畢業(yè)設計--100立方米石油液化氣貯罐

1、廣西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院實驗、實訓、實習及設計等用紙畢 業(yè) 設 計100立方米石油液化氣貯罐設計摘要貯罐是石油液化氣儲存的重要設備之一，石油液化氣主要成分：乙烯、乙烷、丙烷、丙烯、丁烷、丁烯等；這些化學成分都對工藝設備腐蝕，在生產(chǎn)過程中設備盛裝的介質(zhì)還具有高溫、高壓、高真空、易燃易爆的特性，甚至是有毒的氣體或液體。根據(jù)以上的特點，確定其設備結(jié)構(gòu)、工藝參數(shù)、零部件。在設備生產(chǎn)過程中，沒有連續(xù)運轉(zhuǎn)的安全可靠性，在一定的操作條件下（如溫度、壓力等）有足夠的機械強度；具有優(yōu)良的耐腐蝕性能；具有良好的密封性能；高效率、低耗能。關(guān)鍵詞：貯罐設備結(jié)構(gòu)工藝參數(shù)機械強度耐腐蝕強度密封性能前言在與普通機械設備相比，對

2、于處理如氣體、液體等流體材料為主的化工設備，其所處的工藝條件和過程都比較復雜。尤其在化學工業(yè)、石油化工部門使用的設備，多數(shù)情況下是在高溫、低溫、高壓、高真空、強腐蝕、易燃易爆、有毒的苛刻條件下操作，加之生產(chǎn)過程具有連續(xù)性和自動化程度高的特點，這就需要要求在役設備既要安全可靠地運行，又要滿足工藝過程的要求，同時還應具有較高的經(jīng)濟技術(shù)指標以及易于操作和維護的特點。生產(chǎn)過程苛刻的操作條件決定了設備必須可靠運行，為了保證其安全運行，防止事故發(fā)生，化工設備應該具有足夠的能力來承受使用壽命內(nèi)可能遇到的各種外來載荷。就是要求所使用的設備具有足夠強度、韌性和剛度，以及良好的密封性和耐腐蝕性?；ぴO備是由不同的

3、材料制造而成的，其安全性與材料的強度密度切相關(guān)。在相同的設計條件下，提高材料強度無疑可以保證設備具有較高的安全性。由于材料、焊接和使用等方面的原因，化工設備不可避免地會出現(xiàn)各種各樣的缺陷；在選材時充分考慮材料在破壞前吸收變形能量的能力水平，并注意材料強度和韌性的合理搭配。設備的設計應該確保具有足夠的強度抵抗變形能力。在相同工藝條件下，為了獲得較好的效果，設備可以使用不同的結(jié)構(gòu)內(nèi)件、附件等。并充分利用材料性能，使用簡單和易于保證質(zhì)量的制造方法，減少加工量，降低制造成本。化工設備除了要滿足工藝條件和考慮經(jīng)濟性能，使設備操作簡單，便于維護和控制；在結(jié)構(gòu)設計上就應該考慮易損零部件的可維護性和可修理性。

4、對于化工設備提出的基本要求比較多，全部滿足顯然是比較困難的，但是主要還是化工設備的安全性、工藝性和經(jīng)濟性，且核心是安全性要求。由此，可以針對化工設備的具體使用情況，優(yōu)先考慮主要要求，再適當兼顧次要要求。一、設計條件：1、工作壓力： 1.5 MPa2、工作溫度： 303、物料密度： 0.45×103 Kg/m34、設備材料： 16MnR5、設備總?cè)莘e： 50 m36、充裝系數(shù)： 0.857、腐蝕裕度： 1.5 mm8、設備簡圖： 見下圖9、管口表： 管口符號公稱尺寸用 途管口符號公稱尺寸用 途a1620液面計h50排液口b1232壓力計k80備用口c50平衡管m50氣相口d12450人

5、 孔n50排液口e13100安全閥p80進液口f80放氣管r1225測溫口二、方案論證（）、結(jié)構(gòu)方案石油液化氣貯罐是圓筒形容器；具有制造容易，安裝內(nèi)件方便，承壓能力較強等特點。圓筒形容器是由筒體（筒身）、封頭（端蓋）、密封裝置、人孔、接管和支座等個組成部件。筒體和封頭是用板材卷制而成的具有典型幾何形狀的焊接構(gòu)件，構(gòu)成了整個壓力容器實現(xiàn)化學反應或儲存物料的壓力空間，是壓力容器是主要的受壓元件。壓力容器使用的密封裝置較多，其主要目的是在壓力容器某一可能發(fā)生介質(zhì)泄露而需要加入密封的部位設置一個完善的物理壁壘；保證壓力容器正常、安全可靠運行的又一個重要部件。因為工藝過程的要求和檢修的需求，在壓力容器的

6、管體和封頭上開設有不同尺寸的安裝孔和工藝接管，如：人孔、物料進出口接管以及安裝壓力表、液面計、安全閥和各類檢測儀的接管等。在壓力容器殼體上開孔后，器壁會因去除一部分承載的材料而強度被削弱，并使容器結(jié)構(gòu)出現(xiàn)局部的的不連續(xù)；對筒體和封頭上開設的孔，當尺寸超過某一規(guī)定值后，就要進行開孔補強設計，選用合理的補強結(jié)構(gòu)，確保壓力容器所需的強度。支座是支撐和固定設備的一個基礎部件，通常是由板材或成型材組焊而成；該石油液化氣貯罐采用了臥式支座。根據(jù)容器的質(zhì)量、結(jié)構(gòu)、承受的載荷以及操作和維修要求來選定的，壓力容器采用的是臥式支座中的一種典型結(jié)構(gòu)的，現(xiàn)擬用鞍式支座。擬定壓力容器如下圖所示：（）、材料選用方案儲存壓

7、力容器主要用于儲存或盛裝氣體、液體、液化氣體等介質(zhì)的壓力容器；現(xiàn)為液化石油氣儲罐。根據(jù)«壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程»采用了既考慮容器的壓力等級、容積大小，又考慮介質(zhì)危害程度以及在生產(chǎn)過程中的作用的分類方法，將此容器劃分到第三類壓力容器。根據(jù)«化工設備»第十頁，壓力容器用鋼要求：根據(jù)工作環(huán)境和操作條件，壓力容器用鋼應具有較高的強度，同時應有良好的朔性、韌性和優(yōu)良的焊接性能，另外還要滿足耐腐蝕要求。壓力容器需要承受壓力或其他載荷，鋼材應該具有足夠的強度。壓力容器的強度指標是確定壁厚的依據(jù)，但鋼材的各項力學性能相互聯(lián)系又相互制約，因此，選材時不能單看強度，而要全

8、面分析。材料強度過低，勢必要增強容器元件的厚度；但無原則地選用高強度的材料，將會帶來材料和制造成本的提高以及抗脆斷能力的降低。在考慮強度要求的同時，鋼材應有良好的韌性。在壓力容器的結(jié)構(gòu)上不可避免地會有小圓角或缺口結(jié)構(gòu)；在焊接制造中也不可能沒有如氣孔、夾渣、未焊透、未溶合等缺陷，甚至裂紋。這些都會在容器的局部位置形成應力集中，這時就要求材料應具有良好的韌性，以防止因載荷波動、沖擊、過載或低溫而造成壓力容器的裂紋。從制造工藝考慮，鋼材還要有良好的焊接性能和較好的冷（熱）加工性能。壓力容器多數(shù)情況下是用鋼材采用冷（熱）卷，熱沖壓成型以及焊接等加工工藝制造出來的；要求材料應具有良好的塑性和焊接性能，以

9、保證冷卷和熱沖時不斷裂，而且能得到質(zhì)量可靠的焊接結(jié)構(gòu)。為了滿足工藝條件需要，鋼材應具有較好的耐腐蝕能力?？紤]到壓力容器的使用性能，鋼中的硫和磷含量應較低。因為硫和磷是最主要的有害元素。硫能促進非金屬夾雜物的形成，是塑性和韌性降低；磷元素盡管能夠提高鋼材的強度，但會增加鋼材的脆性，特別低溫的脆性。壓力容器用鋼的硫和磷含量就要求分別低于0.02%和0.03%。鋼材所具有的各種性能都是通過鋼中化學成分的設計或采用不同的熱處理方法來獲得的，為了保證鋼材的使用質(zhì)量，壓力容器制造廠在接受鋼廠來貨時，都需要按照鋼材的質(zhì)量保證書，對于保證鋼材基本要求的化學成分、抗拉強度、屈服強度、斷后伸長率、沖擊功等指標進行

10、檢查。有必要時要進行100%無損檢測。壓力容器用碳素鋼和低合金鋼板，這類材料屬于一般壓力容器專用鋼板。其中低合金鋼是在普通結(jié)構(gòu)鋼的基礎上加入了少量或微量的合金元素，如：Mn、Si、Mo、V、Ni、Cr等，從而使鋼材的強度和綜合力學性能得到明顯改善。中國GB66541996«壓力容器用鋼板»提供了多個鋼板品種，根據(jù)設計條件給出設備材料為16MnR，工作溫度30°C，符合（化工設備表12 壓力容器用碳素鋼和低合金鋼板使用性能）；厚度范圍612mm，使用溫度范圍-20475°C。16MnR是在低碳鋼的基礎上加入合金元素Mn而得到的低合金鋼。與20R鋼相比，含碳

11、量相仿，但加入適量的Mn元素后，使16MnR的強度顯著提高。三、筒體設計一、強度計算1、設計條件：工作壓力： 1.5 MPa工作溫度： 30物料密度： 0.45×103 Kg/m3設備材料： 16MnR設備總?cè)莘e： 50 m3充裝系數(shù)： 0.85腐蝕裕度： 1.5 mm2、壓力容器壁厚的計算：設計溫度選用（根據(jù)化工設備第48頁表33）；設計溫度t：t=+20=30+20=50°C設計溫度t為50°C設計壓力P:根據(jù)化工設備第47頁所述：當容器上裝有安全閥時考慮到安全閥開啟動作的滯后，容器不能及時泄壓，設計壓力P不得低于安全閥的開啟壓力開啟壓力是指閥瓣在運行條件下開

12、始升起，介質(zhì)連續(xù)排除的瞬間時壓力其值小于或等于（1.051.1）倍容器的工作壓力.所以(1.051.1) 因此 =1.1×=1.1×1.5=1.65根據(jù)化工設備第8頁:內(nèi)壓容器按壓力大小分等級可知：因=1.65，所以該容器屬于中低壓容器（代號M）:1.610.0。為了對不同安全要求的壓力容器進行更好的技術(shù)管理和監(jiān)督檢查，中國壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程采用了既考慮容器的壓力等級、容積大小，又考慮介質(zhì)危害程度以及在生產(chǎn)過程中的作用的分類方法，將壓力容器劃分成了三個類別。根據(jù)第三類壓力容器情況為：易燃或毒性程度為中度危害介質(zhì)，且乘積大于10的中壓儲存容器。因此，該儲存容器屬于第三壓

13、力容器。壓力容器的公稱直徑DN:根據(jù)化工設備第61頁所述：規(guī)定公稱直徑的目的是使容器的直徑成為以系列規(guī)定的數(shù)值，以便零部件的標準化，以符號DN表示，單位為mm。用鋼卷制而成的筒體，其公稱直徑即等于內(nèi)徑（），現(xiàn)行標準中規(guī)定的壓力容器公稱直徑系列，封頭的公稱直徑與筒體一致。根據(jù)化工設備第64頁，表314所?。蝗毫θ萜鞴Q直徑DN=2800mm，因此：筒體的體積為V=100-2VfVf由封頭設計計算可得：Vf=3.12 m3V=100-2×3.12=93.76 m3筒體高h(或l)為：h=V/=15235mm取DN=2800mm 得h=15235mm筒體周長C=8792mm儲存量W容規(guī)宣

14、貫第三章設計介質(zhì)為液化氣體（含液化石油氣）的固定式壓力容器設計儲存量；W=（充裝系數(shù)0.85，壓力容器的容積；物料密度：0.45×103 Kg/m3W=38.25t確定筒體厚度：根據(jù)化工設備第59頁所述：單面焊對接接頭，100%無損檢測=0.9。工作壓力： 1.5 MPa設計溫度t=50°C容器公稱直徑DN=2800mm腐蝕裕度： 1.5 mm設備材料： 16MnR16MnR鋼板在50°C的許用應力由（化工設備第50頁表36 查取，估計壁厚在1636mm之間，故=163 MPa，將數(shù)據(jù)代入公式=得到儲罐筒體計算厚度：=15.84mm設計厚度：=+=17.34mm根

15、據(jù)化工設備第60頁表310查得：鋼板厚度的負偏差：=0.8mm因而鋼板的名義厚度： =+=18.14mm根據(jù)鋼板厚度規(guī)格，其取名義厚度圓整為： =20mm因此，計算得出的厚度符合估計厚度的范圍內(nèi)符合要求。3、筒體強度計算與板料的選擇：直徑之比：=1.007因此=1.0071.2所以該容器屬于薄壁容器。經(jīng)向應力為：根據(jù)化工設備第25頁式（21），圓筒橫截面的經(jīng)向應力為：=58.16MPa圓筒橫截面的受力分析： 環(huán)向應力為：根據(jù)化工設備第25頁式（22），圓筒縱截面的經(jīng)向應力為：=2=116.32 MPa。圓筒縱截面的受力分析： 板料的選擇20mm厚的16MnR鋼板的（寬×長）有：180

16、0×8000mm、2000×10000mm、2200×12000mm：根據(jù)前面的計算得到筒體長度為15235mm，筒體的周長C=DN=8792mm，DN=2800mm；根據(jù)以上的板材尺寸，選擇2000×10000mm規(guī)格；計算如下，板料（n）張=8（張）余料為：16000-15235=765mm長度的余料為：10000-8792=1208mm經(jīng)計算，規(guī)格為2000×10000mm剩余的余料最少，因此選該規(guī)格為最佳方案。4、圓筒體的號料與劃線號料的方法及要求根據(jù)以上所計算得尺寸，在遠離切割線的中間部位進行標記。如下圖：根據(jù)化工設備制造技術(shù)第51頁

17、的號料工序要求如下： A、 號料前要核對所號原料的材質(zhì)和規(guī)格應于施工圖紙及工藝技術(shù)文件一致；B、 號料的標記要清晰。劃線的內(nèi)容和要求由于鋼板原材料在寬度及長度方向上都存在偏差，相鄰兩板邊互相不垂直，不能直接投料來卷制圓筒，因此首先要對板邊進行“找正”。在找正后的矩形板料上再按筒體展開尺寸進行劃線。首先要劃線實際用料線，即下料切割并經(jīng)過邊緣加工以后要保證的尺寸線，然后根據(jù)切割方法的不同在實際用料線外圍放大到一定尺寸后劃出切割線。具體如下圖：根據(jù)化工設備制造技術(shù)第53頁可得：不同切割線方法的切割加工余量；自動氣割：45mm；手工氣割：67mm；手工等離子切割：810mm。劃線的具體要求：劃線前應首

18、先檢查板料的平整度及表面質(zhì)量，檢查板邊是否存在重皮、“缺肉”、彎折、斜邊及裂紋等缺陷。板料上應準確劃出實際用料線、切割線、檢查線和中心線，其劃線尺寸允許下偏差為零，上偏差為+2.0mm，兩對角線之差為4.0mm。確認無誤后方可切割。5、筒體的直線度允差根據(jù)化工設備制造技術(shù)第111頁可知：殼體直線度是用0.5mm的鋼絲兩端用滑輪支撐并懸垂重物進行度量，在沿圓角0°、90°、180°、270°四個方位測量。殼體直線度隨殼體長度的不同而要求不同，具體控制指標為：筒體直線度為2H/1000,且20mm，因此該直線度為：0.032mm。6、筒體的基本尺寸筒體的長度

19、l=15235mm公稱直徑DN=2800mm筒體的壁厚：=20mm7、筒體的焊接坡口選擇根據(jù)化工設備制造技術(shù)第139頁坡口的選擇以及筒體的工藝條件的要求，筒體的焊接坡口為V型坡口；V形坡口形狀簡單，加工方便，是最常用的坡口形式，12mm以上一般可考慮開單面坡口，雙面焊接，但是背面施焊前應清好根。焊接坡口的基本形式如下圖所示：以上的V型坡口用于筒體的縱焊縫于環(huán)焊縫，其焊縫工藝施行“焊接工藝卡”上得要求。8、筒體的卷板和校圓工藝（1）、彎卷前的準備工作根據(jù)化工設備制造技術(shù)第87頁；考慮到冷加工的局部性和熱加工的困難及缺點，此筒體采用溫卷，將鋼板加熱到500600，然后在此溫度下進行卷制，注意溫卷的

20、加熱溫度應該低于該材料的回火溫度。根據(jù)卷板需要退火的要求可知：16MnR30mm不需要退火。卷板前應檢查待卷制的板材下料尺寸是否正確，有關(guān)展開尺寸的附加量或伸長量是否已經(jīng)增減過。（2）、筒體的校圓根據(jù)化工設備制造技術(shù)第88頁：筒體熱校圓時將筒體加熱到正火溫度，校圓完成時筒體的溫度必須在650以上。隨后卸載，讓筒體在卷板機上慢慢轉(zhuǎn)動，查到筒體冷卻到一定溫度方可取下，以防止筒體變形。Ø1600mm以上的筒體要冷卻到300400。9、筒體制造工藝卡（另附）10、筒體焊接工藝卡（另附）11、筒體熱處理工藝卡（另附）12、筒體圖紙（另附）四、封頭設計一、封頭結(jié)構(gòu)和計算1、封頭結(jié)構(gòu)由于橢圓形封頭

21、的橢球部分線曲率變化平滑連續(xù)，故應力分布比較均勻。且橢圓形封頭深度半球形封頭小得多，易于沖壓成型，是目前中低壓容器中應用較為普遍的一種封頭形式；故選橢圓形封頭。如下圖：2、封頭的設計計算、最大綜合應力根據(jù)化工設備第三章第三節(jié)可知：受內(nèi)壓的橢圓形封頭最大綜合應力與橢圓形封頭長短軸的比值，即a/b=a=（）/2，b=（h為封頭曲面深度），故=有關(guān)。工程上對=1.02.6的橢圓形封頭，引入行狀系數(shù)K，由此得到最大綜合應力為：= （312）式中K橢圓形封頭形狀系數(shù)，其K值根據(jù)=，按化工設備第三章第三節(jié)表318 （橢圓形封頭形狀系數(shù)K值）查取：選取標準橢圓形封頭，其=2，K=1。取封頭的厚度與筒體的厚度

22、值一樣，其設計壓力P與直徑D值一樣，其=20mmP=1.65MPaD=2840mm因為：=2，所以=700mm將其代入（3-12）得 =117.15MPa因封頭的材料與筒體的板材一致，為16MnR；其許用應力為=163MPa，其單面焊對接接頭100%無損檢測=0.9。因此=117.15MPa封頭直邊段高度h及作用根據(jù)化工設備第三章第三節(jié)表317 （橢圓形封頭材料、厚度和直邊高度的對應關(guān)系）查?。篐=40mm直邊段的作用是避免筒體與封頭間的環(huán)向連接焊縫處出現(xiàn)邊緣應力與熱應力疊加，以改善焊接的受力情況。封頭厚度的計算標準橢圓形封頭的厚度計算公式：=15.8mm，腐蝕裕量：=1.5mm，根據(jù)化工設備

23、第60頁表310查得：鋼板厚度負偏差：=0.8mm因此=+=18.1mm從計算結(jié)果可以知道，標準橢圓形封頭厚度大致和其相連接的圓筒厚度相等；因此，筒體和封頭即可采用等厚度鋼板進行制造。這部僅給選材帶來方便，也方便與筒體和封頭的焊接加工，故工程上多選用標準橢圓形封頭作為圓筒形容器的端蓋。因此，封頭厚度與筒體的厚度一樣，=20mm最大允許工作壓力橢圓形封頭最大允許工作壓力公式：=將其數(shù)值代入上式得：=2.08MPa因此P=1.65MPa=2.09MPa故符合要求。按上面的計算公式，橢圓形封頭雖然滿足強度要求，但仍有可能發(fā)生周向屈服。目前，工程上采用限制橢圓形封頭最小厚度的方法解決這一問題，即標準橢

24、圓形封頭的有效厚度應不小于封頭內(nèi)直徑的0.15%（4.2mm）。橢圓形封頭的基本尺寸橢圓形封頭的公稱直徑：DN=2800mm；封頭曲面深度：=700mm；封頭鋼板的厚度：=20mm；封頭的直邊段：h=40mm。封頭的容積計算：=0.1309=2.87 m3直邊段的容積：=h=0.25 m3整個封頭的容積（包括直邊段）；=+=3.12 m33、封頭焊接坡口的選擇根據(jù)封頭鋼板的厚度與化工設備制造技術(shù)第139頁來選擇；該封頭的坡口為V形坡口。V形坡口形狀簡單，加工方便，是最常用的坡口形式，12mm以上一般可考慮開單面坡口，雙面焊接，但是背面施焊前應清好根。封頭焊接坡口的基本形式如下圖：4、封頭的加工

25、余量的工料展開計算：根據(jù)化工設備制造技術(shù)第50頁可知：一般沖壓或旋壓的橢圓形封頭都是近似標準的橢圓形封頭，由大半徑R=0.8和小半徑r=0.146的三段圓弧組成，高度H= 0.25，如下圖所示： 其圓板的理論展開計算直徑為：=1.20066（+）2h+30mm（加工余量）因此=3495.86mm、內(nèi)直徑公差根據(jù)化工設備制造技術(shù)第100頁可知：以內(nèi)直徑為對接基準的封頭切邊后，在直邊部分實測等距離的四個內(nèi)直徑，取其平均值：內(nèi)直徑公差為：-3mm+4mm。、圓度公差根據(jù)化工設備制造技術(shù)第100頁可知：封頭切邊后，在直邊部分實測等距離分布的四個內(nèi)直徑，以實測最大值與最小值之差作為圓度公差，其圓度公差不

26、得大于0.5%（為封頭的內(nèi)徑），且不大于25mm；因此，圓度公差為：14mm。、形狀公差根據(jù)化工設備制造技術(shù)第100頁可知：封頭成型后的形狀公差，用弦長相當于3/4的樣板檢查封頭的間隙。樣板與封頭內(nèi)表面的最大間隙，外凸不得大于1.25% ，內(nèi)凹不得大于0。625% ；外凸35mm；內(nèi)凹17.5mm。、封頭總深度公差及直邊段公差根據(jù)化工設備制造技術(shù)第101頁可知：封頭切邊后，在封頭端面任意兩面直徑位置上分別放置直尺或拉緊的鋼絲，在兩直尺交叉處或兩根鋼絲交叉處垂直測量封頭總深度（封頭總高度），其公差為（-0.20.6）%。當封頭公稱直徑DN2000mm時，直邊段H宜為40mm，直邊段的公差為-5%

27、10%h。封頭總深度公差為；-5.6mm16.8mm直邊段公差為：-2mm4mm五、人孔一、設計條件人孔的公稱直徑為：450mm二、人孔的計算及選擇參考化工設備第六章第三節(jié)1、初步選取人孔類型因該儲罐2500mm，在筒體上開設兩個人孔，因不需要經(jīng)常開啟，設備工作壓力為中壓，選用回轉(zhuǎn)蓋帶頸對焊法蘭人孔。2、確定人孔筒節(jié)及法蘭材質(zhì)根據(jù)儲罐的材質(zhì)，可選擇人孔筒節(jié)與法蘭蓋的材質(zhì)為16MnR，法蘭的材質(zhì)為16MnRV鍛件，其外伸長量為250mm。3、確定人孔的公稱直徑DN及公稱壓力PN由于該設備露天放置，且不在寒冷地區(qū)，人孔的公稱直徑DN=450mm，人孔設計壓力P=1.5×1.1=1.65M

28、Pa設計溫度t=50由人孔的設計壓力，設計溫度及材質(zhì)查化工設備表68可確定人孔法蘭的公稱壓力級別為2.5MPa。人孔的公稱壓力即為人孔上法蘭的公稱壓力，所以，人孔的PN=2.5MPa。4、確定選用人孔由以上得出的人孔的公稱直徑和公稱壓力查化工設備表612可知，回轉(zhuǎn)蓋帶頸對焊法蘭，凹凸面密封面適合該設備。標準號為在生產(chǎn)過程中，為了便于內(nèi)部的附件安裝；檢修和襯里，以及檢查壓力容器和設備內(nèi)部在使用過程中是否產(chǎn)生裂紋、變形、腐蝕等缺陷而開設的。5、人孔補強容器開孔后，在開孔處產(chǎn)生較大的附加應力，結(jié)果使該區(qū)域的局部應力達到較高的數(shù)量，甚至可以達到容器壁厚薄膜應力的3倍或更大。（1）、確定是否需要補強按照

29、GB150規(guī)定，由于人孔的公稱直徑DN89mm，故此需要補強。（2）、補強計算、計算開孔后被削弱的金屬截面面積A。其人孔材質(zhì)與筒體一致C=+=2.3mm開孔直徑為D=（DN）+2C=454.6mm根據(jù)化工設備查表36和37得筒體在設計溫度下材料的許用應力=163MPa，故：強度削弱系數(shù)=1筒體開孔處計算厚度=15.64mm接管的有效厚度=-C=20-2.3=17.7mmA=+=7109、確定有效補強范圍因B=2d=909.2mm則B=d+=530mm故取大值，則B=909.2mm外側(cè)有效高度=95.35mm因=95.35mm，故人孔的筒節(jié)的內(nèi)側(cè)有效高度取=95.35mm、計算有效范圍內(nèi)用來補強

30、的金屬面積.a 、計算殼體多余金屬截面積：=17.7mm則=（B-d）（-）-2（）（-）（1-） =664.3b、計算人孔筒節(jié)多余的筒壁截面積= 17.7mm 則 =15.64mm所以 =3367.7c、計算焊縫金屬截面積取焊角高度為20mm，故焊縫截面積為=400用來補強的金屬面積為=+=4432.06由于<A=7109.944，故需要另行補強。（3）、確定標準補強圈尺寸由于上計算可知，需要由補強圈提供的金屬面積為A-=2677.884取補強圈厚度=16mm，板厚負偏差=0.8mm由于補強圈與空氣接觸，有輕微腐蝕，取腐蝕裕量=1.5mm，故補強圈有效厚度為=13.7mm根據(jù)人孔和筒體

31、的公稱直徑DN為450mm，查化工設備表611得補強圈外徑=760mm。補強圈的有效面積為=2677.884由此得到由補強圈提供的有效金屬截面積為=2677.884故，此補強圈可用其標記為450×14HG215361992 （4）、確定補強圈的結(jié)構(gòu)根據(jù)設備的工藝條件，可選擇B型補強圈，查化工設備圖611中的B型加強圈，其孔內(nèi)錐形部分深度S=12.6mm，內(nèi)徑=495mm=人孔筒節(jié)的公稱直徑DN（450mm）+厚度×2其結(jié)構(gòu)如下圖所示：（5）人孔法蘭的尺寸法蘭類型：帶頸對焊法蘭標準號： HG205951995密封面形式：MFM 公稱壓力范圍：2.5 MPa公稱直徑：450mm

32、帶頸對焊法蘭結(jié)構(gòu)圖如下所示：法蘭結(jié)構(gòu)圖帶頸對焊法蘭結(jié)構(gòu)帶頸對焊法蘭的尺寸 ：根據(jù)化工設備第六章第一節(jié)表6-5，其值采用內(nèi)差法計算得出。公稱直徑：DN=450mm公稱壓力：PN=2.5MPa法蘭外徑：D=610mm螺栓孔中心圓直徑：=565mm凹面密封面外徑：=523mm凹面密封面內(nèi)徑：=512mm凸面密封外徑：=508mm法蘭盤厚度：=40mm短節(jié)高：H=100mm短節(jié)厚度：=14mm過渡段圓角：R=12mm螺栓孔：d=27mm螺栓規(guī)格：M20法蘭標記：法蘭-MFM450 2.5 JB/T 47032000 （6）、人孔的焊接及熱處理人孔的焊接工藝與筒體的焊接工藝一致，其焊縫編號A11、A12

33、；其熱處理與筒體熱處理一致，主要是消除焊接應力。（7）、回轉(zhuǎn)式人孔結(jié)構(gòu)圖如下：六、安全閥和接管一、設計條件公稱直徑 DN=100mm二、安全閥接管的計算參照化工設備第六章第二節(jié)(1)、確定是否要補強按照GB150規(guī)定，由于接管公稱外徑已經(jīng)大于不另行補強的最大直徑89mm。故此開孔需要補強。（2）、補強計算計算開孔后被削弱的金屬截面積A，查化工設備表310確定算負偏差為0.8mm，其腐蝕裕量為1.5mm，得壁厚附加量為C=+=2.3mm開孔直徑 d=+2C=118.6mm查化工設備表36和37得筒體在設計溫度下材料的許用應力=163MPa，鋼管的許用應力=163MPa，材質(zhì)與筒體一致，故強度削弱

34、系數(shù)=1筒體開孔處計算厚度=15.64mm接管有效厚度=4.7mmA=+=1850.16、確定有效補強范圍因B=2d=237.2mm則B=d+=159.2mm故取大值，則B=237.2mm外側(cè)有效高度=28.8mm因=28.8mm，故人孔的筒節(jié)的內(nèi)側(cè)有效高度取=28.8mm、計算有效范圍內(nèi)用來補強的金屬面積.a 、計算殼體多余金屬截面積：=17.7mm則=（B-d）（-）-2（）（-）（1-） =244.32b、計算人孔筒節(jié)多余的筒壁截面積= 4.7mm 則 =0.34mm所以 =435.64c、計算焊縫金屬截面積取焊角高度為20mm，故焊縫截面積為=81mm用來補強的金屬面積為=+=760.

35、96<A=1850.16由于<A=1850.16，故需要另行補強。（3）確定標準補強圈尺寸由于上計算可知，需要由補強圈提供的金屬截面積為A-=1089.2取補強圈厚度=16mm，板厚負偏差=0.8mm由于補強圈與空氣接觸，有輕微腐蝕，取腐蝕裕量=1.5mm，故補強圈有效厚度為=13.7mm根據(jù)人孔和筒體的公稱直徑DN為100mm，查化工設備表611得補強圈外徑=200mm。補強圈的有效面積為=1178.2由此得到由補強圈提供的有效金屬截面積為=1178.2=1089.2故，此補強圈可用其標記為100×16HG 215061992 （4）、確定補強圈的結(jié)構(gòu)及接管外伸量根據(jù)設

36、備的工藝條件，可選擇B型補強圈，查化工設備圖611 中的B型加強圈，其孔內(nèi)錐形部分深度=4mm，內(nèi)徑=其結(jié)構(gòu)圖如下：（5）、法蘭的選擇及尺寸公稱直徑 DN=100mm公稱壓力 PN=1.65MPa外徑 D=114mm根據(jù)工藝設備的條件，選擇帶頸平焊法蘭，密封面形式為突面RF，公稱壓力等級為2.5級根據(jù)化工設備第六章第一節(jié)表67查得法蘭外徑:D=235mm公稱直徑：DN=100mm螺栓孔中心圓直徑：K=190mm螺栓孔直徑：L=22mm螺紋公稱直徑:Th=M20螺栓孔數(shù)量：n=8個帶頸平焊法蘭結(jié)構(gòu)圖如下：七、放氣管、備用管、進液口接管及法蘭選用一、設計條件放氣管、備用管、進液口接管的公稱直徑DN

37、=80mm公稱壓力 PN=1.65MPa根據(jù)化工設備第六章第二節(jié)查613，接管的外伸出量長度L=150mm二、確定是否需要補強按照GB150規(guī)定，由于接管的公稱直徑外徑89mm不另行補強的最大直徑，故開孔不需要補強。三、接管的法蘭類型及鏈接尺寸根據(jù)化工設備第六章表62及設備工藝條件選擇法蘭類型為帶頸平焊法蘭，密封面形式為凹凸面（MFM）管法蘭的鏈接尺寸：法蘭外徑：D=200mm螺栓孔中心圓直徑：K=160mm螺栓孔直徑：L=18mm螺紋公稱直徑;Th=M16螺栓孔數(shù)量：n=8個帶頸平焊法蘭結(jié)構(gòu)圖如下：四、接管的選用及基本尺寸根據(jù)設備的工藝及設計條件，其管的公稱直徑為DN=80mm，長度L=15

38、0mm，其接管盡量與筒體的材料一致。五、法蘭及接管的焊接和組裝工藝根據(jù)前面的安全閥及接管的焊接工藝進行參照，可以適當修訂，其組裝工藝也根據(jù)安全閥及接管的組裝的工藝進行參照，在其設備工藝的條件下可以做適當修訂。八、其他接口接管一、根據(jù)設計條件可知：液面計接管的公稱直徑：DN=20mm壓力計接管的公稱直徑：DN=32mm平衡管、排液口、氣相口、汽液口接管的公稱直徑：DN=50mm測溫口接管的公稱直徑：DN=25mm根據(jù)化工設備第六章第二節(jié)查表613，接管伸出長度L=150mm。二、確定是否需要補強按照GB150規(guī)定，由于接管的公稱外徑89mm不另行補強的最大直徑，故開孔不需要補強。三、接管法蘭的類

39、型及連接尺寸根據(jù)化工設備第六章表62及設備工藝條件選擇法蘭類型為帶頸平焊法蘭，密封面形式為凹凸面（MFM）， 材質(zhì)與一致。1、液面計管法蘭的連接尺寸：公稱直徑：DN=20mm法蘭外徑：D105=mm螺栓孔中心圓直徑：K=75mm螺栓孔直徑：L=14mm螺紋公稱直徑;Th=12M螺栓孔數(shù)量：n=4個2、壓力計管法蘭的連接尺寸：公稱直徑：DN=32mm法蘭外徑：D=115mm螺栓孔中心圓直徑：K=85mm螺栓孔直徑：L=14mm螺紋公稱直徑;Th=M12螺栓孔數(shù)量：n=4個3、平衡管、排液口、氣相口、汽液口接管管法蘭的連接尺寸：公稱直徑：DN=50mm法蘭外徑：D=165mm螺栓孔中心圓直徑：K=125mm螺栓孔直徑：L=18mm螺紋公稱直徑;Th=M16螺栓孔數(shù)量：n=4個4、測溫口的管法蘭連接尺寸：公稱直徑：DN=25mm法蘭外徑：D=115mm螺栓孔中心圓直徑：K=125mm螺栓孔直徑：L=14mm螺紋公稱直徑;Th=M12螺栓孔數(shù)量：n=4個四、法蘭的結(jié)構(gòu)圖如下：注：焊