石油化工儲罐設計規(guī)范 石油液化氣儲罐的設計

1石油化工儲罐設計規(guī)范石油液化氣儲罐的設計石油液化氣儲罐的設計摘要臥式儲罐設計是以應力分析為主要途徑，以材料力學為基礎(chǔ)，對容器的各個主要受壓部分進行設計。其設計的目的主要是確定合理、經(jīng)濟的結(jié)構(gòu)形式，并滿足制造、檢驗、裝配、運輸和維修等方面要求，設計中主要從強度和剛度兩方面進行設計，保證強度不失效，即材料不發(fā)生強度破壞；剛度滿足要求，即材料的形變量控制在一定范圍內(nèi)，保證容器不因過渡變形而發(fā)生泄露失效，最終達到安全可靠的工作性能的要求。關(guān)鍵詞臥式儲罐、應力、剛度、強度、設計目錄第1章前言12第2章臥式儲罐一般結(jié)構(gòu)2第3章選材要求431材料各種機械性能參數(shù)4311R的含義4312Q235系列的含義432機械性能指標及符號5321強度5322塑性6323沖擊韌性7324硬度7325冷彎38326斷裂韌性833壓力容器常見的失效形式8331強度失效8332剛度失效8333穩(wěn)定性失效9334腐蝕失效934主要部件的選材10341筒體、封頭10342接管10343法蘭10第4章焊接41241焊接結(jié)構(gòu)的特點和常用的焊接方法1242焊縫類型及施焊方法1243對接焊縫構(gòu)造13431對接焊縫施工要求13432對接焊縫的構(gòu)造處理13433對接焊縫的強度1344對接焊縫連接的計算1445焊條的選用14第5章液壓試驗1551試驗目的和作用51552試驗要求1553試驗方法步驟16第6章臥式儲罐校核1761剪力彎矩載荷計算1762內(nèi)力分析19621彎矩計算19622剪力計算20623圓筒應力計算和強度校核21參考文獻26致謝627附錄28第1章前言第1頁第1章前言儲存設備又稱儲罐，主要是指用于儲存或盛裝氣體、液體、液化氣體等介質(zhì)的設備，在化工、石油、能源、輕工、環(huán)保、制藥及食品等行業(yè)得到廣泛應用，如氫氣儲罐、液化石油儲罐、石油儲罐、液氨儲罐等。儲罐內(nèi)的壓力直接受溫度的影響，且介質(zhì)往往易燃、易爆或有毒。儲罐的結(jié)構(gòu)形式主要有臥式儲罐、立式儲罐和球形儲罐。儲罐按制作材料可分為金屬儲罐，如鋼、鉛等，非金屬罐，如磚砌、預應力混凝土、塑料等；按建造位置可分為地上儲罐、地下儲罐和半地下儲罐；按形狀和結(jié)構(gòu)可分為立式、臥式、球形、扁平橢球形和液滴形儲罐等。立式儲罐使用最多，主要用于儲存數(shù)量較大的原油、輕質(zhì)油和潤滑油；臥式儲罐用于儲存小量的油品、氨、酸、堿、液化石油氣等；球形儲罐主要用于儲存液化石油氣、丙烷、丁烷、丙烯等；液滴形儲罐適用于儲存易揮發(fā)的油品，但其結(jié)構(gòu)復雜，制作困難、成本高，故用得很少。地上儲罐一般用金屬材料制作，罐內(nèi)最低液面略高于附近地7坪，這類罐投資少、施工快、日常管理和維護方便，但罐內(nèi)溫度受環(huán)境溫度的影響大，不利于易揮發(fā)性油品降低蒸發(fā)損耗和重質(zhì)油品的加熱傳溫。石油液化氣儲罐通常采用臥式儲罐。本設計也采用臥式結(jié)構(gòu)。第2章臥式儲罐一般結(jié)構(gòu)臥式儲罐由罐體、支座及附件等組成。罐體包括筒體和封頭，筒體由鋼板拼接卷板，組對焊接而成，各筒節(jié)間的環(huán)縫可以是對接也可以是搭接連接；封頭常用橢圓形、碟形及平封頭，見圖21。圖21臥式儲罐結(jié)構(gòu)臥式儲罐的支座有鞍式支座、圈式支座和支承式支座。大中型臥式罐通常設置在兩個對稱布置的鞍式支座上，其中一個固定在地腳螺栓上是不動的，稱為固定支座；另一個其底板上與地腳螺栓配套的孔采用長圓形，當罐體受熱膨脹時可沿軸向移動，避免產(chǎn)生溫差應力。由于鞍座處罐體受力復雜，為提高罐體的局部強度和剛度，一般在鞍座處筒體內(nèi)壁設置用角鋼煨彎成的加強環(huán)，當罐直徑大于3M時還應在加強環(huán)上設置三角支撐。臥式容器殼體由筒體和封頭組成，封頭通常采用橢圓封8頭。當容器組裝后不需要開啟時，封頭可直接與筒體焊在一起，從而有效地保證密封，節(jié)省材料和減少加工制造的工作量。對于因檢修或更換內(nèi)件的原因而需要多次開啟的容器，封頭和筒體的連接應采用可拆式的，此時在封頭和筒體之間就必須要有一個密封裝置。壓力容器上需要有許多密封裝置，如封頭和筒體間的可拆式連接、容器接管與外管道間的可拆式連接以及人孔、手孔蓋的連接等，可以說壓力容器能否正常、安全地運行在很大程度上取決于密封裝置的可靠性。法蘭按其所連接的部件分為容器法蘭和管道法蘭。用于容器封頭與筒體間，以及兩筒體間連接的法蘭叫容器法蘭；用于管道連接的法蘭叫管道法蘭。在高壓容器中，用于頂蓋和筒體連接并與筒體焊在一起的容器法蘭，又稱為筒體端部。由于工藝要求和檢修的需要，常在壓力容器的筒體或封頭上開設各種大小的孔或安裝接管，如人孔、手孔、視鏡孔、物料進出口接管，以及安裝壓力表、液面計、安全閥、測溫儀表等接管開孔。手孔和人孔是用來檢查、裝拆和洗滌容器內(nèi)部的裝置。手孔內(nèi)徑要使操作人員的受嫩自由地通過，因此，手孔的直徑一般不應小于150MM?？紤]到人的手臂長約650700MM，所以直徑大于1000MM的容器就不宜再設手9孔，而應改設人孔。常見的人孔形狀有圓形和橢圓型兩種，為使操作人員能夠自由出入，圓形人孔的直徑至少應為400MM，橢圓形人孔的尺寸一般為350X450MM。筒體或封頭上開孔后，開孔部位的強度被削弱，并使該處的應力增大。這種削弱程度雖開孔直徑的增大而加大，因而容器上應盡量減少開孔的數(shù)量，尤其要避免開大孔，對容器上已開設的孔，還用進行開孔補強設計，以確保所需的強度。壓力容器靠支座支承并固定在基礎(chǔ)上。圓筒形容器和球形容器的支座各不相同。隨安裝位置不同，圓筒形容器支座分立式容器支座和臥式容器支座兩類，其中立式容器支座有右腿式支座、支承式支座、耳式支座和裙式支座四種；而球形容器多采用柱式或裙式支座。由于壓力容器的使用特點及其內(nèi)部介質(zhì)的化學工藝特性，往往需要在容器上設置一些安全裝置和測量、控制儀表阿里監(jiān)控工作介質(zhì)的參數(shù)，以保證壓力容器的使用安全和工藝過程的正常進行。壓力容器的安全附件主要有安全閥、爆破片裝置、緊急切斷閥、安全連鎖裝置、壓力表、液面計、測溫儀表等。第3章選材要求壓力容器的選材是有特別嚴格要求的，材料的各種力學10性能和化學性能都和設計密切相關(guān)。選材的目的就是為了選擇安全、經(jīng)濟的材料，保證容器的安全可靠工作。各種金屬儲罐雖然結(jié)構(gòu)和用途都不盡相同，但總體而言都是能夠承受一定壓力大多為常壓或低壓的密閉容器，所充裝的介質(zhì)基本上都是易燃、易爆、有腐蝕和一定的毒害作用，這些介質(zhì)都具有一定的壓力和溫度，從儲罐的受力狀況看都相當于一般的壓力容器，其殼體可按一般壓力容器進行選材和分析計算。金屬儲罐常用的材料為碳鋼和低合金鋼鋼板，如Q235A、20R、16MNR、15MNVR等，厚度大都在416MM之間，罐壁最大不超過32MM，對罐壁材料，其強度、焊接性、沖擊韌性是三項基本要求；對公稱容量小于10000M3的儲罐可選Q235A，公稱容量在1000050000M3的儲罐，其由強度決定的罐體及罐底邊板采用16MNR，公稱容量大于50000M3的儲罐，其由強度決定的罐體及罐底邊板選15MNVR、由剛度決定的罐體可采用Q235A。無論哪種儲罐，都是以鋼板卷制、沖壓焊接而成，小型立式罐和臥式罐殼體筒節(jié)間采用對接結(jié)構(gòu)，兩端通常用橢圓形封頭或平封頭連接；大型立式圓筒形儲罐的罐體也是采用鋼板卷制焊接而成筒節(jié)，筒節(jié)之間可采用對接焊接，也可采用采用搭接焊接；球形罐是用鋼板沖壓成若干片，再組對焊接而成。31材料各種機械性能參數(shù)11311R的含義根據(jù)GB665496中牌號表示方法中的規(guī)定本標準所列牌號后面的“R”是指壓力容器“容”字的漢語拼音第一個字母。312Q235系列的含義根據(jù)GB70088中牌號表示方法、代號和符號中的規(guī)定鋼的牌號由代表屈服點的字母、屈服點數(shù)值（235表示屈服點為235MPA）、質(zhì)量等級符號、脫氧方法符號等四部分按順序組成。Q鋼材屈服點“屈”字漢語拼音首位字母；A、B、C、D分別為質(zhì)量等級；F沸騰鋼“沸”字漢語首位字母；B半鎮(zhèn)靜鋼“半”字漢語拼音首位字母；Z鎮(zhèn)靜鋼“鎮(zhèn)”字漢語拼音首位字母；TZ特殊鎮(zhèn)靜鋼“特鎮(zhèn)”兩字漢語拼音首位字母；在牌號組成表示方法中，“Z”與“TZ”符號予以省略。32機械性能指標及符號321強度強度是指在外力的作用下，抵抗變形和破壞的能力，應用最普遍的強度指標是屈服極限S或02，強度極限B。3211屈服極限S和0212材料受外力超過一定值時，變形會突然增加，這時雖然載荷不再增加，而仍斷續(xù)發(fā)生塑性變形的現(xiàn)象叫屈服。開始出現(xiàn)屈服時的應力叫屈服極限。含碳量較高，合金含量較高和淬火回火的鋼，屈服現(xiàn)象不明顯,這時就將引起殘余伸長相當于原試樣標距長度02的應力，規(guī)定為“條件屈服應力”，以02表示。SPS/F0,02P02/F0PS試樣開始出現(xiàn)屈服時的外力，MPA。P02殘余伸長相當于原試樣標距長度02的外力，MPA。F0試樣的原始橫截面積，M2。3212強度極限B材料受外載荷斷續(xù)增大，在斷裂前承受的最大載荷時的應力稱為材料的抗拉強度極限，單位MPA。BPB/F0PB試樣斷裂前承受的最大載荷時的外力，MPA。3213屈強比S/B工程上比較重視屈強比，這個值越小，表示材料屈服極限與強度極限的差距越大，即塑性越好，從而保證了使用中的安全可靠。但無疑也使材料在彈性變形范圍內(nèi)承受載荷小，相反屈強比高，說明屈服限接近強度限。材料在斷裂前塑性“儲備”太少，對應力集中敏感，耐疲勞抗力下降。13在設計中必然要對應力狀態(tài)有充分估計局部應力，應力集中，二次應力。制造中要盡量避免加工硬化,裂紋及殘余應力，所以設計中要考慮屈強比。一般屈強比大于07的材料在設計中和制造中應予以重視；大于08085的材料要特殊對待。322塑性金屬的塑性是指在外力作用下能引起永久變形而不發(fā)生破裂，并在外力取消后，仍能保持變形后形狀的能力。塑性值也可通過拉伸試驗測得。通常用伸長率延伸率和斷面收縮率來表示。3221延伸率LKL0/L0X100L0表示原標距長，M。LK表示拉伸后標距長，M。從壓力容器本身工作條件看，一般材料延伸率是足夠的。但必須考慮如下情況A材料由于冷作冷卷、錘擊、剪切、焊接引起伸長率降低是不可估量的。國內(nèi)出現(xiàn)過因剪切邊裂紋引起卷板脆斷的事例。B容器實際工作的受力并非單向應力，這些均會降低材料的塑性,影響壓力容器的安全儲備。3222斷面收縮率14表示拉斷后試樣在斷裂處的收縮面積與原橫截面積的比值。（F0FK）/F0X100F0試件原始橫截面積，M2。FK試樣拉斷后橫截面積，M2。323沖擊韌性在沖擊力作用下抑制變形和斷裂的能力。目前以AK表示為多,即以沖斷試樣消耗的沖擊功AK，單位是焦耳J。另一種是單位缺口處斷面所消耗的沖擊功K，單位是J/CM2。目前壓力容器用鋼板全部改為用夏比V形沖擊功即AKV作為沖擊韌性驗收標準。324硬度金屬材料抵抗更硬異物壓入的能力。硬度表明材料的耐磨性和切削加工的可能性。一般來說硬度較高，材料耐磨性較好。常用硬度有布氏硬度HB，洛氏HR，維氏HV三種。325冷彎材料抵抗彎曲斷裂能力的標志，它間接反映了材料的塑性。這個試驗既可檢查鋼的塑性的好壞，也可以考核其加工工藝性能。也能夠暴露鋼板受試面缺陷,對于焊接試板,還可以檢查焊接缺陷。15326斷裂韌性反映材料對裂紋擴展的抵抗能力，對中低強度鋼，目前普遍采用臨界裂紋張開位移COD值C；對于高強度鋼的脆斷，則應用材料的平面應變斷裂韌性值K1C。33壓力容器常見的失效形式壓力容器失效是由于壓力或其他載荷超過使用極限而喪失正常工作能力。各類壓力容器的操作條件比較復雜多樣，而且越來越苛刻，因此，壓力容器失效的形態(tài)也是多種多樣的，主要是以強度、剛度、穩(wěn)定性和腐蝕失時效四種方式表現(xiàn)出來。由于壓力容器的失效帶來的一般都是成萬或上百萬的經(jīng)濟損失，嚴重時甚至造成人員傷亡的災難性后果，因此，如何預測和解決壓力容器的失效問題已受到了人們廣泛的關(guān)注。要預測和解決壓力容器的失效，首先應熟悉壓力容器的失效形式。下面就介紹幾種常見的失效形式。331強度失效容器中某最大應力點超過屈服點后就會出現(xiàn)不可恢復的變形，此時由彈性狀態(tài)進入塑性狀態(tài)，隨著載荷的增大，容器的塑性區(qū)不斷擴大，當載荷大到某一極限時，塑性區(qū)就會擴展到一定的范圍，容器便失去了承載能力。332剛度失效容器或容器上的零部件不是因為強度不足，而是由于過16大的彈性變形使部件等失去了正常的工作能力。這種失效形式通常出現(xiàn)在密封結(jié)構(gòu)、換熱設備等地方。333穩(wěn)定性失效容器在外壓或其他外部載荷的作用下，由穩(wěn)定的平衡狀態(tài)變至一個不穩(wěn)定的狀態(tài)，形狀發(fā)生突然改變而喪失正常的工作能力。334腐蝕失效腐蝕失效是壓力容器失效的重要類型之一，金屬腐蝕的形式是多種多樣的，按金屬與周圍介質(zhì)作用的性質(zhì)分為化學腐蝕和電化學腐蝕兩大類，但都是由于其工作環(huán)境所引起，包括應力腐蝕、氫脆、蒸汽腐蝕、堿脆、硫腐蝕、輻照脆化和液態(tài)金屬脆化等類型。應力腐蝕失效是指在拉應力作用下，一定材料與一定的介質(zhì)環(huán)境發(fā)生應力腐蝕，而最終導致壓力容器失效，是一種延遲破壞，造成的后果也比較嚴重。由于近代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，材料的工作環(huán)境條件越來越苛刻，零部件和材料的應力腐蝕問題也日益突出，解決應力腐蝕問題成了當今的重要課題。應力腐蝕的必要條件是存在拉應力，而且所用材料與介質(zhì)環(huán)境能發(fā)生應力腐蝕。因此，為了解決應力腐蝕問題，設計上通常采用仔細選擇應力腐蝕敏感性低的材料、加緩蝕劑或保護層、陽極保護和避免或減小應力集17中、改善危險截面的受力狀況及避免工件表面層殘余應力存在等措施；另外，生產(chǎn)工藝上通常采用適當?shù)臒崽幚砉に噥斫档筒牧蠈Ωg的敏感性和減小工件的殘余應力或避免應力集中。金屬的氫脆是指由于金屬中存在氫而導致材料的塑性大為降低，從而使壓力容器失效。氫脆的表現(xiàn)形式一般分為不可逆氫脆和可逆氫脆兩類，前者是指氫造成的永久性損傷（如低強鋼在石油化工設備中或酸洗處理后因吸氫而出現(xiàn)氫鼓包等）；后者是指排除氫后力學性能可以恢復的氫脆現(xiàn)象（如鋼及一些合金鋼中的氫致延遲破壞等）。氫脆產(chǎn)生的主要原因是氫在材料中來不及擴散或逸出而形成局部偏聚（偏析），材料中氫濃度越高越容易發(fā)生局部偏聚，材料表現(xiàn)為低應力下的延遲破壞。因此，為了解決氫脆問題，設計上通常采用選擇氫脆敏感性小的材料、減小或消除拉應力、杜絕或減少氫的環(huán)境（如加緩蝕劑、保護層等）和改變應力狀態(tài)等措施；另外，工藝上也可通過表面處理（如滾壓、噴丸等）使表面產(chǎn)生殘余壓應力。蒸汽腐蝕實際上是由于高溫下水蒸氣的分解而造成金屬的氧化和氫脆，為了防止蒸汽腐蝕設計上通常選用高抗蒸汽腐蝕的材料。堿脆是指由于堿的濃度達到一定程度而導致的應力腐蝕。硫腐蝕是指由于硫的存在而在不同條件下產(chǎn)生不同形式的18腐蝕現(xiàn)象，如高溫硫腐蝕、含鎳合金鋼的硫腐蝕和低溫硫腐蝕等。為防止硫腐蝕，通常采用鋼材表面滲鋁、含鎳合金鋼中加鉻元素等措施。34主要部件的選材在各種操作環(huán)境的要求下，對主要受壓部件的機械性能和化學性能有很苛刻的要求，所以必須慎重的選擇主要受壓部件的材料。341筒體、封頭反應釜設備置于室內(nèi)，筒體、封頭等主要受壓部分與具有腐蝕性的介質(zhì)接觸，選用0CR18NI9制造，該材料的機械性能好，有較好的耐腐蝕能力，有較豐富的制造經(jīng)驗。外部夾套選用Q235制造，該材料具有良好的機械性能，經(jīng)濟性。342接管設備上為滿足工藝要求和儀表接口，設置有各種接管。對接管要求大致和筒體相同，因為它是反應釜設備的重要組成部分。本設計中接管選用0CR18NI9TI無縫鋼管。343法蘭法蘭是反應釜設備及管路連接不可缺少的部分，要求具有良好的機械性能和抗腐蝕能力。要有足夠的連接剛性和可焊性，在設備運行中不至于發(fā)生泄漏事故。其結(jié)構(gòu)尺寸按照JB8259對焊鋼法蘭執(zhí)行。19綜上所述本設計根據(jù)反應條件和介質(zhì)環(huán)境，反應釜主體選用0CR18NI9。外部用于加熱的夾套選用Q235。這兩種材料都是壓力容器常用到的材料，0CR18NI9有較好的耐腐蝕性能和優(yōu)良的機械性能，保證生產(chǎn)的安全可靠性。Q235有良好的機械性能，滿足工作環(huán)境的要求。其他附件則根據(jù)國標要求選用相應的材料，管材、法蘭等按照壓力容器設計手冊要求標準選用。第4章焊接通過加熱（或輔以錘擊、加壓或加熔化的填充材料等）將金屬材料連接起來的方法。通常焊件和焊縫金屬質(zhì)地相同時稱熔焊，而在焊料與焊件之間形成粘合的稱釬焊。41焊接結(jié)構(gòu)的特點和常用的焊接方法采用熔焊的優(yōu)點A不削弱截面，經(jīng)濟；B焊件間可直接焊接，構(gòu)造簡便，制造省工，傳力路線短而明確；C連接的密閉性好，剛度大，整體性好；D便于自動化作業(yè)，提高質(zhì)量和效率；缺點A位于熱影響區(qū)的材質(zhì)變脆；B產(chǎn)生殘余應力和變形；C焊接結(jié)構(gòu)對裂紋很敏感。常用焊接方法見表41。表41常用焊接方法焊接方法焊條焊劑操作方式全手動適應范圍工位復雜，20形狀復雜之焊縫全自動長而簡單的焊縫CO2氣體保護無人工操作前進通電、加壓、機械氣焊短、光焊條無（乙炔手工還原）薄板、小型、一般用作構(gòu)造焊縫不同材質(zhì)結(jié)構(gòu)中薄板點焊任意焊縫質(zhì)量均勻、塑性、韌性好，抗腐蝕性強質(zhì)量均勻、塑性、韌性好，抗腐蝕性強一般用作構(gòu)造焊縫質(zhì)量狀況比自動焊略差電手工焊弧焊自動焊短焊條附于焊350400MM連續(xù)焊絲條之藥皮焊劑半自動焊連續(xù)焊絲電阻焊無42焊縫類型及施焊方法焊縫類型分為對接焊縫和角焊縫。根據(jù)焊工與焊縫的相對位置分為俯焊、立焊、橫焊、仰焊，其中以俯焊施工位置最好，所以焊縫質(zhì)量也最好，仰焊最差，所以盡量避免。對接焊縫按受力與焊縫方向分為A直縫作用力方向與焊縫方向正交；B斜縫作用力方向與焊縫方向斜交2143對接焊縫構(gòu)造431對接焊縫施工要求A直邊縫適合板厚T10MM。B單邊V形適合板厚T1020MM。C雙邊V形適合板厚T1020MM。DU形適合板厚T20MM。EK形適合板厚T20MM。FX形適合板厚T20MM。432對接焊縫的構(gòu)造處理（1）起落弧處易有焊接缺陷，所以用引弧板。但采用引弧板施工復雜，除承受動力荷載外，一般不用，計算時將焊縫長度兩端各減去T。（2）變厚度板對接，在板的一面或兩面切成坡度不大于125的斜面，避免應力集中。（3）變寬度板對接，在板的一側(cè)或兩側(cè)切成坡度不大于125的斜邊，避免應力集中。433對接焊縫的強度有引弧板的對接焊縫在受壓時與母材等強，焊縫的抗拉強度與焊縫質(zhì)量等級有關(guān)，必須達到二級以上焊縫質(zhì)量等級。44對接焊縫連接的計算理論分析和實驗結(jié)果表明，焊接缺陷對受壓對接焊縫的22強度無影響，但是，受拉的對接焊縫對焊縫中的缺陷非常敏感，焊縫質(zhì)量不同，其抗拉設計強度也不相同。對接焊縫的應力分布認為與焊件原來的應力分布基本相同。計算時，焊縫中最大應力（或折算應力）不能超過焊縫的強度設計值，對接焊縫計算方法與基材的強度計算方法一致。一、二級焊縫質(zhì)量焊縫的抗拉強度等于基材的抗拉強度，適用于直接承受動力荷載和對焊縫質(zhì)量要求高的結(jié)構(gòu)中；三級焊縫質(zhì)量焊縫的抗拉強度等于基材的抗拉設計強度的085倍。45焊條的選用用于焊接的材料應具有與母材相當?shù)臋C械性能，并且焊波整齊，焊位適應性強。藥皮，焊劑具有良好的穩(wěn)弧性，焊縫無溶氫現(xiàn)象。16MNR之間用J50616MNR與碳鋼之間及碳鋼之間用J426自動焊，焊絲型號H10MN2，焊劑牌號焊劑431。第5章液壓試驗51試驗目的和作用容器設備制造過程中，從選材、加工、焊接、組裝、對原材料和各工序雖然都有工序檢查和檢驗，但因檢查方法或范圍的局限性，必然有材料缺陷和制造工藝缺陷存在，23有必要在設備制造完畢后進行壓力試驗，這是一種直觀綜合性檢驗。壓力試驗的目的是驗證設備在超工作壓力條件下密封結(jié)構(gòu)的嚴密性；超工作壓力下焊縫致密不漏；強度檢驗。壓力試驗同時也可以起到消除部分應力的作用。當設備壓力試驗時，在焊縫區(qū)產(chǎn)生局部屈服，是殘余應力重新分配，從而達到降低焊縫區(qū)殘余應力的作用，減小了在一定外載荷作用下產(chǎn)生脆性破壞的危險性。52試驗要求液壓試驗一般用清水做試驗介質(zhì)，介質(zhì)溫度不能低于57，且不能超過其沸點。如果設計結(jié)構(gòu)不允許充滿液體或使用中不允許存在微量水分時，允許用空氣或其他合適的氣體以氣壓試驗代替液壓試驗。本設備選用清水做液壓試驗。液壓試驗的壓力為PT125PT試壓時，容器壁產(chǎn)生的應力必須低于屈服點。因而有必要在液壓試驗前進行校核。液壓試驗條件T09S53試驗方法步驟試驗前要做好一切準備工作，并做好試驗方案。先對容器內(nèi)充水加壓試，驗前在容器頂部安置兩個量程相同的并24經(jīng)過校正的壓力表，壓力表的量程在實驗壓力2倍為宜，但不能低于15倍和高于4倍的試驗壓力。在容器部留一排氣口，其他開口均要封堵。充水時待設備內(nèi)空氣排盡，然后將排氣口封住，進行加壓試驗。試驗過程中應保持設備觀察外表面的干燥。試驗時壓力應緩慢上升，達到規(guī)定試驗壓力后，保持壓力時間不少于30分鐘。然后將壓力將至規(guī)定試驗壓力的80，并保持足夠長的時間以對所有焊縫和連接部位進行檢查。如有滲漏，修補后重新試驗。液壓試驗完畢后應將反應釜內(nèi)的水排干凈。盡量保持反儲罐內(nèi)干燥。第6章臥式儲罐校核61剪力彎矩載荷計算臥式罐簡化為長為L的受均布載荷Q作用的外伸簡支梁，如下圖621所示。封頭本身及封頭中的物料的重量為QH，此重力作用在封頭3（含物料）的中心上，對此封頭中心位置E3/8H。按力的平移原則，此H2重力可用作用在梁端點的剪力2/3HQ和力偶Q代替。4圖61臥式容器的彎矩圖25途中的主要尺寸A1200，H900，L15300。略去儲罐重量QRI2G314172100098190N/MM第6章臥式儲罐校核第18頁本罐為石油裂化氣儲罐，石油氣液化密度較水小，所以按水壓試驗水的密度進行校核計算FQM22HQ9009054000N33Q290RIH217002900246800000NMM442F36810150100098118326061N儲罐自重充水重量F916303N當封頭中充滿液體時，液體對封頭作用已水平向外推力，因為液體壓力PY沿筒體高度按線性規(guī)律分布，頂部為0，底部為P02GRI，如圖61圖62封頭的液體彎矩圖SQRIYCRI4則，液體靜壓作用在橢圓封頭上的力矩為第6章臥式儲罐校核第19頁MQ2RIH242662內(nèi)力分析621彎矩計算圓筒在支座跨中截面處彎矩2Q22LLLLRIH2HQFAQM1432224FC1LA其中RI2H2C1H413L17002900212490041315300023612代入計算得M12209023272NMMM1為正值說明圓筒上半部受壓，下半部受拉。圓筒在支座截面處的彎矩Q22ARIH2HQAQA432RFAA1C3IC2LAC2M2其中C214H490011083L315300RI2H2170029002C30042RIL2170015300代入計算得M2109579658NMMM2為負值說明圓筒上半部分受拉，下半部受壓。27622剪力計算當支座到封頭切線距離AF05RI時支座截面上的剪力為VFQAF2H3L2A4LH3153002120091630341530090037163824N623圓筒應力計算和強度校核圓筒上的軸向應力由于A05RI且無加強圈，所以產(chǎn)生“扁塌”現(xiàn)象，則“有效截面”弧長對應的半圓心角2613605121）跨距中點處圓筒截面軸向應力最高點（壓縮應力）1M12RIE最低點（拉伸應力）2M12RIEE21MM代入以上數(shù)據(jù)計算得12116MPA2）支座截面處圓筒的軸向應力在不發(fā)生扁塌部分的上方即靠近圓筒中心軸處的圓筒為拉伸應力查得3M2K1RI2E28K10107K20192代入數(shù)據(jù)得354MPA3）在圓筒最低點為壓縮應力4M2K2RI2E代入數(shù)據(jù)得430MPA131165417MPAT163MPA2411630146MPAT163MPA支座截面處圓筒和封頭上的切向應力和封頭的附加拉伸應力無加強圈且A05RI切向應力MAXK3F，查得K31171RIE代入數(shù)據(jù)得MAX235MPA附加拉伸應力HK4FRIE第6章臥式儲罐校核第23頁3SIN2K48SINCOS式中19360120114，代入得K4043754029H112MPAMAX235MPAH222PAXAB2TB2170202108573MPAH73MPAHH73112842MPA支座截面處圓筒的周向彎曲應力當L8RI時W124RIE2170212005M363I071查得K60028F300289163033K6087MPA622W2E2021M4）支座截面處圓筒的周向壓縮應力查得K50761TTMAXF1COSSINCOSK5F07619163036973066N周向壓縮應力B2B156RIE04156133T30TB2E6973066133021