（15）M3液氨儲(chǔ)罐課程設(shè)計(jì)報(bào)告畢業(yè)設(shè)計(jì)正文

./〔15M3液氨儲(chǔ)罐課程設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)1、前言液氨是一種無(wú)色液體。氨作為一種重要的化工原料,應(yīng)用廣泛。分子式NH3,分子量17.03,相對(duì)密度0.7714g/L,熔點(diǎn)-77.7℃,沸點(diǎn)-33.35℃,自燃點(diǎn)651.11℃,蒸汽壓1013.08kPa<25.7℃>。氨在20℃水中溶解度34%,25℃時(shí),在無(wú)水乙醇中溶解度10%,在甲醇中溶解度16%,溶于氯仿、乙醚,它是許多元素和化合物的良好溶劑。水溶液呈堿性。液態(tài)氨將侵蝕某些塑料制品,橡膠和涂層。遇熱、明火,難以點(diǎn)燃而危險(xiǎn)性較低;但氨和空氣混合物達(dá)到上述濃度范圍遇明火會(huì)燃燒和爆炸,如有油類或其它可燃性物質(zhì)存在,則危險(xiǎn)性更高。2設(shè)計(jì)選材及結(jié)構(gòu)2.1工藝參數(shù)的設(shè)定設(shè)計(jì)壓力：由工作溫度為-20—48,小于50,所以要以50計(jì)算。根據(jù)《化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)》查得50蒸汽壓為2032.5kPa,可以判斷設(shè)計(jì)的容器為儲(chǔ)存內(nèi)壓壓力容器,按《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》規(guī)定,盛裝液化氣體無(wú)保冷設(shè)施的壓力容器,其設(shè)計(jì)壓力應(yīng)不低于液化氣50時(shí)的飽和蒸汽壓力,可取液氨容器的設(shè)計(jì)壓力為2.16MPa,屬于中壓容器。而且查得當(dāng)容器上裝有安全閥時(shí),取1.05～1.3倍的最高工作壓力作為設(shè)計(jì)壓力；所以取2.16MPa的壓力合適。屬于中壓容器[5]。設(shè)計(jì)溫度為50攝氏度,在-20～200℃條件下工作屬于常溫容器。筒體的選材及結(jié)構(gòu)：根據(jù)液氨的物性選擇罐體材料,碳鋼對(duì)液氨有良好的耐蝕性腐蝕率在0.1㎜/年以下,且又屬于中壓儲(chǔ)罐,可以考慮20R和Q345R這兩種鋼材。如果純粹從技術(shù)角度看,建議選用20R類的低碳鋼板,Q345R鋼板的價(jià)格雖比20R貴,但在制造費(fèi)用方面,同等重量設(shè)備的計(jì)價(jià),Q345R鋼板為比較經(jīng)濟(jì)。所以在此選擇Q345R鋼板作為制造筒體和封頭材料。鋼板標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為GB713-2011。3設(shè)計(jì)計(jì)算3.1筒體的直徑D,長(zhǎng)度L和標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭的公稱直徑D’：經(jīng)驗(yàn)公式3<L/D<6,<一般取4>先估算標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭公稱直徑D’,其中D=D’。L/4=15;先取L/D=4,得D=1.68m。查JB/T4746—2002得:表3-1選 D=1700mm,由表得：直邊長(zhǎng)度h=450-1700/4=25mm,容積=0.699；則圓筒部分=L/4=15-2*0.699,得L=6.138m；取L=6.1380驗(yàn)算L/D=6.1380/1.700=3.61, 符合經(jīng)驗(yàn)公式3<L/D<6。即,L=6.1380mm,D=D’=1700mm；3.2筒體壁厚計(jì)算：查《壓力容器材料使用手冊(cè)-碳鋼及合金鋼》得Q345R的密度為7.85t/m3,熔點(diǎn)為1430℃,許用應(yīng)力列于下表：表3-2圓筒的計(jì)算壓力為2.16Mpa,容器筒體的縱向焊接接頭和封頭的拼接接頭都采用雙面焊或相當(dāng)于雙面焊的全焊透的焊接接頭,取焊接接頭系數(shù)為1.00,全部無(wú)損探傷。先取許用應(yīng)力為189MPa壁厚：滿足3mm—16mm,合理所以,最終取δ=9.77mm;查,第三版《過程設(shè)備設(shè)計(jì)》得,Q345R壓力容器常用鋼板的負(fù)偏差按GB/T713中的B類要求,取=0.3mm;查材料腐蝕手冊(cè)得50℃下液氨對(duì)鋼板的腐蝕速率0.1㎜/年,設(shè)計(jì)年限為15年,腐蝕余量=15*0.1=1.5mm<2mm,所以取腐蝕裕量㎜。所以設(shè)計(jì)厚度為：；圓整后,取名義厚度：=14㎜;標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭壁厚計(jì)算：標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭計(jì)算公式：跟筒體厚度接近,取相同厚度,即取名義厚度：=15㎜；3.4壓力試驗(yàn)：水壓試驗(yàn),液體〔液氨的溫度不得低于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)。水壓試驗(yàn)時(shí)的壓力：取,,得：水壓試驗(yàn)的應(yīng)力校核：水壓試驗(yàn)時(shí)的應(yīng)力Mpa水壓試驗(yàn)時(shí)的許用應(yīng)力為故筒體滿足水壓試驗(yàn)時(shí)的強(qiáng)度要求[1]。4附件選擇人孔選擇：人孔的作用：為了檢查壓力容器在使用過程中是否產(chǎn)生裂紋、變形、腐蝕等缺陷。人孔的結(jié)構(gòu)：既有承受壓力的筒節(jié)、端蓋、法蘭、密封墊片、緊固件等受壓元件,也有安置與啟閉端蓋所需要的軸、銷、耳、把手等非受壓件。人孔類型：從是否承壓來看有常壓人孔和承壓人孔。從人孔所用法蘭類型來看,承壓人孔有板式平焊法蘭人孔、帶頸平焊法蘭人孔和帶頸對(duì)焊法蘭人孔,在人孔法蘭與人孔蓋之間的密封面,根據(jù)人孔承壓的高低、介質(zhì)的性質(zhì),可以采用突面、凹凸面、榫槽面或環(huán)連接面。從人孔蓋的開啟方式及開啟后人孔蓋的所處位置看,人孔又可分為回轉(zhuǎn)蓋人孔、垂直吊蓋人孔和水平吊蓋人孔三種。人孔標(biāo)準(zhǔn)HG21524-95規(guī)定PN≥1.0Mpa時(shí)只能用帶頸平焊法蘭人孔或帶頸對(duì)焊法蘭人孔。容器上開設(shè)人孔規(guī)定當(dāng)Di>1000時(shí)至少設(shè)一個(gè)人孔,壓力容器上的開孔最好是圓形的,人孔公稱直徑最小尺寸為φ400㎜。且根據(jù)HG20583-1998〔即下表容器公稱直徑大于1600-3000是,一般選用DN500人孔。綜合考慮選擇水平吊蓋帶頸對(duì)焊法蘭人孔〔HG21524-95,公稱壓力PN2.5、公稱直徑DN500、H1=350、RF型密封面、采用20R材料。尺寸表如下：截自《HG21524-2005》表4-1人孔補(bǔ)強(qiáng)的計(jì)算開孔補(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)。因條件不苛刻,故采用補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)形式。為了計(jì)算方便,采用等面積補(bǔ)強(qiáng)法。/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)材料選用16MnR。內(nèi)壓容器開孔后所需的補(bǔ)強(qiáng)面積式中開孔直徑：㎜；強(qiáng)度削弱系數(shù)：殼體開孔處的計(jì)算厚度：㎜接管有效厚度：12-2.3=9.7mm則㎜22、有效補(bǔ)強(qiáng)面積即已有的加強(qiáng)面積殼體開孔后,在有效補(bǔ)強(qiáng)范圍內(nèi),可作為補(bǔ)強(qiáng)的截面積〔包括來自殼體、接管、焊縫金屬、補(bǔ)強(qiáng)元件筒體上多余金屬面積：有效補(bǔ)強(qiáng)寬度B={2d,d+2〔}=2d筒體的有效厚度㎜所以㎜2人孔接管上多余的面積：外側(cè)有效高度：㎜內(nèi)側(cè)有效高度即實(shí)際內(nèi)伸高度接管計(jì)算厚度：㎜所以㎜2焊縫金屬截面積：㎜2則㎜2比較的滿足以下條件的可選用補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)：剛材的標(biāo)準(zhǔn)常溫抗拉強(qiáng)度Mpa；補(bǔ)強(qiáng)圈厚度應(yīng)小于或等于殼體壁厚的1.5倍；殼體名義厚度㎜；設(shè)計(jì)壓力；設(shè)計(jì)溫度℃。可知本設(shè)計(jì)滿足要求,則采用補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)。所需補(bǔ)強(qiáng)圈的面積為：㎜2補(bǔ)強(qiáng)圈的結(jié)構(gòu)及尺寸：為檢驗(yàn)焊縫的緊密型,補(bǔ)強(qiáng)圈上鉆M10的螺孔一個(gè),以通入壓縮空氣檢驗(yàn)焊縫質(zhì)量。按照根據(jù)焊接接頭分類,接管、人孔等與殼體連接的接頭,補(bǔ)強(qiáng)圈與殼體連接的接頭取D類焊縫。根據(jù)補(bǔ)強(qiáng)圈焊縫要求,并查得結(jié)構(gòu)圖為帶補(bǔ)強(qiáng)圈焊縫T型接頭,補(bǔ)強(qiáng)圈坡口取B型〔查《化工容器及設(shè)備簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》。查標(biāo)準(zhǔn)HG21506-92得補(bǔ)強(qiáng)圈外徑,內(nèi)徑則取535㎜。計(jì)算補(bǔ)強(qiáng)圈厚度：查標(biāo)準(zhǔn)補(bǔ)強(qiáng)圈厚度取16㎜,小于38mm,計(jì)算的補(bǔ)強(qiáng)圈厚度也滿足補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)的條件。表4-2引自,JB/T4376-200;查得對(duì)應(yīng)補(bǔ)強(qiáng)圈質(zhì)量為41.5㎏[3,5].進(jìn)出料接管的選擇:材料：容器接管一般應(yīng)采用無(wú)縫鋼管,所以液體進(jìn)料口接管材料選擇無(wú)縫鋼管,采用無(wú)縫鋼管標(biāo)準(zhǔn)GB/T-8163。材料為Q345R。結(jié)構(gòu)：接管伸進(jìn)設(shè)備內(nèi)切成45度,可避免物料沿設(shè)備內(nèi)壁流動(dòng),減少物料對(duì)壁的磨損與腐蝕。接管的壁厚要求：接管的壁厚除要考慮上述要求外,還需考慮焊接方法、焊接參數(shù)、加工條件、施焊位置等制造上的因素及運(yùn)輸、安裝中的剛性要求。一般情況下,管壁厚不宜小于殼體壁厚的一半,否則,應(yīng)采用厚壁管或整體鍛件,以保證接管與殼體相焊部分厚度的匹配。不需另行補(bǔ)強(qiáng)的條件：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)。設(shè)計(jì)壓力小于或等于2.5Mpa。兩相鄰開孔中心的距離應(yīng)不小于兩孔直徑之和的2倍。接管公稱外徑小于或等于89㎜。接管最小壁厚滿足以下要求。表4.2不另行補(bǔ)強(qiáng)的接管最小壁厚接管公稱直徑/mm57657689最小壁厚/mm5.05.06.06.0*引自,GB8163-87;表4-3因此熱軋無(wú)縫鋼管的尺寸為φ89×13㎜。鋼管理論重量為24.36㎏/m。取接管伸出長(zhǎng)度為150㎜。管法蘭的選擇：根據(jù)平焊法蘭適用的壓力范圍較低〔PN<4.0Mpa,選擇突面板式平焊管法蘭,標(biāo)記為：HG20592-1997法蘭RF<A>80-2.5,其中D=190,管法蘭材料鋼號(hào)〔標(biāo)準(zhǔn)號(hào):20〔GB711。根據(jù)〔歐洲體系鋼制管法蘭、墊片、墊片、緊固件選配表〔HG20614-1997選擇：墊片型式為石棉橡膠板墊片<尚無(wú)標(biāo)準(zhǔn)號(hào)>,密封面型式為突面,密封面表面為密紋水線,緊固件型式為六角螺栓雙頭螺柱全螺紋螺柱。在離筒體底以上250㎜處安裝容器出料管,容器內(nèi)的管以彎管靠近容器底。出料口的基本尺寸以及法蘭與進(jìn)料口相同。進(jìn)出料接管滿足不另行補(bǔ)強(qiáng)的要求所以不再另行補(bǔ)強(qiáng)[5]。液面計(jì)的設(shè)計(jì):常用的液面計(jì)有玻璃板液面計(jì)和玻璃管液面計(jì),它們都是外購(gòu)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0～250℃,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(wú)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-Ⅰ-1450V根據(jù)筒體公稱直徑1700㎜選擇兩個(gè)同樣的液面計(jì),單個(gè)質(zhì)量為90㎏左右。兩個(gè)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(wú)縫鋼管GB8163-87熱軋鋼管,尺寸為φ89×12㎜[4]。安全閥的選擇：安裝位置：在離右封頭切線處1150處安裝一安全閥。由操作壓力決定安全閥的公稱壓力,由操作溫度決定安全閥的使用溫度范圍,所以由本設(shè)計(jì)的溫度、壓力、介質(zhì)等基本參數(shù)可以查得標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)A21H-40,公稱通徑DN取20㎜,質(zhì)量約為80㎏。與安全閥和接管連接的法蘭選擇突面板式平焊管法蘭HG20592-1997法蘭RF<A>80-2.5,與殼體連接的接管為無(wú)縫鋼管GB8163-87熱軋鋼管,尺寸為φ89×13mm。排污管的選擇：安裝位置：在離右鞍座的左側(cè)1000mm處安裝一個(gè)排污管。選擇無(wú)縫鋼管GB8163-87熱軋鋼為材料的排污管焊接在容器底部,尺寸為φ89×13㎜。查的質(zhì)量24.36kg/m,則接管質(zhì)量為：24.36×0.15=3.654kg；管端法蘭：突面板式平焊管法蘭HG20592-1997法蘭RF<A>80-2.5,法蘭一端連接排污閥〔截止閥,型號(hào)J41H-40,取公稱通徑為80㎜,對(duì)應(yīng)質(zhì)量為44.4㎏。排污閥的結(jié)構(gòu)是利用裝在閥桿下面的閥盤與閥體的突緣部分相配合,一控制閥的啟閉。結(jié)構(gòu)較閘閥簡(jiǎn)單,制造、維修方便?？梢哉{(diào)節(jié)流量,應(yīng)用廣泛[5]。4.7壓力表接口的選擇：安裝位置：在離右鞍座的左側(cè)2000mm處安裝一個(gè)排污管。選擇無(wú)縫鋼管GB8163-87熱軋鋼為材料的排污管焊接在容器底部,尺寸為φ89×13㎜。管端法蘭：突面板式平焊管法蘭HG20592-1997法蘭RF<A>80-2.5,法蘭一端連接排污閥〔截止閥,型號(hào)J41H-40,取公稱通徑為80㎜,對(duì)應(yīng)質(zhì)量為44.4㎏。4.8放空口的選擇：安裝位置：在離左鞍座的右側(cè)2000mm處安裝一個(gè)排污管。選擇無(wú)縫鋼管GB8163-87熱軋鋼為材料的排污管焊接在容器底部,尺寸為φ89×13㎜。管端法蘭：突面板式平焊管法蘭HG20592-1997法蘭RF<A>80-2.5,法蘭一端連接排污閥〔截止閥,型號(hào)J41H-40,取公稱通徑為80㎜,對(duì)應(yīng)質(zhì)量為44.4㎏。4.9氣氨出口的選擇：安裝位置：在離人孔的右側(cè)1000mm處安裝一個(gè)排污管。選擇無(wú)縫鋼管GB8163-87熱軋鋼為材料的排污管焊接在容器底部,尺寸為φ89×13㎜。管端法蘭：突面板式平焊管法蘭HG20592-1997法蘭RF<A>80-2.5,法蘭一端連接排污閥〔截止閥,型號(hào)J41H-40,取公稱通徑為80㎜,對(duì)應(yīng)質(zhì)量為44.4㎏。4.10鞍座的選擇：鞍座結(jié)構(gòu)和材料的選取：臥式容器的支座有三種形式：鞍座、圈座、和支腿,常見的臥式容器和大型臥式儲(chǔ)罐、換熱器等多采用鞍座。置于支座上的臥式容器,其情況和梁相似,有材料力學(xué)分析可知,梁彎曲產(chǎn)生的應(yīng)力與支點(diǎn)的數(shù)目和位置有關(guān)。當(dāng)尺寸和載荷一定時(shí)多支點(diǎn)在梁內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力較小,因此支座數(shù)目似乎應(yīng)該多些好。但對(duì)于大型臥式容器而言,當(dāng)采用多支座時(shí),如果各支座的水平高度有差異或地基沉陷不均勻,或殼體不直不圓等微小差異以及容器不同部位受力撓曲的相對(duì)變形不同,是支座反力難以為個(gè)支點(diǎn)平均分?jǐn)?導(dǎo)致課題應(yīng)力增大,因而體現(xiàn)不出多制作的優(yōu)點(diǎn),故一般情況采用雙支座。采用雙支座時(shí)選取的原則如下：雙鞍座臥式容器的受力狀態(tài)可簡(jiǎn)化為受均布載荷的外伸梁,由材料力學(xué)知,當(dāng)外伸長(zhǎng)度A=0.207L時(shí),跨度中央的彎矩與支座截面處的彎矩絕對(duì)值相等,所以一般近似取,其中L取兩封頭切線間距離,A為鞍座中心線至封頭切線間距離。當(dāng)鞍座鄰近封頭時(shí),則封頭對(duì)支座處筒體有加強(qiáng)剛性的作用。為了充分利用這一加強(qiáng)效應(yīng),在滿足下應(yīng)盡量使.此外,臥式容器由于溫度或載荷變化時(shí)都會(huì)產(chǎn)生軸向的伸縮,因此容器兩端的支座不能都固定在基礎(chǔ)上,必須有一端能在基礎(chǔ)上滑動(dòng),以避免產(chǎn)生過大的附加應(yīng)力。通常的做法是將一個(gè)支座上做成F型,另一個(gè)做成S型,如下圖。所以本設(shè)計(jì)就采用這種支座結(jié)構(gòu)。根據(jù)設(shè)備的公稱直徑和容器的重量參照鞍座標(biāo)準(zhǔn)JB/T4712-1992選取鞍座結(jié)構(gòu)及尺寸。鞍座的材料〔除加強(qiáng)墊板除外為Q235-A·F,加強(qiáng)墊板的材料應(yīng)與設(shè)備殼體材料相同為16MnR。圖4-14.10.2容器載荷計(jì)算：筒體的質(zhì)量：=封頭的質(zhì)量:*引自JB/T4746-2002表4-4根據(jù)封頭的名義厚度查標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭理論質(zhì)量為354.3㎏。得：=708.6kg水壓試驗(yàn)時(shí)水的質(zhì)量：由常用壓力容器手冊(cè)查得公稱直徑1700mm,的標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭的容積為0.699,則容器容積為：水重：=15.324×1000=15324㎏.附件的質(zhì)量：人孔重2321kg,人孔補(bǔ)強(qiáng)重241.5kg,進(jìn)出料管約100kg,兩個(gè)液面計(jì)共180kg,安全閥80kg,排污閥44.4kg,壓力表接口44.4kg,放空口44.4kg,氣氨出口44.4kg,再加上與閥門相接的接管重量,附件總質(zhì)量約為1129.4kg.所以設(shè)備總質(zhì)量m：kg鞍座選取標(biāo)準(zhǔn)選公稱直徑為1700mm的容器選擇輕型<A>,120°包角、焊制、四筋、帶墊板,高度為250mm的鞍座,允許載荷Q275kN>207.63kN,為使封頭對(duì)鞍座處的圓筒起加強(qiáng)作用,可取,則選A=500mm。左鞍座標(biāo)記為JB/T4712-1992鞍座A1700-F.右鞍座標(biāo)記為JB/T4712-1992鞍座A1700-S.具體尺寸如下表：表4-5鞍座強(qiáng)度校核：鞍座腹板的水平分力：查得鞍座包角120°對(duì)應(yīng)系數(shù)支座反力：KN鞍座腹板有效界面內(nèi)的水平方向平拉應(yīng)力：計(jì)算高度,取鞍座實(shí)際高度和兩者中的較小值:min{250,2500/3}=250mm鞍座腹板厚度:10mm鞍座腹板有效寬度,取墊板寬度與圓筒體的有效寬度兩者中的較小值,500mm鞍座墊板有效厚度,10mm則Mpa應(yīng)力校核：鞍座材料Q235-A·F的許用應(yīng)力,則5容器焊縫標(biāo)準(zhǔn)壓力容器焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求:焊縫分散原則；避免焊縫多條相交原則；對(duì)稱質(zhì)心布置原則；避開應(yīng)力復(fù)雜區(qū)或應(yīng)力峰值去原則；對(duì)接鋼板的等厚連接原則；接頭設(shè)計(jì)的開敞性原則；焊接坡口的設(shè)計(jì)原則〔焊縫填充金屬盡量少；避免產(chǎn)生缺陷；焊縫坡口對(duì)稱；有利于焊接防護(hù)；焊工操作方便；復(fù)合鋼板的坡口應(yīng)有利于減少過渡層焊縫金屬的稀釋率。筒體與橢圓封頭的焊接接頭:壓力容器受壓部分的焊接接頭分為A、B、C、D四類,查得封頭與圓筒連接的環(huán)向接頭采用A類焊縫。焊接方法：采用手工電弧焊,其原理是利用電弧熱量融化焊條和母材,由融化的金屬結(jié)晶凝固而形成接縫,焊接材料為碳鋼、低合金鋼、不銹鋼,應(yīng)用范圍廣,適用短小焊縫及全位置施焊,可適用在靜止、沖擊和振動(dòng)載荷下工作的堅(jiān)固密實(shí)的焊縫焊接,這種方法靈活方便,適應(yīng)性強(qiáng),設(shè)備簡(jiǎn)單,維修方便,生產(chǎn)率低,勞動(dòng)強(qiáng)度高。封頭與圓筒等厚采用對(duì)接焊接。平行長(zhǎng)度任取。坡口形式為I型坡口。根據(jù)16MnR的抗拉強(qiáng)度=490Mpa和屈服點(diǎn)=325Mpa選擇E50系列〔強(qiáng)度要求：≥490Mpa；≥400Mpa的焊條,型號(hào)為E5014.該型號(hào)的焊條是鐵粉鈦型藥皮〔藥皮成分：氧化鈦30%,加鐵粉,適用于全位置焊接,熔敷效率較高,脫渣性較好,焊縫表面光滑,焊波整齊,角焊縫略凸,能焊接一般的碳鋼結(jié)構(gòu)。管法蘭與接管的焊接接頭:管法蘭與接管焊接接頭形式和尺寸參照標(biāo)準(zhǔn)HG20605-97,根據(jù)公稱通經(jīng)DN80選擇坡口寬度b=6mm。接管與殼體的焊接接頭:所設(shè)的接管都是不帶補(bǔ)強(qiáng)圈的插入式接管,接管插入殼體,接管與殼體間的焊接有全焊透和部分焊頭兩種,它們的焊接接頭均屬T形或角接接頭。選擇HG20583-1998標(biāo)準(zhǔn)中代號(hào)為G2的接頭形式,基本尺寸為；；；,且,它適用于,,因?yàn)樗x接管的厚度都為殼體厚度的一半,殼體的厚度為24mm,所以符合要求。選擇全焊透工藝,可用于交變載荷,低溫及有較大溫度梯度工況。如附圖中的局部放大圖所示.6.容器校核鋼制臥式容器計(jì)算單位壓力容器專用計(jì)算軟件計(jì)算條件簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)壓力p2.16MPa設(shè)計(jì)溫度t50℃筒體材料名稱Q345R封頭材料名稱Q345R封頭型式橢圓形筒體內(nèi)直徑Di1700mm筒體長(zhǎng)度L6200mm筒體名義厚度n14mm支座墊板名義厚度rn12mm筒體厚度附加量C2.3mm腐蝕裕量C12mm筒體焊接接頭系數(shù)0.9封頭名義厚度hn14mm封頭厚度附加量Ch2.3mm鞍座材料名稱Q345鞍座寬度b250mm鞍座包角θ120°支座形心至封頭切線距離A525mm鞍座高度H250mm地震烈度低于七度內(nèi)壓圓筒校核計(jì)算單位壓力容器專用計(jì)算軟件計(jì)算所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)GB150.3-2011計(jì)算條件筒體簡(jiǎn)圖計(jì)算壓力Pc2.17MPa設(shè)計(jì)溫度t50.00C內(nèi)徑Di1700.00mm材料Q345R<板材>試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力189.00MPa設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力t189.00MPa試驗(yàn)溫度下屈服點(diǎn)s345.00MPa鋼板負(fù)偏差C10.30mm腐蝕裕量C22.00mm焊接接頭系數(shù)0.90厚度及重量計(jì)算計(jì)算厚度==10.91mm有效厚度e=n-C1-C2=11.70mm名義厚度n=14.00mm重量3668.91Kg壓力試驗(yàn)時(shí)應(yīng)力校核壓力試驗(yàn)類型液壓試驗(yàn)試驗(yàn)壓力值PT=1.25P=2.7000<或由用戶輸入>MPa壓力試驗(yàn)允許通過的應(yīng)力水平TT0.90s=310.50MPa試驗(yàn)壓力下圓筒的應(yīng)力T==219.45MPa校核條件TT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]==2.32537MPa設(shè)計(jì)溫度下計(jì)算應(yīng)力t==158.69MPat170.10MPa校核條件t≥t結(jié)論合格左封頭計(jì)算計(jì)算單位壓力容器專用計(jì)算軟件計(jì)算所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)GB150.3-2011計(jì)算條件橢圓封頭簡(jiǎn)圖計(jì)算壓力Pc2.17MPa設(shè)計(jì)溫度t50.00C內(nèi)徑Di1700.00mm曲面深度hi450.00mm材料Q345R<板材>設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力t189.00MPa試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力189.00MPa鋼板負(fù)偏差C10.30mm腐蝕裕量C22.00mm焊接接頭系數(shù)0.90壓力試驗(yàn)時(shí)應(yīng)力校核壓力試驗(yàn)類型液壓試驗(yàn)試驗(yàn)壓力值PT=1.25Pc=2.7000<或由用戶輸入>MPa壓力試驗(yàn)允許通過的應(yīng)力tT0.90s=310.50MPa試驗(yàn)壓力下封頭的應(yīng)力T==203.00MPa校核條件TT校核結(jié)果合格厚度及重量計(jì)算形狀系數(shù)K==0.9280計(jì)算厚度h==10.09mm有效厚度eh=nh-C1-C2=11.70mm最小厚度min=3.00mm名義厚度nh=14.00mm結(jié)論滿足最小厚度要求重量364.14Kg壓力計(jì)算最大允許工作壓力[Pw]==2.51376MPa結(jié)論合格右封頭計(jì)算計(jì)算單位壓力容器專用計(jì)算軟件計(jì)算所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)GB150.3-2011計(jì)算條件橢圓封頭簡(jiǎn)圖計(jì)算壓力Pc2.17MPa設(shè)計(jì)溫度t50.00C內(nèi)徑Di1700.00mm曲面深度hi450.00mm材料Q345R<板材>設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力t189.00MPa試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力189.00MPa鋼板負(fù)偏差C10.30mm腐蝕裕量C22.00mm焊接接頭系數(shù)0.90壓力試驗(yàn)時(shí)應(yīng)力校核壓力試驗(yàn)類型液壓試驗(yàn)試驗(yàn)壓力值PT=1.25Pc=2.7000<或由用戶輸入>MPa壓力試驗(yàn)允許通過的應(yīng)力tT0.90s=310.50MPa試驗(yàn)壓力下封頭的應(yīng)力T==203.00MPa校核條件TT校核結(jié)果合格厚度及重量計(jì)算形狀系數(shù)K==0.9280計(jì)算厚度h==10.09mm有效厚度eh=nh-C1-C2=11.70mm最小厚度min=3.00mm名義厚度nh=14.00mm結(jié)論滿足最小厚度要求重量364.14Kg壓力計(jì)算最大允許工作壓力[Pw]==2.51376MPa結(jié)論合格臥式容器〔雙鞍座計(jì)算單位壓力容器專用計(jì)算軟件計(jì)算條件簡(jiǎn)圖計(jì)算壓力pC2.16MPa設(shè)計(jì)溫度t50℃圓筒材料Q345R鞍座材料Q345圓筒材料常溫許用應(yīng)力[]189MPa圓筒材料設(shè)計(jì)溫度下許用應(yīng)力[]t189MPa圓筒材料常溫屈服點(diǎn)345MPa鞍座材料許用應(yīng)力[]sa170MPa工作時(shí)物料密度1000kg/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14mm圓筒厚度附加量2.3mm圓筒焊接接頭系數(shù)0.9封頭名義厚度14mm封頭厚度附加量Ch2.3mm兩封頭切線間距離6250mm鞍座墊板名義厚度12mm鞍座墊板有效厚度12mm鞍座軸向?qū)挾萣250mm鞍座包角θ120°鞍座底板中心至封頭切線距離A525mm封頭曲面高度450mm試驗(yàn)壓力pT2.7MPa鞍座高度H250mm腹板與筋板組合截面積14880mm2腹板與筋板組合截面斷面系數(shù)286214mm3地震烈度<7圓筒平均半徑Ra857mm物料充裝系數(shù)0.9一個(gè)鞍座上地腳螺栓個(gè)數(shù)2地腳螺栓公稱直徑0mm地腳螺栓根徑0mm鞍座軸線兩側(cè)的螺栓間距0mm地腳螺栓材料支座反力計(jì)算圓筒質(zhì)量<兩切線間>3698.61kg封頭質(zhì)量<曲面部分>349.984kg附件質(zhì)量100kg封頭容積<曲面部分>6.4311e+08mm3容器容積<兩切線間>V=1.54725e+10mm3容器內(nèi)充液質(zhì)量工作時(shí),13925.2壓力試驗(yàn)時(shí),=15472.5kg耐熱層質(zhì)量0kg總質(zhì)量工作時(shí),18423.8壓力試驗(yàn)時(shí),19971.1kg單位長(zhǎng)度載荷26.390428.6067N/mm支座反力90387.29797897978N筒體彎矩計(jì)算圓筒中間處截面上的彎矩工作時(shí)=8.49158e+07壓力試驗(yàn)=9.20471e+07N·mm支座處橫截面彎矩操作工況：-4.28383e+06壓力試驗(yàn)工況：-4.64359e+06N·mm系數(shù)計(jì)算K1=0.106611K2=0.192348K3=1.17069K4=K5=0.760258K6=0.0221398K6’=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)82.254880.5961MPa-3.1471-0.825406MPa水壓試驗(yàn)狀態(tài)-3.40967-0.894725MPa102.296100.498MPa應(yīng)力校核許用壓縮應(yīng)力0.00127292根據(jù)圓筒材料查GB150圖4-3～4-12B=141.576MPa141.576141.576MPa<189合格||,||<141.576合格||,||<141.576合格T2,T3<0.9s=310.5合格MPa筒體和封頭的切應(yīng)力時(shí)<時(shí),不適用>8.68397MPa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[]=0.8[]t=151.2MPa圓筒,<[]=151.2MPa合格封頭,h<[h]=MPa鞍座處圓筒周向應(yīng)力無(wú)加強(qiáng)圈圓筒圓筒的有效寬度420.875mm無(wú)墊板或墊板不起加強(qiáng)作用時(shí)在橫截面最低點(diǎn)處-1.51269MPa在鞍座邊角處L/Rm≥8時(shí),MPaL/Rm<8時(shí),-31.0485MPa無(wú)加強(qiáng)圈筒體墊板起加強(qiáng)作用時(shí)鞍座墊板寬度；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/Rm≥8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/Rm≥8時(shí),MPaL/Rm<8時(shí),MPa應(yīng)力校核|5|<[]t=189合格|6|<1.25[]t=236.25合格||1.25[]t=236.25MPa有加強(qiáng)圈圓筒加強(qiáng)圈參數(shù)加強(qiáng)圈材料,e=mmd=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：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(wú)墊板時(shí),〔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：MPa加強(qiáng)圈靠近鞍座鞍座邊角處點(diǎn)處的周向應(yīng)力無(wú)墊板L/Rm≥8時(shí),MPa無(wú)墊板L/Rm<8時(shí),MPa采用墊板時(shí),〔墊板起加強(qiáng)作用L/Rm≥8時(shí),MPa采用墊板時(shí),〔墊板起加強(qiáng)作用L/Rm<8時(shí),MPa應(yīng)力校核|5|<[]t=合格|6|<1.25[]t=合格|7|<1.25[]t=|8|<1.25[]=MPa鞍座應(yīng)力計(jì)算水平分力19940.7N腹板水平應(yīng)力計(jì)算高度250mm鞍座腹板厚度8mm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,9.97033墊板起加強(qiáng)作用,MPa應(yīng)力判斷9<[]=113.333合格MPa腹板與筋板組合截面應(yīng)力由地震水平分力引起的支座強(qiáng)度計(jì)算圓筒中心至基礎(chǔ)表面距離1114mm軸向力N,MPa,MPa|sa|1.2[bt]=地腳螺栓應(yīng)力拉應(yīng)力MPabt1.2[bt]=MPa剪應(yīng)力MPabt