液化石油氣儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)說(shuō)明書

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 液化石油氣儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)說(shuō)明書目錄一設(shè)計(jì)條件及任務(wù)1.1設(shè)計(jì)條件1.2設(shè)計(jì)任務(wù)2 設(shè)計(jì)計(jì)算2.1設(shè)計(jì)溫度及壓力2.2筒體設(shè)計(jì)及封頭選擇2.3筒體和封頭的厚度2.4校核計(jì)算2.5開(kāi)孔及補(bǔ)強(qiáng)3 材料選擇3.1壓力容器主體材料3.2壓力容器零部件材料四結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1筒體和封頭設(shè)計(jì)4.2支座設(shè)計(jì)4.3法蘭設(shè)計(jì)4.4液面計(jì)設(shè)計(jì)4.5人孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.6焊接接頭設(shè)計(jì)及焊條選擇5 水壓及氣密性試驗(yàn)6 結(jié)束語(yǔ)7 參考資料 專心-專注-專業(yè) 一.設(shè)計(jì)條件及任務(wù)1.1設(shè)計(jì)條件 儲(chǔ)罐經(jīng)常置于室外，罐內(nèi)液氨的溫度和壓力直接受到大氣溫度的影響，在夏季儲(chǔ)罐經(jīng)常受太陽(yáng)暴曬，隨著氣溫的變化，儲(chǔ)罐的操作壓力

2、也不斷變化。但大多數(shù)地區(qū)夏季最高氣溫也達(dá)不到50，因此儲(chǔ)罐的操作溫度為常溫，設(shè)計(jì)溫度為50。1.2設(shè)計(jì)任務(wù)學(xué)習(xí)械設(shè)計(jì)的一般方法， 獨(dú)立完成簡(jiǎn)單化工設(shè)備儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)任務(wù)，達(dá)到對(duì)復(fù)雜的化工設(shè)備施工圖的識(shí)圖能力的要求以及具有使用CAD繪制工程設(shè)計(jì)圖的能力。 二.設(shè)計(jì)計(jì)算2.1設(shè)計(jì)溫度及壓力2.1.1設(shè)計(jì)溫度 儲(chǔ)罐的工作壓力壓力隨外界環(huán)境的變化而變化，大多數(shù)地區(qū)夏季最高氣溫也達(dá)不到50，因此儲(chǔ)罐的操作溫度為常溫，設(shè)計(jì)溫度取50。2.1.2設(shè)計(jì)壓力 常溫儲(chǔ)存液化石油氣壓力容器的工作壓力按照不低于50時(shí)液化石油氣主要組分丙烯的飽和蒸汽壓確定，50時(shí)丙烯的飽和蒸汽壓為1.999(絕壓）.故Pw=1.899（表

3、壓），安全閥開(kāi)啟壓力Pz=（1.051.1）Pw，Pz=2.0889MPa，取設(shè)計(jì)壓力PPz,取P=2.1MPa。（忽略液體靜壓力則計(jì)算壓力Pc=P=2.1MPa）2.2筒體設(shè)計(jì)及封頭選擇 V=30m³，由××L(折算長(zhǎng)度L=3Di)得，Di=2335,取DN=2300.。 DN=2300時(shí)，查表得標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭V1=1.7588m³，由V=××L(L為筒體環(huán)焊縫之間距離）得L=6380 由筒體實(shí)際體積V=× × L得V=30.0249m³，又V=× L得L=7227.。 封頭采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭

4、2.3筒體和封頭的厚度2.3.1容器的類別 化工設(shè)備的主體是壓力容器，容器的強(qiáng)度決定著設(shè)備的安全性，為了加強(qiáng)壓力容器的安全監(jiān)察，保護(hù)任命生命和財(cái)產(chǎn)的安全，國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督局頒布了«壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程»這是一部對(duì)壓力容器安全技術(shù)監(jiān)督提出基本要求的法規(guī)，壓力容器設(shè)計(jì)、安裝、使用、檢驗(yàn)、修理和改造等單位必須遵守的法規(guī)，為了有利于安全技術(shù)監(jiān)督和管理，«壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程»將其管轄范圍內(nèi)的壓力容器劃分為三類，分別為第類壓力容器、第類壓力容器和第類壓力容器。 本次設(shè)計(jì)壓力容器中的介質(zhì)為液化石油氣，易燃,屬于第一組介質(zhì)，設(shè)計(jì)壓力2.1MPa為中壓容器，并且有P

5、V>MPa/L，故應(yīng)將其劃分為第類壓力容器。2.3.2筒體及封頭的厚度 忽略液體靜壓力時(shí)計(jì)算壓力Pc=P=2.1MPa，PV5×MPa/L,第三類壓力容器，需100無(wú)損檢測(cè)，（又雙面焊對(duì)接接頭），則焊接接頭系數(shù)=1,筒體材料Q345R:=189MPa,（假設(shè)為3 16）腐蝕裕量=2，厚度負(fù)偏差=0.3。筒體計(jì)算厚度：=得=12.849， 設(shè)計(jì)厚度：=+=14.849名義厚度：=+=15.149，（圓整=16） 有效厚度：=-C=13.7(強(qiáng)度計(jì)算得到的筒體厚度與假設(shè)厚度范圍一致)最小厚度校核：對(duì)碳素鋼、低合金鋼3mm，nC2 =16-2=14mm 滿足要求標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭計(jì)算厚度

6、=得=12.813， 設(shè)計(jì)厚度：=+=14.813名義厚度： =+=15.813（圓整=16） 有效厚度：=-C=13.72.4校核計(jì)算對(duì)于臥式儲(chǔ)罐主要考慮在容器及介質(zhì)重力作用下的彎曲強(qiáng)度及穩(wěn)定性問(wèn)題，進(jìn)行臥式容器的應(yīng)力校核，計(jì)算方法應(yīng)遵照J(rèn)B/T 4731鋼制臥式容器的規(guī)定。a. 筒體自重 筒體質(zhì)量=·D··L·× 7.85=5790.1 兩個(gè)封頭的質(zhì)量=2×××7.85 =1513.1 故=7303.2b.充液質(zhì)量 介質(zhì)質(zhì)量=×V ×=12160.1（ 裝量系數(shù)=0.9） 充水質(zhì)量=V=30

7、000C.附件質(zhì)量（主要為人孔及接管） =316.8+59.4380d.保溫層質(zhì)量 故充液總重量為故充水總重量建立力學(xué)模型，把上述計(jì)算所得的質(zhì)量產(chǎn)生的重力，簡(jiǎn)化為沿容器軸線作用的分布載荷，即右圖，總長(zhǎng)為=7227mmL先求出A、B兩點(diǎn)的支反力,在跨中截面處,支座處的彎矩分別為,支座最佳位置處得：a=0.207=1495.989,地腳螺栓孔中心線劇環(huán)焊縫之間的距離=a-=1072.489（圓整=1075），所以a=+=1489.5兩個(gè)地腳螺栓孔中心線之間的距離=42302.4.1應(yīng)力校核=+式中：計(jì)算壓力 有效厚度 圓筒跨中截面的最大彎矩 公稱直徑將以上數(shù)據(jù)代入公式得代入具體數(shù)據(jù)得，說(shuō)明整個(gè)跨中

8、截面不會(huì)出現(xiàn)壓應(yīng)力。由鋼板許用應(yīng)力表可得的，又因?yàn)?，所以。即正常操作時(shí)可以滿足強(qiáng)度條件。液壓試驗(yàn)狀態(tài)下2. 4.2液壓試驗(yàn) 液壓試驗(yàn)狀態(tài)下最大應(yīng)力由試驗(yàn)壓力及彎矩引起，位于該截面的最低點(diǎn)，其計(jì)算公式為：，最大壓應(yīng)力在盛滿液體而未升壓時(shí)有最大值，故壓力試驗(yàn)時(shí)壓應(yīng)力的最大值為：， 有效厚度 代入具體數(shù)據(jù)得 ，所以液壓試驗(yàn)也滿足強(qiáng)度條件。2.4.3.穩(wěn)定性判斷由公式確定計(jì)算系數(shù) 式中：圓筒外徑 有效厚度將以上數(shù)據(jù)代入公式得 根據(jù)圓筒的材料選擇相應(yīng)的系數(shù)圖，值位于曲線的右方，則根據(jù)，查教材194頁(yè)圖14-5得。 因?yàn)榉€(wěn)定許用壓縮應(yīng)力=,所以很明顯，即圓筒符合強(qiáng)度條件。 綜合上面的強(qiáng)度條件和穩(wěn)定性條件圓

9、筒都符合，因此這個(gè)儲(chǔ)罐可以安全使用。2.5開(kāi)孔及補(bǔ)強(qiáng)2.5.1開(kāi)孔 壓力容器不可避免地要開(kāi)孔并往往帶有管子或凸緣。容器開(kāi)孔接管后在應(yīng)力分布和強(qiáng)度方面會(huì)帶來(lái)如下影響：（1）開(kāi)孔破壞了原有的應(yīng)力分布并引起應(yīng)力集中；（2）接管處容器殼體與接管形成不連續(xù)應(yīng)力；（3）殼體與接管連接的拐角處因不等截面過(guò)渡而引起應(yīng)力集中。這樣往往在開(kāi)孔接管根部產(chǎn)生很大的應(yīng)力峰值，引起局部強(qiáng)度削弱，必要時(shí)須采取一定的補(bǔ)強(qiáng)措施。（1）判斷是否需要開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)不另行補(bǔ)強(qiáng)的最大開(kāi)孔直徑：容器開(kāi)孔并非都需要補(bǔ)強(qiáng)，因?yàn)槌３Ｓ懈鞣N強(qiáng)度富裕量存在。例如，殼體和接管的有效厚度超過(guò)計(jì)算厚度，有一定的多余壁厚，接管根部的填角焊縫等，都會(huì)使開(kāi)孔接管的

10、局部削弱得到一定的加強(qiáng)。當(dāng)開(kāi)孔直徑較小，兩相鄰開(kāi)孔相距較遠(yuǎn)，且在離連接邊緣較遠(yuǎn)處開(kāi)孔時(shí)，可考慮不進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。按GB150規(guī)定，殼體開(kāi)孔接管公稱直徑小于或等于可不另行補(bǔ)強(qiáng)，但本次設(shè)計(jì)人孔的公稱外徑為，所以進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)。（2）判斷本次設(shè)計(jì)是否符合 補(bǔ)強(qiáng)圈本次設(shè)計(jì)：a)容器設(shè)計(jì)壓力b)容器設(shè)計(jì)溫度c)容器鋼材的標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度下限d)殼體開(kāi)孔處的名義厚度e)補(bǔ)強(qiáng)圈厚度 所以補(bǔ)強(qiáng)圈的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)可用 補(bǔ)強(qiáng)圈2.5.2開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)的計(jì)算由于人孔的筒節(jié)不是采用無(wú)縫鋼管，故不能直接選用補(bǔ)強(qiáng)圈標(biāo)準(zhǔn)。本次設(shè)計(jì)所選用的人孔筒節(jié)的公稱直徑為，查回轉(zhuǎn)蓋帶頸對(duì)焊法蘭人孔尺寸表得為，。內(nèi)壓圓筒補(bǔ)強(qiáng)法的具體計(jì)算： ，(1)開(kāi)孔所需的補(bǔ)

11、強(qiáng)面積A=d=()A=510.6×12.849=6560.6994mm選擇與筒體相同的材料進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。(2) 有效補(bǔ)強(qiáng)圈的面積的計(jì)算A=A+A+A 因?yàn)?d=1021.2mm < =故B=1021.2mmA=434.5206mm A= (人孔與筒體采用平齊式時(shí)，第二項(xiàng)為0） h=0A=2h （）f+2h（C ）f=590.216 mm A100 mmA=A+A+ A=778.632 mm所以 （840530）=6304.6778.632=5533.968=18.09mm 考慮到鋼板負(fù)偏差并圓整，實(shí)取補(bǔ)強(qiáng)厚度18mm，補(bǔ)強(qiáng)材料與殼體材料相同2.2材料的選用2.2.1壓力容器主體材料

12、的選用1壓力容器主體材料壓力容器殼體和封頭屬于受壓元件，應(yīng)遵守GB150壓力容器中的有關(guān)規(guī)定，壓力容器殼體通常采用鋼板經(jīng)過(guò)塑性變形過(guò)程并焊接而成，殼體用鋼材所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)有GB713鍋爐及壓力容器專用鋼板，GB24511承壓設(shè)備用不銹鋼鋼板及鋼帶，常用碳素鋼和低合金鋼板有Q235-B,Q245R,Q345R。液化石油氣是腐蝕性小，壓力屬于中壓，溫度在50攝氏度以下。以強(qiáng)度設(shè)計(jì)為主的中壓設(shè)備以采用低合金鋼為宜，因?yàn)榈秃辖痄摰那?qiáng)度比碳素鋼的屈服強(qiáng)度高出許多，采用這類鋼材制造壓力容器，可以顯著減少設(shè)備重量，降低制造成本，且Q345R材料比較輕，易于運(yùn)輸，安裝。綜合制造，運(yùn)輸，安裝的總費(fèi)用情況，選擇

13、Q345R鋼板作為制造筒體和封頭材料更合理。封頭采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，材料Q345R2.2.2零部件材料1受壓元件法蘭：可采用鋼板或鍛件，筒體材料為Q345R，對(duì)應(yīng)的法蘭可選用20和16Mn,選用20。接管：采用無(wú)縫鋼管，選20鋼管。2非受壓元件支座：墊板與筒體接觸，對(duì)材料要求比較高，選用與筒體相同的材料Q345R,底板，腹板，筋板不屬于受壓元件，相對(duì)來(lái)說(shuō)材料要求不太高，選取一般材料Q235A或Q235B均可。螺栓與螺母：采用鋼棒。2. 設(shè)計(jì)溫度，A、B類焊接接頭與設(shè)計(jì)壓力的確定3.1設(shè)計(jì)溫度 工作溫度為常溫，故設(shè)計(jì)溫度定為50。3.2.A/B類焊接接頭 屬于筒體的對(duì)接接頭，厚度較小時(shí)可進(jìn)行雙面

14、焊則不開(kāi)坡口，厚度較大時(shí)則必須開(kāi)坡口。坡口形式有V型，U型，X型，選擇X型坡口依據(jù)如下：減少填充金屬：厚度較厚時(shí)填入金屬，X型坡口更節(jié)省。保證焊透：按操作事業(yè)，空間位置，焊條運(yùn)動(dòng)，V型，X型坡口較優(yōu)。坡口加工方便：V型，X型坡口易于切削加工或火焰切割而成。綜上，又由于厚度大于12，為防止焊接變形采用X型坡口更合適。 4.3應(yīng)力校核筒體質(zhì)量=·D··L·× 7.85=5790.1封頭質(zhì)量=×××7.85 =1513.1c) 其他附件質(zhì)量 人孔質(zhì)量大約200kg，其他接管按總和kg計(jì)，則介質(zhì)質(zhì)量=×V 

15、15;=12160.1（ 裝量系數(shù)=0.9）=+=19463.3即容器凈重M=4919.58kg，充滿水后的質(zhì)量為M=19926.43kg 充滿介質(zhì)后的質(zhì)量為M=13402.2 kg總長(zhǎng)為=7227mm建立力學(xué)模型，把上述計(jì)算所得的質(zhì)量產(chǎn)生的重力，簡(jiǎn)化為沿容器軸線作用的分布載荷，即左圖L先求出A、B兩點(diǎn)的支反力,在跨中截面處,在支座處M=支座最佳位置處=a=0.207=1495.989,地腳螺栓孔中心線劇環(huán)焊縫之間的距離=a-=1072.489（圓整=1075），所以a=+=1489.5兩個(gè)地腳螺栓孔中心線之間的距離=4230應(yīng)力校核：=+式中：計(jì)算壓力 有效厚度 圓筒跨中截面的最大彎矩 公稱

16、直徑將以上數(shù)據(jù)代入公式得代入具體數(shù)據(jù)得，說(shuō)明整個(gè)跨中截面不會(huì)出現(xiàn)壓應(yīng)力。由鋼板許用應(yīng)力表可得的，又因?yàn)?，所以。即正常操作時(shí)可以滿足強(qiáng)度條件。4.4液壓試驗(yàn)狀態(tài)下液壓試驗(yàn)狀態(tài)下最大應(yīng)力由試驗(yàn)壓力及彎矩引起，位于該截面的最低點(diǎn)，其計(jì)算公式為：，代入具體數(shù)據(jù)得。，所以液壓試驗(yàn)也滿足強(qiáng)度條件。4.5穩(wěn)定性判斷由公式確定計(jì)算系數(shù) 式中：圓筒外徑 有效厚度將以上數(shù)據(jù)代入公式得根據(jù)圓筒的材料選擇相應(yīng)的系數(shù)圖，值位于曲線的右方，則根據(jù)，查教材194頁(yè)圖14-5得。因?yàn)榉€(wěn)定許用壓縮應(yīng)力=,所以很明顯，即圓筒符合強(qiáng)度條件。綜合上面的強(qiáng)度條件和穩(wěn)定性條件圓筒都符合，因此這個(gè)儲(chǔ)罐可以安全使用。3. 封頭的設(shè)計(jì)筒體的公

17、稱直徑為2200mm,封頭的公稱直徑必須與筒體一樣，由標(biāo)準(zhǔn)壓力容積封頭GB/T 25198可得EHA橢圓形封頭參數(shù)，如下：公稱直徑DN/mm總深度H/mm內(nèi)表面積A/容積V/m3直邊段/mm23006156.02331.758840故封頭設(shè)計(jì)為EHA2300×16(15.7)Q345R GB/T251984. 零部件設(shè)計(jì)6.1接管筒體頂部從左往右依次為液氨入口，液氨出口，氣氨出口，放空口，壓力表接口，安全閥接口，右側(cè)為人孔 ，底部為排污管6.2液氨入口及其法蘭設(shè)計(jì)液氨入口接管距左側(cè)筒體環(huán)焊縫的距離為（2.5=400），高出筒體外表面長(zhǎng)度為200 mm，深入筒體1725mm，接管總長(zhǎng)為1885 mm管口名稱公稱直徑DN（mm）鋼管外徑（mm）法蘭尺寸D（mm）法蘭厚度C（mm）法蘭高度H（mm）最小壁厚（mm）液氨入口80 892002458 6液氨出口80 8920024586安全閥80 8920024586放氣管50 5716520485氣