板。單盤 頂板底部設(shè)有多道環(huán)形鋼圈加固。其優(yōu)點(diǎn)是造價(jià)低、好維修。雙盤式浮頂： 由上盤板、下盤板和船艙邊緣板所組成，由徑向隔板和環(huán)向隔板隔成若干 獨(dú)立的環(huán)形艙。其優(yōu)點(diǎn)是浮力大、排水效果好。內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐的構(gòu)造：內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐是在拱頂儲(chǔ)罐內(nèi)部增設(shè)浮頂而成，罐 內(nèi)增設(shè)浮頂可減少介質(zhì)的揮發(fā)損耗，外部的拱頂又可以防止雨水、積雪及 灰塵等進(jìn)入罐內(nèi)，保證罐內(nèi)介質(zhì)清潔。這種儲(chǔ)罐主要用于儲(chǔ)存輕質(zhì)油，例 如汽油、航空煤油等。內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐采用直線式罐壁，壁板對(duì)接焊制，拱頂 按拱頂儲(chǔ)罐的要求制作。目前國(guó)內(nèi)的內(nèi)浮頂有兩種結(jié)構(gòu)：

14、一種是與浮頂儲(chǔ) 罐相同的鋼制浮頂；另一種是拼裝成型的鋁合金浮頂。臥式儲(chǔ)罐囚的構(gòu)造：臥式儲(chǔ)罐的容積一般都小于100 m ，通常用于生產(chǎn)環(huán)節(jié)或加油站。臥式儲(chǔ)罐環(huán)向焊縫采用對(duì)接，縱向焊縫采用對(duì)接。圈板交互排列，取單數(shù)，使端蓋直徑相同。臥式儲(chǔ)罐的端蓋分為平端蓋和碟形 端蓋，平端蓋臥式儲(chǔ)罐可承受40kPa內(nèi)壓，碟形端蓋臥式儲(chǔ)罐可承受 0.2MPa內(nèi)壓。地下臥式儲(chǔ)罐必須設(shè)置加強(qiáng)環(huán)，加強(qiáng)還用角鋼煨制而成。1.2液化石油氣概述隨著石油化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，液化石油氣作為一種化工基本原料和新型燃料， 已愈來愈受到人們的重視。在化工生產(chǎn)方面，液化石油氣經(jīng)過分離得到乙烯、丙 烯、丁烯、丁二烯等，用來生產(chǎn)合塑料、合成橡膠、

15、合成纖維及生產(chǎn)醫(yī)藥、炸藥、 染料等產(chǎn)品。用液化石油氣作燃料，由于其熱值高、無煙塵、無炭渣，操作使用 方便，已廣泛地進(jìn)入人們的生活領(lǐng)域。此外，液化石油氣還用于切割金屬，用于 農(nóng)產(chǎn)品的烘烤和工業(yè)窖爐的焙燒等。1.2.1主要用途液化石油氣主要用作石油化工原料，用于烴類裂解制乙烯或蒸氣轉(zhuǎn)化制 合成氣，可作為工業(yè)、民用、內(nèi)燃機(jī)燃料。其主要質(zhì)量控制指標(biāo)為蒸發(fā)殘 余物和硫含量等，有時(shí)也控制烯氫含量。液化石油氣是一種易燃物質(zhì)，空 氣中含量達(dá)到一定濃度范圍時(shí)，遇明火即爆炸3。1.2.2主要成分液化石油氣是煉油廠在進(jìn)行原油催化裂解與熱裂解時(shí)所得到的副產(chǎn)品。催化裂解氣的主要成份如下（%）:氫氣56 .甲烷10.乙烷

16、35.乙烯3.丙烷1620.丙烯611. 丁烷4246. 丁烯56,含5個(gè)碳原子以上的烴 類512。熱裂解氣的主要成份如下（%:氫氣12 .甲烷57.乙烷57.乙烯1618 .丙烷0.5 .丙烯78.丁烷0.2 .丁烯45,含5個(gè)碳原子以 上的烴類23。這些碳?xì)浠衔锒既菀滓夯瑢⑺鼈儔嚎s到只占原體積的 1/2501/33，貯存于耐高壓的鋼罐中，使用時(shí)擰開液化氣罐的閥門，可熱裂解氣的主要成份如下（% :氫氣12 .甲烷57.乙烷57.乙烯1618 .丙烷0.5 .丙烯78 .丁烷0.2 .丁烯45,含5個(gè)碳原子以上的烴 類23。這些碳?xì)浠衔锒既菀滓夯瑢⑺鼈儔嚎s到只占原體積的1/2501/3

17、3，貯存于耐高壓的鋼罐中，使用時(shí)擰開液化氣罐的閥門，可燃性的碳 氫化合物氣體就會(huì)通過管道進(jìn)入燃燒器。點(diǎn)燃后形成淡藍(lán)色火焰，燃燒過 程中產(chǎn)生大量熱。并可根據(jù)需要，調(diào)整火力，使用起來既方便又衛(wèi)生。液化石油氣雖然使用方便，但也有不安全的隱患。萬一管道漏氣或閥門未關(guān)嚴(yán)，液化石油氣向室內(nèi)擴(kuò)散，當(dāng)含量達(dá)到爆炸極限（1.7%10%）時(shí)，遇到火星或電火花就會(huì)發(fā)生爆炸。為了提醒人們及時(shí)發(fā)現(xiàn)液化氣是否泄漏， 加工廠常向液化氣中混入少量有惡臭味的硫醇或硫醚類化合物。一旦有液 化氣泄漏，立即聞到這種氣味而采取應(yīng)急措施。2.1設(shè)計(jì)參數(shù)的確定2.1.1設(shè)計(jì)壓力的確定工作壓力：pw=0.5MPa根據(jù)GB150-2011安全

18、閥開啟壓力：pz ( 1.11.05) pw，設(shè)計(jì)壓力?。?p =0.6MPa2.1.2設(shè)計(jì)溫度的確定最高工作溫度：tw =30 C 根據(jù)GB150-2011設(shè)計(jì)溫度取：t =50 C2.1.3工作介質(zhì)性質(zhì)確定根據(jù)HG20660-2000壓力容器中化學(xué)介質(zhì)毒性危害和爆炸危險(xiǎn)程度分類：工作介質(zhì)性質(zhì)：易燃易爆輕度危害性質(zhì)的液化氣體2.1.4壓力容器類別根據(jù)過程設(shè)備設(shè)計(jì)：本設(shè)備內(nèi)介質(zhì)屬于第一組介質(zhì)且p=0.6MPaPV=0.6X 10000MPa L=6000 MPa- L 1800mmx15.% ( 3.7)橢圓形封頭最大允許工作壓力：Pw=2 匕 I G、e/(k+0.5 e)=0.64Pw，驗(yàn)

19、算合格。3.2基本尺寸設(shè)計(jì)3.2.1設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)草圖筒體長(zhǎng)度計(jì)算：假設(shè)筒體內(nèi)徑Di=1800mm查表的封頭體積V =0.8270 m3，計(jì)算的筒體體積為：8,346 m3 則4VL 2 = 3280mm (3.8): D表2筒體尺寸mm公稱直徑總長(zhǎng)度壁厚圖2設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)草圖3.3附件設(shè)計(jì)及選擇公稱壓力等級(jí)：Class150 PN20根據(jù)HG/T 20635-2009鋼制管法蘭、墊片緊 固件選配規(guī)定確定： 接管法蘭材料：16Mnn級(jí)鍛件（工作溫度三38C表壓19.6MPa） 法蘭型式及密封面型式6:帶頸對(duì)焊法蘭（WN突面（RF根據(jù)HG/T 20615-2009確定接管法蘭的基本尺寸:表3公稱尺寸與鋼管外

20、徑對(duì)照表管法蘭公稱尺寸和鋼管外徑DN （mm25405080NPS11-1/223鋼管外徑（mm）33.748.360.388.9密封面尺寸表4突面法蘭密封面尺寸mmDN25405080f1d50.87392.1127.02Class300 （PN50）圖3 突面（RF）法蘭的密封面尺寸管法蘭的連接尺寸表5管法蘭連接尺寸DNDKLThn （個(gè)）近似質(zhì)量kg2511079.416M1441.144012598.416M1441.8150150120.718M1442.7280190152.418M1445.22圖4法蘭的連接尺寸帶頸對(duì)焊鋼管法蘭結(jié)構(gòu)尺寸 表6法蘭結(jié)構(gòu)尺寸 mmDN鋼管外徑法蘭外徑

21、法蘭厚度NBH2533.711012.74927544048.312515.96541605060.315017.57852628088.919022.310877.568NK圖5帶頸對(duì)焊鋼制管法蘭（WN ）尺寸（5）焊接接頭和坡口尺寸 帶頸對(duì)焊法蘭的錐頸斜度應(yīng)不大于 45度，且應(yīng)具有7度的直邊段，直邊段長(zhǎng) 度不小于7mm 帶頸對(duì)焊法蘭的頸部厚度一般不小于鋼管名義厚度。 若帶頸對(duì)焊法蘭的直邊段厚度超過與其對(duì)接鋼管壁厚1mm以上時(shí)，法蘭的直邊段應(yīng)在內(nèi)徑處削薄，削薄的斜度應(yīng)小于或等于1:3。圖6焊接坡口及尺寸3.3.2緊固件選配全螺紋螺柱根據(jù)HG/T20635 -2009鋼制管法蘭、墊片緊固件選配

22、規(guī)定選用專用級(jí)全螺紋螺柱材料：35CrMo表7螺柱性能熱處理力學(xué)性能HB調(diào)制（回火550C）匚b835. . ss735(%13269-321根據(jù) GB/T 901等長(zhǎng)雙頭螺柱B級(jí)查的螺柱基本尺寸表8螺柱尺寸及質(zhì)里:DN螺紋Lzr(mm)質(zhì)量（g）25M14708440M14809650M148513680M1495153圖7等長(zhǎng)雙頭螺柱結(jié)構(gòu)尺寸管法蘭專用螺母根據(jù)GB/T 20634-200鋼制管法蘭、墊片緊固件選配規(guī)定確定材料選擇：30CrMo 近似質(zhì)量：35g。選用螺母尺寸：表9螺母尺寸ddadwemm,sM14maxminminminmaxminminmaxmin15.11421.125

23、.9414.313.610.92423.16圖8螺母尺寸平墊圈C級(jí) 300HV根據(jù)GB/T 20634-2009鋼制管法蘭、墊片緊固件選配規(guī)定，材料選擇： 65Mn 尺寸要求按GB/T 95-2002平墊圈C級(jí)：表10基本尺寸dd,d2hM1415282.5%血圖9平墊圈尺寸3.3.3接管選型及校核本套設(shè)備的接管除人孔外均選用無縫鋼管問（ =1 ）根據(jù)GB150-2011材料：16Mn 許用應(yīng)力：189MPa根據(jù)GB/T 17395-2008無縫鋼管尺寸、外形、重量及允許偏差確定厚度附加量 q =2mmc2=12.5%、n接管 E,L1/L2 , M1/M2根據(jù)GB/T 17395-2008無

24、縫鋼管尺寸、外形、重量及允許偏差假設(shè)取4.5mm、e 二、n - G -C2 =2.0625mm (3.9)I 二巳(Dj 、e)/2、e=2.08MPavL|t( 3.10)接管：A1, A2/H/J/N:根據(jù)GB/T 17395-2008無縫鋼管尺寸、外形、重量及允許偏差假設(shè)取5.0mm e= -n - G - C2 =2.3125mm二 t 巳、e）/2e=6.0MPaPw且接近，故型式滿足。表12人孔尺寸密封面形式公稱十 DN dwx s D D1 A b b1 壓力螺螺螺柱d質(zhì)母柱b2 H1 H2 d數(shù)量數(shù)X L量量KgRF 1.0600 610x8 780 725 435 28 3

25、2 34 320 204 36 40 20 M27x115 235RJ型457B9 tO 11圖11人孔尺寸表13明細(xì)表件1234567891011121314號(hào)標(biāo)準(zhǔn)HG20 HG20 HG20 HG20 HG20GB/ GB/名號(hào)594 607 601 613 613T95 T41數(shù)見尺寸表見尺寸表111211 11量1111材Q316Mn聚四Q34535Cr30CrQ2Q2100Q2Q2Q345氟乙4級(jí)2045料nRMoMo3535HV3535R烯R環(huán)稱節(jié)法蘭墊片法蘭螺柱螺母環(huán)臂墊螺吊亦支 鋼撐 管管板（2）開孔及開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算5假設(shè)開孔補(bǔ)強(qiáng)型式為補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)。因 r=510MPa540MPa

26、n 1.5 n 且6mm h2 取 12mm 殼體多余金屬面積A =(B-d)(、e-、)-2、et(、e-、)(1 fr)=1243.816mm2 ( 3.20) 接管多余金屬面積：A2 二 A2h =2h1(、et - t)fr 20( et - C?) =1106.8 mm2 ( 3.21) 接管區(qū)焊縫面積(焊腳取為 6mr)1A3 =26 6 = 36mm ;（無補(bǔ)強(qiáng)圈的焊接型式內(nèi)伸式、全焊透）2Ae二A A A3 A由此得：開孔無需補(bǔ)強(qiáng)。3.3.6盤管及其固定構(gòu)件盤管長(zhǎng)度計(jì)算換熱面積：1.7 m2根據(jù)GB/T 17395-2008無縫鋼管尺寸、外形、重量及允許偏差選取換熱管尺寸： =

27、33.7 x 4mm根據(jù)HG20660-2000壓力容器中化學(xué)介質(zhì)毒性危害和爆炸危險(xiǎn)程度分類及 GB150-2011 選擇材料：Q345艮取0.3MPa：；e =n _G -C2 =0.5mm (3.22)二t =FC(D 、e)/2、e=9.96MPa L 1 =170MPa (3.23)二 D2L/4 =17mm2得：L=19058.96mm 取 L=20m角鋼選配根據(jù) GB/T 9787-1988 選擇材料：Q235A;基本尺寸：角鋼號(hào)7.5 尺寸：bx bx d=75X 75X 8 L=300mm r 取9mm 理論質(zhì)量：11.503Kg/mU型螺栓選配根據(jù) JB/ZQ 4321-19

28、97材料：Q235A圖12 U型螺柱尺寸基本尺寸:表14 U型螺栓DRdLabmc100件質(zhì)量3318M101604828461.599螺母選配根據(jù)GB/T 6170-2000I型六角螺母確定材料：Q235A基本尺寸：表15螺母基本尺寸ddadwemm,sM10maxminminminmaxminminmaxmin10.81014.617.778.48.046.41615.73注：詳細(xì)尺寸見圖337支座的選擇此支座根據(jù)GB/T 4721.1-2007容器支座進(jìn)行選型:表16型式特征型式包角墊板筋板數(shù)支座尺寸輕型焊制A120有4見表見圖注：鞍式支座分固定式（代號(hào) F）和滑動(dòng)式（代號(hào)S）兩種安裝形

29、式9系列參數(shù)及尺寸 表17鞍座尺寸允許 公稱載荷 直徑QDN （KN）鞍座底板咼I 1度h底底腹筋板板板板門 1 、2I 3筋板b2筋 板 bs筋 墊 板墊板板 板弧長(zhǎng)板 、3b4墊墊板板、：4 e螺栓間距鞍座質(zhì)12 量（kg）增加10 0 mm高度增加的質(zhì)鞍座包角量（kg）1800 295 250 1280 220 12 10 295 190 260 8 2100 430 10 80 1120 1627120or - I topi h圖13支座基本尺寸材料：鞍式支座材料為 Q235A墊板材料一般與筒體材料相同為 Q345R制造技術(shù)要求： 焊接采用電弧焊，焊條牌號(hào)應(yīng)根據(jù)支座材料參照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選用

30、。焊接接頭型式和尺寸按GB/T 985中的規(guī)定。 鞍座本體的焊接，均為雙面連續(xù)角焊，鞍座與容器圓筒焊接采用連續(xù)焊。焊縫腰高取較薄板厚度的0.50.7倍，且不小于5mm 焊縫表面不得有裂紋、夾渣、氣孔和弧坑等缺陷，并不得殘留有熔渣和飛濺物。 鞍座墊板的圓弧表面應(yīng)能與容器壁貼合，要求裝配后的最大間隙不應(yīng)超過2mm 鞍座螺栓孔間距L2允許偏差值為土 2mm 鞍座的螺栓孔和其他部分的制造公差分別按GB/T 1804中的m級(jí)與c級(jí)精度。 與腹板相接側(cè)的筋板兩端應(yīng)切成 25 M5 的倒角。 鞍座所有組焊零件周邊粗糙度為 Ra50um. 若容器殼體有熱處理要求時(shí)，鞍座墊板應(yīng)在熱處理前焊與容器上。 鞍座焊接完

31、畢，各部件應(yīng)平整，不得翹曲。4強(qiáng)度計(jì)算4.1支座反力計(jì)算圓筒的質(zhì)量：JT QQ I ,m!(Di 2、n) -Di L4 -由于水的密度比油品與原油的密度均大，故鞍座應(yīng)在水壓試驗(yàn)時(shí)所受支反力較 大，如下：水壓試驗(yàn)時(shí)充液重量：(4.5)mis = Vh2o = 9.994 1000 = 9994kg水壓試驗(yàn)時(shí)總質(zhì)量：(4.6)m 二 g m2 m3 mu mi5=12359.44 kg ；水壓試驗(yàn)時(shí)單位長(zhǎng)度載荷：mg 12359.44 9.8 30.75N mm 433054753q= 41 _h 3水壓試驗(yàn)時(shí)支座反力：11F mg =2 212359.44 9.8 =60561.256 N(4

32、.7)(4.8)4.2圓筒、封頭應(yīng)力計(jì)算與校核 4.2.1支座彎矩計(jì)算 支座跨中截面處的彎矩M1(4.9)整理得M1二 F(GL - A)二 60561.256 (0.23 3305 - 450) = 18783073.55NLmm式中:2呻21 2G 二14(1 如)3L900 2475 2_12(3005)一(莎5)4 x 4754(14)3 3305二 0.230(4.10) 支座截面處的彎矩M =廿(1-彳 C3邑-C2)二C2L A60561.256 450(1一 4501.19+ 0.098900 -1.19) = -174416.4 NLmm 3305450(4.11)R2 _

33、H 2富“098(4.12)4H式中 C2 =11.193L4.2.2圓筒應(yīng)力計(jì)算與校核(1) 兩支座跨距中截面處圓筒的軸向應(yīng)力 截面最高點(diǎn)(壓應(yīng)力)：M,二 R218783073.5523.14 9002 5.7= 1.29MPa (4.13)截面最低點(diǎn)(拉應(yīng)力)6=1.78MPa (4.14)兀R Qe(2) 支座截面處軸向應(yīng)力支座截面最高點(diǎn)(拉應(yīng)力)二3 :： min 1 B,0.8 RelJ = 183MPa竺174416240.012MPaKf： R i e 1 3.14 9005.7支座截面最低點(diǎn)(壓應(yīng)力)M12K：Ri e18783073.5521 3.14 9005.7= 1.

34、29MPa(4.15)其中K1,K2由JB-T 4731-2005 鋼制臥式容器表 7-1查得K1=1, K2=1由于：F ：0.9代=210.3MPa，6 ：0.9 ReL =210.3MPa ；2 min 汨,0.8&(_ 1=183MPa，匚4 : min B,0.8Re =183MPa則滿足應(yīng)力要求。(3)圓筒和封頭11及切應(yīng)力校核圓筒最大切應(yīng)力應(yīng)在=2()的支座角點(diǎn)處。其大小按下式計(jì)算：2 20二 K3 丄二 0.88 36982.48 =6.34MPa (4.16)RQ900 漢 5.7廠心上 2.96MPa (4.17)R e式中k3,k4查過程設(shè)備設(shè)計(jì)表得 K3=1.171,k

35、4=0.410.0.8 cr f = 146.4MPa滿足應(yīng)力要求(4) 支座截面處筒體的周向應(yīng)力校核(支座截面處無加強(qiáng)的圓筒)查過程設(shè)備設(shè)計(jì)表 5-3得：k5=0.760,k6=0.013支座截面處筒體的最低點(diǎn)周向應(yīng)力：KsFkb2、76 60561.256 _2i.i5MPa2175.88(4.18)其中 b 二 d 、2 = 270mm礙=21.15MPakf，驗(yàn)算合格。由L 陰 =以6： = -17.29MPa (4.19)46 b2L6其中：、二、e 、re =5.7 7.7 = 13.4mm， 、re 二、m - q - q = 7.7mm ；鞍座墊片邊緣處圓筒中的周向應(yīng)力 二6當(dāng)

36、L 8R時(shí),86.14MPa12K6FRi60561.25612 0.013 60561.256 900L、e2-4 5.7 381.73305 5.72由于馮 1.2t 1 =228.75MPa，% v 1.25 1 = 228.75MPa則滿足周向應(yīng)力要求。所采用的鞍座未超出標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的適用范圍， 無需對(duì)鞍座腹板-筋板組合截面 進(jìn)行校核。綜上所述，支座可滿足。5.焊接工藝評(píng)定、無損檢測(cè)及壓力試驗(yàn)5.1焊接工藝評(píng)定焊接是制造壓力容器的重要工藝，焊接質(zhì)量在很大程度上決定了制造質(zhì)量。 壓力容器焊接質(zhì)量包括諸多方面的內(nèi)容： 焊縫外觀、焊接缺陷、焊接變形與應(yīng)力、 焊接接頭的使用性能(力學(xué)性能、彎曲性、

37、耐腐蝕性能 2、低溫性能、高溫性能 等)和焊接接頭外型尺寸等，焊接工藝能否保證產(chǎn)品的焊接質(zhì)量，焊前需要在試件上進(jìn)行驗(yàn)證，這就是廣義的焊接工藝評(píng)定概念，嚴(yán)格來說，焊接工藝評(píng)定是指為驗(yàn)證所擬定的焊件焊接工藝的正確性而進(jìn)行的試驗(yàn)過程及結(jié)果評(píng)價(jià)。5.1.1焊接工藝評(píng)定一般過程(1) 對(duì)于產(chǎn)品上每條需要評(píng)定的焊縫，擬定“預(yù)焊接工藝規(guī)程”，內(nèi) 容包括每種焊接方法的重要因素、補(bǔ)加因素和次要因素、(2) 按照“預(yù)焊接工藝規(guī)程”和本標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定施焊試件、檢驗(yàn)和測(cè)定試樣性能、填寫“焊接工藝評(píng)定報(bào)告”，內(nèi)容主要包括每種焊接方法施焊試件所需控制的重要因素、補(bǔ)加因素?cái)?shù)據(jù)記錄值和各項(xiàng)檢測(cè)結(jié)果，如果評(píng) 定不合格應(yīng)修改焊接工藝

38、指導(dǎo)書繼續(xù)評(píng)定，直到評(píng)定合格。（3）當(dāng)規(guī)定沖擊試驗(yàn)時(shí)，焊接工藝指導(dǎo)書上每個(gè)重要因素和補(bǔ)加因素 都要得到評(píng)定，當(dāng)不規(guī)定沖擊試驗(yàn)時(shí)，焊接工藝指導(dǎo)書上每個(gè)重要因素都 要得到評(píng)定：正確選用焊接工藝參數(shù)可以減少焊接工藝評(píng)定數(shù)量。例如： 在同一組別內(nèi)最好選擇規(guī)定進(jìn)行沖擊試驗(yàn)的鋼號(hào)進(jìn)行評(píng)定。 本單位若需要多種焊接位置，則首選向上立焊評(píng)定焊接工藝。 對(duì)于常用鋼號(hào)，對(duì)鋼材厚度統(tǒng)一考慮，使每一試件覆蓋的厚度范圍 不重復(fù)或少重復(fù)。 充分利用已進(jìn)行過評(píng)定試件覆蓋范圍用于兩種或兩種以上焊接方 法（或焊接工藝）焊接同一焊縫的焊件。 盡量選用 低氫性藥皮焊 條，選用 產(chǎn)品上可能使 用的最大直徑的焊 條。 盡量選用產(chǎn)品上可能

39、使用的線能量最大值。 要求焊后熱處理的試件。盡量選用產(chǎn)品上可能使用焊后熱處理時(shí)間（如返修、環(huán)焊縫重復(fù)加熱等）。焊接工藝指制造焊件所有關(guān)的加工方法和實(shí)施要求，包括焊接準(zhǔn)備，材料選用，焊接方法選定，焊接參數(shù)，操作要求。焊接工藝指導(dǎo)書是用于焊接工藝評(píng)定所擬定的焊接工藝。焊接工藝規(guī)程（范）與焊接工藝指導(dǎo)書不同，它是指制造焊件所有關(guān)的加工和實(shí)踐要求的細(xì)則文件，可保證由熟練焊工或操作工操作時(shí)質(zhì)量的再現(xiàn)性。（4）經(jīng)評(píng)定合格的“預(yù)焊接工藝規(guī)程”可以保證獲得力學(xué)性能符合要求的 焊接接頭，“焊接工藝指導(dǎo)書”可直接用于生產(chǎn)的前提條件是該單位焊接 技術(shù)與管理素質(zhì)都較高，有控制焊接質(zhì)量的完整措施與方法：“焊接工藝 指導(dǎo)

40、書”不針對(duì)具體產(chǎn)品也不針對(duì)具體焊接接頭“焊接工藝指導(dǎo)書”通常不考慮勞動(dòng)生產(chǎn)率、勞動(dòng)保護(hù)、焊工操作方便、焊接線余應(yīng)力與變形和 焊接缺陷等生產(chǎn)管理因素，并不能有效保證焊接質(zhì)量的再現(xiàn)性。因此，國(guó) 內(nèi)絕大多數(shù)壓力容器制造廠都綜合考慮“焊接工藝指導(dǎo)書”、產(chǎn)品要求、 實(shí)際生產(chǎn)條件和管理因素編制“焊接工藝規(guī)程”（也稱焊接工藝卡13）用于焊制壓力容器。5.1.2 一般焊接工藝評(píng)定工作流程：（1）審圖，確定需做那些評(píng)定；（2）下達(dá)任務(wù)書；（3）根據(jù)任務(wù)書，編制材料采購(gòu)計(jì)劃及焊接指導(dǎo)書（pWPS）、下料任務(wù)單、理化試驗(yàn)單、無損檢驗(yàn)委托單（如需熱處理，還有熱處理工藝卡）；（4）下料;（5）焊接；（6）質(zhì)檢員進(jìn)行外觀

41、檢查；（7）合格后，無損檢測(cè)員進(jìn)行 RT無損檢測(cè)；（8）合格后，如需熱處理，進(jìn)行熱處理，不許熱處理，焊件進(jìn)行試件加工；（9）加工完畢，進(jìn)行理化性能檢測(cè)；（10）完畢后各項(xiàng)檢查結(jié)果匯總給焊接工程師，將合格的評(píng)定試件保存在保存 室；（11）焊接工藝師編制焊接工藝評(píng)定報(bào)告；（12）完成后，單位技術(shù)部負(fù)責(zé)人審核、簽字，送至鍋檢所審核，簽字。（13）鍋檢所簽字后，方可用到實(shí)際產(chǎn)品施焊中。評(píng)定編號(hào)：() 口 口圖14評(píng)定編號(hào)例：母材Q245R厚度6mm焊接方法為鎢極氬弧焊，評(píng)定母材厚度范圍為6 12mm, 焊縫熔敷金屬厚度范圍為 6 12mm該評(píng)定為第25個(gè)，評(píng)定編號(hào)為：I 112141（12） 025本設(shè)計(jì)所涉及焊接工藝評(píng)定如表18所示：表18焊接工藝評(píng)定評(píng)疋編號(hào)評(píng)疋報(bào)口編號(hào)材料方法母材厚度覆蓋范圍08403322011216-121(16)-001Q345R埋弧焊S 88-1608403322021212-111(12)-002Q345R焊條電弧焊S 66-120840332203I28-141(8)-003Q345R氬弧焊S 42-8產(chǎn)品名稱項(xiàng)目名稱焊接方法評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)表19 Q345R-埋弧自動(dòng)焊-S 8-焊接工藝評(píng)定焊接工藝評(píng)定任務(wù)書通用件產(chǎn)品工號(hào)Q345R埋弧自動(dòng)焊S 8板對(duì)接估計(jì)費(fèi)用埋弧自動(dòng)焊