立方米石油液化氣貯罐畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、.100立方米石油液化氣貯罐設(shè)計(jì)摘要貯罐是石油液化氣儲(chǔ)存的重要設(shè)備之一，石油液化氣主要成分：乙烯、乙烷、丙烷、丙烯、丁烷、丁烯等；這些化學(xué)成分都對(duì)工藝設(shè)備腐蝕，在生產(chǎn)過(guò)程中設(shè)備盛裝的介質(zhì)還具有高溫、高壓、高真空、易燃易爆的特性，甚至是有毒的氣體或液體。根據(jù)以上的特點(diǎn)，確定其設(shè)備結(jié)構(gòu)、工藝參數(shù)、零部件。在設(shè)備生產(chǎn)過(guò)程中，沒(méi)有連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的安全可靠性，在一定的操作條件下（如溫度、壓力等）有足夠的機(jī)械強(qiáng)度；具有優(yōu)良的耐腐蝕性能；具有良好的密封性能；高效率、低耗能。關(guān)鍵詞：貯罐設(shè)備結(jié)構(gòu)工藝參數(shù)機(jī)械強(qiáng)度耐腐蝕強(qiáng)度密封性能前言在與普通機(jī)械設(shè)備相比，對(duì)于處理如氣體、液體等流體材料為主的化工設(shè)備，其所處的工藝條件

2、和過(guò)程都比較復(fù)雜。尤其在化學(xué)工業(yè)、石油化工部門(mén)使用的設(shè)備，多數(shù)情況下是在高溫、低溫、高壓、高真空、強(qiáng)腐蝕、易燃易爆、有毒的苛刻條件下操作，加之生產(chǎn)過(guò)程具有連續(xù)性和自動(dòng)化程度高的特點(diǎn)，這就需要要求在役設(shè)備既要安全可靠地運(yùn)行，又要滿(mǎn)足工藝過(guò)程的要求，同時(shí)還應(yīng)具有較高的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)以及易于操作和維護(hù)的特點(diǎn)。生產(chǎn)過(guò)程苛刻的操作條件決定了設(shè)備必須可靠運(yùn)行，為了保證其安全運(yùn)行，防止事故發(fā)生，化工設(shè)備應(yīng)該具有足夠的能力來(lái)承受使用壽命內(nèi)可能遇到的各種外來(lái)載荷。就是要求所使用的設(shè)備具有足夠強(qiáng)度、韌性和剛度，以及良好的密封性和耐腐蝕性?；ぴO(shè)備是由不同的材料制造而成的，其安全性與材料的強(qiáng)度密度切相關(guān)。在相同的設(shè)計(jì)

3、條件下，提高材料強(qiáng)度無(wú)疑可以保證設(shè)備具有較高的安全性。由于材料、焊接和使用等方面的原因，化工設(shè)備不可避免地會(huì)出現(xiàn)各種各樣的缺陷；在選材時(shí)充分考慮材料在破壞前吸收變形能量的能力水平，并注意材料強(qiáng)度和韌性的合理搭配。設(shè)備的設(shè)計(jì)應(yīng)該確保具有足夠的強(qiáng)度抵抗變形能力。在相同工藝條件下，為了獲得較好的效果，設(shè)備可以使用不同的結(jié)構(gòu)內(nèi)件、附件等。并充分利用材料性能，使用簡(jiǎn)單和易于保證質(zhì)量的制造方法，減少加工量，降低制造成本?；ぴO(shè)備除了要滿(mǎn)足工藝條件和考慮經(jīng)濟(jì)性能，使設(shè)備操作簡(jiǎn)單，便于維護(hù)和控制；在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上就應(yīng)該考慮易損零部件的可維護(hù)性和可修理性。對(duì)于化工設(shè)備提出的基本要求比較多，全部滿(mǎn)足顯然是比較困難的，

4、但是主要還是化工設(shè)備的安全性、工藝性和經(jīng)濟(jì)性，且核心是安全性要求。由此，可以針對(duì)化工設(shè)備的具體使用情況，優(yōu)先考慮主要要求，再適當(dāng)兼顧次要要求。一、設(shè)計(jì)條件：1、工作壓力： 1.5 MPa2、工作溫度： 303、物料密度： 0.45×103 Kg/m34、設(shè)備材料： 16MnR5、設(shè)備總?cè)莘e： 50 m36、充裝系數(shù)： 0.857、腐蝕裕度： 1.5 mm8、設(shè)備簡(jiǎn)圖： 見(jiàn)下圖9、管口表： 管口符號(hào)公稱(chēng)尺寸用 途管口符號(hào)公稱(chēng)尺寸用 途a1620液面計(jì)h50排液口b1232壓力計(jì)k80備用口c50平衡管m50氣相口d12450人 孔n50排液口e13100安全閥p80進(jìn)液口f80放氣管r

5、1225測(cè)溫口二、方案論證（）、結(jié)構(gòu)方案石油液化氣貯罐是圓筒形容器；具有制造容易，安裝內(nèi)件方便，承壓能力較強(qiáng)等特點(diǎn)。圓筒形容器是由筒體（筒身）、封頭（端蓋）、密封裝置、人孔、接管和支座等個(gè)組成部件。筒體和封頭是用板材卷制而成的具有典型幾何形狀的焊接構(gòu)件，構(gòu)成了整個(gè)壓力容器實(shí)現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)或儲(chǔ)存物料的壓力空間，是壓力容器是主要的受壓元件。壓力容器使用的密封裝置較多，其主要目的是在壓力容器某一可能發(fā)生介質(zhì)泄露而需要加入密封的部位設(shè)置一個(gè)完善的物理壁壘；保證壓力容器正常、安全可靠運(yùn)行的又一個(gè)重要部件。因?yàn)楣に囘^(guò)程的要求和檢修的需求，在壓力容器的管體和封頭上開(kāi)設(shè)有不同尺寸的安裝孔和工藝接管，如：人孔、物料

6、進(jìn)出口接管以及安裝壓力表、液面計(jì)、安全閥和各類(lèi)檢測(cè)儀的接管等。在壓力容器殼體上開(kāi)孔后，器壁會(huì)因去除一部分承載的材料而強(qiáng)度被削弱，并使容器結(jié)構(gòu)出現(xiàn)局部的的不連續(xù)；對(duì)筒體和封頭上開(kāi)設(shè)的孔，當(dāng)尺寸超過(guò)某一規(guī)定值后，就要進(jìn)行開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)，選用合理的補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)，確保壓力容器所需的強(qiáng)度。支座是支撐和固定設(shè)備的一個(gè)基礎(chǔ)部件，通常是由板材或成型材組焊而成；該石油液化氣貯罐采用了臥式支座。根據(jù)容器的質(zhì)量、結(jié)構(gòu)、承受的載荷以及操作和維修要求來(lái)選定的，壓力容器采用的是臥式支座中的一種典型結(jié)構(gòu)的，現(xiàn)擬用鞍式支座。擬定壓力容器如下圖所示：（）、材料選用方案儲(chǔ)存壓力容器主要用于儲(chǔ)存或盛裝氣體、液體、液化氣體等介質(zhì)的壓力容器

7、；現(xiàn)為液化石油氣儲(chǔ)罐。根據(jù)«壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程»采用了既考慮容器的壓力等級(jí)、容積大小，又考慮介質(zhì)危害程度以及在生產(chǎn)過(guò)程中的作用的分類(lèi)方法，將此容器劃分到第三類(lèi)壓力容器。根據(jù)«化工設(shè)備»第十頁(yè)，壓力容器用鋼要求：根據(jù)工作環(huán)境和操作條件，壓力容器用鋼應(yīng)具有較高的強(qiáng)度，同時(shí)應(yīng)有良好的朔性、韌性和優(yōu)良的焊接性能，另外還要滿(mǎn)足耐腐蝕要求。壓力容器需要承受壓力或其他載荷，鋼材應(yīng)該具有足夠的強(qiáng)度。壓力容器的強(qiáng)度指標(biāo)是確定壁厚的依據(jù)，但鋼材的各項(xiàng)力學(xué)性能相互聯(lián)系又相互制約，因此，選材時(shí)不能單看強(qiáng)度，而要全面分析。材料強(qiáng)度過(guò)低，勢(shì)必要增強(qiáng)容器元件的厚度；但無(wú)原則地選

8、用高強(qiáng)度的材料，將會(huì)帶來(lái)材料和制造成本的提高以及抗脆斷能力的降低。在考慮強(qiáng)度要求的同時(shí)，鋼材應(yīng)有良好的韌性。在壓力容器的結(jié)構(gòu)上不可避免地會(huì)有小圓角或缺口結(jié)構(gòu)；在焊接制造中也不可能沒(méi)有如氣孔、夾渣、未焊透、未溶合等缺陷，甚至裂紋。這些都會(huì)在容器的局部位置形成應(yīng)力集中，這時(shí)就要求材料應(yīng)具有良好的韌性，以防止因載荷波動(dòng)、沖擊、過(guò)載或低溫而造成壓力容器的裂紋。從制造工藝考慮，鋼材還要有良好的焊接性能和較好的冷（熱）加工性能。壓力容器多數(shù)情況下是用鋼材采用冷（熱）卷，熱沖壓成型以及焊接等加工工藝制造出來(lái)的；要求材料應(yīng)具有良好的塑性和焊接性能，以保證冷卷和熱沖時(shí)不斷裂，而且能得到質(zhì)量可靠的焊接結(jié)構(gòu)。為了滿(mǎn)

9、足工藝條件需要，鋼材應(yīng)具有較好的耐腐蝕能力?？紤]到壓力容器的使用性能，鋼中的硫和磷含量應(yīng)較低。因?yàn)榱蚝土资亲钪饕挠泻υ?。硫能促進(jìn)非金屬夾雜物的形成，是塑性和韌性降低；磷元素盡管能夠提高鋼材的強(qiáng)度，但會(huì)增加鋼材的脆性，特別低溫的脆性。壓力容器用鋼的硫和磷含量就要求分別低于0.02%和0.03%。鋼材所具有的各種性能都是通過(guò)鋼中化學(xué)成分的設(shè)計(jì)或采用不同的熱處理方法來(lái)獲得的，為了保證鋼材的使用質(zhì)量，壓力容器制造廠在接受鋼廠來(lái)貨時(shí)，都需要按照鋼材的質(zhì)量保證書(shū)，對(duì)于保證鋼材基本要求的化學(xué)成分、抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、斷后伸長(zhǎng)率、沖擊功等指標(biāo)進(jìn)行檢查。有必要時(shí)要進(jìn)行100%無(wú)損檢測(cè)。壓力容器用碳素鋼和低合

10、金鋼板，這類(lèi)材料屬于一般壓力容器專(zhuān)用鋼板。其中低合金鋼是在普通結(jié)構(gòu)鋼的基礎(chǔ)上加入了少量或微量的合金元素，如：Mn、Si、Mo、V、Ni、Cr等，從而使鋼材的強(qiáng)度和綜合力學(xué)性能得到明顯改善。中國(guó)GB66541996«壓力容器用鋼板»提供了多個(gè)鋼板品種，根據(jù)設(shè)計(jì)條件給出設(shè)備材料為16MnR，工作溫度30°C，符合（化工設(shè)備表12 壓力容器用碳素鋼和低合金鋼板使用性能）；厚度范圍612mm，使用溫度范圍-20475°C。16MnR是在低碳鋼的基礎(chǔ)上加入合金元素Mn而得到的低合金鋼。與20R鋼相比，含碳量相仿，但加入適量的Mn元素后，使16MnR的強(qiáng)度顯著提高。

11、三、筒體設(shè)計(jì)一、強(qiáng)度計(jì)算1、設(shè)計(jì)條件：工作壓力： 1.5 MPa工作溫度： 30物料密度： 0.45×103 Kg/m3設(shè)備材料： 16MnR設(shè)備總?cè)莘e： 50 m3充裝系數(shù)： 0.85腐蝕裕度： 1.5 mm2、壓力容器壁厚的計(jì)算：設(shè)計(jì)溫度選用（根據(jù)化工設(shè)備第48頁(yè)表33）；設(shè)計(jì)溫度t：t=+20=30+20=50°C設(shè)計(jì)溫度t為50°C設(shè)計(jì)壓力P:根據(jù)化工設(shè)備第47頁(yè)所述：當(dāng)容器上裝有安全閥時(shí)考慮到安全閥開(kāi)啟動(dòng)作的滯后，容器不能及時(shí)泄壓，設(shè)計(jì)壓力P不得低于安全閥的開(kāi)啟壓力開(kāi)啟壓力是指閥瓣在運(yùn)行條件下開(kāi)始升起，介質(zhì)連續(xù)排除的瞬間時(shí)壓力其值小于或等于（1.051.

12、1）倍容器的工作壓力.所以(1.051.1) 因此 =1.1×=1.1×1.5=1.65根據(jù)化工設(shè)備第8頁(yè):內(nèi)壓容器按壓力大小分等級(jí)可知：因=1.65，所以該容器屬于中低壓容器（代號(hào)M）:1.610.0。為了對(duì)不同安全要求的壓力容器進(jìn)行更好的技術(shù)管理和監(jiān)督檢查，中國(guó)壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程采用了既考慮容器的壓力等級(jí)、容積大小，又考慮介質(zhì)危害程度以及在生產(chǎn)過(guò)程中的作用的分類(lèi)方法，將壓力容器劃分成了三個(gè)類(lèi)別。根據(jù)第三類(lèi)壓力容器情況為：易燃或毒性程度為中度危害介質(zhì)，且乘積大于10的中壓儲(chǔ)存容器。因此，該儲(chǔ)存容器屬于第三壓力容器。壓力容器的公稱(chēng)直徑DN:根據(jù)化工設(shè)備第61頁(yè)所述：規(guī)

13、定公稱(chēng)直徑的目的是使容器的直徑成為以系列規(guī)定的數(shù)值，以便零部件的標(biāo)準(zhǔn)化，以符號(hào)DN表示，單位為mm。用鋼卷制而成的筒體，其公稱(chēng)直徑即等于內(nèi)徑（），現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的壓力容器公稱(chēng)直徑系列，封頭的公稱(chēng)直徑與筒體一致。根據(jù)化工設(shè)備第64頁(yè)，表314所取；取壓力容器公稱(chēng)直徑DN=2800mm，因此：筒體的體積為V=100-2VfVf由封頭設(shè)計(jì)計(jì)算可得：Vf=3.12 m3V=100-2×3.12=93.76 m3筒體高h(yuǎn)(或l)為：h=V/=15235mm取DN=2800mm 得h=15235mm筒體周長(zhǎng)C=8792mm儲(chǔ)存量W容規(guī)宣貫第三章設(shè)計(jì)介質(zhì)為液化氣體（含液化石油氣）的固定式壓力容器設(shè)

14、計(jì)儲(chǔ)存量；W=（充裝系數(shù)0.85，壓力容器的容積；物料密度：0.45×103 Kg/m3W=38.25t確定筒體厚度：根據(jù)化工設(shè)備第59頁(yè)所述：?jiǎn)蚊婧笇?duì)接接頭，100%無(wú)損檢測(cè)=0.9。工作壓力： 1.5 MPa設(shè)計(jì)溫度t=50°C容器公稱(chēng)直徑DN=2800mm腐蝕裕度： 1.5 mm設(shè)備材料： 16MnR16MnR鋼板在50°C的許用應(yīng)力由（化工設(shè)備第50頁(yè)表36 查取，估計(jì)壁厚在1636mm之間，故=163 MPa，將數(shù)據(jù)代入公式=得到儲(chǔ)罐筒體計(jì)算厚度：=15.84mm設(shè)計(jì)厚度：=+=17.34mm根據(jù)化工設(shè)備第60頁(yè)表310查得：鋼板厚度的負(fù)偏差：=0.8m

15、m因而鋼板的名義厚度： =+=18.14mm根據(jù)鋼板厚度規(guī)格，其取名義厚度圓整為： =20mm因此，計(jì)算得出的厚度符合估計(jì)厚度的范圍內(nèi)符合要求。3、筒體強(qiáng)度計(jì)算與板料的選擇：直徑之比：=1.007因此=1.0071.2所以該容器屬于薄壁容器。經(jīng)向應(yīng)力為：根據(jù)化工設(shè)備第25頁(yè)式（21），圓筒橫截面的經(jīng)向應(yīng)力為：=58.16MPa圓筒橫截面的受力分析： 環(huán)向應(yīng)力為：根據(jù)化工設(shè)備第25頁(yè)式（22），圓筒縱截面的經(jīng)向應(yīng)力為：=2=116.32 MPa。圓筒縱截面的受力分析： 板料的選擇20mm厚的16MnR鋼板的（寬×長(zhǎng)）有：1800×8000mm、2000×10000m

16、m、2200×12000mm：根據(jù)前面的計(jì)算得到筒體長(zhǎng)度為15235mm，筒體的周長(zhǎng)C=DN=8792mm，DN=2800mm；根據(jù)以上的板材尺寸，選擇2000×10000mm規(guī)格；計(jì)算如下，板料（n）張=8（張）余料為：16000-15235=765mm長(zhǎng)度的余料為：10000-8792=1208mm經(jīng)計(jì)算，規(guī)格為2000×10000mm剩余的余料最少，因此選該規(guī)格為最佳方案。4、圓筒體的號(hào)料與劃線(xiàn)號(hào)料的方法及要求根據(jù)以上所計(jì)算得尺寸，在遠(yuǎn)離切割線(xiàn)的中間部位進(jìn)行標(biāo)記。如下圖：根據(jù)化工設(shè)備制造技術(shù)第51頁(yè)的號(hào)料工序要求如下： A、 號(hào)料前要核對(duì)所號(hào)原料的材質(zhì)和規(guī)格

17、應(yīng)于施工圖紙及工藝技術(shù)文件一致；B、 號(hào)料的標(biāo)記要清晰。劃線(xiàn)的內(nèi)容和要求由于鋼板原材料在寬度及長(zhǎng)度方向上都存在偏差，相鄰兩板邊互相不垂直，不能直接投料來(lái)卷制圓筒，因此首先要對(duì)板邊進(jìn)行“找正”。在找正后的矩形板料上再按筒體展開(kāi)尺寸進(jìn)行劃線(xiàn)。首先要?jiǎng)澗€(xiàn)實(shí)際用料線(xiàn)，即下料切割并經(jīng)過(guò)邊緣加工以后要保證的尺寸線(xiàn)，然后根據(jù)切割方法的不同在實(shí)際用料線(xiàn)外圍放大到一定尺寸后劃出切割線(xiàn)。具體如下圖：根據(jù)化工設(shè)備制造技術(shù)第53頁(yè)可得：不同切割線(xiàn)方法的切割加工余量；自動(dòng)氣割：45mm；手工氣割：67mm；手工等離子切割：810mm。劃線(xiàn)的具體要求：劃線(xiàn)前應(yīng)首先檢查板料的平整度及表面質(zhì)量，檢查板邊是否存在重皮、“缺肉”

18、、彎折、斜邊及裂紋等缺陷。板料上應(yīng)準(zhǔn)確劃出實(shí)際用料線(xiàn)、切割線(xiàn)、檢查線(xiàn)和中心線(xiàn)，其劃線(xiàn)尺寸允許下偏差為零，上偏差為+2.0mm，兩對(duì)角線(xiàn)之差為4.0mm。確認(rèn)無(wú)誤后方可切割。5、筒體的直線(xiàn)度允差根據(jù)化工設(shè)備制造技術(shù)第111頁(yè)可知：殼體直線(xiàn)度是用0.5mm的鋼絲兩端用滑輪支撐并懸垂重物進(jìn)行度量，在沿圓角0°、90°、180°、270°四個(gè)方位測(cè)量。殼體直線(xiàn)度隨殼體長(zhǎng)度的不同而要求不同，具體控制指標(biāo)為：筒體直線(xiàn)度為2H/1000,且20mm，因此該直線(xiàn)度為：0.032mm。6、筒體的基本尺寸筒體的長(zhǎng)度l=15235mm公稱(chēng)直徑DN=2800mm筒體的壁厚：=2

19、0mm7、筒體的焊接坡口選擇根據(jù)化工設(shè)備制造技術(shù)第139頁(yè)坡口的選擇以及筒體的工藝條件的要求，筒體的焊接坡口為V型坡口；V形坡口形狀簡(jiǎn)單，加工方便，是最常用的坡口形式，12mm以上一般可考慮開(kāi)單面坡口，雙面焊接，但是背面施焊前應(yīng)清好根。焊接坡口的基本形式如下圖所示：以上的V型坡口用于筒體的縱焊縫于環(huán)焊縫，其焊縫工藝施行“焊接工藝卡”上得要求。8、筒體的卷板和校圓工藝（1）、彎卷前的準(zhǔn)備工作根據(jù)化工設(shè)備制造技術(shù)第87頁(yè)；考慮到冷加工的局部性和熱加工的困難及缺點(diǎn)，此筒體采用溫卷，將鋼板加熱到500600，然后在此溫度下進(jìn)行卷制，注意溫卷的加熱溫度應(yīng)該低于該材料的回火溫度。根據(jù)卷板需要退火的要求可知

20、：16MnR30mm不需要退火。卷板前應(yīng)檢查待卷制的板材下料尺寸是否正確，有關(guān)展開(kāi)尺寸的附加量或伸長(zhǎng)量是否已經(jīng)增減過(guò)。（2）、筒體的校圓根據(jù)化工設(shè)備制造技術(shù)第88頁(yè)：筒體熱校圓時(shí)將筒體加熱到正火溫度，校圓完成時(shí)筒體的溫度必須在650以上。隨后卸載，讓筒體在卷板機(jī)上慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)，查到筒體冷卻到一定溫度方可取下，以防止筒體變形。Ø1600mm以上的筒體要冷卻到300400。9、筒體制造工藝卡（另附）10、筒體焊接工藝卡（另附）11、筒體熱處理工藝卡（另附）12、筒體圖紙（另附）四、封頭設(shè)計(jì)一、封頭結(jié)構(gòu)和計(jì)算1、封頭結(jié)構(gòu)由于橢圓形封頭的橢球部分線(xiàn)曲率變化平滑連續(xù)，故應(yīng)力分布比較均勻。且橢圓形封

21、頭深度半球形封頭小得多，易于沖壓成型，是目前中低壓容器中應(yīng)用較為普遍的一種封頭形式；故選橢圓形封頭。如下圖：2、封頭的設(shè)計(jì)計(jì)算、最大綜合應(yīng)力根據(jù)化工設(shè)備第三章第三節(jié)可知：受內(nèi)壓的橢圓形封頭最大綜合應(yīng)力與橢圓形封頭長(zhǎng)短軸的比值，即a/b=a=（）/2，b=（h為封頭曲面深度），故=有關(guān)。工程上對(duì)=1.02.6的橢圓形封頭，引入行狀系數(shù)K，由此得到最大綜合應(yīng)力為：= （312）式中K橢圓形封頭形狀系數(shù)，其K值根據(jù)=，按化工設(shè)備第三章第三節(jié)表318 （橢圓形封頭形狀系數(shù)K值）查?。哼x取標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，其=2，K=1。取封頭的厚度與筒體的厚度值一樣，其設(shè)計(jì)壓力P與直徑D值一樣，其=20mmP=1.65

22、MPaD=2840mm因?yàn)椋?2，所以=700mm將其代入（3-12）得 =117.15MPa因封頭的材料與筒體的板材一致，為16MnR；其許用應(yīng)力為=163MPa，其單面焊對(duì)接接頭100%無(wú)損檢測(cè)=0.9。因此=117.15MPa封頭直邊段高度h及作用根據(jù)化工設(shè)備第三章第三節(jié)表317 （橢圓形封頭材料、厚度和直邊高度的對(duì)應(yīng)關(guān)系）查?。篐=40mm直邊段的作用是避免筒體與封頭間的環(huán)向連接焊縫處出現(xiàn)邊緣應(yīng)力與熱應(yīng)力疊加，以改善焊接的受力情況。封頭厚度的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭的厚度計(jì)算公式：=15.8mm，腐蝕裕量：=1.5mm，根據(jù)化工設(shè)備第60頁(yè)表310查得：鋼板厚度負(fù)偏差：=0.8mm因此=+=

23、18.1mm從計(jì)算結(jié)果可以知道，標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭厚度大致和其相連接的圓筒厚度相等；因此，筒體和封頭即可采用等厚度鋼板進(jìn)行制造。這部?jī)H給選材帶來(lái)方便，也方便與筒體和封頭的焊接加工，故工程上多選用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭作為圓筒形容器的端蓋。因此，封頭厚度與筒體的厚度一樣，=20mm最大允許工作壓力橢圓形封頭最大允許工作壓力公式：=將其數(shù)值代入上式得：=2.08MPa因此P=1.65MPa=2.09MPa故符合要求。按上面的計(jì)算公式，橢圓形封頭雖然滿(mǎn)足強(qiáng)度要求，但仍有可能發(fā)生周向屈服。目前，工程上采用限制橢圓形封頭最小厚度的方法解決這一問(wèn)題，即標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭的有效厚度應(yīng)不小于封頭內(nèi)直徑的0.15%（4.2mm

24、）。橢圓形封頭的基本尺寸橢圓形封頭的公稱(chēng)直徑：DN=2800mm；封頭曲面深度：=700mm；封頭鋼板的厚度：=20mm；封頭的直邊段：h=40mm。封頭的容積計(jì)算：=0.1309=2.87 m3直邊段的容積：=h=0.25 m3整個(gè)封頭的容積（包括直邊段）；=+=3.12 m33、封頭焊接坡口的選擇根據(jù)封頭鋼板的厚度與化工設(shè)備制造技術(shù)第139頁(yè)來(lái)選擇；該封頭的坡口為V形坡口。V形坡口形狀簡(jiǎn)單，加工方便，是最常用的坡口形式，12mm以上一般可考慮開(kāi)單面坡口，雙面焊接，但是背面施焊前應(yīng)清好根。封頭焊接坡口的基本形式如下圖：4、封頭的加工余量的工料展開(kāi)計(jì)算：根據(jù)化工設(shè)備制造技術(shù)第50頁(yè)可知：一般沖

25、壓或旋壓的橢圓形封頭都是近似標(biāo)準(zhǔn)的橢圓形封頭，由大半徑R=0.8和小半徑r=0.146的三段圓弧組成，高度H= 0.25，如下圖所示： 其圓板的理論展開(kāi)計(jì)算直徑為：=1.20066（+）2h+30mm（加工余量）因此=3495.86mm、內(nèi)直徑公差根據(jù)化工設(shè)備制造技術(shù)第100頁(yè)可知：以?xún)?nèi)直徑為對(duì)接基準(zhǔn)的封頭切邊后，在直邊部分實(shí)測(cè)等距離的四個(gè)內(nèi)直徑，取其平均值：內(nèi)直徑公差為：-3mm+4mm。、圓度公差根據(jù)化工設(shè)備制造技術(shù)第100頁(yè)可知：封頭切邊后，在直邊部分實(shí)測(cè)等距離分布的四個(gè)內(nèi)直徑，以實(shí)測(cè)最大值與最小值之差作為圓度公差，其圓度公差不得大于0.5%（為封頭的內(nèi)徑），且不大于25mm；因此，圓度

26、公差為：14mm。、形狀公差根據(jù)化工設(shè)備制造技術(shù)第100頁(yè)可知：封頭成型后的形狀公差，用弦長(zhǎng)相當(dāng)于3/4的樣板檢查封頭的間隙。樣板與封頭內(nèi)表面的最大間隙，外凸不得大于1.25% ，內(nèi)凹不得大于0。625% ；外凸35mm；內(nèi)凹17.5mm。、封頭總深度公差及直邊段公差根據(jù)化工設(shè)備制造技術(shù)第101頁(yè)可知：封頭切邊后，在封頭端面任意兩面直徑位置上分別放置直尺或拉緊的鋼絲，在兩直尺交叉處或兩根鋼絲交叉處垂直測(cè)量封頭總深度（封頭總高度），其公差為（-0.20.6）%。當(dāng)封頭公稱(chēng)直徑DN2000mm時(shí)，直邊段H宜為40mm，直邊段的公差為-5%10%h。封頭總深度公差為；-5.6mm16.8mm直邊段公

27、差為：-2mm4mm五、人孔一、設(shè)計(jì)條件人孔的公稱(chēng)直徑為：450mm二、人孔的計(jì)算及選擇參考化工設(shè)備第六章第三節(jié)1、初步選取人孔類(lèi)型因該儲(chǔ)罐2500mm，在筒體上開(kāi)設(shè)兩個(gè)人孔，因不需要經(jīng)常開(kāi)啟，設(shè)備工作壓力為中壓，選用回轉(zhuǎn)蓋帶頸對(duì)焊法蘭人孔。2、確定人孔筒節(jié)及法蘭材質(zhì)根據(jù)儲(chǔ)罐的材質(zhì)，可選擇人孔筒節(jié)與法蘭蓋的材質(zhì)為16MnR，法蘭的材質(zhì)為16MnRV鍛件，其外伸長(zhǎng)量為250mm。3、確定人孔的公稱(chēng)直徑DN及公稱(chēng)壓力PN由于該設(shè)備露天放置，且不在寒冷地區(qū)，人孔的公稱(chēng)直徑DN=450mm，人孔設(shè)計(jì)壓力P=1.5×1.1=1.65MPa設(shè)計(jì)溫度t=50由人孔的設(shè)計(jì)壓力，設(shè)計(jì)溫度及材質(zhì)查化工設(shè)

28、備表68可確定人孔法蘭的公稱(chēng)壓力級(jí)別為2.5MPa。人孔的公稱(chēng)壓力即為人孔上法蘭的公稱(chēng)壓力，所以，人孔的PN=2.5MPa。4、確定選用人孔由以上得出的人孔的公稱(chēng)直徑和公稱(chēng)壓力查化工設(shè)備表612可知，回轉(zhuǎn)蓋帶頸對(duì)焊法蘭，凹凸面密封面適合該設(shè)備。標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為在生產(chǎn)過(guò)程中，為了便于內(nèi)部的附件安裝；檢修和襯里，以及檢查壓力容器和設(shè)備內(nèi)部在使用過(guò)程中是否產(chǎn)生裂紋、變形、腐蝕等缺陷而開(kāi)設(shè)的。5、人孔補(bǔ)強(qiáng)容器開(kāi)孔后，在開(kāi)孔處產(chǎn)生較大的附加應(yīng)力，結(jié)果使該區(qū)域的局部應(yīng)力達(dá)到較高的數(shù)量，甚至可以達(dá)到容器壁厚薄膜應(yīng)力的3倍或更大。（1）、確定是否需要補(bǔ)強(qiáng)按照GB150規(guī)定，由于人孔的公稱(chēng)直徑DN89mm，故此需要補(bǔ)強(qiáng)

29、。（2）、補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算、計(jì)算開(kāi)孔后被削弱的金屬截面面積A。其人孔材質(zhì)與筒體一致C=+=2.3mm開(kāi)孔直徑為D=（DN）+2C=454.6mm根據(jù)化工設(shè)備查表36和37得筒體在設(shè)計(jì)溫度下材料的許用應(yīng)力=163MPa，故：強(qiáng)度削弱系數(shù)=1筒體開(kāi)孔處計(jì)算厚度=15.64mm接管的有效厚度=-C=20-2.3=17.7mmA=+=7109、確定有效補(bǔ)強(qiáng)范圍因B=2d=909.2mm則B=d+=530mm故取大值，則B=909.2mm外側(cè)有效高度=95.35mm因=95.35mm，故人孔的筒節(jié)的內(nèi)側(cè)有效高度取=95.35mm、計(jì)算有效范圍內(nèi)用來(lái)補(bǔ)強(qiáng)的金屬面積.a 、計(jì)算殼體多余金屬截面積：=17.7mm則=

30、（B-d）（-）-2（）（-）（1-） =664.3b、計(jì)算人孔筒節(jié)多余的筒壁截面積= 17.7mm 則 =15.64mm所以 =3367.7c、計(jì)算焊縫金屬截面積取焊角高度為20mm，故焊縫截面積為=400用來(lái)補(bǔ)強(qiáng)的金屬面積為=+=4432.06由于<A=7109.944，故需要另行補(bǔ)強(qiáng)。（3）、確定標(biāo)準(zhǔn)補(bǔ)強(qiáng)圈尺寸由于上計(jì)算可知，需要由補(bǔ)強(qiáng)圈提供的金屬面積為A-=2677.884取補(bǔ)強(qiáng)圈厚度=16mm，板厚負(fù)偏差=0.8mm由于補(bǔ)強(qiáng)圈與空氣接觸，有輕微腐蝕，取腐蝕裕量=1.5mm，故補(bǔ)強(qiáng)圈有效厚度為=13.7mm根據(jù)人孔和筒體的公稱(chēng)直徑DN為450mm，查化工設(shè)備表611得補(bǔ)強(qiáng)圈外徑=

31、760mm。補(bǔ)強(qiáng)圈的有效面積為=2677.884由此得到由補(bǔ)強(qiáng)圈提供的有效金屬截面積為=2677.884故，此補(bǔ)強(qiáng)圈可用其標(biāo)記為450×14HG215361992 （4）、確定補(bǔ)強(qiáng)圈的結(jié)構(gòu)根據(jù)設(shè)備的工藝條件，可選擇B型補(bǔ)強(qiáng)圈，查化工設(shè)備圖611中的B型加強(qiáng)圈，其孔內(nèi)錐形部分深度S=12.6mm，內(nèi)徑=495mm=人孔筒節(jié)的公稱(chēng)直徑DN（450mm）+厚度×2其結(jié)構(gòu)如下圖所示：（5）人孔法蘭的尺寸法蘭類(lèi)型：帶頸對(duì)焊法蘭標(biāo)準(zhǔn)號(hào)： HG205951995密封面形式：MFM 公稱(chēng)壓力范圍：2.5 MPa公稱(chēng)直徑：450mm帶頸對(duì)焊法蘭結(jié)構(gòu)圖如下所示：法蘭結(jié)構(gòu)圖帶頸對(duì)焊法蘭結(jié)構(gòu)帶頸對(duì)

32、焊法蘭的尺寸 ：根據(jù)化工設(shè)備第六章第一節(jié)表6-5，其值采用內(nèi)差法計(jì)算得出。公稱(chēng)直徑：DN=450mm公稱(chēng)壓力：PN=2.5MPa法蘭外徑：D=610mm螺栓孔中心圓直徑：=565mm凹面密封面外徑：=523mm凹面密封面內(nèi)徑：=512mm凸面密封外徑：=508mm法蘭盤(pán)厚度：=40mm短節(jié)高：H=100mm短節(jié)厚度：=14mm過(guò)渡段圓角：R=12mm螺栓孔：d=27mm螺栓規(guī)格：M20法蘭標(biāo)記：法蘭-MFM450 2.5 JB/T 47032000 （6）、人孔的焊接及熱處理人孔的焊接工藝與筒體的焊接工藝一致，其焊縫編號(hào)A11、A12；其熱處理與筒體熱處理一致，主要是消除焊接應(yīng)力。（7）、回轉(zhuǎn)

33、式人孔結(jié)構(gòu)圖如下：六、安全閥和接管一、設(shè)計(jì)條件公稱(chēng)直徑 DN=100mm二、安全閥接管的計(jì)算參照化工設(shè)備第六章第二節(jié)(1)、確定是否要補(bǔ)強(qiáng)按照GB150規(guī)定，由于接管公稱(chēng)外徑已經(jīng)大于不另行補(bǔ)強(qiáng)的最大直徑89mm。故此開(kāi)孔需要補(bǔ)強(qiáng)。（2）、補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算計(jì)算開(kāi)孔后被削弱的金屬截面積A，查化工設(shè)備表310確定算負(fù)偏差為0.8mm，其腐蝕裕量為1.5mm，得壁厚附加量為C=+=2.3mm開(kāi)孔直徑 d=+2C=118.6mm查化工設(shè)備表36和37得筒體在設(shè)計(jì)溫度下材料的許用應(yīng)力=163MPa，鋼管的許用應(yīng)力=163MPa，材質(zhì)與筒體一致，故強(qiáng)度削弱系數(shù)=1筒體開(kāi)孔處計(jì)算厚度=15.64mm接管有效厚度=4.

34、7mmA=+=1850.16、確定有效補(bǔ)強(qiáng)范圍因B=2d=237.2mm則B=d+=159.2mm故取大值，則B=237.2mm外側(cè)有效高度=28.8mm因=28.8mm，故人孔的筒節(jié)的內(nèi)側(cè)有效高度取=28.8mm、計(jì)算有效范圍內(nèi)用來(lái)補(bǔ)強(qiáng)的金屬面積.a 、計(jì)算殼體多余金屬截面積：=17.7mm則=（B-d）（-）-2（）（-）（1-） =244.32b、計(jì)算人孔筒節(jié)多余的筒壁截面積= 4.7mm 則 =0.34mm所以 =435.64c、計(jì)算焊縫金屬截面積取焊角高度為20mm，故焊縫截面積為=81mm用來(lái)補(bǔ)強(qiáng)的金屬面積為=+=760.96<A=1850.16由于<A=1850.16

35、，故需要另行補(bǔ)強(qiáng)。（3）確定標(biāo)準(zhǔn)補(bǔ)強(qiáng)圈尺寸由于上計(jì)算可知，需要由補(bǔ)強(qiáng)圈提供的金屬截面積為A-=1089.2取補(bǔ)強(qiáng)圈厚度=16mm，板厚負(fù)偏差=0.8mm由于補(bǔ)強(qiáng)圈與空氣接觸，有輕微腐蝕，取腐蝕裕量=1.5mm，故補(bǔ)強(qiáng)圈有效厚度為=13.7mm根據(jù)人孔和筒體的公稱(chēng)直徑DN為100mm，查化工設(shè)備表611得補(bǔ)強(qiáng)圈外徑=200mm。補(bǔ)強(qiáng)圈的有效面積為=1178.2由此得到由補(bǔ)強(qiáng)圈提供的有效金屬截面積為=1178.2=1089.2故，此補(bǔ)強(qiáng)圈可用其標(biāo)記為100×16HG 215061992 （4）、確定補(bǔ)強(qiáng)圈的結(jié)構(gòu)及接管外伸量根據(jù)設(shè)備的工藝條件，可選擇B型補(bǔ)強(qiáng)圈，查化工設(shè)備圖611 中的B型

36、加強(qiáng)圈，其孔內(nèi)錐形部分深度=4mm，內(nèi)徑=其結(jié)構(gòu)圖如下：（5）、法蘭的選擇及尺寸公稱(chēng)直徑 DN=100mm公稱(chēng)壓力 PN=1.65MPa外徑 D=114mm根據(jù)工藝設(shè)備的條件，選擇帶頸平焊法蘭，密封面形式為突面RF，公稱(chēng)壓力等級(jí)為2.5級(jí)根據(jù)化工設(shè)備第六章第一節(jié)表67查得法蘭外徑:D=235mm公稱(chēng)直徑：DN=100mm螺栓孔中心圓直徑：K=190mm螺栓孔直徑：L=22mm螺紋公稱(chēng)直徑:Th=M20螺栓孔數(shù)量：n=8個(gè)帶頸平焊法蘭結(jié)構(gòu)圖如下：七、放氣管、備用管、進(jìn)液口接管及法蘭選用一、設(shè)計(jì)條件放氣管、備用管、進(jìn)液口接管的公稱(chēng)直徑DN=80mm公稱(chēng)壓力 PN=1.65MPa根據(jù)化工設(shè)備第六章第

37、二節(jié)查613，接管的外伸出量長(zhǎng)度L=150mm二、確定是否需要補(bǔ)強(qiáng)按照GB150規(guī)定，由于接管的公稱(chēng)直徑外徑89mm不另行補(bǔ)強(qiáng)的最大直徑，故開(kāi)孔不需要補(bǔ)強(qiáng)。三、接管的法蘭類(lèi)型及鏈接尺寸根據(jù)化工設(shè)備第六章表62及設(shè)備工藝條件選擇法蘭類(lèi)型為帶頸平焊法蘭，密封面形式為凹凸面（MFM）管法蘭的鏈接尺寸：法蘭外徑：D=200mm螺栓孔中心圓直徑：K=160mm螺栓孔直徑：L=18mm螺紋公稱(chēng)直徑;Th=M16螺栓孔數(shù)量：n=8個(gè)帶頸平焊法蘭結(jié)構(gòu)圖如下：四、接管的選用及基本尺寸根據(jù)設(shè)備的工藝及設(shè)計(jì)條件，其管的公稱(chēng)直徑為DN=80mm，長(zhǎng)度L=150mm，其接管盡量與筒體的材料一致。五、法蘭及接管的焊接和組裝工藝根據(jù)前面的安全閥及接管的焊接工藝進(jìn)行參照，可以適當(dāng)修訂，其組裝工藝也根據(jù)安全閥及接管的組裝的工藝進(jìn)行參照，在其設(shè)備工藝的條件下可以做適當(dāng)修訂。八、其他接口接管一、根據(jù)設(shè)計(jì)條件可知：液面計(jì)接管的公稱(chēng)直徑：DN=20mm壓力計(jì)接管的公稱(chēng)直徑：DN=32mm平衡管、排液口、氣相口、汽液口接管的公稱(chēng)直徑：DN=50mm測(cè)溫口接管的公稱(chēng)直徑：D