臥式液氯儲(chǔ)罐設(shè)計(jì).doc

吉林建筑大學(xué) 鍋爐與壓力容器安全學(xué)課程設(shè)計(jì)目 錄第一章 緒 論31.1設(shè)計(jì)任務(wù)31.2液氯的性質(zhì)3第二章 工藝參數(shù)的確定42.1筒體材料的選擇42.2筒體長(zhǎng)度的確定42.3設(shè)計(jì)壓力42.4設(shè)計(jì)溫度52.5焊接接頭系數(shù)5第三章 儲(chǔ)罐的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)63.1圓筒厚度的設(shè)計(jì)63.2封頭的設(shè)計(jì)63.2.1封頭厚度的設(shè)計(jì)63.2.2封頭的結(jié)構(gòu)尺寸73.3鞍座選型和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)83.3.1鞍座選型83.3.2鞍座位置的確定93.4.1接管和法蘭103.4.2墊片的選用113.4.3螺栓（螺柱）的選擇123.5人孔的選擇123.6液面計(jì)的選擇143.6安全閥的選擇153.7壓力表的選擇15第四章 儲(chǔ)罐的強(qiáng)度計(jì)算及應(yīng)力校核164.1開孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)164.1.1補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)方法判別164.1.2有效補(bǔ)強(qiáng)范圍174.1.3有效補(bǔ)強(qiáng)面積174.1.4補(bǔ)強(qiáng)面積174.2壓力試驗(yàn)174.3筒體軸向彎矩計(jì)算174.4筒體軸向應(yīng)力計(jì)算及校核184.5筒體和封頭中的切向剪應(yīng)力計(jì)算與校核204.6封頭切向剪應(yīng)力計(jì)算204.7筒體的周向應(yīng)力計(jì)算與校核21第五章 臥式貯罐的焊接225.1焊接布置225.1.1接頭的分類及其選擇225.2焊接方法235.3焊接順序245.3.1焊前清理245.3.2焊接過程和順序245.3.3焊后處理24第六章 液氯儲(chǔ)罐的安全管理256.1危害因素的分析256.2壓力容器的危險(xiǎn)、有害因素分析266.3危害防護(hù)的措施27參考文獻(xiàn)29第一章 緒 論1.1設(shè)計(jì)任務(wù) 設(shè)計(jì)一個(gè)容積為45的液氯儲(chǔ)罐，采用常規(guī)設(shè)計(jì)方法，綜合考慮環(huán)境條件、液體性質(zhì)等因素并參考相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，按工藝設(shè)計(jì)、設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、設(shè)備強(qiáng)度計(jì)算的設(shè)計(jì)順序，分別對(duì)儲(chǔ)罐的筒體、封頭、接管、開孔、支座、及安全裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后采用tsgr0004-2009對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)度校核，最后形成合理的設(shè)計(jì)方案。1.2液氯的性質(zhì) 液氯的化學(xué)式為：cl2；相對(duì)分子量 70.91 ，黃綠色有刺激性氣味的氣體。密度：相對(duì)密度(水=1)1.47；相對(duì)密度(空氣=1)2.48；穩(wěn)定性：穩(wěn)定； 危險(xiǎn)標(biāo)記：6(有毒氣體)；在工業(yè)上，液氯是一種很有用的化學(xué)物質(zhì)。氯可用于造紙、紡織工業(yè)的漂白；用作水和廢水的消毒、殺菌劑；且可用于制造無機(jī)、有機(jī)氯化物，如：金屬氯化物、氯溶劑、染料中間體、殺蟲劑、合成橡膠、塑料等。但由于液氯屬高毒性，是一種強(qiáng)烈的刺激性氣體。它對(duì)人體、環(huán)境都有很強(qiáng)的危害，因此液氯的存儲(chǔ)、運(yùn)輸都是一個(gè)值得深思的問題。設(shè)計(jì)儲(chǔ)存設(shè)備，首先必須滿足各種給定的工藝要求，考慮存儲(chǔ)介質(zhì)的性質(zhì)、容量、鋼材的耗費(fèi)量等等。而且液化氣體必須考慮它的膨脹性和壓縮性，液化氣體的體積會(huì)因溫度的改變而變化，所以必須嚴(yán)格控制儲(chǔ)罐的充裝量（指裝量系數(shù)與儲(chǔ)罐實(shí)際容積和設(shè)計(jì)溫度下介質(zhì)的飽和液體密度的乘積）。目前我國普遍采用常溫壓力貯罐一般有兩種形式：球形貯罐和圓筒形貯罐。因?yàn)閳A筒形貯罐加工制造安裝簡(jiǎn)單，安裝費(fèi)用少， 但金屬耗量大占地面積大， 所以在總貯量小于500，單罐容積小于100時(shí)選用臥式貯罐比較經(jīng)濟(jì)。第二章 工藝參數(shù)的確定2.1筒體材料的選擇根據(jù)gb150-2011壓力容器第二部分-材料-4.1，并結(jié)合實(shí)際情況，選用筒體材料為碳素合金鋼q345r（鋼材標(biāo)準(zhǔn)為gb713壓力容器表2）。q345r適用范圍規(guī)定如下： 容器設(shè)計(jì)壓力p2.5mpa； 鋼板使用溫度為0-400; 用于殼體時(shí)，鋼板厚度不大于36mm。2.2筒體長(zhǎng)度的確定 由筒體直徑為d=2100mm， 選用標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭，根據(jù)jbt4746-2002-鋼制壓力容器用封頭查得，總深h=565mm，內(nèi)表面積a=5.0443m，封頭容積v=1.3508m，名義厚度&n=20mm（自選），質(zhì)量m=784.3kg：工作容積v=v=45 m計(jì)算容積v=dl+2*v=50m (2-1)即dl=50-2*v,代入?yún)?shù)得l=13663mm圓整至l=14000mm2.3設(shè)計(jì)壓力 設(shè)計(jì)壓力為容器的設(shè)計(jì)載荷條件之一，其值不得低于最高工作壓力，而最高工作壓力指容器頂部在正常工作過程中可能產(chǎn)生的最高表壓。裝設(shè)安全閥的容器，考慮到安全閥開啟動(dòng)作的滯后，容器不能及時(shí)泄壓，設(shè)計(jì)壓力不得低于安全閥的開啟壓力，通?？扇∽罡吖ぷ鲏毫Φ?.10倍。計(jì)算壓力是指在相應(yīng)的設(shè)計(jì)溫度下，用以確定元件最危險(xiǎn)截面厚度的壓力，其中包括液柱靜壓力。通常情況下，計(jì)算壓力等于設(shè)計(jì)壓力與液柱靜壓力之和，當(dāng)元件所承受的液柱靜壓力小于5%設(shè)計(jì)時(shí)，可忽略不計(jì)。t=50時(shí),根據(jù)壓力容器介質(zhì)手冊(cè)可得液氯的密度是1.47，飽和蒸汽壓pv=1.4327 mpa,大氣壓pa=0.1 mpa。設(shè)計(jì)壓力p=1.1*pv=1.1*（1.4327-0.1）=1.466 mpa液柱靜壓力=gd=1314*9.8*2.1=30252.6pa5%* p，所以忽略液柱靜壓力。則計(jì)算壓力p=p=1.466 mpa2.4設(shè)計(jì)溫度設(shè)計(jì)溫度指容器在正常工作情況下，設(shè)定的元件的金屬溫度（沿元件金屬截面的溫度平均值）。設(shè)計(jì)溫度與設(shè)計(jì)壓力一起作為設(shè)計(jì)載荷條件。設(shè)計(jì)溫度最高為：50、最低為：-20。2.5焊接接頭系數(shù)焊接接頭系數(shù)是以焊接強(qiáng)度與母材強(qiáng)度之比值表示的。它與焊縫位置焊接方法以及檢驗(yàn)等因素有關(guān)。jb4732標(biāo)準(zhǔn)中要求受壓元件焊縫必須100%無損檢測(cè)，取焊縫系數(shù)=1.00。設(shè)計(jì)參數(shù)總結(jié)如下表1.1表1.1 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)序號(hào)項(xiàng)目數(shù)值單位備注1名稱45m3液氯臥式儲(chǔ)罐2筒體材料q345r3設(shè)計(jì)壓力1.466mpa4設(shè)計(jì)溫度-20-505公稱直徑2100mm6公稱容積457充裝系數(shù)0.98工作介質(zhì)液氯9其他要求100%無損檢測(cè)第三章 儲(chǔ)罐的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1圓筒厚度的設(shè)計(jì)查gb150-2011壓力容器中-材料中表2，可得：在設(shè)計(jì)溫度50下， 屈服極限強(qiáng)度 490mpa 許用應(yīng)力 181mpa利用中徑公式計(jì)算厚度： (3.1)查教材鍋爐壓力容器安全p116可知，鋼板厚度負(fù)偏差為0.8mm，而有g(shù)b150-2011中可知，當(dāng)鋼材的厚度負(fù)偏差不大于0.25mm，且不超過名義厚度的6%時(shí)，負(fù)偏差可以忽略不計(jì)，故取。查標(biāo)準(zhǔn)hg20580-1998鋼制化工容器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)規(guī)定可知,在無特殊腐蝕情況下，腐蝕裕量不小于1mm,本設(shè)計(jì)取=2mm則筒體的設(shè)計(jì)厚度 (3.2)圓整后，取名義厚度筒體的有效厚度 (3.3)故本設(shè)計(jì)圓筒體的名義厚度為名義厚度在假定范圍內(nèi)8-25mm3.2封頭的設(shè)計(jì)3.2.1封頭厚度的設(shè)計(jì)查標(biāo)準(zhǔn)jb/t4746-2002鋼制壓力容器用封頭中表1，得公稱直徑選用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭,型號(hào)代號(hào)為eha，則 ，根據(jù)gb150-2011中橢圓形封頭計(jì)算中式7-1計(jì)算： (3.4)對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)型橢球形封頭：，所以k=1同上，取=2mm，。封頭的設(shè)計(jì)厚度 (3.5)圓整后，取封頭的名義厚度 ，有效厚度 (3.6)， 故封頭厚度合理3.2.2封頭的結(jié)構(gòu)尺寸由 ，得 (3.7)查標(biāo)準(zhǔn)jb/t4746-2002鋼制壓力容器用封頭中表b.1 eha橢圓形封頭內(nèi)表面積、容積，如下表3.1表3.1 eha橢圓形封頭內(nèi)表面積、容積公稱直徑dn /mm曲面高度hi/mm直邊高度h/mm總深度h /mm內(nèi)表面積a/容積/2100525405655.04431.3508封頭取與筒體相同材料，封頭的結(jié)構(gòu)示意圖見 圖3圖3.1 封頭的示意圖3.3鞍座選型和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.3.1鞍座選型該臥式容器采用雙鞍式支座，材料選用q245r。引用(2.1)可以計(jì)算出筒體的長(zhǎng)度l=13.663m 圓取整l=14m儲(chǔ)罐總質(zhì)量 (3.8)筒體質(zhì)量： （3.9）單個(gè)封頭的質(zhì)量：查標(biāo)準(zhǔn)jb/t4746-2002鋼制壓力容器用封頭中表b.2 eha橢圓形封頭質(zhì)量，可知，充液質(zhì)量： (3.10) 附件質(zhì)量：人孔質(zhì)量為300kg，其他接管質(zhì)量總和估為400kg，即m4=700kg綜上所述， 引用 (3.8) 則每個(gè)鞍座承受的重量為1851.27kn 由此查jb4712.1-2007容器支座，選取重型，焊制為b,包角為120，有墊板的鞍座。查jb4712.1-2007表8設(shè)計(jì)鞍座結(jié)構(gòu)尺寸如下表3.2：公稱直徑允許載荷鞍座高度底板腹板筋板墊板螺栓間距螺孔/孔長(zhǎng)鞍座質(zhì)量dnq/knhed/kg2100784300350038050504903354303274025194300028/601108 表3.2 鞍式支座結(jié)構(gòu)尺寸 單位：mm 3.3.2鞍座位置的確定因?yàn)楫?dāng)外伸長(zhǎng)度a=0.207l時(shí)，雙支座跨距中間截面的最大彎矩和支座截面處的彎矩絕對(duì)值相等，從而使上述兩截面上保持等強(qiáng)度，考慮到支座截面處除彎矩以外的其他載荷，面且支座截面處應(yīng)力較為復(fù)雜，故常取支座處圓筒的彎矩略小于跨距中間圓筒的彎矩，通常取尺寸a不超過0.2l值，為此中國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)jb 4731鋼制臥式容器規(guī)定a0.2l=0.2（l+2h），a最大不超過0.25l.否則由于容器外伸端的作用將使支座截面處的應(yīng)力過大。由標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭引用（3.7）故鞍座的安裝位置如圖2.2所示：圖3.2 鞍座的安裝示意圖此外，由于封頭的抗彎剛度大于圓筒的抗變鋼度，故封頭對(duì)于圓筒的抗彎鋼度具有局部的加強(qiáng)作用。若支座靠近封頭，則可充分利用罐體封頭對(duì)支座處圓筒截面的加強(qiáng)作用。因此，jb 4731還規(guī)定當(dāng)滿足a0.2l時(shí)，最好使a0.5r a，即 (3.11) ，取a=520mm綜上有：a=520mm(a為封頭切線至封頭焊縫間距離，l為筒體和兩封頭的總長(zhǎng))3.4臥式貯罐的附件及其選用液氯儲(chǔ)罐應(yīng)設(shè)置出料口，進(jìn)料口，人孔，液位計(jì)口，壓力表口，溫度計(jì)口，排污口，排空口等。 圖3.4 儲(chǔ)罐接管設(shè)置示意圖3.4.1接管和法蘭查hg/t 20592-2009鋼制管法蘭中表8.2.2-2 pn10帶頸對(duì)焊焊鋼制管法蘭，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-3,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）。圖2.3 帶頸對(duì)焊鋼制管法蘭示意圖管口名稱公稱直徑dn鋼管外徑法蘭焊端外徑法蘭外徑d螺栓孔中心圓直徑k螺栓孔直徑l螺栓孔數(shù)量n（個(gè)）螺栓th法蘭厚度c法蘭頸法蘭高度法蘭質(zhì)量nsh1rh出料口100114b200160188m16201286106504進(jìn)料口100114b200160188m16201286106504液位計(jì)口3238b140100184m1618562.666422溫度計(jì)口2025b10575144m1218402.364401壓力表口2025b10575144m1218402.364401排污口8089b200160188m16201053.2106504排空口6576b185145188m1618922.9106452.5 表3.3 接管和法蘭尺寸 單位mm 3.4.2墊片的選用查hg/t 20592-2009鋼制管法蘭用非金屬平墊片，墊片尺寸如表2.4所示 表3.4 墊片尺寸表 單位：mm管口名稱公稱直徑內(nèi)徑d1外徑d2出液口100110120進(jìn)液口100110120人孔500580700液位計(jì)口324365溫度計(jì)口202750壓力表口202750排污口8089120排空口6577109注：1.選耐酸石棉橡膠板 2.墊片厚度均為1.5mm，人孔選3mm。3.4.3螺栓（螺柱）的選擇查hg/t 20592-2009 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(zhǎng)度和平墊圈尺寸： 表3.5 螺栓及墊片 單位mm管口名稱緊固件用平墊圈 公稱直徑螺紋螺柱長(zhǎng)h出液口100m169017303進(jìn)液口100m169017303液位計(jì)口32m168517303溫度計(jì)口20 m12 7513242.5壓力表口20 m127513242.5排空口65 m168517303排污口80 m1690173033.5人孔的選擇根據(jù)hgt21518-2005回轉(zhuǎn)蓋帶頸平焊法蘭人孔，查表3-3，選用凹凸面型，其明細(xì)尺寸見表3.6： 表3.6 人孔尺寸表 單位：mm密封面型式公稱壓力pn/mpa公稱直徑dn總質(zhì)量kg螺栓尺寸螺母數(shù)量螺栓數(shù)量凹凸面2.5500302m3321704020bd43482003066073053012adbl28012340550644300人孔 根據(jù)hg21518-95 選回轉(zhuǎn)蓋帶頸對(duì)焊法蘭人孔，密封面為凹凸面mfm。具體數(shù)據(jù)如下： 人孔接管高h(yuǎn)=290mm液氯進(jìn)出口管 進(jìn)口管管端成45角可使液流集中，避免成滴水，對(duì)臥式容器插入深度為全高的，插入液體中對(duì)減少液面形成泡沫及穩(wěn)定液面等都有利。接管高度和安全閥同為150mm 液位計(jì)接管、空氣進(jìn)出口管、壓力表接管高度均為100mm注:接管補(bǔ)強(qiáng)數(shù)據(jù)見校核表3.6液面計(jì)的選擇 液面計(jì)的種類很多，常用的有玻璃板液面計(jì)和玻璃板液面計(jì)。它們都是外購的標(biāo)準(zhǔn)件，只需要選用。玻璃板液面計(jì)有三種：透光式玻璃板液面計(jì)、反射式玻璃板液面計(jì)、視鏡式玻璃板液面計(jì)。 根據(jù)選用表選用：選用反射式玻璃板液面計(jì)，標(biāo)準(zhǔn)號(hào)hg21590-95，法蘭形式及其代號(hào)c型（長(zhǎng)頸對(duì)焊突面管法蘭hg20617-97）,液面計(jì)型號(hào)r型公稱壓力pn4.0,使用溫度0250，液面計(jì)的主題材料代號(hào)：鍛鋼（16mn），結(jié)構(gòu)形式及其代號(hào):普通型（無代號(hào)），公稱長(zhǎng)度為1450mm，排污口結(jié)構(gòu):v（排污口配螺塞）。 液面計(jì)標(biāo)記為：液面計(jì)cr4.0-1450v根據(jù)筒體公稱直徑2100選擇兩個(gè)同樣的液面計(jì)，單個(gè)質(zhì)量為90左右。液面計(jì)接口管的安裝位置如裝配圖所畫。液面計(jì)接管：無縫鋼管gb8163-87熱軋鋼管，尺寸為8912。3.6安全閥的選擇由于液氯屬于有毒介質(zhì)，高度危害，所以需要?dú)怏w全部通過排氣管排出，介質(zhì)不能向外泄露，故選用彈簧微啟封閉式全封安全閥。所以根據(jù)公稱壓力p=2.5mpa和適用介質(zhì)，選擇型號(hào)為a41h-16c的安全閥。3.7壓力表的選擇 選擇型號(hào)為yz-50的壓力表。第四章 儲(chǔ)罐的強(qiáng)度計(jì)算及應(yīng)力校核4.1開孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì) 開孔補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)：壓力容器開孔補(bǔ)強(qiáng)常用的形式可分為補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)、厚壁管補(bǔ)強(qiáng)、整體鍛件補(bǔ)強(qiáng)三種。補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)是使用最為廣泛的結(jié)構(gòu)形式，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、原材料易解決、安全、可靠等優(yōu)點(diǎn)。在一般用途、條件不苛刻的條件下，可采用補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)形式。但必須滿足規(guī)定的條件。 壓力容器開孔補(bǔ)強(qiáng)的計(jì)算方法有多種，為了計(jì)算方便，采用等面積補(bǔ)強(qiáng)法，即殼體截面因開孔被削弱的承載面積，必須由補(bǔ)強(qiáng)材料予以等面積的補(bǔ)償。當(dāng)補(bǔ)強(qiáng)材料與被削弱殼體的材料相同時(shí)，則補(bǔ)強(qiáng)面積等于削弱的面積。補(bǔ)強(qiáng)材料采用q345r。根據(jù)gb150-2011規(guī)定，當(dāng)殼體上的開孔滿足下述全部要求時(shí)，可不另行補(bǔ)強(qiáng)。(1)設(shè)計(jì)壓力小于或等于2.5mpa。(2)兩相鄰開孔中心的距離（對(duì)曲面間距以弧長(zhǎng)計(jì)算）應(yīng)不小于兩孔直徑之和的2倍。(3)接管公稱外徑小于或等于89mm。故該設(shè)計(jì)儲(chǔ)罐中有dn=500mm的人孔需要補(bǔ)強(qiáng)。4.1.1補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)方法判別按hg/t 21518-2005,選用回轉(zhuǎn)蓋帶頸對(duì)焊法蘭人孔。開孔直徑故可以采用等面積法進(jìn)行開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算。接管材料選用q345r鋼，其許用應(yīng)力181mpa根據(jù)gb150-2011中式8-1，其中：殼體開孔處的計(jì)算厚度接管的有效厚度強(qiáng)度削弱系數(shù)所以開孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積為4.1.2有效補(bǔ)強(qiáng)范圍有效寬度b的確定按gb150-2011中式8-7，得： 4.1.3有效補(bǔ)強(qiáng)面積根據(jù)gb150-2011中式8-10 式8-13，分別計(jì)算如下：筒體多余面積接管厚度 接管的多余面積 焊角取6.0mm，4.1.4補(bǔ)強(qiáng)面積 因?yàn)?，所以開孔不需另加補(bǔ)強(qiáng)4.2壓力試驗(yàn)水壓試驗(yàn)，液體的溫度不得低于5；試驗(yàn)方法：試驗(yàn)時(shí)容器頂部應(yīng)設(shè)排氣口，充液時(shí)應(yīng)將容器內(nèi)的空氣排盡，試驗(yàn)過程中，應(yīng)保持容器外表面的干燥。試驗(yàn)時(shí)壓力應(yīng)緩慢上升，達(dá)到規(guī)定試驗(yàn)壓力后，保壓時(shí)間一般不少于30min。然后將壓力降至規(guī)定試驗(yàn)壓力的80%，并保持足夠長(zhǎng)的時(shí)間以便對(duì)所有焊接接頭和連接部位進(jìn)行檢查。如有滲漏，修補(bǔ)后重新試驗(yàn)。4.3筒體軸向彎矩計(jì)算 圓筒軸向最大彎矩位于圓筒中間截面或鞍座平面上。（見圖4.1）。圖4.1 容器載荷、支座反力、剪力及彎矩圖 4.4筒體軸向應(yīng)力計(jì)算及校核（1）圓筒中間橫截面上，由壓力及軸向彎矩引起的軸向應(yīng)力 最高點(diǎn)處： 按下式進(jìn)行計(jì)算 最低點(diǎn)處： 按下式進(jìn)行計(jì)算 （2）支座處圓筒截面上，由壓力及軸向彎矩引起的軸向應(yīng)力 因鞍座平面上筒體被封頭加強(qiáng)，取鞍座包角，查jb/t 4731-2005表7-1可得 k1=1.0，k2=1.0 最高點(diǎn)處：按下式進(jìn)行計(jì)算 最低點(diǎn)處：按下式進(jìn)行計(jì)算 圖4.2 支座處圓筒軸向應(yīng)力位置 （3）筒體軸向應(yīng)力校核因軸向許用臨界應(yīng)力由根據(jù)圓筒材料查圖4-8可得 =37.47mpa，合格，合格4.5筒體和封頭中的切向剪應(yīng)力計(jì)算與校核 因?yàn)閍的取值帶來的加強(qiáng)作用，查jb/t4731-2005表7-2得k3=0.880，k4=0.401，其最大剪應(yīng)力位于靠近鞍座邊角處因圓筒 故有， 故切向剪應(yīng)力校核合格4.6封頭切向剪應(yīng)力計(jì)算 合格4.7筒體的周向應(yīng)力計(jì)算與校核 根據(jù)鞍座尺寸表知：即，所以此鞍座墊板作為加強(qiáng)用的鞍座。圓筒的有效寬度 ，當(dāng)容器焊在支座上時(shí)，取，查jb/4731-2005表7-3可得。(1) .鞍座在橫截面最低點(diǎn)處周向應(yīng)力 (2).鞍座角邊處的周向應(yīng)力因?yàn)?(3).應(yīng)力校核 符合要求，合格第五章 臥式貯罐的焊接5.1焊接布置5.1.1接頭的分類及其選擇 壓力容器受部分的焊接接頭分為a，b，c，d四類：a 類焊縫：受壓部分的縱向接頭（多層包扎壓力容器層板層縱向接頭除外）球形封頭與圓筒聯(lián)接的環(huán)向接頭，各類凸形封頭中所有拼焊接頭以及嵌入式接管與圓筒，封頭聯(lián)接的對(duì)接接頭等。b 類焊縫：受壓部分的環(huán)向接頭，橢圓形封頭小端與接管連接的接頭。長(zhǎng)頸法蘭與接管連接的接頭。但已規(guī)定的a，c，d類焊縫除外。c類焊縫：平蓋，管板與圓筒非對(duì)接連接的接頭，法蘭與殼體接管的接頭，內(nèi)封頭與圓筒的搭接填角接頭以及多層包扎壓力容器層板層縱向接頭。d類焊縫：接管孔與殼體非對(duì)接連接的接頭凸緣，補(bǔ)強(qiáng)圈與殼體連接的接頭。但已規(guī)定的a，b類的焊接接頭除外。由上述四類接頭的說明設(shè)計(jì)如下：橢圓形封頭與圓筒連接的環(huán)向接頭a類受壓部分的環(huán)向接頭（筒節(jié)與筒節(jié)的對(duì)接）b類接管與人孔等與殼體非對(duì)接的接頭d類5.1.2 焊縫的布置焊接是壓力容器設(shè)計(jì)、制造過程中不可避免的連接方式。壓力容器筒體的周向應(yīng)力是軸向應(yīng)力的2倍,因此,在制造過程中,對(duì)縱向焊縫的質(zhì)量要求要比環(huán)向焊縫要高。對(duì)于容器,焊縫是一個(gè)薄弱區(qū)域。因此,對(duì)焊縫的布置從設(shè)計(jì)上有一定的要求。焊縫的交叉、重疊或距離太近都將增加焊接應(yīng)力,惡化焊縫區(qū)域的組織和性能,從而容易形成裂紋等缺陷。所以,在容器組焊時(shí),應(yīng)盡量避免十字焊縫;相鄰兩筒節(jié)縱縫、封頭拼縫與相鄰?fù)补?jié)的縱縫應(yīng)錯(cuò)開,其焊縫中心間距應(yīng)大于筒壁厚度的3倍,且不小于100mm;封頭各種不相交的拼接焊縫中心線間距至少應(yīng)為鋼板厚度的3倍,且不小于100mm;封頭由成形瓣片和頂圓板拼成時(shí),焊縫方向只允許是徑向和環(huán)向的。受壓元件主要焊縫及其鄰近區(qū)域，應(yīng)避免焊接零件。如不能避免時(shí)，焊接零件的焊縫可穿過主要焊縫，而不要在焊縫及其鄰近區(qū)域中止。開孔、焊縫和轉(zhuǎn)角要錯(cuò)開。開孔邊緣與焊縫的距離應(yīng)不小于開孔處實(shí)際壁厚的3倍，且不小于100mm。在凸形封頭上開孔時(shí)，孔的邊緣與封頭周邊間的投影距離應(yīng)不小于封頭外徑的10。開孔及焊縫不允許布置在部件轉(zhuǎn)角處或扳邊圓弧上，并應(yīng)離開一定距離。5.2焊接方法a，b類焊縫，查焊接手冊(cè)第三卷：由于壁厚6，所以選擇3至26的y形坡口如圖：圖5.1 a,b類焊縫的坡口形式,及焊后效果坡口尺寸：=4060（）3（）4（）c類焊縫，查表：由于壁厚6，所以選擇340的v形坡口如圖：坡口尺寸/mm：=3550（）=04() =0（）圖5.2 c類焊縫的坡口形式,及焊后效果5.3焊接順序5.3.1焊前清理工件焊接前必須進(jìn)行清理，除去工件表面的銹漬，油污和工件表面的毛刺。焊前處理能夠有效防止焊接過程中產(chǎn)生氣孔、夾雜等焊接缺陷的形成。5.3.2焊接過程和順序焊接過程至關(guān)重要，施工人員必須嚴(yán)格按照合理的結(jié)構(gòu)順序，選擇合理的焊接工藝參數(shù)，嚴(yán)格施工。首先將兩側(cè)的半圓點(diǎn)焊在一起，然后將點(diǎn)固好的兩側(cè)拼接在一起。焊接過程應(yīng)該保持結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性，以減少變形和焊接殘余應(yīng)力。a.鋼板氣割下料和卷制。b.單個(gè)筒節(jié)的縱向?qū)雍附?c.筒節(jié)間的環(huán)向?qū)雍附?。d.筒體與封頭的環(huán)向?qū)雍附印.開人孔和各種接管口。f.接管和各種法蘭的焊接。g. 支座的組焊。5.3.3焊后處理工件焊接后必須進(jìn)行焊后處理。工件的焊后處理主要包括熱處理和焊接檢測(cè)。由于工件承受一定的壓力，必須對(duì)其進(jìn)行焊接后局部的跟蹤回火處理，以消除殘余應(yīng)力和達(dá)到細(xì)化結(jié)合處材料的晶粒。對(duì)工件的局部薄弱處應(yīng)該進(jìn)行無損探傷。另外容器的壓力試驗(yàn)和氣密性試驗(yàn)是熱處理之后進(jìn)行，常采用水壓試驗(yàn)。設(shè)備制造完畢后應(yīng)在4mpa表進(jìn)行水壓實(shí)驗(yàn)10分鐘無滲漏，冒汗現(xiàn)象,檢查檢查容器是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，驗(yàn)證其是否能保證在沒計(jì)壓力下安全運(yùn)行所必須的承壓能力。檢驗(yàn) 所有焊縫未經(jīng)檢驗(yàn)合格，嚴(yán)禁涂刷漆；焊縫應(yīng)進(jìn)行外觀檢查；焊縫要進(jìn)行無損探傷檢測(cè)。返修 需返修焊縫應(yīng)先把缺陷清除；返修次數(shù)不超過兩次；罐底的嚴(yán)密性試驗(yàn)，罐壁和頂?shù)膰?yán)密性和強(qiáng)度試驗(yàn)用充水檢查。第六章 液氯儲(chǔ)罐的安全管理6.1危害因素的分析通過對(duì)氯氣的危險(xiǎn)特性進(jìn)行分析，可以得出該廠生產(chǎn)儲(chǔ)存的液氯具有以下危險(xiǎn)、危害因素： （1）火災(zāi)、爆炸：氯氣本身不可燃，但可助長(zhǎng)其他物質(zhì)燃燒。氯氣能與許多化學(xué)品如乙炔、松節(jié)油、乙醚、氨、烴類、氫氣、金屬粉末等猛烈反應(yīng)，在使用中如果與這些類物質(zhì)接觸就可能引發(fā)火災(zāi)或爆炸。 （2）毒性危害：氯氣屬于危險(xiǎn)化學(xué)品第2.3類有毒氣體，儲(chǔ)罐漏損時(shí)，在空氣中可迅速達(dá)到有害濃度，人員接觸時(shí)會(huì)對(duì)眼睛、皮膚、呼吸道有較強(qiáng)刺激性，吸入可引起肺炎、肺水腫，可導(dǎo)致反應(yīng)性呼吸道障礙綜合癥。液體泄露在空氣中可迅速蒸發(fā)而引起凍傷，人員高于職業(yè)接觸限值接觸可導(dǎo)致死亡，長(zhǎng)期接觸對(duì)牙齒等也可能有不良影響。 （3）腐蝕性危害：其水溶液是一種強(qiáng)酸，對(duì)人體皮膚、金屬等物品均具有腐蝕作用。 因此，如果液氯儲(chǔ)存場(chǎng)所不合格，儲(chǔ)存、管理不善，與禁忌物品混放等，發(fā)生泄露時(shí)，有造成火災(zāi)、爆炸、中毒窒息及對(duì)物品造成腐蝕危險(xiǎn)。生產(chǎn)過程中的危險(xiǎn)性分析： 火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)性：爆炸是物質(zhì)的一種非常急劇的物理、化學(xué)變化，也是大量能量在短時(shí)間內(nèi)迅速釋放或急劇轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的現(xiàn)象。因此，其破壞作用嚴(yán)重，危險(xiǎn)性極大，應(yīng)引起高度重視。該廠在正常生產(chǎn)時(shí)，液氯在密閉的容器和管道中運(yùn)行。一旦泄露，使用和貯存液氯的場(chǎng)所附近若有可燃物、易燃物存在，遇明火有可能會(huì)引發(fā)火災(zāi)、爆炸的事故。液氯儲(chǔ)罐和管道有缺陷、有裂紋、儲(chǔ)罐及附件損壞、腐蝕破損、高溫（受熱、加熱、陽光暴曬等）、超壓等也會(huì)發(fā)生物理爆炸（如罐體破裂等）；儲(chǔ)罐受到撞擊或從高處墜落也會(huì)發(fā)生爆炸；儲(chǔ)罐內(nèi)可能含有三氯化氮，其會(huì)富積在儲(chǔ)罐底部，當(dāng)達(dá)到一定濃度時(shí)，遇熱或震動(dòng)等因素就會(huì)發(fā)生爆炸。泄漏中毒危險(xiǎn)性：該場(chǎng)所在使用和貯存液氯的過程中，若管理上疏忽或操作不慎、設(shè)備缺陷等，都有可能造成液氯泄漏。一旦大量泄漏，就會(huì)使周圍人員中毒或環(huán)境遭到嚴(yán)重破壞。所以應(yīng)特別注意，嚴(yán)防泄漏。起重傷害：為了方便液氯的裝卸、搬運(yùn)，該場(chǎng)所使用載重量為2t的罐車，根據(jù)特種設(shè)備安全監(jiān)察條例該設(shè)備為特種設(shè)備。按照有關(guān)規(guī)定載重設(shè)備本身制造質(zhì)量應(yīng)良好，材料堅(jiān)固，具有足夠的強(qiáng)度而且沒有明顯的缺陷，必須進(jìn)行檢驗(yàn)檢測(cè)以保證其完好性，在使用中應(yīng)嚴(yán)格遵守裝載設(shè)備操作規(guī)程。該載重設(shè)備在使用過程中，如果裝載不當(dāng)、操作失誤、液氯泄露、注意力不集中，極有可能造成起重傷害事故。電氣傷害：該場(chǎng)所運(yùn)行中使用有部分電氣設(shè)備，工藝管道上為防止水管被凍，還配有電加熱設(shè)施，如果保護(hù)設(shè)施不完善或無保護(hù)，電氣設(shè)備、設(shè)施漏電或操作人員誤操作、誤觸帶電體等，都有可能發(fā)生觸電事故造成傷害。6.2壓力容器的危險(xiǎn)、有害因素分析 壓力容器液氯儲(chǔ)罐以及與其相連的管道屬于壓力容器，介質(zhì)為有毒介質(zhì)，所以一旦破壞其危害性極大。這不僅是由于容器本身破壞具有極大的威力，而且隨之而來發(fā)生有毒介質(zhì)外泄和擴(kuò)散將導(dǎo)致火災(zāi)爆炸、中毒等事故。壓力容器的破壞應(yīng)對(duì)措施如下: 1、開、停車時(shí)注意應(yīng)開、關(guān)的閥門和盲板的抽堵。 2、嚴(yán)格控制工藝指標(biāo)，加強(qiáng)巡回檢查，防止超溫和局部過熱。 3、定期校驗(yàn)安全附件，保證靈敏可靠。 4、加強(qiáng)壓力容器的檢驗(yàn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)壁厚減薄而仍在使用的儲(chǔ)罐。 5、加強(qiáng)容器的維護(hù)保養(yǎng)的定期檢測(cè)工作。 6、對(duì)于低溫儲(chǔ)罐要加強(qiáng)檢查，嚴(yán)格控制下限溫度不得過低。7、減少管道的振動(dòng)，發(fā)現(xiàn)振動(dòng)應(yīng)立即加固。 8、從工藝上控制腐蝕介質(zhì)，避免腐蝕產(chǎn)生。 9、對(duì)易腐蝕的部位加強(qiáng)定期監(jiān)測(cè)。 10、加強(qiáng)巡回檢查，發(fā)現(xiàn)容器泄漏應(yīng)立即停車卸壓檢查。 11、對(duì)于處在較高溫度下的工作設(shè)備，要采用抗蠕變的合金鋼材料。重大危險(xiǎn)源辨識(shí)：根據(jù)重大危險(xiǎn)源辨識(shí)（gb18218-2000）的規(guī)定，重大危險(xiǎn)源的辨識(shí)依據(jù)是物質(zhì)危險(xiǎn)特性及其數(shù)量。辨識(shí)指標(biāo)規(guī)定，單元內(nèi)存在危險(xiǎn)物質(zhì)的數(shù)量等于或超過標(biāo)準(zhǔn)（gb18218-2000）中規(guī)定的臨界量，即被定為重大危險(xiǎn)源。單元內(nèi)存在的危險(xiǎn)物質(zhì)為單一品種，則該物質(zhì)的數(shù)量即為單元內(nèi)危險(xiǎn)物質(zhì)的總量，若等于或超過相應(yīng)的臨界量，則定為重大危險(xiǎn)源。液氯屬于重大危險(xiǎn)源辨識(shí)（gb18218-2000）中的有毒物質(zhì)，其臨界量規(guī)定：生產(chǎn)場(chǎng)所為10噸，貯存場(chǎng)所為25噸。該企業(yè)生產(chǎn)量大，不過都沒有超過其生產(chǎn)場(chǎng)所的臨界量，故不構(gòu)成重大危險(xiǎn)源。事故后果分析評(píng)價(jià)： 有毒物質(zhì)泄漏初期，其毒氣形成氣團(tuán)密集在泄漏源周圍，隨后由于環(huán)境溫度、地形、風(fēng)力和湍流等影響氣團(tuán)飄