1、. . . . 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書題 目： 5M3液化石油氣儲(chǔ)罐設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)年 第學(xué)期學(xué) 院：機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院專 業(yè)：過程裝備與控制工程學(xué) 生 姓 名：學(xué) 號(hào)：課程設(shè)計(jì)題目： 5M3液化石油氣儲(chǔ)罐設(shè)計(jì) 起 迄 日 期：課程設(shè)計(jì)地點(diǎn)： 校 指 導(dǎo) 教 師：基層教學(xué)組織負(fù)責(zé)人：下達(dá)任務(wù)書日期:2015年06月29日課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書1設(shè)計(jì)目的：1) 使用國家最新壓力容器標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)進(jìn)行設(shè)計(jì)，掌握典型過程設(shè)備設(shè)計(jì)的全過程。2) 掌握查閱、綜合分析文獻(xiàn)資料的能力，進(jìn)行設(shè)計(jì)方法和方案的可行性研究和論證。3) 掌握電算設(shè)計(jì)計(jì)算，要求設(shè)計(jì)思路清晰，計(jì)算數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、可靠，且正確掌握計(jì)算機(jī)

2、操作和專業(yè)軟件的使用。4) 掌握工程圖紙的計(jì)算機(jī)繪圖。2設(shè)計(jì)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)參數(shù)、條件、設(shè)計(jì)要求等）：1 原始數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)條件表序號(hào)項(xiàng) 目數(shù) 值單 位備 注1名 稱液化石油氣儲(chǔ)罐2用 途液化石油氣儲(chǔ)配站3最高工作壓力1.77MPa由介質(zhì)溫度確定（50）4工作溫度-20485公稱容積（Vg）5M36工作壓力波動(dòng)情況可不考慮7裝量系數(shù)(V)0.98工作介質(zhì)液化石油氣（易燃）9使用地點(diǎn)室外10安裝與地基要求儲(chǔ)罐底壁坡度0.010.0211其它要求接管代號(hào)公稱尺寸連接尺寸標(biāo)準(zhǔn)連接面形式用途或名稱h20HG20592-97FM液位計(jì)接口e50HG20592-97FM放氣管c500FM人 孔b50

3、HG20592-97FM安全閥接口i50HG20592-97FM排污管k50HG20592-97FM液相出口管j50HG20592-97FM液相回流管a50HG20592-97FM液相進(jìn)口管d50HG20592-97FM氣相管f20HG20592-97FM壓力表接口g20HG20592-97FM溫度計(jì)接口管口表課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書2設(shè)計(jì)容1）設(shè)備工藝、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；2）設(shè)備強(qiáng)度計(jì)算與校核；3）技術(shù)條件編制；4）繪制設(shè)備總裝配圖；5）編制設(shè)計(jì)說明書。3設(shè)計(jì)工作任務(wù)與工作量的要求包括課程設(shè)計(jì)計(jì)算說明書(論文)、圖紙、實(shí)物樣品等：1）設(shè)計(jì)說明書：主要容包括：封面、設(shè)計(jì)任務(wù)書、目錄、設(shè)計(jì)方案的分析和

4、擬定、各部分結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算和確定、設(shè)計(jì)總結(jié)、參考文獻(xiàn)等；2）總裝配圖設(shè)計(jì)圖紙應(yīng)遵循國家機(jī)械制圖標(biāo)準(zhǔn)和化工設(shè)備圖樣技術(shù)要求有關(guān)規(guī)定，圖面布置要合理，結(jié)構(gòu)表達(dá)要清楚、正確，圖面要整潔，文字書寫采用仿宋體、容要詳盡，圖紙采用計(jì)算機(jī)繪制。課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書4主要參考文獻(xiàn)：1 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)，19982 國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局，壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程，中國勞動(dòng)社會(huì)保障，19993 全國化工設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)中心站，化工設(shè)備圖樣技術(shù)要求，2000，114 津洋、董其伍、桑芝富，過程設(shè)備設(shè)計(jì)，化學(xué)工業(yè)，20015 黃振仁、新利，過程裝備成套技術(shù)設(shè)計(jì)指南，化

5、學(xué)工業(yè)，20026 國家醫(yī)藥管理局醫(yī)藥，化工工藝設(shè)計(jì)手冊，化學(xué)工業(yè)，19967 蔡紀(jì)寧主編，化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書，化學(xué)工業(yè)，2003年5設(shè)計(jì)成果形式與要求：1）完成課程設(shè)計(jì)說明書一份； 2）草圖一（A1圖紙一）3）總裝配圖一 (A1圖紙一)； 6工作計(jì)劃與進(jìn)度：2015年06月29日：布置任務(wù)、查閱資料并確定設(shè)計(jì)方法和步驟 06月29、30、7月1、2日：機(jī)械設(shè)計(jì)計(jì)算（強(qiáng)度計(jì)算與校核）與技術(shù)條件編制07月3日07月7日：設(shè)計(jì)圖紙繪制（草圖和裝配圖）07月8日07月9日：撰寫設(shè)計(jì)說明書07月10日：答辯與成績評定系主任審查意見：簽字：年月日35 / 40目錄目錄.-1-第一章儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)介

6、紹.-3-1.1液化石油氣儲(chǔ)罐介紹.-3-1.2儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)問題以與設(shè)計(jì)難點(diǎn).-3-第二章儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)參數(shù)的確定.-4-2.1參數(shù)的確定.-4-2.2設(shè)計(jì)溫度.-4-2.3設(shè)計(jì)壓力.-4-2.4設(shè)計(jì)儲(chǔ)量.-5-第三章主體材料的確定.-5-第四章 工藝計(jì)算.-5-4.1筒體和封頭的設(shè)計(jì).-5-4.1.1筒體設(shè)計(jì).-6-4.1.2封頭設(shè)計(jì).-6-4.2計(jì)算壓力Pc.-6-4.3圓筒厚度的設(shè)計(jì).-6-4.4橢圓封頭厚度的設(shè)計(jì).-7-第五章結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).-7-5.1容器法蘭的設(shè)計(jì).-7-5.2接管，法蘭，墊片和螺柱的選擇.-8-5.3壓力容器法蘭墊片的選擇.-11-5.4接管法蘭墊片的選擇.-11-5.5螺柱，

7、螺母的選擇.-12-5.6支座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).-12-5.7安全閥的設(shè)計(jì).-14-第六章 焊接的設(shè)計(jì)-15-6.1容器焊接接頭坡口設(shè)計(jì).-15-6.1.1 殼體對接接頭的坡口設(shè)計(jì).-15-6.1.2 接管與帶補(bǔ)強(qiáng)圈的焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).-15-6.2 焊接方法與材料.-15-第七章 強(qiáng)度校核.-16-結(jié)束語.-30-參考文獻(xiàn).-31-第1章 儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)介紹1.1 液化石油氣儲(chǔ)罐介紹 液化石油氣儲(chǔ)罐是盛放液化石油氣的常用設(shè)備，常用儲(chǔ)罐一般有兩種形式：球形儲(chǔ)罐和圓筒形儲(chǔ)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), 但加工制造與安裝復(fù)雜, 焊接工作量大, 故安裝費(fèi)用較高。一

8、般貯存總量大于500m 3或單罐容積大于200m 3時(shí)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 3, 單罐容積小于100m 3時(shí)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。在一般中、小型液化石油氣站大多選用臥式圓筒形貯罐, 只有某些特殊情況下(站地方受限制等) 才選用立式。本文主要進(jìn)行臥式圓筒形貯罐的設(shè)計(jì)。1.2 儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)問題以與設(shè)計(jì)難點(diǎn)液化石油氣作為一種化工基本原料和新型燃料，已愈來愈受到大家的重視。由于該氣體具有易燃易爆的特點(diǎn)，因此在設(shè)計(jì)這種儲(chǔ)罐時(shí)，要注意與一般氣體儲(chǔ)罐的不同點(diǎn)，

9、尤其要注意安全問題，還要注意在制造、安裝方面的特點(diǎn)。儲(chǔ)罐主要有筒體、封頭、人孔、支座以與各種接管組成。儲(chǔ)罐上設(shè)有液相管、液相回液管、氣相管、排污管以與安全閥、壓力表、溫度計(jì)、液面計(jì)等。所以對液化石油氣的儲(chǔ)罐要求也很嚴(yán)格。臥式液化石油氣貯罐也是一個(gè)儲(chǔ)存壓力容器, 也應(yīng)按GB150鋼制壓力容器進(jìn)行制造、試驗(yàn)和驗(yàn)收; 并接受勞動(dòng)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。本文主要討論臥式圓筒形液化石油氣貯罐的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過程中，采用整體設(shè)計(jì)確定臥式液化石油氣儲(chǔ)罐的主要尺寸，同時(shí)要采用有效措施提高儲(chǔ)罐的耐腐性和耐熱性，并且要防止介質(zhì)的泄漏。設(shè)計(jì)時(shí)，要注意安全與防火，還要注意在制造、安裝等方面的

10、特點(diǎn)。有效提高液化石油氣儲(chǔ)罐的技術(shù)水平對安全儲(chǔ)備液化石油氣具有重要意義。第二章儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)參數(shù)的確定2.1 參數(shù)的確定液化石油氣的主要組成部分由于石油產(chǎn)地的不同，各地石油氣組成成分也不同。取其大致比例如下表一：表一 石油氣成分 組成成分異辛烷乙烷丙烷異丁烷正丁烷異戊烷正戊烷乙炔各成分百分比0.012.2549.323.4821.963.791.190.02對于設(shè)計(jì)溫度下各成分的飽和蒸氣壓力如下表二：表二 各溫度下各組分的飽和蒸氣壓力溫度，飽和蒸汽壓力，MPa異辛烷乙烷丙烷異丁烷正丁烷異戊烷正戊烷乙炔-2501.30.20.060.040.0250.0070-2001.380.270.0750.04

11、80.030.0090002.3550.4660.1530.1020.0340.02402003.7210.8330.2940.2050.0760.058050071.7440.670.50.20.160.00112.2 設(shè)計(jì)溫度根據(jù)本設(shè)計(jì)工藝要求，使用地點(diǎn)為市的室外，用途為液化石油氣儲(chǔ)配站工作溫度為-2048，介質(zhì)為易燃易爆的氣體。 從表中我們可以明顯看出,溫度從50降到-25時(shí),各種成分的飽和蒸氣壓力下降的很厲害,可以推斷,在低溫狀態(tài)下,由飽和蒸氣壓力引起的應(yīng)力水平不會(huì)很高。由上述條件選擇危險(xiǎn)溫度為設(shè)計(jì)溫度。為保證正常工作，對設(shè)計(jì)溫度留一定的富裕量。所以，取最高設(shè)計(jì)溫度t=50，最低設(shè)計(jì)溫

12、度t=25。根據(jù)儲(chǔ)罐所處環(huán)境，最高溫度為危險(xiǎn)溫度，所以選t=50為設(shè)計(jì)溫度。2.3 設(shè)計(jì)壓力 該儲(chǔ)罐用于液化石油氣儲(chǔ)配站，因此屬于常溫壓力儲(chǔ)存。工作壓力為相應(yīng)溫度下的飽和蒸氣壓。因此，不需要設(shè)保溫層。根據(jù)道爾頓分壓定律，我們不難計(jì)算出各種溫度下液化石油氣中各種成分的飽和蒸氣分壓，如表三：表三 各種成分在相應(yīng)溫度下的飽和蒸氣分壓溫度, 飽和蒸氣分壓, MPa異辛烷乙烷丙烷異丁烷正丁烷異戍烷正戍烷乙烯-2500.0290.09460.0140.00880.000950.0000830-2000.0310.1270.01760.01050.001140.0001090000.0530.22040.0

13、3590.02240.001290.00025602000.0840.3940.0690.0450.002880.0006305000.1580.08250.15730.10980.007580.00190有上述分壓可計(jì)算在設(shè)計(jì)溫度t=50時(shí)，總的高和蒸汽壓力P=0.01%×0+2.25%×7+47.3%×1.744+23.48%×0.67+21.96%×0.5+3.79%×0.2+1.19%×0.16+0.02%×0.0011=1.25901 MPa因?yàn)椋篜異丁烷（0.2）<P液化氣(1.25901)<

14、;P丙烷（1.744）當(dāng)液化石油氣在50時(shí)的飽和蒸汽壓力高于異丁烷在50時(shí)的飽和蒸汽壓力時(shí)，若無保冷設(shè)施，則取50時(shí)丙烷的飽和蒸汽壓力作為設(shè)計(jì)壓力。50時(shí)根據(jù)GB150的規(guī)定，取液化石油氣飽和蒸汽壓為1.77MPa，對于設(shè)置有安全泄放裝置的儲(chǔ)罐，設(shè)計(jì)壓力應(yīng)為1.051.1倍的最高工作壓力。所以有Pc=1.1*1.77=1.947MPa。取設(shè)計(jì)壓力P=2.5MPa2.4 設(shè)計(jì)儲(chǔ)量參考相關(guān)文件，液化石油氣的密度一般取500-600Kg/m3則取石油液化氣的密度為580Kg/m3，盛裝液化石油氣體的壓力容器設(shè)計(jì)儲(chǔ)存量為：W=øVt=0.9*5*580=2.61t第三章 主體材料的確定根據(jù)介

15、質(zhì)的易燃易爆、有毒、有一定的腐蝕性等特性，存放溫度為-2048，最高工作壓力等條件。根據(jù)GB150-2011表4-1以與材料的經(jīng)濟(jì)性，選用筒體材料為低合金鋼Q345R（鋼材標(biāo)準(zhǔn)為GB713）t=189Pa。選用Q345R為筒體材料，適用于介質(zhì)含有少量硫化物，具有一定腐蝕性，壁厚較大（8mm）的壓力容器。表一 Q345R鋼材表第四章 工藝計(jì)算4.1 筒體和封頭的設(shè)計(jì)： 對于承受壓，且設(shè)計(jì)壓力Pc=1.947MPa<4MPa的壓力容器，根據(jù)化工工藝設(shè)計(jì)手冊（下）常用設(shè)備系列，采用臥式橢圓形封頭容器。筒體和封頭的選形4.1.1 筒體設(shè)計(jì)： 根據(jù)容規(guī)，壓力容器的L/D=36;取L/D=4（最合適

16、）所以 則得：D=1190mm圓整得D=1200mm，查得封頭尺寸為: V=0.2545m ，總深度H=325mm由2V +L/4=5 得L=3971mm 圓整得 L=4000mm 則L/D= 3.33 符合要求.4.1.2 封頭設(shè)計(jì)： 因?yàn)榉忸^與筒體配套使用，所以DN=1200mm。根據(jù)TB/4746-2000查得封頭尺寸如下表一：表一 封頭尺寸公稱直徑DN(m)總深度H(m)表面積A(m)容積V(m3)12003251.65520.2545則V計(jì)=2V封+D2L/4=2×0.2545+(3.14×1.22 )×4/4=5.03m3>5m3 且比較接近，所

17、以結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理。4.2 計(jì)算壓力Pc液柱靜壓力： 根據(jù)設(shè)計(jì)為臥式儲(chǔ)罐，所以儲(chǔ)存液體最大高度h maxD=1200mm。P靜（max）=gh maxgD=580×9.8×1.2=6.821×103 pa 則P靜可以忽略不記。4.3 圓筒厚度的設(shè)計(jì)：根據(jù)介質(zhì)的易燃易爆、有毒、有一定的腐蝕性等特性，存放溫度為-2048，最高工作壓力等條件，由 7421-2005選用Q345R為筒體材料，適用溫度為-20250。根據(jù)GB150，初選厚度為625mm，最低沖擊試驗(yàn)溫度為-20，熱軋?zhí)幚?。根?jù)GB150查得Q345R鋼在厚度為316mm，使用溫度為-2048時(shí)的許用應(yīng)力=18

18、1MPa 。=mm>3mm 對于Q345R ，需滿足腐蝕裕度C21mm，取C2=2mm，C1=0.8mm。d=+C2=6.49+2=8.49mm ， n=d+C1+=8.49+0.8+=11mm Q345R屬于低合金鋼，查工藝設(shè)計(jì)手冊（下）中的板材規(guī)，選擇厚度 =12mm的鋼板e(cuò)=12-0.8-2=9.2mm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。4.4 橢圓封頭厚度的設(shè)計(jì)：為了得到良好的焊接工藝，封頭材料的選擇同筒體設(shè)計(jì)。=6.47m

19、m同理，選取C2=2 mm ，C1=0.8 mm 。n=+C1+C2+=6.47+0.8+2=11 mm 跟筒體一樣，選擇厚度為12mm的Q345R為材料沖壓成型。e=12-0.8-2=9.2mm第5章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.1 容器法蘭的設(shè)計(jì)查/T 4700-47072000壓力容器法蘭， 根據(jù)儲(chǔ)罐公稱直徑DN=1200mm，公稱壓力PN=2.5MPa，查表1 法蘭分類與參數(shù)表，選取長頸對焊法蘭，標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為/T 4703，密封面為凹凸面密封。 根據(jù)介質(zhì)有一定的腐蝕能力，選用法蘭材料（鍛件）為Q345R，查表7 長頸法蘭適用材料與最大許用工作壓力，可知：Q345R法蘭在公稱壓力PN=2.5MPa、工作溫度

20、為-20200時(shí)的最大許用工作壓力為2.5MPa ,能滿足使用要求。由B/T 4700-47072000壓力容器法蘭，長頸對焊法蘭尺寸表1查得法蘭尺寸如下表一： 表一 PN=2.5MPa時(shí)長頸對焊法蘭的尺寸公稱直徑DN，mm法蘭，mm螺柱對接筒體DD1D2D3D4Hhaa112Rd規(guī)格數(shù)量最小厚度0，mm1200139513401298127812758418548211822321530M2740 145.2 接管，法蘭，墊片和螺柱的選擇 人孔，視鏡，液面計(jì)，壓力計(jì)，溫度計(jì)以與安全閥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 由于筒體的公稱直徑為1200mm，則應(yīng)該開設(shè)人孔，圓形人孔的直徑規(guī)定為400-600mm,可選取人孔

21、直徑為500mm。 人孔可根據(jù)HG/T21514-2005查表可選擇封閉形式為凹凸面，其外形如下圖一： 圖一 在公稱壓力PN=2.5MPa情況下，法蘭蓋參數(shù)如下表二：表二 法蘭蓋參數(shù)表公稱通徑DN法蘭蓋外徑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Th法蘭蓋厚度C法蘭蓋理論重量(kg)50165125184M16203.25007306603620M33*248150.0人孔蓋的參數(shù)如下表三：表三 人孔蓋的參數(shù)表公稱直徑Dw*sDD1AH1H2bB1B2dN*lTh質(zhì)量500530*107056503973202194846483620M30*130265視鏡用凸緣構(gòu)成的不帶頸視鏡。由于

22、筒體公稱直徑為1200mm,加上支座高度整體高度也會(huì)在3m以下，且物料中沒有結(jié)晶等易堵塞固體，而筒體壓力在1.947MPa大于1.6MPa，則選用板式液面計(jì)。 管道留孔：根據(jù)化工工藝設(shè)計(jì)手冊（下），對于法蘭管道，一般留孔應(yīng)大于外徑加10mm。管道間距：對于PN2.5MPa的管道，采用化工工藝設(shè)計(jì)手冊（下）系列間距。 通過查GB20592-1997接管法蘭標(biāo)準(zhǔn)中，當(dāng)公稱壓力PN=2.5MPa時(shí)，取公稱通徑DN=50mm，選用帶頸對焊法蘭，密封面式為凹凸面密封。如下圖二、圖三。 圖二 圖三表四 公稱壓力PN=2.5MPa時(shí)接口法蘭參數(shù)公稱通徑鋼管外徑B法蘭外徑螺栓孔中心圓直徑螺栓孔直徑螺栓孔數(shù)量螺

23、紋法蘭厚度法蘭高度法蘭理論重量（kg）202510575144M1216401.055057165126184M1620483.115005307306603620M33*24412592.5表五 公稱壓力PN=2.5MPa時(shí)密封面尺寸公稱通徑df1F2F3WXYZ205624336505135509924373878872500609254549575576648 鋼管外徑選擇B系列，則外徑為57mm。液化石油氣儲(chǔ)罐應(yīng)設(shè)置排污口，氣相平衡口，氣相口，出液口，進(jìn)液口，人孔，液位計(jì)口，溫度計(jì)口，壓力表口，安全閥口，排空口。 表六接管法蘭尺寸序號(hào)名稱公稱直徑DN管子外徑B連接尺寸法蘭厚度C法蘭理論

24、質(zhì)量kg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螺栓Tha排污口5057165126184M16203.11b氣相平衡口5057165126184M16203.11c氣相口5057165126184M16203.11d出液口5057165126184M16203.11e進(jìn)液口5057165126184M16203.11f人孔5005307306603620M33×25692.5g1-2液位計(jì)口202510575144M12160,68h溫度計(jì)口202510575144M12160.68m壓力表口202510575144M12160.68n安全閥口5057165126184

25、M16203.11s排空口5057165126184M16203.11查GB8163-87可得，容器的接管選用20號(hào)鋼，接管尺寸如下：表七 接管尺寸序號(hào)名稱公稱直徑管子外徑數(shù)量管口伸出量管子壁厚管子理論質(zhì)量kga排污口505711503.50.694b氣相平衡口505711503.50.694c氣相口505711503.50.694d出液口505711503.50.694e進(jìn)液口505711503.50.694f人孔5005301300917.34g1-2液位計(jì)口2025210030.244h溫度計(jì)口2025110030.244m壓力表口2025110030.244n安全閥口505721503

26、.50.694s排空口505711503.50.6945.3 壓力容器法蘭墊片的選擇儲(chǔ)罐盛裝液化石油氣，根據(jù)介質(zhì)性質(zhì)選擇耐油石棉橡膠墊片，其結(jié)構(gòu)尺寸如下表八：表八 墊片尺寸表公稱壓力PN，MPa2.5公稱直徑DN，mmDd1200136512205.4 接管法蘭墊片的選擇儲(chǔ)罐盛裝液化石油氣，根據(jù)介質(zhì)性質(zhì)選擇耐油石棉橡膠墊片，在PN=2.5MnP查資料由GBT 19006。2-2003標(biāo)準(zhǔn)其結(jié)構(gòu)尺寸如下表九：圖四表九 石棉橡膠墊片尺寸表公稱通徑外徑徑厚度2050273.05087.5563.05.5 螺柱，螺母的選擇由于螺柱螺母不直接接觸介質(zhì)，僅存在大氣腐蝕，且為了保護(hù)螺柱，螺母的強(qiáng)度必須比螺柱

27、低一個(gè)等級(jí)，則可選螺柱螺母材料為普通不銹鋼即可！選用雙頭螺柱，根據(jù)GB20592-1997中對雙頭螺柱和螺母的相關(guān)規(guī)定，可選取雙頭螺柱等級(jí)為8.8，螺母等級(jí)為8。表十 螺柱等級(jí)表等級(jí)規(guī)格形式等級(jí)螺母螺母等級(jí)公稱壓力工作溫度商品級(jí)M16雙頭螺柱8.8六角螺母8小于10MPa-20250 圖五由GB20592-1997，查得雙頭螺柱的參數(shù)如下表十一：（緊固件用平墊圈）表十一 雙頭螺柱的參數(shù)表公稱通徑螺紋數(shù)量長度墊圈外徑墊圈徑墊圈厚度20M1247024132.550M1649030173500M33*220165254445.6 支座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)該臥式容器采用雙鞍座式支座，根據(jù)工作溫度為-20-48

28、，按/T 4731-2005 表5-1選擇鞍座材料為Q345R，使用溫度為-20250，許用應(yīng)力為sa= 170MPa。（1）估算鞍座的負(fù)荷：計(jì)算儲(chǔ)罐總重量 m=m1+2m2+m3+m4 。m1 為筒體質(zhì)量：對于Q345R普通碳素鋼，取=7.85×103kg/m3 m1=DL×=3.14×1.2×4×12×10-3×7.85×103=1419.7824kgm2為單個(gè)封頭的質(zhì)量：查標(biāo)準(zhǔn)/T 4746-2002 鋼制壓力容器用封頭中標(biāo)B.2 EHA橢圓形封頭質(zhì)量，可知m2=154.6kg 。m3為充液質(zhì)量：液化石油氣&

29、lt;水故m3（max）=水×V=1000V=1000（/4×1.22×4+2×0.2545）=5032.89 kg 。為附件質(zhì)量m4：選取人孔后，查得人孔質(zhì)量為300 kg，其他接管質(zhì)量總和估為400 kg。綜上述：總質(zhì)量 m=m1+2m2+m3+m=1419.7824+154.6*2+5032.89+400 7162kg。 每個(gè)鞍座承受的重量為 G/2=mg / 2=7162×10/2=35.81kN圖六根據(jù)T4712.1-2007規(guī)定查表一可得鞍座的參數(shù)如下表十二：表十二 鞍座參數(shù)表公稱直徑允許載荷KN鞍座高度底板腹板筋板墊板螺栓間距鞍座

30、質(zhì)量增加100mm高度增加的質(zhì)量L1B11L2B2B33弧長B44el120014520088017010620014020061410320655720567（2）鞍座位置的選擇：因?yàn)楫?dāng)外伸長度A=0.207L時(shí)因?yàn)楫?dāng)外伸長度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) 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

31、用將使支座截面處的應(yīng)力過大。由標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭 ，有 h=H-Di / 4=325-1200 / 4=25 mm故 A0.2(L+2h)=0.2(4000+2×25)=810 mm鞍座的安裝分為F型和S型兩種支座配套使用。由于接管比較多，所以固定支座位于儲(chǔ)罐接管較多的左端。 由于封頭的抗彎剛度大于圓筒的抗彎剛度，故封頭對于圓筒的抗彎剛度具有局部的加強(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， 4731 還規(guī)定當(dāng)滿足A0.2L時(shí)，最好使A0.5R m（Rm=Ri+n/2），即Rm=600+12/2=606mm 。A0.5R =0.5×606=30

32、3 mm ,取A=300 mm 。綜上述：A=300 mm （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）5.7 安全閥的設(shè)計(jì) 由操作壓力P=1.947MPa，工作溫度為-2048，盛放介質(zhì)為液化石油氣體。選擇安全閥的公稱壓力PN=25kg/cm2，最高工溫度為150，材料為可鍛鑄件的彈簧微啟式安全閥，型號(hào)為A41H-25。公稱直徑DN=80mm。尺寸計(jì)算：對于橢圓形封頭，折算為同直徑的長度H的圓筒。曲面深度：Hi=H-h=325-25=300mm 重量載荷作用的總長度為L'=L+2h+4H/3=4000+2×25+4×300/3=4450mm。水壓試驗(yàn)校

33、核：試驗(yàn)壓力：PT=1.25P MPa 圓筒的薄膜應(yīng)力： MPa 0.9Rel=0.9×0.9×345279.45 MPaT160MPa ， 合格第六章 焊接的設(shè)計(jì)為保證焊接質(zhì)量，易于檢查。筒體上的所有焊縫與環(huán)向接頭、封頭上的拼接接頭，都采用對接焊。對于人孔和筒體的焊接部位，因?yàn)閮砂搴穸炔畲笥?m，必須進(jìn)行削薄加工，以使兩側(cè)面厚度基本相等。6.1容器焊接接頭坡口設(shè)計(jì)6.1.1 殼體對接接頭的坡口設(shè)計(jì)因?yàn)橥搀w的厚度=12mm（3,20），所以選用殼體的縱焊縫為外壓對稱的Y形坡口，殼體的環(huán)焊縫為外不對稱的Y形坡口，且側(cè)較小。坡口的結(jié)構(gòu)尺寸：b=2mm，p=2mm，=60

34、6;。人孔焊接用帶鈍邊雙面V型接口，尺寸：b=2,p=2,=50。接管與筒體之間的焊接用單邊V型接口，尺寸：b=2,p=2,=50圖七6.1.2 接管與帶補(bǔ)強(qiáng)圈的焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)接管與客體與補(bǔ)強(qiáng)圈之間的焊接采用角接，為了保證有良好的強(qiáng)度，選用單面全焊投的焊接形式。6.2 焊接方法與材料 對于一般的壓力容器焊接，方法均為手工電弧焊。焊接材料為焊條。筒體和接管間的焊接屬于低碳鋼和低合金鋼之間的焊接。應(yīng)選用強(qiáng)度較低的鋼材等強(qiáng)度的焊條焊接。第七章 強(qiáng)度校核壓圓筒校核計(jì)算單位計(jì)算條件筒體簡圖計(jì)算壓力Pc 1.95MPa設(shè)計(jì)溫度 t 50.00° C徑Di 1200.00mm材料Q345R(正火)

35、( 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 0.30mm腐蝕裕量C2 2.00mm焊接接頭系數(shù)f 1.00厚度與重量計(jì)算計(jì)算厚度 d = = 6.91mm有效厚度 de =dn - C1- C2=9.70mm名義厚度 dn =12.00mm重量 1434.67Kg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 = 2.3890 (或由用戶輸入)MPa壓力試驗(yàn)允許通過的應(yīng)力水平 sTsT£ 0.90 ss =310.50MPa試驗(yàn)壓力下圓筒的應(yīng)力 sT =

36、 = 144.53MPa校核條件 sT£ sT校核結(jié)果合格壓力與應(yīng)力計(jì)算最大允許工作壓力Pw= = 2.80992MPa設(shè)計(jì)溫度下計(jì)算應(yīng)力st = = 117.79MPastf 170.00MPa校核條件stfst結(jié)論 合格壓橢圓封頭校核計(jì)算單位計(jì)算條件橢圓封頭簡圖計(jì)算壓力Pc 1.95MPa設(shè)計(jì)溫度 t 50.00° C徑Di 1200.00mm曲面高度hi 325.00mm材料Q345R(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 0.30mm腐蝕裕量C2 2.00mm焊接接頭系數(shù)f 1.00厚度與重

37、量計(jì)算形狀系數(shù) K = = 0.9014計(jì)算厚度 d = = 6.21mm有效厚度 de =dn - C1- C2=9.70mm最小厚度 dmin = 3.60mm名義厚度 dn =12.00mm結(jié)論滿足最小厚度要求重量160.57 Kg壓力計(jì)算最大允許工作壓力Pw= = 3.12886MPa結(jié)論合格右封頭計(jì)算計(jì)算單位計(jì)算條件橢圓封頭簡圖計(jì)算壓力Pc 1.95MPa設(shè)計(jì)溫度 t 50.00° C徑Di 1200.00mm曲面高度hi 325.00mm材料Q345R(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 0.3

38、0mm腐蝕裕量C2 2.00mm焊接接頭系數(shù)f 1.00厚度與重量計(jì)算形狀系數(shù) K = = 0.9014計(jì)算厚度 d = = 6.21mm有效厚度 de =dn - C1- C2=9.70mm最小厚度 dmin = 3.60mm名義厚度 dn =12.00mm結(jié)論滿足最小厚度要求重量160.57 Kg壓力計(jì)算最大允許工作壓力Pw= = 3.12886MPa結(jié)論合格臥式容器（雙鞍座）計(jì)算單位計(jì)算條件簡圖計(jì)算壓力pC1.947MPa設(shè)計(jì)溫度t50圓筒材料Q345R(正火)鞍座材料Q345R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)ss345MP

39、a鞍座材料許用應(yīng)力 ssa170MPa工作時(shí)物料密度1000kg/m3液壓試驗(yàn)介質(zhì)密度1000kg/m3圓筒直徑Di1200mm圓筒名義厚度12mm圓筒厚度附加量2mm圓筒焊接接頭系數(shù)1封頭名義厚度12mm封頭厚度附加量 Ch2mm兩封頭切線間距離4050mm鞍座墊板名義厚度6mm鞍座墊板有效厚度6mm鞍座軸向?qū)挾?b170mm鞍座包角120°鞍座底板中心至封頭切線距離A300mm封頭曲面高度325mm試驗(yàn)壓力pT2.389MPa鞍座高度H200mm腹板與筋板(小端)組合截面積8520mm2腹板與筋板(小端)組合截面斷面系數(shù)143135mm3地震烈度0配管軸向分力0N圓筒平均半徑60

40、6mm物料充裝系數(shù)0.9支座反力計(jì)算圓筒質(zhì)量(兩切線間)1452.64kg封頭質(zhì)量(曲面部分)149.998kg附件質(zhì)量702kg封頭容積(曲面部分)2.26195e+08mm3容器容積(兩切線間)V = 5.03283e+09mm3容器充液質(zhì)量工作時(shí), 4529.55壓力試驗(yàn)時(shí), = 5032.83kg耐熱層質(zhì)量0kg總質(zhì)量工作時(shí),6984.19壓力試驗(yàn)時(shí), 7487.47kg單位長度載荷15.285216.3867N/mm支座反力34264.436733.536733.5N筒體彎矩計(jì)算圓筒中間處截面上的彎矩工作時(shí)= 2.20599e+07壓力試驗(yàn)= 2.36495e+07N·mm

41、支座處橫截面彎矩工作時(shí)-681679壓力試驗(yàn)-730801N·mm系數(shù)計(jì)算K1=1K2=1K3=0.879904K4=0.401056K5=0.760258K6=0.0132129K6=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)60.907259.0532MPa-1.91306-0.059116MPa水壓試驗(yàn)狀態(tài)-2.04988-0.0633759MPa74.437672.45應(yīng)力校核許用壓縮應(yīng)力0.00156667根據(jù)圓筒材料查GB150圖6-36-10 B = 149.588MPa149.588149.588MPa< 170 合格|,

42、| <149.588合格|,| < 149.588合格sT2 ,sT3 < 0.9ss = 310.5 合格時(shí)(時(shí),不適用)MPa時(shí)圓筒中：5.33366封頭中：2.43106MPa應(yīng)力校核封頭橢圓形封頭,105.299碟形封頭, 半球形封頭,MPa圓筒封頭 t = 0.8 s t = 136107.201MPa圓筒, t< t = 136 合格封頭, th < t h = 107.201 合格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303.031mm無墊板或墊板不起加強(qiáng)作用時(shí)在橫截面最低點(diǎn)處-0.921588MPa在鞍座邊角處L/Rm8時(shí),MPaL/R

43、m<8時(shí),-11.7454MPa無加強(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/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| < st = 170 合格|s6 | < 1.25st = 212.5 合格 |s6 | 1.25st = 212.5 MPa有加強(qiáng)圈圓筒加強(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在鞍座邊角處，加強(qiáng)圈緣或外緣表面的周向應(yīng)力：MPa有加強(qiáng)圈圓