二氧化碳儲罐設(shè)計

1、 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 1.1 概述1 HYPERLINK l bookmark9 o Current Document 1.2二氧化碳的特點:1 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 1.3立式二氧化碳儲罐設(shè)計的特點2 HYPERLINK l bookmark15 o Current Document 設(shè)計任務(wù)表2第二章 零部件的設(shè)計和選型42.1封頭的設(shè)計4 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 2.2.1封頭的

2、選擇4 HYPERLINK l bookmark25 o Current Document 2.1.2封頭材料的選擇4 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 2.1.3封頭的設(shè)計計算5 HYPERLINK l bookmark34 o Current Document 2.2人孔的設(shè)計5 HYPERLINK l bookmark37 o Current Document 2.2.1人孔的選擇5 HYPERLINK l bookmark40 o Current Document 2.2.2 人孔的選取6 HYPERLINK l bookmark50

3、o Current Document 2.3容器支座的設(shè)計62.3.1支座材料的選擇6 HYPERLINK l bookmark47 o Current Document 2.3.2支座選取72.3.3支座的設(shè)計7 HYPERLINK l bookmark65 o Current Document 2.3.4支座的安裝位置8 HYPERLINK l bookmark71 o Current Document 2.4筒體的材料的選擇9 HYPERLINK l bookmark74 o Current Document 2.5接管、法蘭、墊片和螺栓的形式和選擇92.5.1接管的選取9 HYPERL

4、INK l bookmark87 o Current Document 2.5.2法蘭的選取10 HYPERLINK l bookmark90 o Current Document 2.5.3墊片的選取11 HYPERLINK l bookmark93 o Current Document 螺栓的選取11 HYPERLINK l bookmark108 o Current Document 第三章 強度設(shè)計與校核13 HYPERLINK l bookmark111 o Current Document 3.1圓筒強度設(shè)計13 HYPERLINK l bookmark129 o Current

5、Document 3.2封頭強度設(shè)計13 HYPERLINK l bookmark147 o Current Document 3.3筒體長度校核14 HYPERLINK l bookmark160 o Current Document 3.4人孔補強設(shè)計14 HYPERLINK l bookmark184 o Current Document 3.5水壓試驗校核16 HYPERLINK l bookmark193 o Current Document 結(jié)論17第一章緒論1.1概述壓力儲罐的用途十分廣泛。它是在石油化學(xué)工業(yè)、能源工業(yè)、科研和 軍工等國民經(jīng)濟的各個部門都起著重要作用的設(shè)備。壓力儲

6、罐一般由筒體、 封頭、法蘭、密封元件、開孔和接管、支座等六大部分構(gòu)成容器本體。此 外，還配有安全裝置、表計及完成不同生產(chǎn)工藝作用的內(nèi)件。壓力容器由 于密封、承壓及介質(zhì)等原因，容易發(fā)生爆次炸墮燒起火而危及人員、設(shè)備 和財產(chǎn)的安全及污染環(huán)境的事故。目前，世界各國均將其列為重要的監(jiān)檢 產(chǎn)品，由國家指定的專門機構(gòu)，按照國家規(guī)定的法規(guī)和標準實施監(jiān)督檢查 和技術(shù)檢驗。貯罐按其形狀可分為方形和矩形容器、球形容器、圓筒形容器（立式、臥式）。按其承壓性質(zhì)可分為內(nèi)壓和外壓，內(nèi)壓容器又可分為低壓、中壓、高壓、超 高壓4個壓力等級。按其工作的溫度環(huán)境可分為低溫、常溫、中溫、高溫容器。按制造器的材料可分為金屬制和非金屬

7、制兩類。按其應(yīng)用情況可分為反應(yīng)壓力容器（R）、換熱壓力容器（E）、分離壓力容 器（S）、儲存壓力容器（C）等。目前我國普遍采用常溫壓力儲罐，常溫儲罐一般有兩種形式：球形儲罐和圓 筒形儲罐。球形儲罐和圓筒形儲罐相比：前者具有投資少，金屬耗量少，占地面 積少等優(yōu)點，但加工制造及安裝復(fù)雜，焊接工作量大，故安裝費用較高。一般儲 存總量大于500m3或單罐容積大于200m3時選用球形儲罐比較經(jīng)濟，而圓筒形儲 罐具有加工制造安裝簡單，安裝費用少等優(yōu)點，但金屬耗量大占地面積大，所以 在總儲量小于500m3或單罐容積小于100m3時選用圓筒形儲罐比較經(jīng)濟。圓筒形 儲罐按安裝方式可分為臥式和立式兩種。在一般中、

8、小型液化石油氣站內(nèi)大多選 用臥式圓筒形儲罐，只有某些特殊情況下（站內(nèi)地方受限制等）才選用立式。 但本說明書主要討論立式圓筒形二氧化碳儲罐的設(shè)計。1.2二氧化碳的特點：二氧化碳，化學(xué)式為CO2,碳氧化物之一，是一種無機物，常溫下是一種無 色無味氣體，密度比空氣略大，微溶于水，并生成碳酸。（碳酸飲料基本原理） 可以使澄清的石灰水變渾濁，做關(guān)于呼吸作用的產(chǎn)物等產(chǎn)生二氧化碳的試驗都可 以用到。固態(tài)二氧化碳俗稱干冰，升華時可吸收大量熱，因而用作制冷劑，如人工降 雨，也常在舞美中用于制造煙霧。二氧化碳不參與燃燒，密度比空氣略大，所以也被用作滅火劑。二氧化碳是綠色植物光合作用不可缺少的原料，溫室中常用二氧化

9、碳作肥料。空氣中含有約0.03%二氧化碳，但由于人類活動（如化石燃料燃燒）影響， 近年來二氧化碳含量猛增，導(dǎo)致溫室效應(yīng)，全球氣候變暖，冰川融化，海平面升 高.旨在遏止二氧化碳過量排放的京都議定書已經(jīng)生效，有望通過國際合 作遏止溫室效應(yīng)。二氧化碳在焊接領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，如：二氧化碳氣體保護焊，是 目前生產(chǎn)中應(yīng)用最多的方法。1.3立式二氧化碳儲罐設(shè)計的特點立式儲罐，危險性大，容易發(fā)生火災(zāi)和爆炸事故，必須按照有關(guān)規(guī)定，建立 防火、防爆制度，經(jīng)常進行防火巡查，嚴格進行消防安全管理，確保消防安全。 國家勞動部門把這類設(shè)備作為受安全監(jiān)察的一種特殊設(shè)備，并在技術(shù)上進行了嚴 格、系統(tǒng)和強制性的管理，制定了一系列地

10、強制性或推薦性地規(guī)范標準和技術(shù)法 規(guī)，對壓力容器的設(shè)計、材料、制造、安裝、檢驗、使用和維修提出了相應(yīng)的要 求，同時為確保其安全可靠，實施了持證設(shè)計、制造和檢驗制度。儲罐區(qū)防火防 爆應(yīng)按GB50183，GB50074規(guī)定。低倍數(shù)空氣泡沫滅火系統(tǒng)應(yīng)按GB50151規(guī)定。 此類容器接受勞動部頒發(fā)壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程（簡稱容規(guī)）的監(jiān)督， 因此設(shè)計必須嚴格按照標準進行。立式二氧化碳儲罐，此次設(shè)計針對的是第一類壓力容器的設(shè)計。儲罐主要由 筒體、封頭、人孔、支座以及各種接管組成。儲罐上設(shè)有進料管、出料管、排污 管以及安全閥、壓力表等。1.4設(shè)計任務(wù)表表1.1任務(wù)表序號名稱指標1設(shè)計壓力MPa1.92設(shè)計

11、溫度0C1503最高工作壓力MPa1.84工作溫度0C1205工作介質(zhì)二氧化碳氣體6主要受壓元件材料16MnR7焊接接頭系數(shù)0.858腐蝕余量mm1.09全容積m32.710容器內(nèi)別第一類圖1-1儲罐裝配圖表1.2管口表逑接尺寸標準450 x30(Ib15G1/Tm，力耕C65|l.6DN6SSHG2oSRFd50G2內(nèi)暇安左腫e65PN1.6DN655HG25S92RFf25Rpl第二章零部件的設(shè)計和選型2.1封頭的設(shè)計2.2.1封頭的選擇從受力與制造方面分析來看，半球形封頭是最理想的結(jié)構(gòu)形式，但缺點是深 度大，沖壓較為困難。橢圓形封頭深度比半球形封頭小得多，易于沖壓成型，是 目前中低壓容器

12、中應(yīng)用較多的封頭之一。平板封頭因直徑各厚度都較大，加工與 焊接方面都要遇到不少困難。從鋼材耗用量來看，球形封頭用材最少，比橢圓形 封頭節(jié)約，平板封頭用材最多。因此，從強度、結(jié)構(gòu)和制造方面綜合考慮，采用 橢圓形封頭最為合理。2.1.2封頭材料的選擇介質(zhì)co 2具無毒性，壓力容器的使用工況（如溫度、壓力、介質(zhì)特性和操 作特點等）差別很大，制造壓力容器所用的鋼種類很多，既有碳素鋼、低合金高 強度鋼和低溫鋼，也有中溫抗氫鋼、不銹鋼和耐熱鋼，還有復(fù)合鋼板。一般中低壓設(shè)備可采用采用屈服極限為245Mpa345Mpa級的鋼材；直徑較 大、壓力較高的設(shè)備，均應(yīng)采用普通低碳鋼，強度級別宜用400Mpa級或以上；

13、 如果容器的操作溫度超過400CC，還需考慮材料的蠕變強度和持久強度。16MnR鋼是屈服強度350Mpa級的普通低合金高強度鋼，具有良好的綜合力 學(xué)性能、焊接性能、工藝性能以及低溫沖擊韌性。在焊接壓力容器時采用堿性焊 條（J507）板，15MnVR鋼和18MnMoNbR鋼是屈服強度分別為400、500Mpa級普 通低合金高強度鋼，雖然有較高的強度，但韌性、塑性都較C-Mn鋼低，且有較 高的缺口敏感性和時效敏感性。并且這兩類鋼均較16MnR鋼昂貴。因此選用16MnR鋼既符合工藝要求也節(jié)約資源，以便獲得更好的經(jīng)濟價值， 所以筒體與封頭材料均選用低合金鋼板16MnR （鋼板標準為GB 6654，使用

14、狀態(tài) 為熱軋、正火）。參照GB 150-1998表4-1，根據(jù)設(shè)計壓力1.9MPa，設(shè)計溫度150C， 筒體壁厚在616mm范圍內(nèi)，選得材料的許用應(yīng)力 X】=170MPa，屈服極限 氣=345MPa。又由于介質(zhì)無毒無污染，又考慮到壓力容器焊接結(jié)構(gòu)的設(shè)計原則， 容器的所有焊縫（包括角焊縫）沒必要都采用全焊透結(jié)構(gòu)，焊接接頭系數(shù)為0.85。2.1.3封頭的設(shè)計計算由 D J2h = 2，得 h = D /4 = 12004 = 300mm封頭的其他參數(shù)：查標準JB/T 4746-2002鋼制壓力容器用封頭中表B.1EHA和B.2 EHA表橢圓形封頭內(nèi)表面積、容積，質(zhì)量，見下表2.和下圖2-1。圖2-

15、1封頭封頭尺寸表2.1公稱直 徑 DN/mm總深度H/mm內(nèi)表面積 A/ m2容積V/ m3質(zhì)量/Kg12003251.65520.2545128.32.2人孔的設(shè)計2.2.1人孔的選擇壓力容器設(shè)置人孔是作為工作人員進出設(shè)備以進行檢驗和維修之用，而且 能避免因意外原因造成罐內(nèi)急劇超壓或真空時，損壞儲罐而發(fā)生事故，還能起到安全阻火作用，是保護儲罐的安全裝置。因此，人孔的位置應(yīng)適當， 人孔直徑必須保證工作人員能攜帶工具進出設(shè)備方便。人孔主要由筒節(jié)、法蘭、 蓋板和手柄組成。一般人孔有兩個手柄。選用時應(yīng)綜合考慮公稱壓力、公稱直徑 （人、手孔的公稱壓力與法蘭的公稱壓力概念類似。公稱直徑則指其筒節(jié)的公稱

16、直徑）、工作溫度以及人、手孔的結(jié)構(gòu)和材料等諸方面的因素。人孔的類型很多， 選擇使用上有較大的靈活性。通?？梢愿鶕?jù)操作需要選擇，在這選用回轉(zhuǎn)蓋帶頸 對焊法蘭人孔。2.2.2人孔的選取由于貯罐是在120度溫及最高壓力為1.8MPa下工作，人孔標準按公稱壓力 2.5MPa的壓力等級選取。又人孔蓋直徑較大且質(zhì)量較重，選用回轉(zhuǎn)蓋帶頸平焊 法蘭人孔。下表2.2各部件材料表：人孔各部件的材料表2.2標準名稱材料GB/T 95墊圈100HV筒節(jié)16MnR吊環(huán)Q235-A - F支承板16MnR轉(zhuǎn)臂Q235-A - FHG 20595法蘭16MnII（鍛）GB/T 41螺母4 級 30CrMoHG 20610墊

17、片纏繞式墊吊鉤Q235-A - FHG 20601法蘭蓋16MnR吊耳Q235-A - FHG 20613等長雙頭螺柱8.8 級 35CrMoA環(huán)Q235-A - FHG 20613螺母8 級 30CrMo無縫鋼管20選用凹凸面的法蘭，其尺寸見下表2.3：人孔尺寸表2.3密封面形式凹凸面MFM公稱壓力PN2.5MPa公稱直徑DN450mmd x S w480X12d456mmD670mmD1600mmHi320mmH2211mmb42mmbi41mmb246mmA380mmd o36mm螺柱數(shù)20螺母數(shù)40螺柱規(guī)格M33X2X165總質(zhì)量258kg該人孔標記為：HG/T21518-2005 人

18、孔 MFM IIIII(A.G) 450-1.62.3容器支座的設(shè)計2.3.1支座材料的選擇根據(jù)JB/T4712.4,支撐式支座選用材料為10號剛管，地板選材為Q235A,墊 板選材OCr18Ni19 (鋼管標準為GB 9948，使用狀態(tài)為熱軋)。在表6-11、12中， 選擇其許用應(yīng)力In 1 =112MPa，屈服極限。s 205MPa。2.3.2支座選取支座用來支撐容器的重量、固定容器的位置并使容器在操作中保持穩(wěn)定。立 式圓筒形容器的支座分為支承式支座、群座、腿式支座三類。由于立式支座承壓 能力較好且對筒體產(chǎn)生的局部應(yīng)力較小，故此設(shè)計中選用支承式支座。支承式座分為A型（輕型）和B型（重型）兩

19、類。由于在此設(shè)計中，貯罐體 積較小且長徑比較小，由于是立式容器，故采用三A型支承式支座。2.3.3支座的設(shè)計 首先估算計算支座的負荷。m = m + m + m + m4m2為封頭質(zhì)量（kg），m3為二氧化碳質(zhì)量（kg），貯罐總質(zhì)量：123式中：m】為筒體質(zhì)量（kg） m4為附件質(zhì)量（kg）。筒體質(zhì)量ml=10mm的筒節(jié)，每米質(zhì)量為qj300kg，DN = 1200mm，5n故 m =q L=300*2=600kg封頭質(zhì)量m2DN = 1200mm，5 = 10mm直邊高度h=25mm的標準橢圓形封頭，其質(zhì)量為q2=128.3kg，故 m2=2q2=256.6kg氧化碳質(zhì)量m3充氣質(zhì)量：P水c

20、o2，水壓試驗充滿水，故取介質(zhì)密度為 p 水 = 1000kgm3， V =匕體 + 2V封頭=：x 1.22 x 2 + 2 x 0.2545 = 2.7698m3則充液質(zhì)量為 m3 =ap 水V = 1x 1000 x 2.7698 = 2769.8kg式中：a為裝料系數(shù)，取1附件質(zhì)量人孔約重258kg，其它接口管法蘭重約13kg，故 m4=271kgo則設(shè)備總質(zhì)量：m = m + m + m + m = 600 + 256.6 + 2769.8 + 271 = 3897.4kgQ = mg =焚94 x 9.8 = 9548.6N - 9.5kN44由于每個支座承受約8.21kN負荷，故

21、選用支承式支座A JB/T4712.4-2007查JB4724-92容器支座支承式支座中表1，首先優(yōu)先選擇鋼板焊制，帶墊板 A型支座。查JB4724-92容器支座支承式支座中表2得到支撐式支座尺寸如下表2.4支承式支座座尺寸表2.4公稱直徑DN1200墊板b4240允許載荷Q/KN40筋板l31805410支座高度h420b2140e50底板l11705310螺栓間距l(xiāng)2420b1120支座質(zhì)量kg15.85110螺栓直徑dM202.3.4支座的安裝位置支座的安裝位置圖下圖2-2：圖2-2支座安裝位置420mm （即封頭與筒體根據(jù)JB/T 4724-92附錄C規(guī)定，知A支座安裝高度連接處到地面

22、的距離）。2.4筒體的材料的選擇介質(zhì)CO 2具無毒性，壓力容器的使用工況（如溫度、壓力、介質(zhì)特性和操 作特點等）差別很大，制造壓力容器所用的鋼種類很多，既有碳素鋼、低合金高 強度鋼和低溫鋼，也有中溫抗氫鋼、不銹鋼和耐熱鋼，還有復(fù)合鋼板。一般中低壓設(shè)備可采用采用屈服極限為245Mpa345Mpa級的鋼材；直徑較 大、壓力較高的設(shè)備，均應(yīng)采用普通低碳鋼，強度級別宜用400Mpa級或以上； 如果容器的操作溫度超過4000C，還需考慮材料的蠕變強度和持久強度。16MnR鋼是屈服強度350Mpa級的普通低合金高強度鋼，具有良好的綜合力 學(xué)性能、焊接性能、工藝性能以及低溫沖擊韌性。在焊接壓力容器時采用堿性

23、焊 條（J507）bL 15MnVR鋼和18MnMoNbR鋼是屈服強度分別為400、500Mpa級普 通低合金高強度鋼，雖然有較高的強度，但韌性、塑性都較C-Mn鋼低，且有較 高的缺口敏感性和時效敏感性。并且這兩類鋼均較16MnR鋼昂貴。因此選用16MnR鋼既符合工藝要求也節(jié)約資源，以便獲得更好的經(jīng)濟價值， 所以筒體與封頭材料均選用低合金鋼板16MnR （鋼板標準為GB 6654，使用狀態(tài) 為熱軋、正火）。參照GB 150-1998表4-1，根據(jù)設(shè)計壓力1.9MPa，設(shè)計溫度150C， 筒體壁厚在616mm范圍內(nèi)，選得材料的許用應(yīng)力 X】=170MPa，屈服極限 氣=345MPa。又由于介質(zhì)無

24、毒無污染，又考慮到壓力容器焊接結(jié)構(gòu)的設(shè)計原則， 容器的所有焊縫（包括角焊縫）沒必要都采用全焊透結(jié)構(gòu)，焊接接頭系數(shù)為0.85。2.5接管、法蘭、墊片和螺栓的形式和選擇2.5.1接管的選取二氧化碳進氣管進料管伸進設(shè)備內(nèi)部并將管的一端切成450，為的是避免物料沿設(shè)備內(nèi)壁流 動以減少磨蝕和腐蝕。為了在短時間內(nèi)將物料注滿容器。采用無縫鋼管YB231-8 65 X 4mm，管的一端伸入罐切成45，管長305 mm。配用凸面式對焊管法蘭HG 20592-97 Pg16Dg25二氧化碳出氣管在化工生產(chǎn)中，需要將液體介質(zhì)運送到與容器平行的或較高的設(shè)備中去，并 且獲得純凈無雜質(zhì)的物料。采用可拆的壓出管8 65 X

25、4mm，配用凸面板式對焊管法蘭（HG 5010-58）排污管在清洗貯罐式，為了能夠?qū)U液完全排除貯罐外，液氨介質(zhì)會腐蝕罐壁而 出現(xiàn)沉淀，故需在筒體底部安設(shè)排污管一個。在罐的最底部設(shè)個排污管，規(guī)格是。25 X 4mm，管端焊有與截止閥相配的管 法蘭 HG 5010-58。壓力表接管壓力表接口管由最大工作壓力決定，因此選用采用。15 X 3.5mm無縫鋼管, 管法蘭采用HG 5010-58。各接管外伸高度都是150mm。安全閥接口管安全閥是通過閥的自動開啟排出氣體來降低容器內(nèi)過高的壓力。為了操作的 安全，因此安設(shè)一安全閥。安全閥接口管尺寸由安全閥泄放量決定。本貯罐選用4 57 X 4mm的無縫鋼管

26、，管法蘭HG 5010-58 Pg16Dg70接口管中，其選擇的條均在不需要補強的條件之內(nèi)，因此，以上接口管在筒 體上的開孔不需要補強。2.5.2法蘭的選取如圖2-3:帶勁對焊鋼制管法蘭：圖2-3帶頸對焊鋼制管法蘭查HG/T 20592-2009鋼制管法蘭中表82.1-1至8.2.1-5 PN帶頸平焊 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RF （突 面密封）。得求得法蘭尺寸表見附表2.5.3墊片的選取查HG/T 20607-20

27、09鋼制管法蘭用聚四氟乙烯覆墊片，墊片尺寸見表2.5：墊片尺寸表2.5（mm）符號管口名稱公稱直徑包覆層內(nèi)徑D1包覆層內(nèi)徑D3墊片外徑D4a人孔450480528528b壓力表口15224044c進氣口6577110116d安全閥口50619296e出氣口6577110116f排污口25346064注：1：聚四氟乙烯包覆層材料應(yīng)符合QB/T 3625中規(guī)定的FSB-2和QB/T 3626 的規(guī)定2：填充材料為有機非石棉纖維橡膠板。3：墊片厚度除人孔墊片厚度為4外，其他均為32.5.4螺栓的選取地腳螺栓選用Q235-A （鋼材標準GB 700），選得材料的許用應(yīng)力 XI = 78MPa屈服極限氣

28、=235MPa查HG/T 20613-2009鋼制管法蘭用緊固件中表5.0.7-9和附錄中表A.0.1， 得螺柱的長度和平墊圈尺寸見下表2.6。六角頭螺栓螺柱及墊片（未注明單位：mm）表2.6公稱直 徑螺紋六角頭螺栓螺柱長緊固件用平墊圈mmdid2Hb15M12Lr 50 Lr 7013242.5c65M16Lr 60 Lr 8517303d50M16Lr 60 Lr 8517303e65M16Lr 60 Lr 8517303f25M12Lr 55Lr 7513242.5a450注：1.緊固件質(zhì)量為每1000件的近似質(zhì)量;2.緊固件長度未計入墊片厚度。第三章強度設(shè)計與校核3.1圓筒強度設(shè)計該容

29、器無需100%探傷，焊縫不用都全焊透結(jié)構(gòu)，所以取其焊接系數(shù)為。=0.85。材料的許用應(yīng)力X】=170MPa，屈服極限b = 345MPa。根據(jù)GB/T 9019-2001選得容器公稱直徑為DN = D = 1200mm。設(shè)計壓力p = 1.9MPa，利 用中徑公式計算筒體壁厚：C8 = 牡一 =L9 x1200= 6.7mm2lb it -p2 x 170 x 0.85 -1.9c查標準HG 20580-1998鋼制化工容器設(shè)計基礎(chǔ)規(guī)定表7-2知，鋼板厚度 負偏差為C = 0.6mm查標準HG 20580-1998鋼制化工容器設(shè)計基礎(chǔ)規(guī)定表7-5知，對于有輕 微腐蝕的介質(zhì)，腐蝕裕量C2 = 1

30、mm。筒體設(shè)計厚度：8d =8+ C2 = 6.7 +1 = 7.7mm筒體名義厚度：8 8+ C1 + C2 = 6.7 + 0.6 +1 = 8.3mm，由于鋼板厚度范圍 為6 16mm，圓整后保守取8 = 10mm。筒體的有效厚度8 =8 -C1 -C2 = 10-0.6-1 = 8.4mm。3.2封頭強度設(shè)計查標準JB/T 4746-2002鋼制壓力容器用封頭中表1，選取公稱直徑DN = D = 1200mm，選EHA，取 D /2h = 2，查標準JB/T 4746-2002鋼制壓力容器用封頭中表2，取直邊長h = 25mm。 該容器取其焊接系數(shù)為。=0.85。材料的許用應(yīng)力Xl=1

31、70MPa，屈服極限 % = 345MP a。根據(jù)GB 150-1998中橢圓形封頭計算中式7-1計算：8=PD =L9 X1200= 6.7mm2%巾-0.5p2 x 170 x 0.85 - 0.5 x 1.9c查標準HG 20580-1998鋼制化工容器設(shè)計基礎(chǔ)規(guī)定表7-1知，鋼板厚度 負偏差為C = 0.6mm。查標準HG 20580-1998鋼制化工容器設(shè)計基礎(chǔ)規(guī)定表7-5知，對于有輕微腐蝕的介質(zhì)，腐蝕裕量C2-1mm。封頭設(shè)計厚度：5d =8+ C2 6.7 +1 7.7mm封頭名義厚度：5 6+ C1 + C2 6.7 + 0.6 +1 8.3mm，由于鋼板厚度范圍 為616mm

32、，圓整后取與筒體相同的名義厚度5廣10mm。筒體的有效厚度5 5 -C1 -C2 10-0.6-1 8.4mm。封頭記做：EHA1200 x 10 -16MnR JB/T4746。3.3筒體長度校核V 兀 - 容器總?cè)莘e：-總-D 2L。+ 2V充裝系數(shù)為1,則容器總?cè)莘e為:v 兀 - 一總=D 2 L + 2V14 io2.7兀則可由 1 x1.22 x L + 2x 0.2545求得筒體內(nèi)長：L -1.94m，圓整后取L 2mOOL _ 2 筒體長度和直徑比D 一 L2u (1 2),所以設(shè)計合理。3.4人孔補強設(shè)計為了滿足各種工藝和結(jié)構(gòu)上的要求，不可避免的要在容器的筒體或封頭上開 孔并安

33、裝接管。開孔后，殼壁因除去了一部分承載的金屬材料而被削弱，而出現(xiàn) 應(yīng)力集中現(xiàn)象。為保證容器安全運行，對開孔必須采取適當?shù)拇胧┘右匝a強，以 降低峰值應(yīng)力。這里采用補強圈補強，因其結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、使用經(jīng)驗豐富。 另外，還要考慮人孔補強，確定補強圈尺寸，由于人孔的筒節(jié)不是采用無縫鋼管， 故不能直接選用補強圈標準。本設(shè)計所選用的人孔筒節(jié)內(nèi)徑為門450mm,壁厚 5 =10mmm查表得人孔的筒體尺寸為480X8，由標準查得補強圈尺寸為：內(nèi)徑D=484外徑D=760開孔補強的有關(guān)計算參數(shù)如下：筒體的計算壁厚：5 - 牡一 -L9 x 1200- 6.7mm2小 8-p2 x 170 x 0.85 -1

34、.9c計算開孔所需補強的面積A：開孔直徑：d = di + 2C = 450 + 2 x (0.6 +1) = 453.2mm 補強的面積：A = d -6 = 453.2x 6.7 = 3036.44mm2有效寬度：B = 2 - d = 2 x 453.2 = 906.4mmB = d + 2 -6n + 2 -6m = 453.2 + 2 x 10 + 2 x 10 = 493.2mm取最大值B=906.4mm有效高度：外側(cè)高度 h =yd-6 =、M53.2 x 10 = 67.32mm或h1 =接管實際外伸高度=250mm兩者取較小值h = 67.32mm1內(nèi)側(cè)高度 h2 = /d

35、= J453.2x 10 = 67.32mm或h2 =接管實際內(nèi)伸高度=0mm兩者取較小值0mm筒體多余面積A :1筒體有效厚度：6 =6 C = 10 1.6 = 8.4mm選擇與筒體相同的材料(Q235-A)進行補償，故fr=1，所以A = (B d)(6 6) 26 (6 6)(1 f )1em ey=(906.4 453.2)(8.2 6.7) 2 x 10 x (8.2 6.7)(1 1)=679.2mm 2接管多余金屬的截面積A :2接管計算厚度6 =牛廠 =cx1200= 6.7mm2小 8-p2 x 170 x 0.85 1.9cA = 2-h (6 6 )f + 2-h (6

36、 C )f21 tt y2 t2 y=2 -氣(6 C 6 ) f + 0=2 x 67.32 x (10 1.6)= 1131mm 2補強區(qū)內(nèi)焊縫截面積A :3,-1A = 2 x x 10 x 10 = 100 mm 2有效補強面積A : eA = A + A + A = 679.2 +1131 +100 = 1910.2mm 2因為A vA，所以需要補強所需補強截面積A4:氣=A - A = 3036.44 -1910.2 = 1126.24mm 2補強圈厚度5 ：(補強圈內(nèi)徑D = 484,外徑D = 760 )1126.24760-484=4.08mm考慮鋼板負偏差并圓整，實取補強厚

37、度6mm，補強材料與殼體材料相同。不需補強的最大開孔直徑由于鋼板具有一定的規(guī)格，殼體的壁厚往往超過實際強度的需要，厚度增加，使最大應(yīng)力降低，相當于容器已被整體加強，并且容器的開孔總有接管相 連，其接管多于實際需要的壁厚也起補強作用。同時由于容器材料具有一定的塑 性儲備，允許承受不大的局部應(yīng)力。故當孔徑不超過一定數(shù)值時，可不進行補強。不需要補強的條件：設(shè)計壓力小于或等于2.5MPa；兩相鄰開孔中心的間距應(yīng)不小于兩孔徑之和的兩倍；接管公稱外徑小于或等于89mm；接管最小壁厚滿足下表3.1的要求。接管公稱直徑52238354847556679最小壁厚3.54.05.06.0表3.1接管最小壁厚（4-6）注:接管的腐蝕裕量為1mm83.5 水壓試驗校核根據(jù)壓力容器水壓校核公式，e 0.9 s，5 = 5 C = 10 1.6 = 8.4mm，式中：PT=1.25Pc=1.25*1.9=2.375MPa，q s = 345MPa貝Uq = 2.375 乂(1200 + 8.4)= 201MPa 0.9 x 345 = 310.5MPa， T 2 x 8.4 x 0.85故符合工藝條件的要求。結(jié)論壓力介質(zhì)的封閉的容器稱壓力容器，它的設(shè)計要求有安全可靠、滿足過程要 求、易于操作、維護和控制、綜合經(jīng)濟好等。我的設(shè)計題目是二氧化碳氣體儲罐設(shè)計，設(shè)計壓力為1.9