儲罐的設計畢業(yè)

1、儲罐的設計畢業(yè)（總22頁）-本頁僅作為文檔封面，使用時請直接刪除即可-內(nèi)頁可以根據(jù)需求調(diào)整合適字體及大小-CHONG QING ENERGY COLLEGE重慶能源職業(yè)學院畢業(yè)設計（論文）論文（設計）題目： 儲罐的設計班級:2010級油儲（二）班姓 名：黃杰學號：039指導教師：鞠茂林時間：2013年6月7日3附二:重慶能源職業(yè)學院畢業(yè)設計（論文）成績表4系專業(yè)班評審意見：指導教師對學生所完成的課題為的畢業(yè)設計（論文）進行的情況，完成情況的意見：評分：平時成績（百分制）論文成績（百分制）指導教師年月 日答辯：畢業(yè)設計（論文）答辯組對學生所完成的課題為的畢業(yè)設計（論文）經(jīng)過答辯，成績?yōu)楫厴I(yè)設計（

2、論文）答辯組負責人答辯組成員年 月 日總成績（平時成績20%+論文成績30%+答辯成績50%）:簽字:年 月曰目錄儲瓏的設計 錯誤!未定義書簽。1筍侖錯誤!未定義書簽。儲罐的應用及意義 錯誤!未定義書簽。2設計概述錯謀!未定義書簽。設計任務錯誤!未定義書簽。設計思想錯誤!未定義書簽。設計特點錯誤!未定義書簽。3儲罐制造結(jié)構(gòu)錯誤!未定義書簽。疊壁設計錯誤!未定義書簽。大角焊縫設計錯誤!未定義書簽。4材料及結(jié)構(gòu)的選擇錯誤!未定義書簽。材料選擇錯誤!未定義書簽。結(jié)構(gòu)選擇錯誤!未定義書簽。封頭的選擇錯誤!未定義書簽。人孔的選擇錯誤!未定義書簽。液面計的選擇 錯誤!未定義書簽。5機械計算錯誤!未定義書簽

3、。筒體厚度設計錯誤!未定義書簽。水壓試驗及強度校核錯誤!未定義書簽。人孔并核算開孔補強錯誤!未定義書簽。核算承載能力并選擇鞍座錯誤!未定義書簽。6附件的選擇錯誤!未定義書簽。6. 1液面計的選擇錯誤!未定義書簽。壓力計選擇錯誤!未定義書簽。接口管選擇錯誤!未定義書簽。7設計結(jié)果一覽表錯誤!未定義書簽。8設計小結(jié)錯誤!未定義書簽。致謝錯誤!未定義書簽。參考文獻錯誤!未定義書簽。附錄1 ： 錯誤!未定義書簽。附錄2：錯誤!未定義書簽。儲罐的設計摘要：本文首先介紹容器的基本知識，包括壓力容器的分類與結(jié)構(gòu)；封頭的種類與選 擇；容器的零部件(法蘭、支座、接口管、手孔、人孔等)。然后以液化石油氣儲罐的 設

4、計為例，講述了內(nèi)壓薄壁圓筒和標準橢圓形封頭的強度設計，以及容器主要零部件的 選用。關鍵詞：容器；零部件；強度設計mechanical design of Iiquid ammonia storage tankAbstract: This paper fi rst introduces the basics of container, including the classification and strueture of pressure vesseIs; the types of sea Iing head and how to select it; the parts of contai

5、ner (flange. bear ing. interface tube, hand hole, manhole, etc) Then take the design of Iiquid Iiquefied pentroeum gas (LPG) storage tank for example, tells the strength design of cyl inder of internal pressure and standard-eI IipticaI head, and the selection of the main components of container.Key

6、words: Containers; Parts; Strength design1緒論儲罐的應用及意義儲罐是儲存或盛裝氣體、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。我們的經(jīng)濟生活中總是離不開大大小小的 鋼制貯罐，鋼制儲罐，防腐儲罐在國民經(jīng)濟發(fā)展中所起的重要作用是無可替代的。隨著 現(xiàn)代社會對能源的需求日益增大，對許多企業(yè)來講沒有儲罐就無法正常生產(chǎn)，特別是國 家戰(zhàn)略物資儲備均離不開各種容量和類型的防腐儲罐等,并且各種儲存設備的需求量及 要求也在不斷的提高，因此我們需要在已有的各種儲存設備（儲罐）的基礎上進行結(jié)構(gòu) 的創(chuàng)新以及新型材料的應用上得創(chuàng)新

7、。使儲罐既滿足儲存物質(zhì)的需要又符合國家的新標 準。2設計概述設計任務1. 設計課題：儲罐的設計2. 工藝參數(shù)最高使用溫度：T二50C公稱直徑：DN=5000mm筒體長度（不含封頭）：L。二5000mm使用地點：重慶龍海石化有限公司3. 設計內(nèi)容1. 筒體材料的選擇2. 罐的結(jié)構(gòu)尺寸3. 罐的制造施工4. 零部件型號及位置5. 相關校核計算設計思想化工容器設計的基本要求是安全性與經(jīng)濟性，安全是核心問題，在充分保證安全的 前提下盡可能做到經(jīng)濟。首先根據(jù)設計任務及基本參數(shù)，查閱各種國家規(guī)定的設計標準進行容器的選型、基 本結(jié)構(gòu)的確定和材料的選擇，其中包括儲罐類型的選擇，容器用鋼材料的選擇，封頭的 選擇

8、，人孔的選擇，法蘭的選擇，液面計的選擇，支座的選擇。然后再根據(jù)設計參數(shù)進行工藝計算，設計出容器各組成部分的工藝數(shù)據(jù)，其中包括 筒體的厚度，封頭的厚度，水壓實驗及強度核算，人孔及開孔補強，承載能力及鞍座的 設計等等。設計特點容器的設計一般由筒體、封頭、法蘭、支座、接口管及人孔等組成。常、低壓化工 設備通用零部件大都有標準，設計時可直接選用。本設計書主要介紹了液罐的的筒體、 封頭的設計計算，低壓通用零部件的選用。各項設計參數(shù)都正確參考了行業(yè)使用標準或國家標準，這樣讓設計有章可循，并考 慮到結(jié)構(gòu)方面的要求，合理地進行設計。3儲罐制造結(jié)構(gòu)采用國際上通用的美國API650中的變設計點方法進行設計。從實測

9、結(jié)果知，油罐的 最大應力不在最下一圈壁板上，而是在。對第一、二圈的縱、橫焊縫進行100%射線 探傷檢測，其焊接接頭系數(shù)取，控制第一圈與第二圈壁板厚度之差不超過5価。使罐壁 的環(huán)向應力更接近實際應力，并不超過260MPa且分布均勻，既提高使用安全性，又經(jīng)濟 合理。大角焊縫設計大角焊縫即罐底圈壁與底邊緣板的T形內(nèi)角焊縫見（圖1）,是應力集中的峰值 區(qū)，它承受液壓引起的拉伸應力和彎矩，以及地震或風載引起的彎矩和剪切力等。隨著 罐內(nèi)液位的升降，該焊縫周圍底板產(chǎn)生一定的彈性變形，并有可能引起高應力循環(huán)疲勞 破壞。因此該焊縫不能是全焊透結(jié)構(gòu)，而且節(jié)點剛性不能太大，應設法從焊縫結(jié)構(gòu)、焊 接工藝和探傷檢測等方

10、面采取措施，盡可能地降低大角焊縫處的峰值應力，并使其具有 一定的柔韌性。罐底板焊接圖14材料及結(jié)構(gòu)的選擇材料選擇純液化石油氣腐蝕性小,儲罐可選用一般鋼材，但由于壓力較大，可以考慮20R、 16MnR.這兩種鋼種。如果純粹從技術角度看，建議選用20R類的低碳鋼板，16MnR鋼板 的價格雖比20R貴，但在制造費用方面，同等重量設備的計價，16MnR鋼板為比較經(jīng) 濟。所以在此選擇16MnR鋼板作為制造筒體和封頭材料。在GB 150鋼制壓力容器12 中，對鋼板、鍛件、緊固件均規(guī)定了材料的許用應力，16MnR的許用應力見表3T。表4-1壓力容器用16MnR鋼板的許用應力鋼號鋼板標準使用狀態(tài)厚度mm常溫強

11、度指標在下溫度(C)下的許用壓力/MpaabMpaa sMpaW2010015016MnRGB6654熱軋，正火6-1651034517017017016-3649032516316316336-60470305157157157結(jié)構(gòu)選擇封頭的選擇化工容器上常用的封頭型號有半球形封頭，橢圓形封頭，錐形封頭，平蓋型。半球形應力小，但深度大，沖壓困難，制造困難，一般用于高壓容器上。橢圓形應力分布比較均勻，深度小，易于沖壓成型。是目前中低壓容器中應用較廣 泛的封頭之一。所以本設計選用橢圓形封頭。錐形封頭一般多用于立式容器上，故不選用。平蓋型結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，但材料耗費多。故不選用?？傊?，從受力情況

12、，制造角度以及費用綜合考慮后，本設計選用標準橢圓形封頭1O本設計上下封頭均選用標準橢圓形封頭。根據(jù)JB/T 4746-2002標準，所選的封頭 DN3000X23,曲面高度h】二850mm,直邊高度h0=60mm,材料選用16MnRo下圭寸頭與支座焊 接，直邊高度取80 mmo人孔的選擇壓力容器人孔是為了檢查設備的內(nèi)部空間以及安裝和拆卸設備的內(nèi)部構(gòu)件。人孔主 要由筒節(jié)、法蘭、蓋板和手柄組成。一般人孔有兩個手柄。選用時應綜合考慮公稱壓 力、公稱直徑（人、手孔的公稱壓力與法蘭的公稱壓力概念類似。公稱直徑則指其簡節(jié)的 公稱直徑）、工作溫度以及人、手孔的結(jié)構(gòu)和材料等諸方面的因素。人孔的類型很多，選 擇

13、使用上有較大的靈活性。通常可以根據(jù)操作需要，在這考慮到人孔蓋直徑較大較重，故 選用碳鋼水平吊蓋人孔，人孔筒節(jié)軸線垂直安裝。表4-2水平吊蓋帶頸對焊法蘭人孔（突面）標準尺寸（mm）公稱壓力dXSDd b b,AH； dMPa直徑600580X1275070060058505656038026442法蘭型式法蘭連接主要優(yōu)點是密封可靠、強度足夠及應用廣泛。缺點是不能快速拆卸、制造 成本較高。壓力容器法蘭分平焊法蘭與對焊法蘭。平焊法蘭又分為甲型與乙型兩種。甲 型平焊法蘭有MPa MPa MPa,在較小范圍內(nèi)（DN300 mm -2000 mm）適用溫度范圍為- 20RC-300Co乙型平焊法蘭用于MP

14、a壓力等級中較大的直徑范圍，適用的全部直徑范 圍為DN300 mm -3000 mm,適用溫度范圍為-20C-350C。對焊法蘭具有厚度更大的頸， 進一步增大了剛性。用于更高壓力的范圍（）適用溫度范圍為-20C-45Co法蘭設計優(yōu) 化原則：法蘭設計應使各項應力分別接近材料許用應力值，即結(jié)構(gòu)材料在各個方向的強 度都得到較充分的發(fā)揮。法蘭設計時，須注意以下二點：管法蘭鋼制管法蘭、墊片、緊固件設計參照HG5010 或GB 9119GB 91126中的規(guī)定。液面計的選擇液面計是用以指示容器內(nèi)物料液面的裝置，其類型很多，大體上可分為四類，有玻 璃板液面計、玻璃管液面計、浮子液面計和浮標液面計。在中低壓容

15、器中常用前兩種。 玻璃板液面計有透光式和反射式兩種結(jié)構(gòu)，其適用溫度一般在0250C。但透光式適用 工作壓力較反射式高。玻璃管液面計適用工作壓力小于，介質(zhì)溫度在0250C的范圍。 液面計與容器的連接型式有法蘭連接、頸部連接及嵌入連接，分別用于不同型式的液面 計。液面計的選用：（1）玻璃板液面計和玻璃管液面計均適用于物料內(nèi)沒有結(jié)晶等堵塞固體的場合。板 式液面計承壓能力強，但是比較笨重、成本較高。（2）玻璃板液面計一般選易觀察的透光式,只有當物料很干凈時才選反射式。（3）當容器高度大于3m時，玻璃板液面計和玻璃管液面計的液面觀察效果受到限 制，應改用其它適用的液面計。液化石油氣為較干凈的物料，易透光

16、，不會出現(xiàn)嚴重的堵塞現(xiàn)象所以在此選用玻璃管 液面計。255機械計算筒體厚度設計P設計壓力。貯罐在夏季最高溫度可達到目的50 C,其最高工作壓力根據(jù)混合液 化石油氣50C的飽和蒸汽壓不同，分別把50C時的異丁烷、丙烷、丙烯作為其最高工作 壓力。通常把50C時的丙烷的液體飽和蒸氣壓MPa作為液化石油氣貯罐的最高設計壓 力。取此壓強的倍，故取P二MPa作為設計壓力。Df =5000mm在操作溫度-5-50C的范圍內(nèi),估計些筒體的厚度在32 mm左右，為安全計jf=163 MPa （查鋼制壓力容器中使用的許用應力表）t3o焊接接頭采用V坡口雙面焊接，采用局部無損檢測，其焊接接頭系數(shù)由焊接接頭系數(shù) 表查

17、得二。壁厚附加量C,在鋼制壓力容器中，只考慮腐裕量C,不計鋼板厚度負偏差 C,單面腐蝕取C2= mm。筒體厚度圓整后選取厚度為34mm的16MnR鋼板來制造筒體。水壓試驗及強度校核GB 150-1998鋼制壓力容器規(guī)定液壓試驗壓力如下：l25b 1.25x163163xl8 = 225MPa式中片試驗壓力,MPa；P設計壓力，MPa；a v at分別為液壓試驗溫度和設計溫度下殼壁材料的許用應力，MPao將P=, a =at=163MPa代入式得液壓試驗的試驗壓力為:l25b刃US xl8 = 225MPa163選取前兩者中壓力較大值作為水壓試驗壓力為P= 水壓試驗時的應力6為：= 1716MP

18、aPr(Di + a) _ 2.25x(5000+33)22x(34 1)14mm16MnR鋼板在常壓下的許用應力:QL =0.97=760 o不計焊縫系數(shù)的筒體計算壁厚心PDi2刃 =1.8x50002x163-1.8=278開孔補強的有關計算參數(shù)如下：考慮腐蝕后的開孔內(nèi)徑d=di+2xc2 =460+2X1=462 補強區(qū)的寬度B = 2d二2X462二924mm接管的計算壁厚附加量c = C| +c2 = 053 + c2 = 0.15 x 10 +1 = 2.5nun補強區(qū)的外側(cè)高度h, = 7462 x 10 = 67.97mm補強區(qū)的內(nèi)側(cè)高度h2=0 mm二者中取較小值h2=0/n

19、/n o在有效補強范圍內(nèi)，可作為補強的截面積按下式計算九）=A -（A + 人2 + 人3 ）式中Ao補強面積，mm1 ；A 開孔被削弱的金屬面面積，nuir ;A,殼體有效厚度減去計算厚度之外的多余面積，nmr ;A2接管有效厚度減去計算厚度之外的多余面積.丄;A3焊縫金屬截面積，mm2 opd 1.8x462_6 = -一 = 3.652b2x114由教材公式計算因開孔被削弱的金屬面面積A.A = d X 島二462 X =12844 mm2由教材公式計算筒體超過承壓所需的多余金屬截面積人4-鬲)=(924x462X-ITO.4)=1201亦人=2(j-c-q)= 2 x 67.97 x(

20、34-2.5-3.65)= 3786mm2 若不計焊縫補強的金屬截面面積仏，則補強金屬截面面積A)= A-(4 +A? +Aj= 12844 -(3786 +1201 + 0)= 7587mm2由教材公式求得補強圈的厚度可J, = Ao/(D2 -!)= 7587 /(760 - 484)=28.5mm2由于考慮到筒體的厚度為34mm(故選取補強圈為29mm厚的16MnR補強圈其標記為： 補強圈 Dg450 X 29 JB 1207-73核算承載能力并選擇鞍座首先粗略計算鞍座負荷儲罐總質(zhì)量VV = VV, +吧+ %式中W罐體的質(zhì)量，KgVV2水壓試驗時水的質(zhì)量，KgW3附件的質(zhì)量，Kg罐體質(zhì)

21、量叱：筒體公稱直徑D. =5000 mm,那么每米長的容積為，由材料與零部件查得 封頭容積V2=叫則V = VH +V簡=2V2 +X =2x1.39 + 19.625 xL解得L=取L=5m為宜。罐體的自重(化工設備設計手冊第一冊，化學工業(yè)出版社，328頁)可查得，公稱 直徑為5000壁厚為34mm的筒體每米長的重量為3940g,封頭的自重為3399Kg,罐體自重 吧為：VV)=2 x 3399 + 5 x 3490 = 10370 Kg水壓試驗時罐內(nèi)的水重為W:W2=100455Kg其它附件質(zhì)量W3：人孔質(zhì)量約為210Kg,其他附件重量約為200 Kg,共410KgoW3=410Kg于是，

22、設備總質(zhì)量為VV =叱 + 比 + % = 100455 +10738 + 410 =111603 Kg其總重力Q為1116KN,查材料與零部件得，公稱直徑為5000 mm,高度H =400 mm的A型鞍座，其單個承載能力為1178 KN 1116KN.故其承載能力足夠。標記為： DN5000-A I M-400 JB 1167-81DN1600-A IIM-200 JB 1167-8106附件的選擇6. 1液面計的選擇儲罐常用玻璃液面計，由儲罐公稱直徑5000選擇長度為1800mm液面計兩支，體材料 （針形閥）為碳鋼，體溫型，液面計接管為無縫鋼管，液面計相配的接口管尺寸為：35 X 4mm,

23、平焊管法蘭HG 5010-58 Pg16Dg20液面計標記為：玻璃管液面計A I D L = 1800 HG 5-227-80壓力計選擇（1）量程裝在鍋爐、壓力容器上的壓力表，其最大量程（表盤上刻度極限值）應與 設備的工作壓力相適應。壓力表的量程一般為設備工作壓力的1. 53倍，最好取2 倍。若選用的壓力表量程過大，由于同樣精度的壓力表，量程越大，允許誤差的絕對值 和肉眼觀察的偏差就越大，則會影響壓力讀數(shù)的準確性；反之，若選用的壓力表量程過 小，設備的工作壓力等于或接近壓力表的刻度極限，則會使壓力表中的彈性元件長期處于最大的變形狀態(tài)，易產(chǎn)生永久變形，引起壓力表的誤差增大和使用春命降低。另外，

24、壓力表的量程過小，萬一超壓運行，指針越過最大量程接近零位，而使操作人員產(chǎn)生錯 覺，造成更大的事故。因此，壓力表的使用壓力范圍，應不超過刻度極限的60 70%。（2）測量精度壓力表的精度是以允許誤差占表盤刻度極限值的百分數(shù)來表示的。精度等級一般都標在表盤上，選用壓力表時，應根據(jù)設備的壓力等級和實際工作需 要來確定精度。額定蒸汽壓力小于的鍋爐和低壓容器所用的壓力表，其精度不應低于 2. 5級；額定蒸汽壓力大于的鍋爐和中、高壓容器的壓力表，精度不應低于 級。 （3）表盤直徑為了使操作人員能準確地看清壓力值，壓力表的表盤直徑不應過 小。在一般情況下，鍋爐和壓力容器所用壓力表的表盤直徑不應小于100mm

25、,如果壓力 表裝得較高或離崗位較遠，表盤直徑還應增大又考慮到液化石油氣有一定腐蝕性，所以綜合考慮選用隔膜壓力表，技術指標為：精度等級：公稱直徑：050接頭螺紋：G1測量范圍：171接口管選擇1進料管采用無縫鋼管0100X6mm （管壁加厚，具有補強作用）管的一端伸入罐切成45 , 管長400 mm。配用凸面式平焊管法蘭Pg16Dg65。2出料管采用可拆的壓出管100X6fTnn.伸入到罐內(nèi)離罐底約100 mm,外套無縫鋼管 115X7mm（管壁加厚，具有補強作用），都配用凸面板式平焊管法蘭（），凸面管法蘭 蓋（）和石棉橡膠墊片（）O3排污管在罐的右端最底部設個排污管，規(guī)格是80X5nin,管端

26、焊有與截止閥J141-16相 配的管法蘭HG20592法蘭RF Q235A。排污管與罐體連接處焊有一厚度為12mm的補強 圈o4詁空管接口管采用80 X 5mm無縫鋼管，管法蘭Pg16Dg50 HG 5010-58。5安全閥接口管安全閥接口管尺寸由安全閥泄放量決定本貯罐選用80X5mm的無縫鋼管，管法 蘭 Pg16Dg50 HG 5010-58o6壓力表接口管壓力表接口管由最大工作壓力決定，因此選用采用80X5mm無縫鋼管,管法蘭 采用HG 5010-58 Pg16Dg50o各接管外伸高度都是300mm7設計結(jié)果一覽表序號名稱指標材料1設計壓力2工作溫度W50C3物料名稱液化石油氣4容積100

27、m35筒體DN5000mmX 34mm, L=5000mm16MnR6封頭DN5000mmX 34mm, h二80mm16MnR7鞍座JB/T4712-92 鞍座 A5000-FJB/T4712-92 鞍座 A5000-S8人孔HG21524-95 人孔 RF V (A* G)組合件9補強圈Dg450X2916MnR10液面計液面計 HG 5-227-80組合件11液面計接管0 35mm x 5mm, L二700mm10 (GB/T8163)12進料管0 80mm x 5mm, L二500mm10 (GB/T8163)13出料管0 80mm x 5mm, L二300mm10 (GB/T8163

28、)14壓料接管4)25mm x 3mm, L=3000mm10 (GB/T8163)15排污管80mm x 5mm, L二300mm10 (GB/T8163)16放空管0 80mm x 5mm, L二300mm10 (GB/T8163)17安全閥接管80mm x 5mm, L=300mm10 (GB/T8163)18法蘭t)640mm x 14mmQ235A8設計小結(jié)經(jīng)過儲罐的設計，其各部分結(jié)構(gòu)如下：根據(jù)GB/T 9019 - 2001標準,筒體DN3000X23,長度為8000mm,材料選16MnRo上下封頭均選用標準橢圓形封頭。根據(jù)JB/T 4746-2002標準，封頭 DN3000X23

29、,曲面高度h尸850mm,直邊高度h。二60mm,材料選用16MnR。下封頭與支座焊 接，直邊高度取80 mmo根據(jù)JB/T 4712-92標準，選用A3000F的臥式鞍座,材料為Q235-A . F。選用0 57X1=400,材料為10 (GB/T 8163)的進料接管；0 57X1=300,材料為10 (GB/T 8163)的排污接管；0 80X51=300,材料為10 (GB / T 8163)的放空管接管；4)80X51=300,材料為10 (GB/T 8163)的安全閥接管。(5)根據(jù)HG/T 2155093標準，選用AI 126050的防霜液面計。根據(jù)HG 21524-95標準，選用DN450的人孔。根據(jù)JB/T4736-2002標準，選用760 /4)4846 =34的補強圈，材料為16MnR0畢業(yè)論文暫告收尾，這也意味著我在能源學院的三年的學習生活既將結(jié)束?；厥准?往，自己一生最寶貴的時光能于這樣的校園之中，能在眾多學富五車、才華橫溢的老師 們的熏陶下度過，實是榮幸之極。在這三年的時間里，我在學習上和思想上都受益非 淺。這除了自身努力外，與各位老師、同學和朋友的關心、支持和鼓勵是分不開的。感謝油氣儲運專業(yè)各個老師與各位同學，與他們的交流使我受益頗多。最后要感謝 我的家人