壓縮空氣儲罐設計(共23頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上目錄臥式儲氣罐設計任務書第一章 緒論1.1設計背景 所謂容器是指用于儲存氣體、液化氣體、液體和固體原料、中間產(chǎn)品或成品的設備。壓力容器是容器的一種，是指最高工作壓力P0.1MPa，容積V25L，工作介質(zhì)為氣體、液化氣體或最高工作溫度高于或等于標準沸點液體的容器。它廣泛地用于化工、煉油、機械、動力、輕工、紡織、冶金、核能及運輸?shù)裙I(yè)部門，是生產(chǎn)過程中必不可少的設備1。隨著石油化工、電站鍋爐和原子能工業(yè)的迅猛發(fā)展，壓力容器制造技術(shù)也有了很大的發(fā)展，它主要表現(xiàn)在以下三個方面：一是壓力容器向大型化過渡，容器直徑和壁厚成倍增長；二是低合金高強度鋼的廣泛應用，大部分壓力容器均采用

2、了各種級別的低合金高強度鋼；三是焊接新工藝、新技術(shù)的廣泛應用，使得焊接質(zhì)量進一步提高，從而提高了這些大型產(chǎn)品質(zhì)量的可靠性。其中以壓力容器產(chǎn)品大型化、高參數(shù)化的趨勢尤為明顯。1000噸級的儲氣罐、2000噸級的煤液化反應器、10000立方米的天然氣球罐（日本最大的天然氣球罐為30000立方米）等已經(jīng)在我國大量應用。壓力容器在石油化工、核工業(yè)、煤化工等領(lǐng)域中的應用場合也日益苛刻。因此，耐高溫、高壓和耐腐蝕的壓力容器用材料的研制與開發(fā)一直是壓力容器行業(yè)所面臨的重大課題。對此，各國均投入了大量的人力物力從事相關(guān)的研究工作。目前，壓力容器用材料的主要研究成果和技術(shù)進步表現(xiàn)在以下幾個方面：材料的高純凈度：

3、冶金工業(yè)整體技術(shù)水平和裝備水平的提高，極大地提高了材料的純凈度，提高了壓力容器用材料的力學性能指標，提高了壓力容器的整體安全性；材料的介質(zhì)適應性：針對各種腐蝕性介質(zhì)和操作情況，已研究開發(fā)出超級不銹鋼、雙相鋼、特種合金等金屬材料，使之適合各種應用條件，給容器設計者以更多選擇的空間，為長期安全生產(chǎn)提供了保證；材料的應用界限：針對高溫蠕變、回火脆化、低溫脆斷所進行的研究，準確地給出材料的適用范圍；更高強度材料的應用：在設備大型化的要求下，傳統(tǒng)的材料已經(jīng)無法解決，諸如30000立方米天然氣球罐、立方米原油儲罐以及超高壓容器的選材問題。目前 800MPa 高強材料的應用正在引起國內(nèi)研究人員的廣泛關(guān)注2。

4、 近年來，壓力容器制造業(yè)在裝備投資中，焊接設備的比例占了40%以上。正由于這些先進高效焊接設備及工藝的采用，使壓力容器制造技術(shù)有了更大的提高和發(fā)展。就具體的壓力容器焊接而言，焊條電弧焊的比例已逐步縮小，而埋弧自動焊、氬弧焊、CO2氣體保護焊等先進的焊接技術(shù)已經(jīng)得到廣泛應用；帶極堆焊、窄間隙埋弧焊和藥芯焊絲氣體保護焊等高效率的焊接方法設備已成為一些大型壓力容器廠必備的焊接設備；小管徑內(nèi)壁堆焊、管子-管板自動旋轉(zhuǎn)氬弧焊、馬鞍形接管自動焊等一系列新型焊機也在不少工廠中得到了應用。這對于穩(wěn)定地提高壓力容器焊接質(zhì)量，提高壓力容器制造工藝水平，無疑將起到很大推動作用。壓力容器是一個涉及多行業(yè)、多學科的綜合

5、性產(chǎn)品，其建造技術(shù)涉及到冶金、機械加工、腐蝕與防腐、無損檢測及安全防護等眾多行業(yè)。隨著冶金、機械加工、焊接和無損檢測等技術(shù)的不斷進步，特別是以計算機技術(shù)為代表的信息技術(shù)的飛速發(fā)展，帶動了相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在世界各國投入了大量人力物力進行深入研究的基礎上，壓力容器技術(shù)領(lǐng)域也取得了相應的進展。為了生產(chǎn)和使用更安全、更具有經(jīng)濟性的壓力容器產(chǎn)品，傳統(tǒng)的設計、制造、焊接和檢驗方法已經(jīng)和正在不同程度地為新技術(shù)、新工藝所代替、而冶金機械加工、焊接和無損檢測等壓力容器相關(guān)行業(yè)的技術(shù)進步，是壓力容器行業(yè)整體制造技術(shù)水平提高的前提條件 。 中國是壓力容器的生產(chǎn)大國，目前生產(chǎn)的目的主要是滿足國內(nèi)的需求。生產(chǎn)廠家的數(shù)量

6、（約3200 家）和相應的裝備能力均為世界領(lǐng)先，從以儲氣罐為代表的重型容器到高壓氣體運輸容器等特殊的容器，中國都有很強的生產(chǎn)能力，并且產(chǎn)品的價格和質(zhì)量都具有一定的競爭力。多年的生產(chǎn)實踐和國家的規(guī)范化管理，使我國的壓力容器行業(yè)形成了裝備齊全、人員配套、管理嚴格的生產(chǎn)格局，為我國的壓力容器產(chǎn)品走向世界奠定了基礎。隨著我國加入WTO和國民經(jīng)濟持續(xù)高速發(fā)展，壓力容器制造業(yè)今后也必然會有一個很大的發(fā)展，只有認清發(fā)展趨勢，才能把握住自己的發(fā)展方向，才會使壓力容器制造業(yè)有更好的發(fā)展。1.2 儲罐的用途及分類 儲存設備又稱儲罐，主要是指用于儲存或盛裝氣體、液體、液化氣體等介質(zhì)的設備，在化工、石油、能源、輕工、

7、環(huán)保、制藥及食品等行業(yè)得到廣泛應用，如氫氣儲罐、液化石油氣儲罐、石油儲罐、液氨儲罐等。儲罐內(nèi)的壓力直接受溫度影響，且介質(zhì)往往易燃、易爆或有毒。儲罐的結(jié)構(gòu)形式主要有臥式儲罐、立式儲罐和球形儲罐。1.3 儲存介質(zhì)的性質(zhì)儲存介質(zhì)的性質(zhì)，是選擇儲罐形式和儲存系統(tǒng)的一個重要因素。介質(zhì)最重要的特性有：可燃性、飽和蒸汽壓、密度、腐蝕性、毒性程度、化學反應活性（如聚合趨勢）等。儲存介質(zhì)可燃性的分類和等級，可在有關(guān)消防規(guī)范中查得。飽和蒸汽壓是指在一定溫度下的密閉容器中，當達到氣液兩相平衡時氣液分界面上的蒸汽壓，它隨溫度而變化，但與容積的大小有關(guān)。對于液化石油氣和液化天然氣之類，都不是純凈物，而是一種混合物，此時

8、的飽和蒸汽壓與混合比例有關(guān)，可根據(jù)道爾頓定律和拉烏爾定律進行計算。當儲存的介質(zhì)為具有高粘度或高冰點的液體時，為保持其流動性，就需要對儲存設備進行加熱或保溫，使其保持便于輸送的狀態(tài)。儲存液體的密度，直接影響制造工藝和設備造價。而介質(zhì)的毒性程度則直接影響設備制造與管理的等級和安全附件的配置。儲存設備若盛裝液化氣體時，除了應該考慮上述條件外，還應注意液化氣體的膨脹性和壓縮性。液化氣體的體積會隨溫度的上升而膨脹，溫度的降低而收縮。如果環(huán)境溫度變化較大，儲罐就可能因超壓而爆破。為此，在儲存設備使用時必須嚴格控制儲罐的充裝量。 當儲罐的金屬溫度受大氣環(huán)境溫度影響時，其最低設計溫度可按該地區(qū)氣象資料，取氣象

9、局實測的10年逐月平均最低溫度的最小值。隨著液化氣體溫度的下降，罐內(nèi)壓力也將較大幅度下降，此時罐體的應力水平就有較大的降低。為此，在確定儲罐設計溫度時，可按有關(guān)規(guī)定進行低溫低應力分析。當儲罐內(nèi)部因溫度降低而使內(nèi)壓低于大氣壓時，還應進行罐體的穩(wěn)定性校核，以免發(fā)生失穩(wěn)失效。1.4 設計任務針對化工廠中常見的氣體儲罐，完成主體設備的工藝設計和附屬設備的選型設計，繪制總裝配圖和零件圖，并編寫設計說明書。1.5 設計思想設計儲存設備，首先必須滿足各種給定的工藝要求，考慮儲存介質(zhì)的性質(zhì)、容量的大小、設置的位置、鋼材的耗量以及施工的條件等來確定儲罐的形式；在設計中還必須考慮場地的條件：環(huán)境溫度、風載荷、地震

10、載荷、雪載荷、地基條件等，因此設計者在設計儲存設備時必須針對上述條件進行綜合的考慮，以確定最佳的設計方案。綜合運用所學的機械基礎課程知識，本著認真負責的態(tài)度，對儲罐進行設計。在設計過程中綜合考慮了經(jīng)濟性，實用性，安全可靠性。各項設計參數(shù)都正確參考了行業(yè)使用標準或國家標準，這樣讓設計有章可循，并考慮到結(jié)構(gòu)方面的要求，合理地進行設計。1.6 設計特點壓力容器的外殼由筒體、封頭、密封裝置、開孔接管、支座及安全附件六大部件組成。常、低壓化工設備通用零部件大都有標準，設計時可直接選用。本設計書主要介紹了儲氣罐的的筒體、封頭的設計計算，低壓通用零部件的選用。各項設計參數(shù)都正確參考了行業(yè)使用標準或國家標準，

11、這樣讓設計有章可循，并考慮到結(jié)構(gòu)方面的要求，合理地進行設計。1.7設計數(shù)據(jù)設計數(shù)據(jù)詳見表1-1表1-1序號名 稱指 標1設計壓力MPa0.62設計溫度903最高工作壓力MPa0.554最高工作溫度<905工作介質(zhì)壓縮空氣6主要受壓元件的材料Q235-A7焊接接頭系數(shù)0.858腐蝕裕度mm2.09全容積m33.010容器類別第一類第二章 容器主要原件的設計2.1圓筒厚度的設計全容積為3m3的臥式壓縮空氣儲罐，焊接系數(shù)為=0.85，根據(jù)HGT3154-1985臥式橢圓形封頭貯罐系列表6，取Di=1000mm。設計壓力Pc =0.6MPa，此儲罐的最高工作溫度為90，圓筒材料為Q235-A 假

12、設圓筒的厚度在616mm范圍內(nèi)，查GB150-1998中表4-1，可得：疲勞極限強度b=375MPa，屈服極限強度s=235MPa，在90時近似取為100時的t =113MPa。利用公式，=PcDi2t -Pc =0.6×10002×0.85×113-0.6=3.13mm (2-1)查標準HG20580-1998鋼制化工容器設計基礎規(guī)定及其中表7-3查得壓力容器專用鋼板厚度負偏差不大于0.25 mm，鋼板厚度負偏差為可以忽略，即C1=0，而有GB150-1998中3.5.5.1知，腐蝕裕量C2=.2:則筒體的名義厚度n3.13+0+2=5.13:根據(jù)鋼板的厚度規(guī)格

13、，查鋼板的常用厚度表，圓整為n=6mm。2.2 封頭的設計從受力與制造角度分析，球形封頭是最理想的結(jié)構(gòu)形式，但其缺點是深度大，沖壓較困難；而橢圓形封頭深度比半徑小，易于沖壓成型，是目前低壓容器中用的較多的，故采用標準橢圓形封頭，各參數(shù)與筒體相同,則封頭的設計厚度: (2-2) 考慮到鋼板負偏差，所以封頭厚度應再加上C=C1+C2=2，即 n 3.32+2=5.32mm根據(jù)鋼板的厚度規(guī)格，查鋼板的常用厚度表，圓整為n=6mm，可見跟筒體等厚。由Di/2hi=2，得hi=Di/4=1000/4=250mm封頭的容積：查標準JB/T4746-2002鋼制壓力容器用封頭中表1和表B.1、表B.2,選擇

14、封頭的型號為EHA1000×6-Q235A，橢圓形封頭內(nèi)表面積、容積、質(zhì)量見表2-1和圖1。表2-1 封頭尺寸表公稱直徑DN mm總深度H mm內(nèi)表面積A 容積質(zhì)量Kg10002751.16250.150553.8 圖12.3人孔的選擇根據(jù)HG/T 21518-2005回轉(zhuǎn)蓋帶頸對焊法蘭人孔，查表3-3，選用凹凸面的法蘭，其明細尺寸見下表：表2-2 人孔尺寸表 單位：mm密封面型式凹凸面MFMD6705530公稱壓力PN MPa0.658560螺柱數(shù)量16公稱直徑DN400280A385螺母數(shù)量32426×18135B175螺柱尺寸M39×3×210d3

15、86b60L250總質(zhì)量kg3662.4接管和法蘭壓縮空氣氣儲罐應設置排污口，進氣口，出氣口，人孔，溫度計口，壓力表口，安全閥口，排廢口。如圖2所示： 圖2 查HG/T 20592-2009鋼制管法蘭中表8.2 3-3 PN帶頸對焊鋼制管法蘭，選取各管口公稱直徑，查得各法蘭的尺寸。查HG/T 20592-2009鋼制管法蘭中附錄D中表D-5,得各法蘭的質(zhì)量。查HG/T 20592-2009鋼制管法蘭中表3.2.2，法蘭的密封面均采用MFM（凹凸面密封）。表2-3 選擇工藝接管序號工稱尺寸連接尺寸標準形式用途或名稱a200PN1.6 DN200 HG20592-97RF出氣口b16M16

16、5;1.5 YB231-70內(nèi)螺紋進氣口c32PN1.6 DN32 HG20592-97RF安全閥口d20M20×1.5 YB231-70內(nèi)螺紋壓力表口e400人孔f2531 YB231-70內(nèi)螺紋排污口2.5螺栓（螺柱）的選擇 查HG/T 20613-2009 鋼制管法蘭用緊固件中表5.0.7-11和附錄中表A.0.1,得螺柱的長度和平墊圈尺寸，見表2-4表2-4序號工稱直徑mm螺紋mm螺柱長mm數(shù)量(個)螺柱長mmd1d1ha200M241301225444c32M16854173032.6鞍座選型和結(jié)構(gòu)設計鞍座選型該臥式容器采用雙鞍式支座，初步選用輕型鞍座，材料選用Q235-B

17、。 首先粗略計算支座負荷 儲罐總質(zhì)量： (2-3)式中:罐體的質(zhì)量，Kg水壓試驗時水的質(zhì)量，Kg附件的質(zhì)量，Kg 1 罐體質(zhì)量W1儲罐公稱容積為3，筒體公稱直徑=,由V=4×Di2L+2V封 (2-4),封頭容積V封=0.1505，解得L=3.44m，即取L=3440mm。 罐體的自重由壓力容器設計手冊可查得，公稱直徑，壁厚，筒體重:m=DiL=3.14×1×0.006×7850×3.44=508.76Kg (2-5)，封頭自重為，故罐體自重1. 水壓試驗時水的質(zhì)量W2儲罐的總?cè)莘e水壓試驗充滿水，故取介質(zhì)密度為 ，故水壓試驗時罐內(nèi)水重。2. 其

18、他附件質(zhì)量W3人孔質(zhì)總量為,加上其他的附件總重約為600Kg。3. 設備總質(zhì)量W ，約為43.4KN，則每個鞍座承受的重量為21.7kN。查JB4712.1-2007容器支座第一部分鞍式支座中表1，首先優(yōu)先選擇輕型支座。查JB4712.1-2007容器支座第一部分鞍式支座中表2。表2-5 鞍座尺寸表公稱直徑DN1000腹板6墊板320允許載荷QkN140筋板1706鞍座高度h200140e55底板760200螺栓間距6001706鞍座質(zhì)量Kg4710墊板弧長1180增加100mm增加的質(zhì)量Kg7該對鞍座標記為JB/T4712.1-2007 鞍座A2000-S和JB/T4712.1-2007 鞍

19、座A2000-F。第三章 開孔強度設計根據(jù)GB150中8.3，知該儲罐中只有人孔需要補強。3.1補強設計方法的判斷其中開孔直徑d=di+2C=400+2×2=404mm (3-1)d<D i/2=1000/2=500mm故可以采用等面積法進行開孔補強計算接管材料選用Q235-A，其許用應力t=113MPa根據(jù)GB150-1998中式8-1， (3-2)殼體開孔處的計算厚度=3.32mm強度削弱系數(shù),所以補強的面積： (3-3)3.2有效補強范圍 1有效補強B按GB150中式8-7，得：有效寬度 (3-4) (3-5) 取最大值 2外側(cè)有效高度根據(jù)GB150中式8-8，得：h1&

20、#39;=dnt=404×6=49.23mm (3-6) (3-7) 取最小的h1=49.2350mm3內(nèi)側(cè)有效高度根據(jù)GB150-1998中式8-9，得： h2=dnt=404×6=50mm (3-8) (3-9)3.3 有效補強面積根據(jù)GB150中式8-10 式8-13，分別計算如下：Ae=A1+A2+A3 (3-10) 1 筒體多余面積A1=（B-d）(e- )- 2et(e-)(1- fr)=(808-404)(4-3.32)-0=405mm2 (3-11) 2接管的多余面積 A2=2h1（et-t）fr+2h2（et-C2）fr=2×63.66×

21、;4-4×1+2×0×4-2=0mm2 (3-12) 3焊縫金屬截面積焊角去6mm (3-13) 4補強面積 Ae=A1+A2+A3=405+0+36=441mm因為，所以開孔需另行補強另行補強面積為A4A-Ae=1342-441=901mm2 (3-14) 3.4補強圈得設計根據(jù)管道公稱直徑DN=400mm選擇補強圈，參照JB/T4736取補強圈外徑D=680；內(nèi)徑d=426mm,因為B>D,補償圈在有效補強范圍內(nèi);補償圈厚度為：=A4D-d=-426=3.55mm (3-15)考慮到鋼板的負偏差故圓整為6mm。第四章 強度設計4.1水壓試驗校核試驗壓力P

22、T=1.25P=1.25×0.6=0.75Mpa (4-1) 圓筒的薄膜應力T=PT（Di-e）2e=0.75×(1000-4)2×4=93.375Mpa (4-2) 0.9s=0.9×0.85×235=180 MPa即0.9s>T所以水壓試驗合格。4.2圓筒軸向應力彎矩計算圓筒的平均半徑Ra=Di/2 +n/2=1000/2+6/2=503mm (4-3)鞍座反力F=mg/2=21.7kN。 (4-4)1圓筒中間截面上的軸向彎矩如圖4-1：根據(jù)JB/T 4731-2005中式7-2，得： M1=FL41+2Ra2- hi2L21+43&

23、#215;hiL-4AL =21700×+25032- +43×-4×=1.27×107Nmm (4-5) 2鞍座平面上的軸向彎矩根據(jù)JB/T 4731-2005中式7-3，得： M2=-FA1-1-AL+Ra2- hi22AL1+43×hiL=-21700×2201-1-+5032- 25022×220×34401+43×=-1.43×105Nmm (4-6)4.3 圓筒的軸向應力及校核根據(jù)JB/T 4731-2005中式7-4 式7-7計算1圓筒中間截面上由壓力及軸向彎矩引起的軸向應力最高點

24、處： 1=PcRa2e-M13.14Ra2e=0.6×106×5032×4-1.27×1073.14×5032×4=37.73Mpa (4-7)最低點處： 2=PcRa2e-M13.14Ra2e=0.6×106×5032×4+1.27×1073.14×5032×4=37.73Mpa （4-8）由壓力及軸向彎矩引起的軸向應力計算并校核鞍座平面上，由壓力及軸向彎矩引起的軸向應力，按下式計算： a).當圓筒在鞍座平面上或靠近鞍座處有加強圈或被封頭加強（即）時，軸向應力位于橫截面最高

25、點處. 取鞍座包角，查表7-1（JB/T4731-2005）得，.則:3=PcRa2e-M23.14K1Ra2e=0.6×106×5032×4+-1.43×1053.14×1.0×5032×4 =37.73MPa （4-9） b).在橫截面最低點處的軸向應力：4=PcRa2e-M23.14K2Ra2e=0.6×106×7052×4+-1.43×1053.14×1.0×5032×4 =37.73MPa （4-10）3.圓筒軸向應力校核A=0.094Ri/e=

26、0./4=0.00075 （4-11）查過程設備設計中圖4-8得，,則B=23EA=23×2.0×105×0.00075=100MPa （4-12）max=1,2,3,4=37.73MPa （4-13）act=t=113MPa （4-14）滿足條件act>max4.4切向剪應力的計算機校核1圓筒切向剪應力的計算根據(jù)JB/T 4731-2005中式7-9計算查JB/T 4731-2005中表7-2，得：K3=0.880 K4=0.401=K3FRae=0.880×21.70.503×4=9.5MPa （4-15）2圓筒被封頭加強（）時，其最

27、大剪應力根據(jù)JB/T4731-2005中式7-10，計算得：h=K4FRahe=0.401×21.70.503×4=4.33MPa (4-16)3切向剪應力的校核圓筒的切向剪應力不應超過設計溫度下材料許用應力的0.8倍，即封頭的切向剪應力，應滿足 而=9.5MPa0.8t=0.8×113=90.4MPa，即故圓筒滿足強度要求。K=162+Di2hi2=162+10002×2502=1 (4-17)h=KPc Di2he=1×0.6×10002×4=75MPah=1.57MPa1.25t-h=1.25×113-4.3

28、3=137MPa (4-18)即h1.25t-h故封頭滿足強度要求。4.5圓筒周向應力的計算及校核b4=320mm;b+1.56Ran= b2=140mm (4-19)所以b4> b+1.56Ran (4-20)所以鞍座墊片作為加強用的鞍座。1在橫截面的最低點處：5=-KK5Fe+reb2 (4-22)其中k=0.1(容器焊在支座上)查,表7-3知，F(xiàn)=3780N, e=4mm, re=4mm, b2=140mm5=-0.1×0.760×+4×140=1.5MPa (4-23)2在鞍座邊角處當L/Ra=3440/503=6.84<86=-F4e+reb

29、2-12K6FRaLe2+re2 (4-24)A/ =0./1.008<0.5查,表7-3知，6=-×4+4×140-12×0.013×21700××42+42=-7.3Pa (4-25)3鞍座墊板邊緣處圓筒中的周向應力根據(jù)過程設備設計第二版式5-25a：當L/Ra=21700/503=43.1486=-F4eb2-3K6F2e2=-×4×140-3×0.013××42=-27.65MPa (4-26)4周向應力校核根據(jù)JB/T 4731-2005中7.3.4.3進行校核由于 t

30、=113MPa 所以 5< t,| 6|<t,| 6| <t故均滿足強度要求4.6鞍座應力計算及校核1腹板水平分力及強度校核鞍座包角，查表中表7-5相應 則Fs=0.204×21700=4426.8N當墊板起加強作用時：9=FsHsb0+brre (4-27)其中re=4mm, br=b2=140mm, Ra/3=503/3=168mm,H=200-10=190mm則Hs=minH,Ra3=168mm (4-28) 9=4426.8168×8+140×4=2.33MPa查JB/T 4731-2005中表5-1，得： ，滿足要求，即其強度合格。2鞍

31、座壓縮應力及強度校核查 表7-6，因當?shù)氐卣鸢l(fā)生幾率小，取則 FEv=1mg=0.08×4430×9.8=3473N (4-29)鋼底板對水泥基礎 因為 所以壓力按下式計算：sa=-FAsa-FEvH2Zr-FEvHvAsa（L-2A） (4-30) Hv=R+H=1000/2+168=668mm (4-31)筋板面積 A1=b23=140×6=840mm2 (4-32)腹板面積: A2=(l1-50) 2=（760-50）×6=4260mm2Asa=6A1+A2=6×840+4260=9300mm2 (4-45) x=l12-6-6-3-l3

32、=7602-6-6-6-170=192mm； (4-46) Z1=x+32=192+62=195mm (4-47) Z2=Z1+l3=195+170=365mm形心:yc=6A1b2+2/2Asa=6×405(140+6)/29300=19.1mm (4-48)yc'=b2+22-yc=140+62-19.1=53.9mm Iy=23×b23212+A1Z12+Z22+2L1-50312 =23×140×6212+405(1952+3652)+6(3000-50)312=1.45×1010mm3 (4-49) Iz=63×b2

33、3312+A1xyc'+23L1-50312+A2yc =3×1403×612+405×192×53.9+63×3000-5012+0×29.51 (4-50) =5.55×1012mm3腹板與筋板組合截面斷面系數(shù)：max=b12-6=1702-6=79mm (4-51)Zmax=L12-6=30002-6=1494mm (4-52)Zry=IyZmax=1.45×=9.7×106mm2 （4-53）Zrz=IzZmax=5.55×=3.7×109mm2 （4-54）Zr=mi

34、nZry,Zrz=9.7×106mm2 （4-55）代入公式sa=-FAsa-FEvH2Zr-FEvHvAsa（L-2A） （4-56）sa=-3473×1902×5623-3473×（3000-2×0.00075）=-61MPa （4-57）sat=-FAsa-FfHZr=-21700×0.4×1909.7×106=-2.5MPa （4-58）K0=1.2K0sa= 1.2×147=176.4 （4-59）根據(jù)JB/T 4731-2005中式7-32進行校核滿足式和式，即滿足強速要求。4.7地震引起的地

35、腳螺栓應力1 傾覆力矩計算 MEv0-0=FEvHv=3473×668=2.32×106Nm （4-60）2 由傾覆力矩引起的地腳螺栓拉應力n=2,l=l1=760mm,Abt=4×202=314mm2 （4-61）地腳螺栓拉應力為：bt=MEv0-0nlAbt=2.32×1062×760×314=4.86MPa （4-62）載荷組合系數(shù) K0=1.2bt=147MPa滿足式 btK0×bt 即符合強度要求。3由地震引起的地腳螺栓剪應力地腳螺栓剪應力計算N=4 FEv=3473N bt=FEvnAbt=34734×

36、314=2.77MPa （4-63） bt0.8bt=0.8×147=117.6MPa （4-64）即滿足式 符合強度要求。第五章 焊接結(jié)構(gòu)設計5.1焊接方法焊接技術(shù)就是高溫或高壓條件下，使用焊接材料（焊條或焊絲）將兩塊或兩塊以上的母材（待焊接的工件）連接成一個整體的操作方法。焊接技術(shù)主要應用在金屬母材上，常用的有電弧焊，氬弧焊，CO2保護焊，氧氣-乙炔焊，激光焊接，電渣壓力焊等多種，塑料等非金屬材料亦可進行焊接。金屬焊接方法有40種以上，主要分為熔焊、壓焊和釬焊三大類。熔焊是在焊接過程中將工件接口加熱至熔化狀態(tài)，不加壓力完成焊接的方法。熔焊時，熱源將待焊兩工件接口處迅速加熱熔化，形

37、成熔池。熔池隨熱源向前移動，冷卻后形成連續(xù)焊縫而將兩工件連接成為一體。 在熔焊過程中，如果大氣與高溫的熔池直接接觸，大氣中的氧就會氧化金屬和各種合金元素。大氣中的氮、水蒸汽等進入熔池，還會在隨后冷卻過程中在焊縫中形成氣孔、夾渣、裂紋等缺陷，惡化焊縫的質(zhì)量和性能。 壓焊是在加壓條件下，使兩工件在固態(tài)下實現(xiàn)原子間結(jié)合，又稱固態(tài)焊接。常用的壓焊工藝是電阻對焊，當電流通過兩工件的連接端時，該處因電阻很大而溫度上升，當加熱至塑性狀態(tài)時，在軸向壓力作用下連接成為一體。 各種壓焊方法的共同特點是在焊接過程中施加壓力而不加填充材料。多數(shù)壓焊方法如擴散焊、高頻焊、冷壓焊等都沒有熔化過程，因而沒有象熔焊那樣的有益

38、合金元素燒損，和有害元素侵入焊縫的問題，從而簡化了焊接過程，也改善了焊接安全衛(wèi)生條件。同時由于加熱溫度比熔焊低、加熱時間短，因而熱影響區(qū)小。許多難以用熔化焊焊接的材料，往往可以用壓焊焊成與母材同等強度的優(yōu)質(zhì)接頭。 5.2焊接工藝及技術(shù)要求一、 焊接技術(shù)對于壓力容器來說，壓力容器各受壓部件的組裝大多采用焊接方式，焊縫的接頭形式和坡口形式的設計直接影響到焊接質(zhì)量與容器的安全，因而必須對容器的焊接接頭的結(jié)構(gòu)進行合理設計。焊接是一個局部的迅速加熱和冷卻過程，焊接區(qū)由于受到四周工件本體的拘束而不能自由膨脹和收縮，冷卻后在焊件中便產(chǎn)生焊接應力和變形。重要產(chǎn)品焊后都需要消除焊接應力，矯正焊接變形。 現(xiàn)代焊接

39、技術(shù)已能焊出無內(nèi)外缺陷的、機械性能等于甚至高于被連接體的焊縫。被焊接體在空間的相互位置稱為焊接接頭，接頭處的強度除受焊縫質(zhì)量影響外，還與其幾何形狀、尺寸、受力情況和工作條件等有關(guān)。接頭的基本形式有對接、搭接、丁字接（正交接）和角接等。 對接接頭焊縫的橫截面形狀，決定于被焊接體在焊接前的厚度和兩接邊的坡口形式。焊接較厚的鋼板時，為了焊透而在接邊處開出各種形狀的坡口，以便較容易地送入焊條或焊絲。坡口形式有單面施焊的坡口和兩面施焊的坡口。選擇坡口形式時，除保證焊透外還應考慮施焊方便，填充金屬量少，焊接變形小和坡口加工費用低等因素。 厚度不同的兩塊鋼板對接時，為避免截面急劇變化引起嚴重的應力集中，常把

40、較厚的板邊逐漸削薄，達到兩接邊處等厚。對接接頭的靜強度和疲勞強度比其他接頭高。在交變、沖擊載荷下或在低溫高壓容器中工作的聯(lián)接，常優(yōu)先采用對接接頭的焊接。 搭接接頭的焊前準備工作簡單，裝配方便，焊接變形和殘余應力較小，因而在工地安裝接頭和不重要的結(jié)構(gòu)上時常采用。一般來說，搭接接頭不適于在交變載荷、腐蝕介質(zhì)、高溫或低溫等條件下工作。 采用丁字接頭和角接頭通常是由于結(jié)構(gòu)上的需要。丁字接頭上未焊透的角焊縫工作特點與搭接接頭的角焊縫相似。當焊縫與外力方向垂直時便成為正面角焊縫，這時焊縫表面形狀會引起不同程度的應力集中；焊透的角焊縫受力情況與對接接頭相似。 角接頭承載能力低，一般不單獨使用，只有在焊透時，或在內(nèi)外均有角焊縫時才有所改善，多用于封閉形結(jié)構(gòu)的拐角處。焊接產(chǎn)品比鉚接件、鑄件和鍛件重量輕，對于交通運輸工具來說可以減輕自重，節(jié)約能量。焊接的密封性好，適于制造各類容器。發(fā)展聯(lián)合加工工藝，使焊接與鍛造、鑄造相結(jié)合，可以制成大型、經(jīng)濟合理的鑄