氯化物儲罐課程設(shè)計(jì)說明書

1、一、 緒論1、任務(wù)說明設(shè)計(jì)一個(gè)容積為15的氯化物儲罐，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，分別對儲罐的筒體、封頭、鞍座、人孔、接管進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后采用SW6-1998對其進(jìn)行強(qiáng)度校核，最后形成合理的設(shè)計(jì)方案。2、氯化物的性質(zhì)分子量 70.91 黃綠色有刺激性氣味的氣體。密度：相對密度(水=1)1.47；相對密度(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，氯化物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

2、溶劑、染料中間體、殺蟲劑、合成橡膠、塑料等。但由于氯化物屬高毒性，是一種強(qiáng)烈的刺激性氣體。它對人體、環(huán)境都有很強(qiáng)的危害，因此氯化物的存儲、運(yùn)輸都是一個(gè)值得深思的問題。設(shè)計(jì)儲存設(shè)備，首先必須滿足各種給定的工藝要求，考慮存儲介質(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，液化氣體的體積會因溫度的改變而變化，所以必須嚴(yán)格控制儲罐的充裝量（指裝量系數(shù)與儲罐實(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

3、100時(shí)選用臥式貯罐比較經(jīng)濟(jì)。二、 設(shè)計(jì)參數(shù)的確定 表1：設(shè)計(jì)參數(shù)表序號項(xiàng) 目數(shù) 值單 位備 注1名 稱氯化物儲罐2用 途氯化物儲存站3最高工作壓力1.414MPa由介質(zhì)溫度確定4工作溫度-20455公稱容積（Vg）15M36工程直徑1700MM7裝量系數(shù)(V)0.98工作介質(zhì)氯化物（高度危害）9使用地點(diǎn)室內(nèi)10 工作介質(zhì)氯化物11其它要求100%無損檢測1、 設(shè)計(jì)壓力設(shè)計(jì)壓力為壓力容器的設(shè)計(jì)載荷條件之一，其值不得低于最高工作壓力，通?？扇∽罡吖ぷ鲏毫Φ?.051.1倍。經(jīng)過查 我們?nèi)≡O(shè)計(jì)壓力為1.62Mpa。2、設(shè)計(jì)溫度設(shè)計(jì)溫度也是壓力容器的設(shè)計(jì)載荷條件之一，指容器在正常工作情況下，設(shè)定元件

4、的金屬溫度。當(dāng)元件金屬溫度不低于0時(shí)，設(shè)計(jì)溫度不得低于元件可能達(dá)到的最高溫度;當(dāng)元件金屬溫度低于0時(shí)，其值不得高于元件金屬可能達(dá)到的最高溫度。所以設(shè)計(jì)溫度選擇為50。3、主要元件材料的選擇筒體材料的選擇：根據(jù)氯化物的特性，查GB150-1998選擇16MnR。16MnR是壓力容器專用鋼，適用范圍：用于介質(zhì)具有一定腐蝕性,壁厚較大（）的壓力容器。50時(shí)的許用應(yīng)力,鋼板標(biāo)準(zhǔn)GB6645。 鋼管材料的選擇：根據(jù)JB/T4731,鋼管的材料選用20號鋼，其許用應(yīng)力三、 壓力容器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1、 筒體和封頭筒體的公稱直徑有標(biāo)準(zhǔn)選擇，而它的長度L可以根據(jù)容積要求來決定。根據(jù)公式 (1+5%) 取 L/D=4

5、將L/D=4代入得： m。圓整后，采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭，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，封頭深度H=450mm，容積為0.6999 。根據(jù) 得,圓整得mm 在36之間 所以計(jì)算容積為15.6998，工作容積為15.69980.9=14.13計(jì)算壓力：液柱靜壓力: ,故液柱靜壓力可以忽略，即該容器需100%探傷，所以取其焊接系數(shù)為。由中徑公式可得筒體的計(jì)算厚度7.925mm，鋼板厚度負(fù)偏差，腐蝕余量，故筒體的名義厚度為。由橢圓厚度計(jì)算公式可得 腐蝕裕度，鋼板負(fù)偏差，圓整后取名義厚度有效厚度 2、 接管、法蘭、墊片和螺栓的選擇氯化物儲罐要開設(shè)氯化物進(jìn)口管、安全閥口

6、、人孔、空氣進(jìn)口管、空氣出口管、壓力表接口、液位計(jì)接口、氯化物出口管，并根據(jù)各接口的大小選擇相對應(yīng)的法蘭及墊片。 表2：接管法蘭數(shù)據(jù)表公稱直徑鋼管外徑法蘭外徑法蘭厚度墊片D2D3D4T T1氯化物進(jìn)口管50571652066841074.5 3安全閥100108235241201401684.5 3人孔400426620384464785144.5 3空氣進(jìn)口管50571652066841074.5 3空氣出口管50571652066841074.5 3壓力表接口101490142436464.5 3液位計(jì)接口3238140184965824.5 3氯化物出口管5057165206684107

7、4.5 3跟據(jù)管口公稱直徑選擇相應(yīng)的法蘭，2.5MPa時(shí)選用帶頸對焊法蘭，主要參數(shù)如下：表3：法蘭數(shù)據(jù)表公稱通徑鋼管外徑連接尺寸法蘭厚度C法蘭頸法蘭高度HB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螺紋ThNSHRB10149060144M1214282.333353238140100184M1618563.665425057165125184M16207448548100108235190228M20241346.3126653、補(bǔ)強(qiáng)圈設(shè)計(jì)根據(jù)GB150，當(dāng)設(shè)計(jì)壓力小于或等于2.5Mpa時(shí)，在殼體上開孔，兩相鄰開孔中心的間距大于兩孔直徑之和的2.5倍，且接管公稱外徑不大于89mm時(shí)

8、，接管厚度滿足要求，不另行補(bǔ)強(qiáng)，故該儲罐中有DN=400mm的 人孔和DN=100的安全閥孔需要補(bǔ)強(qiáng)。補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)方法判別按HG/T 21518-2005,選用水平吊蓋帶頸對焊法蘭人孔。開孔直徑 采用等面積法進(jìn)行開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算。接管材料選用20號鋼，其許用應(yīng)力根據(jù)GB150-1998，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)面積為有效補(bǔ)強(qiáng)范圍有效寬度B的確定按GB150中式8-7，得：有效高度的確定(1）外側(cè)有效高度的確定根據(jù)GB150，得： (2）內(nèi)側(cè)有效高度的確定根據(jù)GB150-1998，得： 有效補(bǔ)強(qiáng)面積根據(jù)GB150，分別計(jì)算如下：筒體多余面積接管的多余面積接管厚

9、度：焊縫金屬截面積焊角取6.0mm補(bǔ)強(qiáng)面積因?yàn)?，所以開孔需另行補(bǔ)強(qiáng)所需另行補(bǔ)強(qiáng)面積：補(bǔ)強(qiáng)圈設(shè)計(jì)：根據(jù)DN400取補(bǔ)強(qiáng)圈外徑D=680mm。因?yàn)锽>D，所以在有效補(bǔ)強(qiáng)范圍。補(bǔ)強(qiáng)圈內(nèi)徑d=428mm補(bǔ)強(qiáng)圈厚度： 圓整取名義厚度為18mm同理可得安全閥的補(bǔ)強(qiáng)圈厚度6mm，外徑190mm4、鞍座選型鞍座結(jié)構(gòu)該臥式容器采用雙鞍式支座，材料選用Q235-B。估算鞍座的負(fù)荷： 儲罐總質(zhì)量筒體質(zhì)量：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：，故附件質(zhì)量：人孔質(zhì)量為300kg，其他接管質(zhì)量總和估100kg，即綜上所述， G=mg=2

10、63.51kN,每個(gè)鞍座承受的重量為131.75N由此查JB4712.1-2007容器支座，選取輕型，焊制為BI,包角為120，有墊板的鞍座。查JB4712.1-2007得鞍座結(jié)構(gòu)尺寸如下表4： 表4：鞍式支座結(jié)構(gòu)尺寸 單位：mm公稱直徑DN1700底板1200筋板277允許載荷Q/kN278200170鞍座高度h25012230腹板12墊板3208螺栓間距10408墊板e(cuò)40鞍座位置的確定通常取尺寸A不超過0.2L值，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)橢圓封頭故由于封頭的抗

11、彎剛度大于圓筒的抗變鋼度，故封頭對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 m（）,即 ，取A=420mm綜上有：A=420mm。5、焊接接頭容器各受壓元件的組裝通常采用焊接。焊接接頭是焊縫、融合線和熱影響區(qū)的總稱，焊縫是焊接接頭的主要部分。焊接接頭的形式和坡口形式的設(shè)計(jì)直接影響到焊接的質(zhì)量與容器的安全。a) 回轉(zhuǎn)殼體與封頭的焊接接頭采用對接接頭b) 接管與筒體的焊接接頭坡口為c) 人孔處接管、補(bǔ)強(qiáng)圈的焊接采用角焊，坡口為四、壓力容器校核內(nèi)壓圓筒校核計(jì)算單位全國化工設(shè)備設(shè)計(jì)

12、技術(shù)中心站計(jì)算條件筒體簡圖計(jì)算壓力 Pc 1.64MPa設(shè)計(jì)溫度 t 50.00° C內(nèi)徑 Di 1700.00mm材料 16MnR(正火) ( 板材 )試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力 s 170.00MPa設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力 st 170.00MPa試驗(yàn)溫度下屈服點(diǎn) ss 345.00MPa鋼板負(fù)偏差 C1 0.00mm腐蝕裕量 C2 2.00mm焊接接頭系數(shù) f 1.00厚度及重量計(jì)算計(jì)算厚度 d = = 8.26mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 8.00mm名義厚度 dn = 10.00mm重量 2656.70Kg壓力試驗(yàn)時(shí)應(yīng)力校核壓力試驗(yàn)類型 氣壓試驗(yàn)試驗(yàn)壓力值PT = 1.1

13、5P = 2.0250 (或由用戶輸入)MPa壓力試驗(yàn)允許通過的應(yīng)力水平 sTsT£ 0.80 ss = 276.00MPa試驗(yàn)壓力下圓筒的應(yīng)力 sT = = 216.17 MPa校核條件 sT£ sT校核結(jié)果 合格壓力及應(yīng)力計(jì)算最大允許工作壓力 Pw= = 1.59251MPa設(shè)計(jì)溫度下計(jì)算應(yīng)力 st = = 165.55MPastf 170.00MPa校核條件stf st結(jié)論 合格內(nèi)壓橢圓封頭校核計(jì)算單位 全國化工設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)中心站計(jì)算條件橢圓封頭簡圖計(jì)算壓力 Pc 1.62MPa設(shè)計(jì)溫度 t 50.00° C內(nèi)徑 Di 1700.00mm曲面高度 hi 42

14、5.00mm材料 16MnR(正火) (板材)試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力 s 163.00MPa設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力 st 163.00MPa鋼板負(fù)偏差 C1 0.00mm腐蝕裕量 C2 2.00mm焊接接頭系數(shù) f 1.00厚度及重量計(jì)算形狀系數(shù) K = = 1.0000計(jì)算厚度 d = = 16.52mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 17.00mm最小厚度 dmin = 3.60mm名義厚度 dn = 19.00mm結(jié)論 滿足最小厚度要求重量 462.88 Kg壓 力 計(jì) 算最大允許工作壓力 Pw= = 2.30102MPa結(jié)論 合格右封頭計(jì)算計(jì)算單位 全國化工設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)中心站計(jì)算條件橢

15、圓封頭簡圖計(jì)算壓力 Pc 1.64MPa設(shè)計(jì)溫度 t 50.00° C內(nèi)徑 Di 1700.00mm曲面高度 hi 425.00mm材料 16MnR(正火) (板材)試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力 s 170.00MPa設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力 st 170.00MPa鋼板負(fù)偏差 C1 0.00mm腐蝕裕量 C2 2.00mm焊接接頭系數(shù) f 1.00厚度及重量計(jì)算形狀系數(shù) K = = 1.0000計(jì)算厚度 d = = 7.84mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 8.00mm最小厚度 dmin = 2.55mm名義厚度 dn = 10.00mm結(jié)論 滿足最小厚度要求重量 251.62 Kg壓

16、力 計(jì) 算最大允許工作壓力 Pw= = 1.59624MPa結(jié)論 合格臥式容器（雙鞍座）計(jì)算單位全國化工設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)中心站計(jì) 算 條 件 簡 圖 計(jì)算壓力 pC1.62MPa 設(shè)計(jì)溫度 t50 圓筒材料16MnR(正火) 鞍座材料16MnR 圓筒材料常溫許用應(yīng)力 s170MPa 圓筒材料設(shè)計(jì)溫度下許用應(yīng)力st170MPa 圓筒材料常溫屈服點(diǎn) ss345MPa 鞍座材料許用應(yīng)力 ssa170MPa 工作時(shí)物料密度 1470kg/m3 液壓試驗(yàn)介質(zhì)密度 1000kg/m3 圓筒內(nèi)直徑Di1700mm 圓筒名義厚度 10mm 圓筒厚度附加量 2mm 圓筒焊接接頭系數(shù) 1 封頭名義厚度 10mm 封頭

17、厚度附加量 Ch2mm 兩封頭切線間距離 6350mm 鞍座墊板名義厚度 12mm 鞍座墊板有效厚度 12mm 鞍座軸向?qū)挾?b200mm 鞍座包角 120° 鞍座底板中心至封頭切線距離 A445mm 封頭曲面高度 425mm 試驗(yàn)壓力 pT2.025MPa 鞍座高度 H250mm腹板與筋板(小端)組合截面積 44672mm2 腹板與筋板(小端)組合截面斷面系數(shù)1.14417e+06mm3 地震烈度0 配管軸向分力 0N圓筒平均半徑 855mm 物料充裝系數(shù) 0.85支 座 反 力 計(jì) 算 圓筒質(zhì)量(兩切線間)2677.87kg 封頭質(zhì)量(曲面部分)248.823kg 附件質(zhì)量400

18、kg 封頭容積(曲面部分)6.4311e+08mm3 容器容積(兩切線間)V = 1.56995e+10mm3 容器內(nèi)充液質(zhì)量工作時(shí), 19616.5壓力試驗(yàn)時(shí), = 15699.5kg 耐熱層質(zhì)量0kg總質(zhì)量工作時(shí), 23192壓力試驗(yàn)時(shí), 19275kg單位長度載荷32.9002 27.3435N/mm支座反力113780 94563113780N筒 體 彎 矩 計(jì) 算圓筒中間處截面上的彎矩工作時(shí)= 1.19722e+08壓力試驗(yàn)= 9.95018e+07N·mm支座處橫截面彎矩工作時(shí) -2.87863e+06壓力試驗(yàn) -2.39244e+06N·mm系 數(shù) 計(jì) 算K1

19、=0.106611K2=0.192348K3=1.17069K4=K5=0.760258K6=0.0148356K6=K7=K8=K9=0.203522C4=C5=筒 體 軸 向 應(yīng) 力 計(jì) 算軸向應(yīng)力計(jì)算操作狀態(tài) 93.0884 88.0384MPa -6.51964 -0.814979MPa水壓試驗(yàn)狀態(tài) -5.41575 -0.677333MPa 113.629 109.432應(yīng)力校核許用壓縮應(yīng)力0.000884706根據(jù)圓筒材料查GB150圖6-36-10 B = 117.436MPa117.436117.436MPa < 170 合格|,| < 117.436 合格|,|

20、< 117.436 合格sT2 ,sT3 < 0.9ss = 310.5 合格時(shí)(時(shí),不適用)15.3727MPa時(shí)圓筒中：封頭中：MPa應(yīng)力校核封頭橢圓形封頭, 碟形封頭, 半球形封頭, MPa圓筒封頭 t = 0.8 s t = 136 MPa圓筒, t < t = 136 合格封頭, th < t h = MPa鞍 座 處 圓 筒 周 向 應(yīng) 力無加強(qiáng)圈圓筒圓筒的有效寬度344.247mm無墊板或墊板不起加強(qiáng)作用時(shí)在橫截面最低點(diǎn)處-3.14099MPa在鞍座邊角處L/Rm8時(shí), MPaL/Rm<8時(shí), -52.9438MPa無加強(qiáng)圈筒體墊板起加強(qiáng)作用時(shí)鞍座墊

21、板寬度 ； 鞍座墊板包角橫截面最低點(diǎn)處的周向應(yīng)力MPa鞍座邊角處的周向應(yīng)力L/Rm8時(shí), MPaL/Rm<8時(shí), MPa鞍座墊板邊緣處圓筒中的周向應(yīng)力L/Rm8時(shí), MPaL/Rm<8時(shí), MPa應(yīng)力校核 |s5| < s t = 170 合格 |s6 | < 1.25s t = 212.5 合格 |s6 | 1.25s t = 212.5 MPa加強(qiáng)圈參數(shù)加強(qiáng)圈材料, e = mm d = mm加強(qiáng)圈數(shù)量, n = 個(gè)組合總截面積, A0 = mm2組合截面總慣性矩, I0 = mm4設(shè)計(jì)溫度下許用應(yīng)力MPa加強(qiáng)圈位于鞍座平面上 在鞍座邊角處圓筒的周向應(yīng)力：MPa 在

22、 鞍 座 邊 角 處 ，加 強(qiáng) 圈 內(nèi) 緣 或 外 緣 表 面 的 周 向 應(yīng) 力 ：MPa有加強(qiáng)圈圓筒加強(qiáng)圈靠近鞍座橫 截 面 最 低 點(diǎn) 的 周 向 應(yīng) 力 無墊板時(shí)，（ 或 墊 板 不 起 加 強(qiáng) 作 用 ） 采用墊板時(shí)，（墊板起加強(qiáng)作用）MPa 在橫截上靠近水平中心線的周向應(yīng)力：MPa 在橫截上靠近水平中心線處，不與筒壁相接的加強(qiáng)圈內(nèi)緣 或 外 緣 表 面 的 周 向 應(yīng) 力 ：MPa加強(qiáng)圈靠近鞍座鞍座邊角處點(diǎn)處的周向應(yīng)力 無墊板或墊板不起 加強(qiáng) 作用L/Rm8時(shí), MPa 無墊板或墊板不起 加強(qiáng) 作用L/Rm<8時(shí), MPa 采用墊板時(shí)，（墊板起加強(qiáng)作用）L/Rm8時(shí), MPa

23、采用墊板時(shí)，（墊板起加強(qiáng)作用）L/Rm<8時(shí), MPa應(yīng)力校核|s5| < st = 合格|s6 | < 1.25st = 合格|s7 | > 1.25st = |s8 | < 1.25stR = MPa鞍 座 應(yīng) 力 計(jì) 算水平分力23156.7N腹板水平應(yīng)力計(jì)算高度250mm鞍座腹板厚度12mm鞍座墊板實(shí)際寬度200mm鞍座墊板有效寬度200mm腹板水平應(yīng)力無 墊 板 或 墊 板 不 起 加 強(qiáng) 作 用 , 7.71889墊板起加強(qiáng)作用, MPa應(yīng)力判斷 s9 < s sa = 113.333 合格MPa腹板與筋板組合截面軸向彎曲應(yīng)力由地震、配管軸向水平

24、分力引起的支座軸向彎曲強(qiáng)度計(jì)算圓筒中心至基礎(chǔ)表面距離 1110mm軸向力 N 時(shí), MPa時(shí) MPa 由圓筒溫差引起的軸向力 N MPa應(yīng)力判斷ssa < 1.2ssa = MPa開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算計(jì)算單位全國化工設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)中心站接 管: a, 57×5.5計(jì) 算 方 法 : GB150-1998 等 面 積 補(bǔ) 強(qiáng) 法, 單 孔設(shè) 計(jì) 條 件簡 圖計(jì)算壓力 pc1.645MPa設(shè)計(jì)溫度50殼體型式圓形筒體殼體材料名稱及類型16MnR(正火)板材殼體開孔處焊接接頭系數(shù)1殼體內(nèi)直徑 Di1700mm殼體開孔處名義厚度n12mm殼體厚度負(fù)偏差 C1mm殼體腐蝕裕量 C22mm殼體材料許

25、用應(yīng)力tMPa 接管實(shí)際外伸長度120mm接管實(shí)際內(nèi)伸長度0mm接管材料20(GB8163)接管焊接接頭系數(shù)1名稱及類型管材接管腐蝕裕量0mm補(bǔ)強(qiáng)圈材料名稱凸形封頭開孔中心至封頭軸線的距離mm補(bǔ)強(qiáng)圈外徑mm補(bǔ)強(qiáng)圈厚度mm接管厚度負(fù)偏差 C1t mm補(bǔ)強(qiáng)圈厚度負(fù)偏差 C1r mm接管材料許用應(yīng)力tMPa補(bǔ)強(qiáng)圈許用應(yīng)力tMPa開 孔 補(bǔ) 強(qiáng) 計(jì) 算殼體計(jì)算厚度 mm接管計(jì)算厚度t mm補(bǔ)強(qiáng)圈強(qiáng)度削弱系數(shù) frr接管材料強(qiáng)度削弱系數(shù) fr開孔直徑 dmm補(bǔ)強(qiáng)區(qū)有效寬度 B mm接管有效外伸長度 h1mm接管有效內(nèi)伸長度 h2 mm開孔削弱所需的補(bǔ)強(qiáng)面積A mm2殼體多余金屬面積 A1 mm2接管多余

26、金屬面積 A2mm2補(bǔ)強(qiáng)區(qū)內(nèi)的焊縫面積 A3 mm2A1+A2+A3= mm2 補(bǔ)強(qiáng)圈面積 A4mm2A-(A1+A2+A3)mm2結(jié)論: 根據(jù)GB150第8.3節(jié)的規(guī)定,本開孔可不另行補(bǔ)強(qiáng)。開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算計(jì)算單位全國化工設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)中心站接 管: b, 32×3.5計(jì) 算 方 法 : GB150-1998 等 面 積 補(bǔ) 強(qiáng) 法, 單 孔設(shè) 計(jì) 條 件簡 圖計(jì)算壓力 pc1.645MPa設(shè)計(jì)溫度50殼體型式圓形筒體殼體材料名稱及類型16MnR(正火)板材殼體開孔處焊接接頭系數(shù)1殼體內(nèi)直徑 Di1700mm殼體開孔處名義厚度n12mm殼體厚度負(fù)偏差 C1mm殼體腐蝕裕量 C22mm殼體

27、材料許用應(yīng)力tMPa 接管實(shí)際外伸長度120mm接管實(shí)際內(nèi)伸長度0mm接管材料20g(正火)接管焊接接頭系數(shù)1名稱及類型管材接管腐蝕裕量0mm補(bǔ)強(qiáng)圈材料名稱凸形封頭開孔中心至封頭軸線的距離mm補(bǔ)強(qiáng)圈外徑mm補(bǔ)強(qiáng)圈厚度mm接管厚度負(fù)偏差 C1t mm補(bǔ)強(qiáng)圈厚度負(fù)偏差 C1r mm接管材料許用應(yīng)力tMPa補(bǔ)強(qiáng)圈許用應(yīng)力tMPa開 孔 補(bǔ) 強(qiáng) 計(jì) 算殼體計(jì)算厚度 mm接管計(jì)算厚度t mm補(bǔ)強(qiáng)圈強(qiáng)度削弱系數(shù) frr接管材料強(qiáng)度削弱系數(shù) fr開孔直徑 dmm補(bǔ)強(qiáng)區(qū)有效寬度 B mm接管有效外伸長度 h1mm接管有效內(nèi)伸長度 h2 mm開孔削弱所需的補(bǔ)強(qiáng)面積A mm2殼體多余金屬面積 A1 mm2接管多余

28、金屬面積 A2mm2補(bǔ)強(qiáng)區(qū)內(nèi)的焊縫面積 A3 mm2A1+A2+A3= mm2 補(bǔ)強(qiáng)圈面積 A4mm2A-(A1+A2+A3)mm2結(jié)論: 根據(jù)GB150第8.3節(jié)的規(guī)定,本開孔可不另行補(bǔ)強(qiáng)。開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算計(jì)算單位全國化工設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)中心站接 管: c, 100×4計(jì) 算 方 法 : GB150-1998 等 面 積 補(bǔ) 強(qiáng) 法, 單 孔設(shè) 計(jì) 條 件簡 圖計(jì)算壓力 pc1.645MPa設(shè)計(jì)溫度50殼體型式圓形筒體殼體材料名稱及類型16MnR(正火)板材殼體開孔處焊接接頭系數(shù)1殼體內(nèi)直徑 Di1700mm殼體開孔處名義厚度n12mm殼體厚度負(fù)偏差 C10mm殼體腐蝕裕量 C22mm殼體

29、材料許用應(yīng)力t170MPa 接管實(shí)際外伸長度120mm接管實(shí)際內(nèi)伸長度0mm接管材料20g(正火)接管焊接接頭系數(shù)1名稱及類型管材接管腐蝕裕量0mm補(bǔ)強(qiáng)圈材料名稱16MnR(熱軋)凸形封頭開孔中心至封頭軸線的距離mm補(bǔ)強(qiáng)圈外徑190mm補(bǔ)強(qiáng)圈厚度6mm接管厚度負(fù)偏差 C1t 0.5mm補(bǔ)強(qiáng)圈厚度負(fù)偏差 C1r 0mm接管材料許用應(yīng)力t137MPa補(bǔ)強(qiáng)圈許用應(yīng)力t170MPa開 孔 補(bǔ) 強(qiáng) 計(jì) 算殼體計(jì)算厚度 8.262mm接管計(jì)算厚度t0.556 mm補(bǔ)強(qiáng)圈強(qiáng)度削弱系數(shù) frr1接管材料強(qiáng)度削弱系數(shù) fr0.806開孔直徑 d93mm補(bǔ)強(qiáng)區(qū)有效寬度 B186 mm接管有效外伸長度 h119.2

30、9mm接管有效內(nèi)伸長度 h20 mm開孔削弱所需的補(bǔ)強(qiáng)面積A 779.6mm2殼體多余金屬面積 A1159.2 mm2接管多余金屬面積 A291.53mm2補(bǔ)強(qiáng)區(qū)內(nèi)的焊縫面積 A316 mm2A1+A2+A3=266.8 mm2 ，小于A，需另加補(bǔ)強(qiáng)。補(bǔ)強(qiáng)圈面積 A4516mm2A-(A1+A2+A3)512.9mm2結(jié)論: 補(bǔ)強(qiáng)滿足要求。開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算計(jì)算單位全國化工設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)中心站接 管: d, 400×13計(jì) 算 方 法 : GB150-1998 等 面 積 補(bǔ) 強(qiáng) 法, 單 孔設(shè) 計(jì) 條 件簡 圖計(jì)算壓力 pc1.645MPa設(shè)計(jì)溫度50殼體型式圓形筒體殼體材料名稱及類型16

31、MnR(正火)板材殼體開孔處焊接接頭系數(shù)1殼體內(nèi)直徑 Di1700mm殼體開孔處名義厚度n12mm殼體厚度負(fù)偏差 C10mm殼體腐蝕裕量 C22mm殼體材料許用應(yīng)力t170MPa 接管實(shí)際外伸長度300mm接管實(shí)際內(nèi)伸長度0mm接管材料20g(正火)接管焊接接頭系數(shù)1名稱及類型管材接管腐蝕裕量0mm補(bǔ)強(qiáng)圈材料名稱16MnR(熱軋)凸形封頭開孔中心至封頭軸線的距離mm補(bǔ)強(qiáng)圈外徑680mm補(bǔ)強(qiáng)圈厚度18mm接管厚度負(fù)偏差 C1t 1.625mm補(bǔ)強(qiáng)圈厚度負(fù)偏差 C1r 0mm接管材料許用應(yīng)力t137MPa補(bǔ)強(qiáng)圈許用應(yīng)力t163MPa開 孔 補(bǔ) 強(qiáng) 計(jì) 算殼體計(jì)算厚度 8.262mm接管計(jì)算厚度t2

32、.258 mm補(bǔ)強(qiáng)圈強(qiáng)度削弱系數(shù) frr0.959接管材料強(qiáng)度削弱系數(shù) fr0.806開孔直徑 d377.2mm補(bǔ)強(qiáng)區(qū)有效寬度 B754.5 mm接管有效外伸長度 h170.03mm接管有效內(nèi)伸長度 h20 mm開孔削弱所需的補(bǔ)強(qiáng)面積A 3154mm2殼體多余金屬面積 A1647.8 mm2接管多余金屬面積 A21029mm2補(bǔ)強(qiáng)區(qū)內(nèi)的焊縫面積 A364 mm2A1+A2+A3=1741 mm2 ，小于A，需另加補(bǔ)強(qiáng)。補(bǔ)強(qiáng)圈面積 A44832mm2A-(A1+A2+A3)1413mm2結(jié)論: 補(bǔ)強(qiáng)滿足要求。窄面整體(或帶頸松式)法蘭計(jì)算計(jì)算單位全國化工設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)中心站設(shè) 計(jì) 條 件簡 圖設(shè)計(jì)

33、壓力 p1.645MPa計(jì)算壓力 pc1.645MPa設(shè)計(jì)溫度 t50° C軸向外載荷 F0.0N外力矩 M0.0N.mm殼材料名稱16MnR(正火)體許用應(yīng)力 170.0MPa法材料名稱16MnR(熱軋)許用sf163.0MPa蘭應(yīng)力stf163.0MPa材料名稱Q235-A螺許用sb87.0MPa應(yīng)力stb86.4MPa栓公稱直徑 d B16.0mm螺栓根徑 d 114.0mm數(shù)量 n6個(gè)Di50.0Do165.0墊 結(jié)構(gòu)尺寸Db125.0D外84.0D內(nèi)66.0024.0 mmLe20.0LA-2.0h300.0136.0材料類型軟墊片N9.0m3.00y(MPa)31.0壓緊

34、面形狀1a,1bb4.50DG75.0片b06.4mm b= b0b06.4mm DG= ( D外+D內(nèi) )/2b0 > 6.4mm b=2.53 b0 > 6.4mm DG= D外 - 2b螺 栓 受 力 計(jì) 算預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷WaWa= bDG y = 32868.9N操作狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷WpWp = Fp + F = 17727.0 N所需螺栓總截面積 AmAm = max (Ap ,Aa ) = 377.8mm2實(shí)際使用螺栓總截面積 AbAb = = 923.6mm2力 矩 計(jì) 算操FD = 0.785pc = 4194.2NLD= L A+ 0.51

35、= 16.0mmMD= FD LD = 67107.8N.mm作FG = Fp = 10456.6NLG= 0.5 ( Db - DG ) = 25.0mmMG= FG LG = 261413.8N.mmMpFT = F-FD = 3067.3NLT=0.5(LA + d1 + LG ) = 29.5mmMT= FT LT = 90484.0N.mm外壓: Mp = FD (LD - LG )+FT(LT-LG ); 內(nèi)壓: Mp = MD+MG+MT Mp = 419005.7N.mm預(yù)緊 MaW = 56612.2NLG = 25.0mmMa=W LG = 1415306.0N.mm計(jì)算力

36、矩 Mo= Mp 與Masft/sf中大者 Mo = 1415306.0N.mm窄面整體(或帶頸松式)法蘭計(jì)算計(jì)算單位全國化工設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)中心站設(shè) 計(jì) 條 件簡 圖設(shè)計(jì)壓力 p1.645MPa計(jì)算壓力 pc1.645MPa設(shè)計(jì)溫度 t50.0° C軸向外載荷 F0.0N外力矩 M0.0N.mm殼材料名稱16MnR(正火)體許用應(yīng)力 170.0MPa法材料名稱16MnR(熱軋)許用sf163.0MPa蘭應(yīng)力stf163.0MPa材料名稱Q235-A螺許用sb87.0MPa應(yīng)力stb86.4MPa栓公稱直徑 d B20.0mm螺栓根徑 d 117.3mm數(shù)量 n8個(gè)Di100.0Do23

37、5.0墊 結(jié)構(gòu)尺寸Db190.0D外140.0D內(nèi)120.004.0 mmLe22.5LA39.0h8.016.0材料類型軟墊片N10.0m3.00y(MPa)31.0壓緊面形狀1a,1bb5.00DG130.0片b06.4mm b= b0b06.4mm DG= ( D外+D內(nèi) )/2b0 > 6.4mm b=2.53 b0 > 6.4mm DG= D外 - 2b螺 栓 受 力 計(jì) 算預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷WaWa= bDG y = 63303.0N操作狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷WpWp = Fp + F = 41976.6 N所需螺栓總截面積 AmAm = max (Ap ,

38、Aa ) = 727.6mm2實(shí)際使用螺栓總截面積 AbAb = = 1879.2mm2力 矩 計(jì) 算操FD = 0.785pc = 12909.3NLD= L A+ 0.51 = 42.0mmMD= FD LD = 542191.7N.mm作FG = Fp = 20138.5NLG= 0.5 ( Db - DG ) = 30.0mmMG= FG LG = 604156.4N.mmMpFT = F-FD = 8907.4NLT=0.5(LA + d1 + LG ) = 37.5mmMT= FT LT = 334028.8N.mm外壓: Mp = FD (LD - LG )+FT(LT-LG )

39、; 內(nèi)壓: Mp = MD+MG+MT Mp = 1480376.9N.mm預(yù)緊 MaW = 113396.2NLG = 30.0mmMa=W LG = 3401887.2N.mm計(jì)算力矩 Mo= Mp 與Masft/sf中大者 Mo = 3401887.2N.mm螺 栓 間 距 校 核實(shí)際間距 = 74.6mm最小間距 46.0 (查GB150-98表9-3)mm最大間距 81.1mm 形 狀 常 數(shù) 確 定20.00h/ho = 0.4 K = Do/DI = 2.350 1.5由K查表9-5得T=1.386Z =1.442Y =2.414U=2.653整體法蘭查圖9-3和圖9-4FI=0

40、.86361VI=0.337580.04318松式法蘭查圖9-5和圖9-6FL=0.00000VL=0.000000.00000查圖9-7由 d1/do 得f = 1.00000整體法蘭 = 2514.6松式法蘭 = 0.05.5=f e+1 =2.04g = y/T = 1.472.38 = 6.97剪應(yīng)力校核計(jì) 算 值許 用 值結(jié) 論預(yù)緊狀態(tài) 9.10MPa校核合格操作狀態(tài) 3.37MPa校核合格輸入法蘭厚度f = 24.0 mm時(shí), 法蘭應(yīng)力校核應(yīng)力性質(zhì)計(jì) 算 值許 用 值結(jié) 論軸向應(yīng)力 127.95MPa =244.5 或 =425.0( 按整體法蘭設(shè)計(jì)的任 意 式法蘭, 取 ) 校核

41、合格徑向應(yīng)力 20.19MPa = 163.0校核合格切向應(yīng)力 113.45MPa = 163.0校核合格綜合應(yīng)力 = 120.70MPa = 163.0校核合格法蘭校核結(jié)果校核合格窄面整體(或帶頸松式)法蘭計(jì)算計(jì)算單位全國化工設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)中心站設(shè) 計(jì) 條 件簡 圖設(shè)計(jì)壓力 p1.645MPa計(jì)算壓力 pc1.645MPa設(shè)計(jì)溫度 t50.0° C軸向外載荷 F0.0N外力矩 M0.0N.mm殼材料名稱16MnR(正火)體許用應(yīng)力 170.0MPa法材料名稱16MnR(正火)許用sf157.0MPa蘭應(yīng)力stf157.0MPa材料名稱Q235-A螺許用sb87.0MPa應(yīng)力stb87

42、.0MPa栓公稱直徑 d B33.0mm螺栓根徑 d 129.2mm數(shù)量 n16個(gè)Di426.0Do620.0墊 結(jié)構(gòu)尺寸Db550.0D外478.0D內(nèi)446.0018.0 mmLe35.0LA34.0h40.0128.0材料類型軟墊片N16.0m3.00y(MPa)31.0壓緊面形狀1a,1bb7.16DG463.7片b06.4mm b= b0b06.4mm DG= ( D外+D內(nèi) )/2b0 > 6.4mm b=2.53 b0 > 6.4mm DG= D外 - 2b螺 栓 受 力 計(jì) 算預(yù)緊狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷WaWa= bDG y = 323148.9N操作狀態(tài)下需要的最小螺栓載荷WpWp = Fp + F = 380554.9 N所需螺栓總截面積 AmAm = max (Ap ,Aa ) =