課程設(shè)計-18立方米濃硫酸儲罐設(shè)計

1、I課程設(shè)計說明書18 M 3濃硫酸儲罐專業(yè)班級：姓 名：學(xué) 號：中北大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院任務(wù)書、設(shè)計題目：臥式貯罐結(jié)構(gòu)設(shè)計（18mi，濃硫酸，常溫）二、設(shè)計目的綜合應(yīng)用所學(xué)基礎(chǔ)課和專業(yè)基礎(chǔ)課“焊接結(jié)構(gòu)”的理論知識與技能，去分析和 解決工程實(shí)際問題，使理論深化，知識拓寬，專業(yè)技能得到進(jìn)一步延伸。通過課程設(shè)計，使學(xué)生學(xué)會依據(jù)設(shè)計任務(wù)進(jìn)行資料收集和整理，能正確運(yùn)用工 具書，掌握焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計程序、方法和技術(shù)規(guī)范，提高工程設(shè)計計算、理論分析、 技術(shù)文件編寫的能力，提高計算機(jī)的應(yīng)用能力。學(xué)習(xí)工程設(shè)計中技術(shù)方案的論證和選擇的思想方法。培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思維和思考的能力。三、設(shè)計的任務(wù)及要求設(shè)計前詳細(xì)研究和分析設(shè)

2、計任務(wù)書和指導(dǎo)書，明確設(shè)計要求和設(shè)計內(nèi)容，根據(jù) 原始數(shù)據(jù)和工作條件，復(fù)習(xí)有關(guān)課程，參考有關(guān)資料，對所設(shè)計項目進(jìn)行方案比較 選出最優(yōu)方案，確定一個較全面合理的設(shè)計方案。根據(jù)已經(jīng)制訂的設(shè)計方案進(jìn)行主要結(jié)構(gòu)件的強(qiáng)度計算，要計算精確，步驟完整， 理論依據(jù)全面，并且寫出設(shè)計說明書，設(shè)計說明書按照統(tǒng)一封面，統(tǒng)一格式撰寫裝 訂。說明書內(nèi)容包括任務(wù)書、目錄、正文（設(shè)計方案、具體設(shè)計步驟及計算）、參 考文獻(xiàn)幾部分。根據(jù)設(shè)計方案和計算數(shù)據(jù)繪制結(jié)構(gòu)裝配圖1張和主要零件圖，繪圖要求考慮周至嘰認(rèn)真全面；各種標(biāo)注準(zhǔn)確標(biāo)準(zhǔn)。iiiii目錄 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark10 o Cur

3、rent Document 緒論 1 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 第一章設(shè)計參數(shù)的選擇 2 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 1.1筒體材料的選擇 2 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 1.2公稱直徑的確定 2 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 1.3設(shè)計壓力 2 HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 1.4設(shè)計溫度 3 HYPERLINK l

4、bookmark26 o Current Document 1.5焊接接頭系數(shù) 3 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 第二章設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計 4 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 2.1圓筒厚度的設(shè)計 4 HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 2.2封頭的設(shè)計 4封頭厚度的設(shè)計 4封頭的結(jié)構(gòu)尺寸（封頭結(jié)構(gòu)如下圖1） 5 HYPERLINK l bookmark34 o Current Document 2.3鞍座選型和結(jié)構(gòu)設(shè)計 62.3.1鞍座選型 6

5、2.3.2鞍座位置的確定 7 HYPERLINK l bookmark40 o Current Document 2.4臥式貯罐的附件及其選用 82.4.1接管和法蘭 82.4.2墊片的選用 102.4.3螺栓（螺柱）的選擇 10 HYPERLINK l bookmark42 o Current Document 2.5人孔的選擇 10 HYPERLINK l bookmark44 o Current Document 2.6液面計的選擇 112.7安全閥的選擇 錯誤！未定義書簽。 HYPERLINK l bookmark46 o Current Document 第三章容器強(qiáng)度的校核 11

6、HYPERLINK l bookmark48 o Current Document 3.1水壓試驗應(yīng)力校核 11 HYPERLINK l bookmark50 o Current Document 32 筒體軸向彎矩計算 12 HYPERLINK l bookmark52 o Current Document 3.3.筒體軸向應(yīng)力計算及校核 13 HYPERLINK l bookmark56 o Current Document 34筒體和封頭中的切向剪應(yīng)力計算與校核 14封頭中附加拉伸應(yīng)力 14 HYPERLINK l bookmark62 o Current Document 筒體的周向應(yīng)

7、力計算與校核 15 HYPERLINK l bookmark64 o Current Document 鞍座應(yīng)力計算與校核 163.7.1應(yīng)力及強(qiáng)度校核 163.7.2斷面應(yīng)力校核 163.7.3板組合截面應(yīng)力計算及校核 16 HYPERLINK l bookmark66 o Current Document 3.8地震引起的地腳螺栓應(yīng)力 173.9開孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計3.9.1 補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計方法判別 193.9.2有效補(bǔ)強(qiáng)范圍 19 HYPERLINK l bookmark74 o Current Document 3.10有效補(bǔ)強(qiáng)面積 20 HYPERLINK l bookmark76 o Curre

8、nt Document 3.11補(bǔ)強(qiáng)面積 21 HYPERLINK l bookmark78 o Current Document 第四章:臥式貯罐的焊接 21 HYPERLINK l bookmark80 o Current Document 4.1焊縫布置 21接頭的選擇 20焊縫的布置 22 IV HYPERLINK l bookmark82 o Current Document 4.2焊接方法 23 HYPERLINK l bookmark90 o Current Document 43焊接順序 22焊前清理 22焊接過程和順序 22 HYPERLINK l bookmark92 o

9、Current Document 特別鳴謝 24 HYPERLINK l bookmark94 o Current Document 參考文獻(xiàn) 25 緒論近年，壓力容器被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代的工業(yè)、民用及軍用等部門。壓力容器在社會各 行各業(yè)的生產(chǎn)、儲存、運(yùn)輸?shù)确矫婢哂胁豢扇〈牡匚唬诎l(fā)展國民經(jīng)濟(jì)、鞏固國防、 解決人們衣食住行等方面起著極為重要的作用。目前我國普遍采用常溫壓力貯罐，常溫貯罐一般有兩種形式：球形貯罐和圓筒形貯 罐。球形貯罐和圓筒形貯罐相比：前者具有投資少，金屬耗量少，占地面積少等優(yōu)點(diǎn)，但 加工制造及安裝復(fù)雜，焊接工作量大，故安裝費(fèi)用較高。一般貯存總量大于 500m3或單 罐容積大于20

10、0m3時選用球形貯罐比較經(jīng)濟(jì)；而圓筒形貯罐具有加工制造安裝簡單，安 裝費(fèi)用少等優(yōu)點(diǎn)，但金屬耗量大占地面積大，所以在總貯量小于500m ,單罐容積小于 100 m3時選用臥式貯罐比較經(jīng)濟(jì)。圓筒形貯罐按安裝方式可分為臥式和立式兩種。一般 選用臥式圓筒形貯罐，只有某些特殊情況下（站內(nèi)地方受限制等）才選用立式。本文主 要討論臥式圓筒形濃硫酸貯罐的設(shè)計。本儲罐的焊接結(jié)構(gòu)主要設(shè)計了筒體壁厚，支座，封頭，法蘭，加強(qiáng)圈等。根據(jù)儲存 介質(zhì)的要求來進(jìn)行儲罐的選材，本次設(shè)計的介質(zhì)為濃硫酸，儲體選用Q-235B根據(jù)施工 現(xiàn)場的環(huán)境要求及罐體厚度等選擇合適的焊接方法。設(shè)計的封頭為標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，設(shè) 計的支座為鞍式支座。

11、臥式濃硫酸貯罐設(shè)計的特點(diǎn)，應(yīng)按 GB15鋼制壓力容器進(jìn)行制造、試驗和驗收； 并接受勞動部頒發(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。貯罐主要有筒體、封頭、人孔、支座以及各種接管組成。貯罐上設(shè)有排污管以及安全閥、壓力表、溫 度計、液面計等。第一章設(shè)計參數(shù)的選擇1.1筒體材料的選擇根據(jù)GB150-1998表4-1并結(jié)合實(shí)際情況，選用筒體材料為碳素合金鋼Q-235C （鋼材標(biāo)準(zhǔn)為GB6654壓力容器用鋼板）。Q-235C適用范圍規(guī)定如下：容器設(shè)計壓力p.5MPa；鋼板使用溫度為0-400 C;用于殼體時，鋼板厚度不大于30mm。1.2公稱直徑的確定1.設(shè)筒體直徑為D,筒體長度為L=2D,選用標(biāo)準(zhǔn)

12、橢圓封頭，則其體積可表示為：“D乙x 2 +小乂漢2D180.9由此可求得 D=2218mm 所以粗定D = 2000mm。1.3設(shè)計壓力設(shè)計壓力是指設(shè)定的容器頂部的最高壓力，與相應(yīng)的設(shè)計溫度一起作為設(shè)計載荷,其值不得低于工作壓力。液柱靜壓力：P = Pgh =1.83江103 x 9.8 x 2.0 = 0.0359MPa根據(jù)化學(xué)化工物性分析手冊表 3.6.5查飽和蒸汽壓：Pc=0.0118Mpa工作壓力：Pw 二 Po 巳=0. 101 0. 0118 二 0. 1128MPa設(shè)計壓力：P=1.1Pw=1.1 0.1128 = 0.1241MPa計算壓力：p=0.1241+0.0359=0

13、.16Mpa1.4設(shè)計溫度設(shè)計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)計溫度與設(shè)計壓力一起作為設(shè)計載荷條件。設(shè)計溫度取24C。1.5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，取焊縫系數(shù) 1.00。設(shè)計參數(shù)總結(jié)如下表1.5表1.5設(shè)計數(shù)據(jù)序號項目數(shù)值單位備注1名稱18m3濃硫酸臥式貯罐2筒體材料Q-235C3設(shè)計壓力0.1241MPa4設(shè)計溫度24C5公稱直徑2000mm6公稱容積183 m7充裝系數(shù)0.98工作介質(zhì)濃硫酸9其他要求10

14、0%無損檢測第二章設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計2.1圓筒厚度的設(shè)計t 】s =235MPa查GB150-1998中表4-1,可得：在設(shè)計溫度50C下，屈服極限強(qiáng)度許用應(yīng)力I- I =125MPa利用中徑公式計算厚度：一PcD0.16 2000“2808mm2 匚Pc 2 1 125 0.16查標(biāo)準(zhǔn)HG20580-1998鋼制化工容器設(shè)計基礎(chǔ)規(guī)定表 7-1知，鋼板厚度負(fù)偏差 為0.25mm,而有GB150-1998中3.5.5.1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，負(fù)偏差可以忽略不計，故取 0=0。查標(biāo)準(zhǔn)HG20580-1998鋼制化工容器設(shè)計基礎(chǔ)規(guī)定表 7-5知，在無特殊

15、腐蝕情況 下，腐蝕裕量C2不小于1mm,本例取C2=2mm則筒體的設(shè)計厚度= C1 C 3.2808mm圓整后，取名義厚度=8mm筒體的有效厚度：e = “ -G -C2 =6mm2.2封頭的設(shè)計2.2.1封頭厚度的設(shè)計查標(biāo)準(zhǔn)JB/T4746-200鋼制壓力容器用封頭中表1,得公稱直徑D D 2000mm選用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，型號代號為EHA，貝U Di _2，根據(jù)GB150-1998中橢圓形封頭計2h算中式7-1計算：一 嚴(yán)16 2000.1.2804mm2如6 -0.5PC 2x1x125 0.5x0.16同上，取 C2 =2mm, 0=0。封頭的設(shè)計厚度-p G C2 = 3.2804mm

16、圓整后，取封頭的名義厚度:.n =8mm ，有效厚度飛八n -G -C2 =6mm2.2.2封頭的結(jié)構(gòu)尺寸（封頭結(jié)構(gòu)如下圖1）=525 - 500 = 25mm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2.1表2.1 EHA橢圓形圭寸頭內(nèi)表面積、容積公稱直徑DN曲面咼度hi直邊高度總深度H內(nèi)表面積容積/mm/mmh/mm/mma/ m7封 /m52000500255254.49301.12572.3鞍座選型和結(jié)構(gòu)設(shè)計2.3.1鞍座選型該臥式容器采用雙鞍式支座，材料選用Q235-C。誇=V, 2v2 二 P、l 2 1.1257L=3.5

17、293m儲罐總質(zhì)量 m = m, 2m2 m m4筒體質(zhì)量：m,二二DL、t =3.14 2.0 3.5293 0.006 7.85 10 = 1043.9246kg單個封頭的質(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，m2 = 275.6kgm3充液質(zhì)量：m3匚2$。4 V = 1.83 103 1 21960kgm4 附件質(zhì)量：人孔質(zhì)量為302kg，其他接管質(zhì)量總和估為400kg，即g = 702kg 綜上所述，m = mj + 2m2 + m3 + m4 = 24257 .1246 kgG =mg =24257.1246 9.8 =

18、 237719.8211N則每個鞍座承受的重量為 118.8599kN由此查JB4712.1-2007容器支座，選取輕 型，焊制為A,包角為120，有墊板的鞍座。查JB4712.1-2007表8設(shè)計鞍座結(jié)構(gòu)尺寸如下表 2.2：表2.2鞍式支座結(jié)構(gòu)尺寸單位mm公稱直徑DN2000腹板210b4430允許載荷Q/kN300330墊板410鞍座高度h250筋板b2190e801420ba260螺栓間距1260底板b22038螺孔/孔長D/l28/60112墊板弧長2330鞍座質(zhì)量Kg160232鞍座位置的確定因為當(dāng)外伸長度A=0.207L時，雙支座跨距中間截面的最大彎矩和支座截面處的彎 矩絕對值相等

19、，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 A 0.2L=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。DD由標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭由！2，得h二H -=525-500 = 25mm2(H_h)4故 A 乞 0.2(L2h) =0.2 (3259.3 2 25) = 715.86mm鞍座的安裝位置如圖2.2所示：此外，由于封頭的抗彎剛度大于圓筒的抗變鋼度，故封頭對于圓筒的

20、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，最好使A0.5Ra,即卩D 6nRa一 =1000 4 = 1004mm2A-0.5R = 502 mm，取 A=500mm綜上有：A=500mm（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）2.4臥式貯罐的附件及其選用液化石油氣儲罐應(yīng)設(shè)置出料口，進(jìn)料口，人孔，液位計口，壓力表口，溫度計口, 排污口，排空口等。圖2.4儲罐接管設(shè)置示意圖2.4.1接管和法蘭查HG/T 20592-2009鋼制管法蘭中表 8.2.2-2 PN10帶頸對焊焊鋼制管法

21、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帶頸對焊鋼制管法蘭示意圖表2.3 接管和法蘭尺寸單位mm管口名稱公 稱 直 徑DN鋼管外徑 法蘭 焊端 外徑法、人外徑D螺栓孔中心圓 直徑K螺栓孔直徑L螺 栓 孔 數(shù) 量n（ 個）螺栓Th法、人厚度C法蘭頸法蘭高度法蘭質(zhì)量NSH1RH出料口5057B165125184M1618742.985452.5進(jìn)料口5057B165125184M1618742.98545

22、2.5液位計口2025B10575144M1218402.364401溫度計口1014B9060144M1216281.864350.5壓力表口1014B9060144M1216281.864350.5排污口5057B165125184M1618742.985452.5排空口4045B150110184M1618642.676452.0242墊片的選用查HG/T 20609-2009鋼制管法蘭用非金屬平墊片，墊片尺寸如表2.4所示表2.4 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506187進(jìn)液口506187人孔500530575液位計口202750溫度計口101834壓力表口

23、101834排污口506187排空口404975注：1.選耐酸石棉橡膠板2.墊片厚度均為1.5mm，人孔選3mm2.4.3螺栓（螺柱）的選擇中表5.0.7-9和附錄中表 A.0.1,得螺柱查HG/T 20613-2009鋼制管法蘭用緊固件的長度和平墊圈尺寸:表2.5螺栓及墊片單位mm管口名緊固件用平墊圈稱公稱直徑螺紋螺柱長d1d2h出液口50M168517303進(jìn)液口50M168517303液位計口20M167517303溫度計口10M127013242.5壓力表口10M127013242.5排空口40M168517303排污口50M1685173032.5人孔的選擇根據(jù)HGT21517-20

24、05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2.6：表2.6 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1.6500222M30漢2如102020b1b2BdoD1Dd w匯s313620024650715530X0H1H2AdbL26011139024343002.6液面計的選擇根據(jù)HG/T 21584-95選磁性液面計。第三章容器強(qiáng)度的校核3.1水壓試驗應(yīng)力校核試驗壓力：PT =1.25P =1.25 0.16 =0.2MPa圓筒的薄膜應(yīng)力二P(De) = 0.2 (2000 6)=33.4333MPa2

25、耳2匯60.9 匚s =0.9 1 235 =211.5故合格32筒體軸向彎矩計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3.1）料電屮山1圖3.1容器載荷、支座反力、剪力及彎矩圖刁知11F純聲用丁購罠上的比L.233筒體軸向應(yīng)力計算及校核(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)行計算匚 1=_13.2935M Pa2飛二 Ra：e最低點(diǎn)處：按下式進(jìn)行計算巳 RaM i2-：e Rae= 13.479M Pa取鞍座包角v -120，查JB/T 4731-2005表7-1可(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)

26、,得 Ki=1.0，K2=1.0最高點(diǎn)處：按下式進(jìn)行計算=PcRa叫廠 =12.6347MPa2、飛Kf ：Ra、e最低點(diǎn)處：按下式進(jìn)行計算4PcRaM 222、eK Rae= -14.1385MPa圖3.2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0.094 、eRa0.094 61004= 0.0005622根據(jù)圓筒材料查圖 4-8 可得2 105 0.000562 = 74.93MPa3七1；二min L ,B =74.93MPa,匚max 二；1,6max =13.2935MPa 一匚t =113MPa，合格二min 二| ；2 |,| ；4 |max =14.1

27、385MPa 乞匚 crt = 74.93MPa，合格筒體和封頭中的切向剪應(yīng)力計算與校核因為A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0.88 118.85991.004 0.006= 15.784MPaK3FRa ea)b)因圓筒=0.8kt =0.8 125=100MPa故有：，故切向剪應(yīng)力校核合格封頭切向剪應(yīng)力計算K4FRa e0.401 118.85991.004 0.006= 7.1928MPaDi)216 2 (2。丿=1KPcDi2、；he1 0.16 22 0.006= 26.67MPa1

28、.25二七-；h =1.25 125 -26.67 =129.58MPa - ,h 合格筒體的周向應(yīng)力計算與校核根據(jù)鞍座尺寸表知：b4=430mmb 1.56 訳鳥=260 1.56 一 1004一6 = 381.0785mm即b4 b 456 Rjn ,所以此鞍座墊板作為加強(qiáng)用的鞍座。圓筒的有效寬度b2=381.0785mm，當(dāng)容器焊在支座上時，取k =0.1，查JB/4731-2005 表 7-3 可得 K5 二 0.76, K6 二 0.0132。.鞍座在橫截面最低點(diǎn)處周向應(yīng)力kF4二-3.9509M Pa0.1 0.76 118.85990.38107 0.006.鞍座角邊處的周向應(yīng)力

29、中亠 L 3529.3因為3.5152： 8Ra1004F _12K6FRa4 eb2L、e2118.85994 0.38107 0.00612 0.0132 118859.9 1.0043.5293 疋0.0062=-61.772M Pa.應(yīng)力校核|6 | = 3.9509：；J =12 側(cè) Pa| 二6 1 = 61.772 ：1.25i =156.25M P a 符合要求，合格鞍座應(yīng)力計算與校核3.7.1應(yīng)力及強(qiáng)度校核由 v -120 可得，K9 =0.204水平分力 Fs =K9F =0.204 118859.9 = 24.2474kN11計算高度 Hs 二 min( & ,H ) =

30、 min(- 1004,250) = 250mm3、re =10mm br = min( b2, b4) = 381.0785mmb0=10mm鞍座有效斷面平均應(yīng)力：Fshsbby re= 3.8421MPa24247.40.25 0.010.3811 0.01rs 鞍座材料Q235-C的許用應(yīng)力；s=235MPa2|6 | = 3.84216 =156.67MPa符合要求，合格33.7.3板組合截面應(yīng)力計算及校核圓筒中心線至基礎(chǔ)表面距離：H Ra h -4 =1004 250 T0 = 1264mm根據(jù)JB/T 4731-2005中表76，地震強(qiáng)度為7度(0.1g)時，水平地震影響系數(shù)場=0

31、.08則軸向力則FEv二：、mg =0.08 118859.9 = 9.5088kN，鋼底板對水泥基礎(chǔ)的靜摩擦系數(shù)f =0.4則 mgf =(118859.9 160 9.8) 0.4 = 48171.16N - FEv筋板面積： A 二b2、3 =190 8 =1520mm2腹板面積： A2 =(h -20) 2 =(1420 -20) 10 = 14000m2x 汀/2 -10-15 -13 -、3 =1420/2 -10 -15 -330 - 8 = 347mmN =x、3/2 = 347 8/2 = 351mmz2 =z1 l3 =351330 = 681mm貝U Asa =6A, A

32、 23120mm2形心：yc6A(b2+2)/26x1520 x(190+10)/2“ 45mm39.45HIHAsa23120yc19010-900 -39.45 = 60.55mm2Iy= 23 b123A1(z12 z22)20)4.071 109mm312Iz= 6 A,ycx型 A2yc= 0.153 109mm312 12腹板與筋板組合截面斷面系數(shù):max10 = 110 -10 = 100mm2zmax_1= 710-10 = 700mm2zryV =5.816 106mmzmaxI61.53 10 mmmaxZr=min (Zrz，ZQ 5310論口FFEvhFevH v則二s

33、a-5.3465 MPa2ZrAsa(l -2A)k。=1.2I Sa 卜：1.2ps，合格t f Ffh；叮=-=-5.141 MPaAsa 2ZrMs, |=5.141MPa ：|二sa | = 5.3465MPa3.8地震引起的地腳螺栓應(yīng)力3.8.1傾覆力矩計算0-0EV-FEV HV= 9508.8 1.264 2019.12N3.8.2由傾覆力矩引起的地腳螺栓拉應(yīng)力根據(jù)2中式7-34計算btnlAbt其中n為承受傾覆力矩的地腳螺栓個數(shù),n = 2； l為筒體軸線兩側(cè)的螺栓間距1 2 2 2l “2 = 1260mm ； Abt為每個地腳螺栓的橫截面面積，Abtd28 615.75mm

34、 ；4則bt0_0EvnlAbt12019.12-62 1.26 615.44 10=7.497MPa取載荷系數(shù) K0 =1.2， t bt = 147MPa，貝U KrbJ = 1.2 147 =176.4MPa由于匚bt K 所以強(qiáng)度符合要求3.8.3由地震引起的地腳螺栓剪應(yīng)力根據(jù)2中式7-35計算bt 邑n Abt其中n為承受剪應(yīng)力的地腳螺栓個數(shù)，n =4 ;州 d220 314mm24貝Ubt 二區(qū) 二9508 =7.5707M Pan Abt 4 漢 3140.8饒】=0.8漢 147 =117.6MPa由于“。小b故符合強(qiáng)度要求。3.9開孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計根據(jù)GB150規(guī)定，當(dāng)殼體上的開孔

35、滿足下述全部要求時，可不另行補(bǔ)強(qiáng)。(1)設(shè)計壓力小于或等于2.5MPa。兩相鄰開孔中心的距離(對曲面間距以弧長計算)應(yīng)不小于兩孔直徑之和的(3)接管公稱外徑小于或等于89mm。故該儲罐中只有DN=500mm的人孔需要補(bǔ)強(qiáng)。3.9.1補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計方法判別按HG/T 21518-2005選用回轉(zhuǎn)蓋帶頸對焊法蘭人孔。開孔直徑 d =dj 2C2 =5002 2 = 504mmDi2000d !666.67 mm33故可以采用等面積法進(jìn)行開孔補(bǔ)強(qiáng)計算。接管材料選用Q-235C鋼，其許用應(yīng)力I- f =125MPa根據(jù) GB150-1998 中式 8-1，A二d 2、et(1 一 fr)其中：殼體開孔處的計

36、算厚度：=1.28mm接管的有效厚度：et = 5 -G -C2 =8-2 = 6mm強(qiáng)度削弱系數(shù)fr=1所以開孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積為 A 二 =2et(1 - ft) =504 1.28 = 645.12mm23.9.2有效補(bǔ)強(qiáng)范圍有效寬度B的確定按GB150中式8-7，得：B1 = 2d =2 504 = 1008mmB2 =d 2、n 2、nt =504 2 8 2 8 = 536mmB =maX B-i, B2) = 1008mm有效高度的確定外側(cè)有效高度h-的確定根據(jù)GB150中式8-8,得：h- = Jd=J504 x 8 = 63.498mmhi =比=260mmh = min( h|

37、 ,h1 ) =63.498mm內(nèi)側(cè)有效高度h2的確定根據(jù)GB150-1998中式8-9，得:h2 = d .nt 二.504 8 = 70.99mm h； = 111IIIh2 = min( h2 , h2 ) =70mm3.10有效補(bǔ)強(qiáng)面積根據(jù)GB150中式8-10式8-13，分別計算如下:Ae 二 AA 2 A3筒體多余面積A1A =(B _d) e -、-2 et( e -、)(1 - fr) = 2378.88mm2接管厚度_PDit _2 汀 _0.5P0.16 20002 1 125-0.5 0.16二 1.2804mm接管的多余面積A2 =2入(、& -、t)fr 2h2C e

38、t -C2)fr = 1487.42mm2焊角取 5.0mm， A3 =25mm23.11補(bǔ)強(qiáng)面積2氏二 A、 A A3 = 3891.3mm因為A ：. A，所以開孔不需另加補(bǔ)強(qiáng)第四章:臥式貯罐的焊接4.1焊縫布置4.1.1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

39、蓋，管板與圓筒非對接連接的接頭，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)的對接） B類法蘭與殼體接管的接頭C類接管與人孔等與殼體非對接的接頭D類4.1.2焊縫的布置焊接是壓力容器設(shè)計、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,對縱向焊縫的質(zhì)量要求要比環(huán)向焊縫要高。對于 容器,焊縫是一個薄弱區(qū)域。因此，對焊

40、縫的布置從設(shè)計上有一定的要求。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，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,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，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)角要錯開。開孔邊緣與焊縫的距離應(yīng)不小于開孔處實(shí)

41、際壁厚的3倍，且不小于100mm。在凸形封頭上開孔時，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。4.2焊接方法A，B類焊縫，查焊接手冊第三卷：由于壁厚 8mm，所以選擇3至26 mm的丫形 坡口如圖：圖4.1 A,B類焊縫的坡口形式，及焊后效果坡口尺寸：:=4060 (b =03 ( mm )P 二 14 ( mm )C類焊縫，查表：由于壁厚8mm，所以選擇3 40 mm的V形坡口如圖：坡口尺寸/mm：- =3550 (b =04( mm)P =0 ( mm )圖4.2 C類焊縫的坡口形式，及焊后效果4.3焊接順序

42、4.3.1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。4.3.2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)的對稱性，以減少變形和焊接殘余應(yīng)力。鋼板氣割下料和卷制。單個筒節(jié)的縱向?qū)雍附?筒節(jié)間的環(huán)向?qū)雍附?。筒體與封頭的環(huán)向?qū)雍附?。開人孔和各種接管口接管和各種法蘭的焊接。支座的組焊。433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

43、測。由于 工件承受一定的壓力，必須對其進(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和氣密性試驗是熱處理之后進(jìn)行，常采用水壓試驗。設(shè)備制造 完畢后應(yīng)在4MPa表進(jìn)行水壓實(shí)驗10分鐘無滲漏，冒汗現(xiàn)象，檢查檢查容器是否達(dá)到設(shè) 計要求，驗證其是否能保證在沒計壓力下安全運(yùn)行所必須的承壓能力。檢驗 所有焊縫未經(jīng)檢驗合格，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。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，罐壁和頂?shù)膰?yán)密性和強(qiáng)度試驗用充水檢查。特別鳴謝本次課程設(shè)計是結(jié)合所學(xué)課程的一次綜

44、合性設(shè)計，最后設(shè)計方案的確定接近實(shí)際操 作,設(shè)計過程中我們逐步了解壓力容器的設(shè)計步驟和只是需求，在逐步摸索中，我們學(xué)會如何查閱各種標(biāo)準(zhǔn)以及進(jìn)行有理有據(jù)的選擇 ，但涉及知識體系過于繁雜巨大，雖然大部 分?jǐn)?shù)據(jù)的由來由表差得，由于經(jīng)驗不足，在估算方面，難免會有較大的出入，而且在實(shí)際 選擇過程中有許多不到之處，在以后的學(xué)習(xí)中進(jìn)一步向老師和同學(xué)請教！在此向耐心指導(dǎo)我們此次設(shè)計的李老師表示衷心的感謝。參考文獻(xiàn)【1】JB/T 4731-2006鋼制臥式壓力容器【2】JB/T 4746-2002鋼制壓力容器用封頭【3】HG/T 21518-2005回轉(zhuǎn)蓋帶頸對焊法蘭人孔【4】HG20580-1998鋼制化工容

45、器設(shè)計基礎(chǔ)規(guī)定【5】HG/T 20592-2009鋼制管法蘭【6】HG/T 20609-2009鋼制管法蘭用金屬包覆墊片【7】HG/T 20613-2009鋼制管法蘭用緊固件【8】HG 20582-1998鋼制壓力容器強(qiáng)度計算規(guī)定【9】鄭津洋.過程設(shè)備設(shè)計.化學(xué)工業(yè)出版社.2005【10】賀匡國化工容器及設(shè)備簡明設(shè)計手冊化學(xué)工業(yè)出版社.2002年8月【11】王志文化工容器設(shè)計化學(xué)工業(yè)出版社.1990【12】馮興奎.過程設(shè)備焊接.化學(xué)工業(yè)出版社【13】國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局.GB150-1998鋼制壓力容器.中國標(biāo)準(zhǔn)出版社.1998【14】黃振仁，魏新利過程裝備成套技術(shù)設(shè)計指南化學(xué)工業(yè)出版社.200

46、2基于C8051F單片機(jī)直流電動機(jī)反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計與研究基于單片機(jī)的嵌入式 Web服務(wù)器的研究MOTOROLA 單片機(jī)MC68HC （ 8）05PV8/A內(nèi)嵌EEPROM 的工藝和制程方法及對良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊 單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機(jī)的通用控制模塊的研究基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR ）調(diào)節(jié)器單片機(jī)控制的二級倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強(qiáng)型51系列單片機(jī)的TCP/IP協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的蓄電池自動監(jiān)測系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機(jī)系統(tǒng)的圖像采集與處理技術(shù)的研究基于單片機(jī)的作物營養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機(jī)的交流伺服電機(jī)運(yùn)動控制系統(tǒng)研究

47、與開發(fā)基于單片機(jī)的泵管內(nèi)壁硬度測試儀的研制基于單片機(jī)的自動找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基于單片機(jī)的液壓動力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測儀開發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機(jī)實(shí)現(xiàn)一種基于單片機(jī)的軸快流CO,2激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機(jī)沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機(jī)的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機(jī)的噴油泵試驗臺控制器的研制基于單片機(jī)的軟起動器的研究和設(shè)計基于單片機(jī)控制的高速快走絲電火花線切割機(jī)床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機(jī)的機(jī)電產(chǎn)品控制系統(tǒng)開發(fā)基于PIC單片機(jī)的智能手機(jī)充電器基于單片機(jī)的實(shí)時內(nèi)核設(shè)計及其應(yīng)用研究基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的設(shè)計與研究基于單片機(jī)的煙氣二氧化硫濃度檢測儀的研制基于微型光譜儀的單片機(jī)系統(tǒng)單片機(jī)系統(tǒng)軟件構(gòu)件開發(fā)的技術(shù)研究基于單片機(jī)的液體點(diǎn)滴速度自動檢測儀的研制基于單片機(jī)系統(tǒng)的多功能溫度測量儀的研制基于PIC單片機(jī)的電能采集終端的設(shè)計和應(yīng)用基于單片機(jī)的光纖光柵解調(diào)儀的研制氣壓式線性摩擦焊機(jī)單片機(jī)控制系統(tǒng)的研制基于單片機(jī)的數(shù)字磁通門傳感器基于單片機(jī)的旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的研究基于單片機(jī)的光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)的研究單片機(jī)控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機(jī)的多