臥式液氨儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)

1、1前前 言言.12設(shè)計(jì)總論設(shè)計(jì)總論.22.1設(shè)計(jì)任務(wù).22.2材料及結(jié)構(gòu)的選擇與論證.22.2.1材料的選擇.22.2.2封頭的選擇.32.2.3人孔的選擇.32.2.4容器支座的選擇.42.2.5密封裝置設(shè)計(jì).52.2.6開孔和開孔補(bǔ)強(qiáng).62.2.7焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).73設(shè)計(jì)計(jì)算設(shè)計(jì)計(jì)算.93.1確定罐體的形狀及內(nèi)徑.93.2設(shè)計(jì)主要技術(shù)參數(shù)的確定.143.2.1設(shè)計(jì)壓力.143.2.2設(shè)計(jì)溫度.143.2.3厚度及厚度附加量.153.2.4焊接接頭系數(shù).163.2.5許用應(yīng)力.163.3筒體厚度設(shè)計(jì).173.4封頭壁厚設(shè)計(jì).193.5水壓試驗(yàn)及強(qiáng)度校核.193.6人孔并核算開孔補(bǔ)強(qiáng).203.6

2、.1人孔的選擇.203.6.2開孔補(bǔ)強(qiáng)的計(jì)算.213.6.3補(bǔ)強(qiáng)圈設(shè)計(jì).243.7核算承載能力并選擇鞍座.243.7.1承載核算.243.7.2鞍座的選擇.253.8液面計(jì)選擇.263.9壓力計(jì)選擇.263.10安全閥選擇.273.11接口管選擇.274筒體和封筒體和封頭頭的的應(yīng)力校核計(jì)算應(yīng)力校核計(jì)算.294.1由彎矩引起的軸向應(yīng)力校核.294.2筒體和封頭切向應(yīng)力校核.325結(jié)結(jié) 論論.33參考參考文文獻(xiàn)獻(xiàn).34謝謝 辭辭.35附附 錄錄.36本儲(chǔ)罐技術(shù)要求.36主要設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)列表.36接管方位示意圖.37壓力容器裝配結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖.38臥式液氨儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)摘要：用于儲(chǔ)存或盛裝氣體、液體、液化氣體等介質(zhì)

3、的儲(chǔ)罐，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(yīng)用。本設(shè)計(jì)運(yùn)用常規(guī)設(shè)計(jì)的方法，對(duì)臥式液氨儲(chǔ)罐的筒體、封頭進(jìn)行厚度設(shè)計(jì)計(jì)算，對(duì)水壓試驗(yàn)進(jìn)行校核，并對(duì)所開人孔進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)。按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選擇密封裝置、人孔、支座、接口管以及部分安全附件。根據(jù)設(shè)計(jì)時(shí)的需要附上一些儲(chǔ)罐零件圖與儲(chǔ)罐裝配簡(jiǎn)圖。完成了一個(gè)相對(duì)比較完整的臥式液氨儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)。關(guān)鍵字關(guān)鍵字：儲(chǔ)罐；壓力容器；設(shè)計(jì)；計(jì)算Design of Horizontal Type Liquid Ammonia Storage TankAbstract: Storage tank is used to store or pack gases, l

4、iquids, liquefaction gases and other media. It is widely used in the chemical industry, petroleum, energy, light industry, environmental protection, pharmacy and food industries. Conventional design methods is used in this design to calculate and design the thickness of the horizontal cylinder of li

5、quid ammonia storage tank and the head, check the water pressure test, and reinforced design of the opened manhole. Selected hermetic devices, manhole, supports, hicky tube and security accessories according to related standard. It includes some simplified drawing of tank parts and tank assembly acc

6、ording to the needs of this design. A relatively completed design of horizontal liquid ammonia storage tank is accomplished.Keywords: storage tank; pressure vessel; design; calculate11 前 言壓力容器是一種密閉的承壓容器，通常是由板、殼組合而成的焊接結(jié)構(gòu)。其應(yīng)用廣泛且用量大，但又比較容易發(fā)生事故且事故往往是嚴(yán)重的。壓力容器的設(shè)計(jì)一般有筒體、封頭、密封裝置、支座、接口管、人孔及安全附件等組成。與任何工程設(shè)計(jì)一樣，壓

7、力容器的設(shè)計(jì)目標(biāo)也是對(duì)新的或該進(jìn)的工程系統(tǒng)和裝置進(jìn)行創(chuàng)新和優(yōu)化，以滿足人們的愿望與需要。具體來說，壓力容器的設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)的特定要求，遵循設(shè)計(jì)工作的基本規(guī)則或規(guī)范，以及材料控制結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)制造工藝檢驗(yàn)及質(zhì)量管理等方面的規(guī)則，并盡可能地采用標(biāo)準(zhǔn)1。液氨儲(chǔ)罐是合成氨工業(yè)中必不可少的儲(chǔ)存容器，所以本設(shè)計(jì)過程的內(nèi)容包括容器的材質(zhì)的選取、容器筒體結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度的設(shè)計(jì)，密封的設(shè)計(jì)、罐體壁厚設(shè)計(jì)、封頭壁厚設(shè)計(jì)、確定支座，人孔及接管、開孔補(bǔ)強(qiáng)的情況以及焊接形式的設(shè)計(jì)與選取。在設(shè)計(jì)過程中要綜合考慮經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性和安全可靠性。設(shè)備的選擇大都有相應(yīng)的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)時(shí)可以直接選用符合設(shè)計(jì)條件的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備零部件，也有一些

8、設(shè)備沒有相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，則選擇合適的非標(biāo)設(shè)備。各項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)都正確參考了行業(yè)使用標(biāo)準(zhǔn)或國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，這樣讓設(shè)計(jì)有章可循，并考慮到結(jié)構(gòu)方面的要求，合理地進(jìn)行設(shè)計(jì)。此次設(shè)計(jì)主要原理來自過程設(shè)備設(shè)計(jì)一書以及其他參考資料13。本設(shè)計(jì)的液料為液氨，它是一種無色液體。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)。蒸汽與空氣混合物爆炸極限1625%(最易引燃濃度 17%)。氨在 20水中溶解度 34%,25時(shí)，在無水乙醇中溶解度 10%，在甲醇中溶解度 16%，溶于氯

9、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。設(shè)計(jì)一臺(tái)具體的化工設(shè)備或容器，必須全面考慮設(shè)計(jì)對(duì)象的工況條件，使其有：1. 總體結(jié)構(gòu)合理、符合工藝要求，高效、可靠、經(jīng)濟(jì)；2. 保證受壓元件強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，密封良好，使用期內(nèi)具有安全壽命；3. 力求制造、運(yùn)輸、安裝、維修簡(jiǎn)便，易于實(shí)現(xiàn)質(zhì)量監(jiān)檢與控制；4. 符合國(guó)家設(shè)計(jì)規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)，符合勞動(dòng)部門法規(guī)。設(shè)計(jì)概要1. 強(qiáng)度、穩(wěn)定性及密封設(shè)計(jì)1) 根據(jù)設(shè)計(jì)條件及所造的結(jié)構(gòu)、材料進(jìn)

10、行強(qiáng)度、穩(wěn)定性及密封計(jì)算，以確定設(shè)備或容器的機(jī)械尺寸。通過計(jì)算，常會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)加以修改，使之更加合理。22) 施工圖設(shè)計(jì) 根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算的結(jié)果，繪制施工圖，確定制造技術(shù)要求，提出各零件質(zhì)量及設(shè)備總重、材料、品種、規(guī)格、用量及標(biāo)準(zhǔn)件、外構(gòu)件等。2. 編寫技術(shù)文件1) 計(jì)算書2) 設(shè)計(jì)說明書 內(nèi)容應(yīng)包含技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，并表明技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)位生產(chǎn)能力與消耗系數(shù)；材料消耗與生產(chǎn)；維護(hù)管理費(fèi)用。3) 設(shè)計(jì)圖紙3. 設(shè)計(jì)可行性論證 設(shè)備或容器設(shè)計(jì)的可行性分析應(yīng)就以下諸方面論證：1) 任務(wù)來源，目的與意義；2) 設(shè)計(jì)對(duì)象在國(guó)內(nèi)外的現(xiàn)狀及發(fā)展；3) 結(jié)構(gòu)合理性、技術(shù)指標(biāo)、技術(shù)可行性、技術(shù)關(guān)鍵；4) 原材料來源及價(jià)格；5

11、) 制造工藝、運(yùn)輸、安裝、維護(hù)、管理的特殊要求；6) 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，產(chǎn)品成本與投資3 4 20。2設(shè)計(jì)總論2.1設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)一個(gè)容積為 150.0m3液氨臥式貯罐。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表如表 2-1 所列：表 2-1 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表序號(hào)項(xiàng)目數(shù)值單位備注1名稱臥式液氨儲(chǔ)罐2用途液氨儲(chǔ)藏3最高工作壓力2.5MPa4最高工作溫度555全容積150M6裝料系數(shù)0.25T/立方米7工作介質(zhì)名稱及特性液氨2.2材料及結(jié)構(gòu)的選擇與論證2.2.1材料選擇根據(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，貯罐可選用一般鋼材，根據(jù)液氨貯罐的工作壓力、工作溫度和介質(zhì)的性質(zhì)可知該設(shè)備為一中壓常溫設(shè)備，介質(zhì)

12、對(duì)碳鋼的腐蝕作用很小。故選材料時(shí)，主要考慮的強(qiáng)度指標(biāo)（指 s和 b）和塑性指標(biāo)適合的材料，內(nèi)罐貯存中溫液氨，可以考慮20R、16MnR 這兩種鋼種。如果純粹從技術(shù)角度看，建議選用 20R 類的低碳鋼板，316MnR 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)，16MnR鋼板為比較經(jīng)濟(jì)。其中 16MnR 的機(jī)械加工性能、強(qiáng)度和塑性指標(biāo)都比較好，綜合金屬的強(qiáng)度、剛度、溫度、抗腐蝕能力等方面考慮選用 16MnR 制作罐體和封頭。所以在此選擇 16MnR 鋼板作為制造筒體和封頭材料。鋼板標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為 GB6654-1996。筒體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為圓筒形。因?yàn)樽鳛槿萜髦黧w的圓柱形筒體，制造容易

13、，安裝內(nèi)件方便，而且承壓能力較好，這類容器應(yīng)用最廣3 6。2.2.2封頭的選擇壓力容器封頭的種類較多，分為凸形封頭、錐殼、變徑段、平蓋及緊縮口等，其中凸形封頭包括半球形封頭、橢圓形封頭、碟形封頭和球冠形封頭。可參閱文獻(xiàn)1137139 頁。常見容器凸形封頭形式如圖 2-1 示14。圖 2-1 常見容器凸形封頭的形式從受力與制造方面分析來看，球形封頭是最理想的結(jié)構(gòu)形式。但缺點(diǎn)是深度大，沖壓較為困難；橢圓封頭濃度比半球形封頭小得多，易于沖壓成型，是目前中低壓容器中應(yīng)用較多的封頭之一。平板封頭因直徑各厚度都較大，加工與焊接方面都要遇到不少困難。從鋼材耗用量來看：球形封頭用材最少，比橢圓開封頭節(jié)約，平板

14、封頭用材最多。因此，從強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)和制造方面綜合考慮，采用橢圓形封頭較為合理11。2.2.3人孔的選擇壓力容器人孔是為了檢查設(shè)備的內(nèi)部空間以及安裝和拆卸設(shè)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(gè)手柄。選用時(shí)應(yīng)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(jiǎn)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，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

15、、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。選擇使用上有較大的靈活性。常見的人孔形狀有圓形和橢圓形兩種，為使操作人員在能夠自由出入，圓形人孔的直徑至少應(yīng)為 400，橢圓形人孔的尺寸一般為 350 4501 2。4人孔標(biāo)準(zhǔn) HG21524-95 規(guī)定 PN1.0Mpa 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) Di1000 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。通?？梢愿鶕?jù)操作需要選擇，本設(shè)計(jì)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8。2.2.4

16、容器支座的選擇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不同。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腿式支座、支承式支座、耳式支座和裙式支座四種；臥式容器支座有鞍座，圈座和支腿三種。而球形容器多采用柱式或裙式支座。鞍座是應(yīng)用最廣泛的一種臥式支座，鞍座普遍使用雙鞍座支承。從應(yīng)力分析看，承受同樣載荷且具有同樣截面幾何形狀和尺寸的梁采用多個(gè)支承比采用兩個(gè)支承優(yōu)越，因?yàn)槎嘀С性诹粌?nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力較小。所以，從理論上說臥式容器的支座數(shù)目越多越好。但在是實(shí)際上臥式容器應(yīng)盡可能設(shè)計(jì)成雙支座，這是因?yàn)楫?dāng)支點(diǎn)多于兩個(gè)時(shí)，各支承平面的影響如容器簡(jiǎn)體的彎曲度

17、和局部不圓度、支座的水平度、各支座基礎(chǔ)下沉的不均勻性、容器不同部位抗局部矯形的相對(duì)剛性等等，均會(huì)影響支座反力的分布。因此采用多支座不僅體現(xiàn)不出理論上的優(yōu)越論反而會(huì)造成容器受力不均勻程度的增加，給容器的運(yùn)行安全帶來不利的影響。所以一般臥式儲(chǔ)罐最好采用雙鞍座支承。圈座一般用于大直徑薄壁容器和真空操作的容器。腿式支座簡(jiǎn)稱支腿，因這種支座在與容器殼壁連接處會(huì)造成嚴(yán)重的局部應(yīng)力，故只適合用于小型設(shè)備（DN1600，L5m） 。綜上考慮在此選擇雙個(gè)鞍座作為儲(chǔ)罐的支座,一個(gè) S 型，一個(gè) F 型2。另外，由材料力學(xué)可知，對(duì)于雙支座上受均布載荷的簡(jiǎn)支梁，若梁的全長(zhǎng)為 L,則當(dāng)外伸長(zhǎng)度為時(shí)，雙支座跨距中間截面的

18、最大彎矩和支座截面處的彎矩絕0.207AL對(duì)值相等，從而使上述兩截面處應(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，通常取尺寸值，為此中國(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn) JB 4731鋼制臥式容器0.2L規(guī)定取，A 值最大不得超過。否則由于容器外伸端的作用將使支座截0.2AL0.25L面處的應(yīng)力過大。其中 A 為封頭切線至支座中心線之距離，L 為兩封頭切線間之距離，此外，由于封頭的抗彎剛度大于圓筒的抗彎剛度，故封頭對(duì)于支座處圓筒的抗彎剛度具有局部的加強(qiáng)作用1 10。5圖 2-2 鞍式支座總體圖2.2.5密封裝置設(shè)計(jì)壓力容器的可拆密封裝置形式很多，如中低壓容器中的螺紋連接、承插式連接和螺栓法蘭連接等，

19、其中以結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝配比較方便的螺栓法蘭連接用得最普遍。螺栓法蘭連接主要有法蘭、螺栓和墊片組成。螺栓的作用有兩個(gè)：一是提供預(yù)緊力實(shí)現(xiàn)初始密封，并承擔(dān)內(nèi)壓產(chǎn)生的軸向力；二是使螺栓法蘭連接變?yōu)榭刹疬B接。墊片裝在兩個(gè)法蘭中間，作用是防止容器發(fā)生泄漏。法蘭上由螺栓孔，以容納螺栓。螺栓法蘭連接設(shè)計(jì)的一般目的是：對(duì)于已知的墊片特性，確定安全、經(jīng)濟(jì)的法蘭和螺栓尺寸，使接頭的泄漏率在工藝和環(huán)境允許范圍內(nèi)，使接頭內(nèi)的應(yīng)力在材料允許范圍內(nèi)，即確保密封性和結(jié)構(gòu)完整性。螺栓法蘭連接設(shè)計(jì)關(guān)鍵要解決兩個(gè)問題：一是保證連接處“緊密不漏” ；二是法蘭應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度，不致因受力而破壞。實(shí)際應(yīng)用中，螺栓法蘭連接很少因強(qiáng)度不足而破

20、壞，大多因密封性能不良而導(dǎo)致泄漏。因此密封設(shè)計(jì)是螺栓法蘭連接中的重要環(huán)節(jié)，而密封性能的優(yōu)劣又與壓緊面和墊片有關(guān)1 14。1. 法蘭壓緊面的選擇壓緊面主要應(yīng)根據(jù)工藝條件、密封口徑以及墊片等進(jìn)行選擇。常用的壓緊面形式有全平面圖 2-3（a） 、突面圖 2-3（b） 、凹凸面圖 2-3（c） 、榫槽面圖 2-3（d） 及環(huán)連接面（或稱 T 形槽） 圖 2-3（e） 等，其中以突面、凹凸面、榫槽面最為常用。圖 2-3 壓緊面的形式62. 墊片的選擇墊片是螺栓法蘭連接的核心，密封效果的好壞主要取決于墊片的密封性能。設(shè)計(jì)時(shí)，主要應(yīng)根據(jù)介質(zhì)特性、壓力、溫度和壓緊面的形狀來選擇墊片的結(jié)構(gòu)形式、材料和尺寸，通常

21、兼顧價(jià)格、制造和更換是否方便等因素?；疽笫侵谱鲏|片的材料不污染工作介質(zhì)、耐腐蝕、具有良好的變形能力和回彈能力，以及在工作溫度下不易變質(zhì)硬化或軟化等。對(duì)于化工、石油、輕工、食品等生產(chǎn)中常用的介質(zhì)，可以參閱墊片選用表選用墊片，查得結(jié)果如下表?？蓞⒖嘉墨I(xiàn)1149157 頁。表 2-2 墊片選用表墊片介質(zhì)法蘭公稱壓力MPa工作溫度密封面形式材料氨2.5150凹凸橡膠墊中壓橡膠石棉板法蘭連接主要優(yōu)點(diǎn)是密封可靠、強(qiáng)度足夠及應(yīng)用廣泛。缺點(diǎn)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(duì)焊法蘭。平焊法蘭又分為甲型與乙型兩種。甲型平焊法蘭有 PN0.25MPa、0.6MPa、1.0MPa、1.6MP

22、a，在較小范圍內(nèi)（DN3002000）適用溫度范圍為-20300。乙型平焊法蘭用于 PN0.25MPa4.0MPa 壓力等級(jí)中較大的直徑范圍，適用的全部直徑范圍為 DN3003000，適用溫度范圍為-20350。對(duì)焊法蘭具有厚度更大的頸，進(jìn)一步增大了剛性。用于更高壓力的范圍（PN0.6MPa6.4MPa）適用溫度范圍為-2045。法蘭設(shè)計(jì)優(yōu)化原則：法蘭設(shè)計(jì)應(yīng)使各項(xiàng)應(yīng)力分別接近材料許用應(yīng)力值，即結(jié)構(gòu)材料在各個(gè)方向的強(qiáng)度都得到較充分的發(fā)揮?？蓞⒖嘉墨I(xiàn)6209227 頁。法蘭設(shè)計(jì)時(shí)，須注意以下二點(diǎn)：管法蘭鋼制管法蘭、墊片、緊固件設(shè)計(jì)參照HG20592HG20635 的規(guī)定。故本設(shè)計(jì)選用長(zhǎng)頸堆焊法蘭，

23、標(biāo)準(zhǔn)號(hào) JB/T 4703-2000；密封面的形式為凹凸面密封，代號(hào) MFM；法蘭名稱：一般法蘭，代號(hào)：法蘭14。標(biāo)記為：法蘭 MFM 3800-2.5、68-155 JB/T 4703-20002.2.6開孔和開孔補(bǔ)強(qiáng)由于各種工藝和結(jié)構(gòu)上的要求，不可避免地要在容器上開孔并安裝接管。開孔以后，除削弱器壁的強(qiáng)度外，在殼體和接管的連接處，因結(jié)構(gòu)的連續(xù)性被破壞，會(huì)產(chǎn)生很高的局部應(yīng)力，給容器的安全操作帶來隱患，因此壓力容器設(shè)計(jì)必須充分考慮開孔的補(bǔ)強(qiáng)問題。壓力容器開孔補(bǔ)強(qiáng)的計(jì)算方法有多種，為了計(jì)算方便，采用等面積補(bǔ)強(qiáng)法，即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

24、殼體的材料相同時(shí)，則補(bǔ)強(qiáng)面積等于削弱的面積1 2。補(bǔ)強(qiáng)材料采用 16MnR。壓力容器接管補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)通常采用局部補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)，主要有補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)、厚壁接管補(bǔ)強(qiáng)和整鍛件補(bǔ)強(qiáng)三種形式，如圖 2-4 所示。7圖 2-4 補(bǔ)強(qiáng)元件的基本類型1)補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng) 這是中低壓容器使用最為廣泛的補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)，補(bǔ)強(qiáng)圈貼焊在殼體與接管連接處，如圖 2-4（a）所示。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、原材料易解決、安全、可靠、使用經(jīng)驗(yàn)豐富等優(yōu)點(diǎn)。但補(bǔ)強(qiáng)圈與殼體金屬之間不能完全貼合，傳熱效果差，在中溫以上使用時(shí)，二者存在較大的熱膨脹差，因而使補(bǔ)強(qiáng)區(qū)域產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力；另外，補(bǔ)強(qiáng)圈與殼體采用搭接連接，難以與殼體形成整體，所以抗疲勞性能差。這種補(bǔ)

25、強(qiáng)結(jié)構(gòu)一般使用在靜載、常溫、中低壓、材料的標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度低于 540MPa、補(bǔ)強(qiáng)圈厚度小于或等于、殼體名義厚度不大于 38的場(chǎng)合。1.5nn2)厚壁接管補(bǔ)強(qiáng) 即在開孔處焊上一段厚壁接管，如圖 2-4（b）所示。由于接管的加厚部分正處于最大應(yīng)力區(qū)域內(nèi)，故比補(bǔ)強(qiáng)圈更能有效地降低應(yīng)力集中系數(shù)。接管補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，焊縫少，焊接質(zhì)量容易檢查，因此補(bǔ)強(qiáng)效果較好。高強(qiáng)度低合金鋼制壓力容器由于材料缺口敏感性較高，一般都采用該結(jié)構(gòu)，但必須保證焊縫全熔透。3)整鍛件補(bǔ)強(qiáng) 該補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)是接管和部分殼體連同補(bǔ)強(qiáng)部分做成整體鍛件，再與殼體和接管焊接，如圖 2-4（c）所示。此補(bǔ)強(qiáng)只在重要壓力容器中應(yīng)用，如核容器，材料屈服點(diǎn)在

26、 500MPa 以上的容器開孔及受低溫、高溫、疲勞載荷容器的大直徑開孔等?？蓞⒖嘉墨I(xiàn)1173180 頁。2.2.7 焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)壓力容器各受壓部件的組裝大多采用焊接方式，焊縫的接頭形式和坡口形式的設(shè)計(jì)直接影響到焊接的質(zhì)量與容器的安全，因而必須對(duì)容器焊接接頭的結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。焊縫系指焊件經(jīng)焊接所形成的結(jié)合部分，而焊接接頭是焊縫、熔合線盒熱影響區(qū)的總稱。焊接接頭形式一般有被焊接兩金屬件的相互結(jié)構(gòu)位置來決定，統(tǒng)稱分為對(duì)接接頭、角接接頭及 T 字接頭、搭接接頭。見圖 2-5。對(duì)接接頭時(shí)壓力容器中最常用的焊接接頭形式?？蓞㈤單墨I(xiàn)1186189 頁。8（a）對(duì)接接頭（b）角接接頭（c）搭接接頭圖 2-5

27、 焊接接頭的三種形式為了保證全熔透和焊接質(zhì)量，減少焊接變形，施焊前，一般需將焊件連接處預(yù)先加工成各種形狀，稱為焊接坡口。不同的焊接坡口，適用于不同的焊接方法和焊件厚度?；镜钠驴谛问接?5 種，即形、形、單邊形、U 形和 J 形，如圖 2-6 所示。圖 2-6 坡口基本形式壓力容器焊接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)遵循以下基本原則。1)盡量采用對(duì)接接頭 前已述及，對(duì)接接頭易于保證焊接質(zhì)量，因而除容器殼體上所有的縱向及環(huán)向焊接接頭、凸形封頭上的拼接焊接接頭，必須采用對(duì)接接頭外，其他位置的焊接結(jié)構(gòu)也應(yīng)盡量采用對(duì)接接頭。2)盡量采用全熔透的結(jié)構(gòu)，不允許產(chǎn)生未熔透缺陷 所謂未熔透是指基本金屬盒焊縫金屬局部未完成熔合而留下

28、空隙的現(xiàn)象。未熔透往往是導(dǎo)致脆性破壞的起裂點(diǎn)，在交變載荷作用下，它也可能誘發(fā)疲勞。3)盡量減少焊縫處的應(yīng)力集中 焊接接頭常常是脆性斷裂和疲勞的起源處，因此，在設(shè)計(jì)焊接結(jié)構(gòu)時(shí)必須盡量減少應(yīng)力集中。如對(duì)接接頭應(yīng)盡可能采用等厚度焊接，對(duì)于不等厚度鋼板的對(duì)接，應(yīng)將較厚板按一定斜度削薄過渡，然后再進(jìn)行焊接，以避免形狀突變，減緩應(yīng)力集中程度。一般當(dāng)薄板厚度不大于 10，兩板厚度差2超過 3；或當(dāng)薄板厚度大于 10，兩板厚度差超過薄板的 30%，或超過 5時(shí)，2均需按圖 2-7 的要求削薄厚板邊緣。9圖 2-7 板厚不等時(shí)的對(duì)接接頭綜上所述，本設(shè)計(jì)采用全熔透的對(duì)接接頭形式。3設(shè)計(jì)計(jì)算3.1確定罐體的形狀及內(nèi)

29、徑根據(jù)工藝要求，液氨儲(chǔ)罐可設(shè)計(jì)為罐身為圓筒形，兩端均用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭的臥式容器5。根據(jù)化工設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)標(biāo)準(zhǔn) GB 9019-88 中的表 3-1 壓力容器的公稱直徑，筒體的容積、面積及質(zhì)量查標(biāo)準(zhǔn) GB 9019-88 表 3-2。表 3-1 筒體用鋼板卷制時(shí)，容器的公稱直徑表300350400450500550600650700750800900100011001200130014001500160017001800190020002100220023002400250026002800300032003400350036003800400042004400450046004800500052

30、0054005500560058006000標(biāo)記示例：直徑 1200的容器的公稱直徑：公稱直徑 DN 1200 GB 9019-8810表 3-2 筒體的容積、面積及質(zhì)量表 一米高筒節(jié)鋼板質(zhì)量（）壁厚公稱直徑Dg一米高的容積V一米高的內(nèi)表面積BF34568101214161820222426283030035040045050055060065070080090010001100120013001400150016001800200022002400260028003000320034003600380040000.0710.0960.1260.1590.1960.2380.2830.3320

31、.3850.5030.6360.7850.9501.1311.3271.5391.7672.0172.5453.1423.8014.5245.3096.1587.0308.0509.07510.18011.34012.5660.941.101.261.411.511.741.882.042.202.512.833.143.463.774.094.404.715.035.666.286.817.558.178.809.4310.0510.6811.3211.8312.57222630343741453035404550556065697980374450566268758187991121241

32、361491611731861984460677582909710511913414916417819320822323826729632235659791001211301401591791992182382582782973173563974364755145545936326727117517909912515017620022424927429832334837239744649554559664469374279184189093998811915018021324027029635841844647653659665571477483188195010081070112611861

33、752113502803153484184875566276957148349039701040110811771246131513833633994795676367167958749601030111011901267134614241514158240845054063072080698598410801160125013381425151716061693178050360270080089799510931194129013901490158716871785188419806627708809871095120413141422153116401745185719652047218

34、5840960108012001318143515531671179019082027214522632380914104011701300142915561684181219402069219723252453258598611241263140015401677181519562091222923672505264327851058120613531501165017981946209422422390253326862834298511封頭尺寸表如下表 3-3。 表 3-3 封頭尺寸表 公稱直徑gD曲邊高度1h直邊高度2h內(nèi)表面積 F()容積（m）14003502540502.232.2

35、92.330.3980.4210.43616004002540502.892.973.020.5870.5130.530（1700）4252540503.253.343.390.7000.7340.75718004502540503.643.733.780.8260.8660.889（1900）47525404.054.140.9711.0120005002540504.484.574.631.131.181.20（2100）525405.031.3622005502540505.405.505.571.491.541.58（2300）575406.001.7624006002540506.4

36、16.5260601.932.002.0526006502540507.507.637.712.432.512.56280070040508.828.913.123.183000750405010.110.23.823.893200800405011.511.64.614.69340036003800400085090095010005050505013.014.616.217.95.606.627.759.0212封頭容積、重量查標(biāo)準(zhǔn) JB 1154-73 中表 3-4。表 3-4 以內(nèi)經(jīng)為公稱直徑的碳素鋼、普通低合金鋼、復(fù)合鋼板制橢圓形封頭質(zhì)量 厚度e4681012141618202224

37、26直邊高度2h254050公稱直徑gD重量 G（）300350400450500550600650700800900100011001200130014001500160017001800190020002100220023002400260028003000320034003600380040003.885.126.538.2010.011.913.816.318.523.930.236.75.897.739.9012.315.117.921.224.528.236.045.255.566.878.691.61061211377.9713.320.123.928.332.737.748.4

38、60.974.189.210612314216218520823225828418.327.137.750.363.679.697.411613715918420923726629733036440043847451922.132.746.060.071.297.311716522128532035839743848252757562273084296526.038.553.971.491.31131371942583344195135636166727288529851120127030.045.261.581.6104129157222296383479588705835975112012

39、80146050.570.091.8117147178250334431540663782940110012701450164059.080.510613616820328538048860674689510501230142016201740208023202570285088.61181501862243154205386748229871160136015701780204097.613016520424634445859073690210801280149017201960222025002800310034401792222683744986428009781170138016201

40、8602130241013續(xù)表 3-4厚度e28303234363840424650直邊高度2h50公稱直徑gD重量 G（）3003504004505005506006507008009001000110012001300140015001600170018001900200021002200230024002600280030003200340036003800400023929040453869286410601260150017402010230026002920326036304010311435579743928113013601600187021602460279046661979

41、599312101450172020002300263029803350374041604600497659846106012801540182021202450280031707029101120136016401940226026002970336037804220468051807439531180146017302040239027503140356010001250152018302160252029003310376010601320160019202260264030403480394014501760212025002910335038201580193023102720317

42、0366014試選用筒體內(nèi)徑 Di=3800，設(shè)罐身的長(zhǎng)度為 L，則：設(shè) L=12000對(duì)容積的核算：筒體體積 V1：V1=311.340 12136.08m封頭體積 V2：經(jīng)查表得到 V2=7.753m總體積：V3122136.082 7.75151.58mVVV 3=150sVm式中設(shè)計(jì)容積，m。sV所以取筒體： L=12000。11 203800iD 3.2設(shè)計(jì)主要技術(shù)參數(shù)的確定壓力容器設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)主要有設(shè)計(jì)壓力、設(shè)計(jì)溫度、厚度及其附加量、焊接接頭系數(shù)和許用應(yīng)力等。3.2.1設(shè)計(jì)壓力設(shè)計(jì)壓力為壓力容器的設(shè)計(jì)載荷條件之一，其值不得低于最高工作壓力。而最高工作壓力系指容器頂部在正常工作過程中

43、可能產(chǎn)生的最高表壓。設(shè)計(jì)壓力應(yīng)視為內(nèi)壓或外壓容器分別取值。當(dāng)內(nèi)壓容器上裝有安全泄放裝置時(shí)，其設(shè)計(jì)壓力應(yīng)根據(jù)不同形式的安全泄放裝置確定。裝設(shè)安全閥的容器，考慮到安全閥開啟動(dòng)作的滯后，容器不能及時(shí)泄壓，設(shè)計(jì)壓力不應(yīng)低于安全閥的開啟壓力，通?？扇∽罡吖ぷ鲏毫Φ?1.051.10 倍；裝設(shè)爆破片時(shí)，設(shè)計(jì)壓力不得低于爆破片的爆破壓力。對(duì)于盛裝液化氣體的容器，由于容器內(nèi)介質(zhì)壓力為液化氣體的飽和蒸汽壓，在規(guī)定的裝量系數(shù)范圍內(nèi)，與體積無關(guān)，僅取決于溫度的變化，故設(shè)計(jì)壓力與周圍的大氣環(huán)境溫度密切相關(guān)。此外，還要考慮容器外壁有否保冷設(shè)施，可靠的保冷設(shè)施能有效地保證容器內(nèi)溫度不受大氣環(huán)境溫度的影響，即設(shè)計(jì)壓力應(yīng)根據(jù)

44、工作條件下可能達(dá)到的最高金屬溫度確定。計(jì)算壓力是指在相應(yīng)設(shè)計(jì)溫度下，用以確定元件最危險(xiǎn)截面厚度的壓力，其中包括液柱靜壓力。通常情況下，計(jì)算壓力等于設(shè)計(jì)壓力加上液柱靜壓力。當(dāng)元件所承受的液柱靜壓力小于 5%設(shè)計(jì)壓力時(shí)，可忽略不計(jì)?？蓞㈤單墨I(xiàn)1124 頁。3.2.2設(shè)計(jì)溫度設(shè)計(jì)溫度也為壓力容器的設(shè)計(jì)載荷條件之一，它是指容器在正常情況下，設(shè)定元件的金屬溫度（沿元件金屬截面的溫度平均值） 。當(dāng)元件金屬溫度不低于 0時(shí)，設(shè)計(jì)溫度不得低于元件金屬可能達(dá)到的最高溫度；當(dāng)元件金屬溫度低于 0時(shí)，其值不得高于元件金屬可能達(dá)到的最低溫度。GB150 規(guī)定設(shè)計(jì)溫度等于或等于-20的容器屬于低溫容器。元件的金屬溫度可

45、以通過傳熱計(jì)算或?qū)崪y(cè)得到，也可按內(nèi)部介質(zhì)的最15高（最低）溫度確定，或在此基礎(chǔ)上增加（或減少）一定數(shù)值。設(shè)計(jì)溫度與設(shè)計(jì)壓力存在對(duì)應(yīng)關(guān)系。當(dāng)壓力容器遇有不同的操作工況時(shí)，應(yīng)按最苛刻的壓力與溫度的組合設(shè)定容器的設(shè)計(jì)條件，而不能按其在不同工況下各自的最苛刻條件確定設(shè)計(jì)溫度和設(shè)計(jì)壓力。可參閱文獻(xiàn)1124125 頁。3.2.3厚度及厚度附加量由公式所給出的厚度為計(jì)算厚度，并未包括厚度附加量。設(shè)計(jì)時(shí)要考慮的厚度附加量由鋼材的厚度負(fù)偏差 C1和腐蝕裕量 C2組成，即 C=C1+C2,不包括加工減薄量CC3。加工減薄量一般根據(jù)具體制造工藝和板材的實(shí)際厚度由制造廠而并非由設(shè)計(jì)人員確定。因此，出廠時(shí)的實(shí)際厚度可能

46、和圖樣厚度不完全一樣。計(jì)算厚度（）是按有關(guān)公式采用計(jì)算壓力得到的厚度。必要時(shí)還用計(jì)入其他載荷對(duì)厚度的影響。設(shè)計(jì)厚度（d）系計(jì)算厚度與腐蝕裕量之和。名義厚度（n）指設(shè)計(jì)厚度加上鋼材厚度負(fù)偏差后向上圓整至鋼材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的厚度，及標(biāo)注在圖樣上的厚度。有效厚度（e）為名義厚度減去腐蝕裕量和鋼材負(fù)偏差。成形后厚度指制造廠考慮加工減薄量并按鋼板厚度規(guī)格第二次向上圓整得到的坯板厚度，再減去實(shí)際加工減薄量后的厚度，也為出廠時(shí)容器的實(shí)際厚度。一般情況下，只要成形后厚度大于設(shè)計(jì)厚度就可滿足強(qiáng)度要求。各種厚度間的關(guān)系見圖 3-1。圖 3-1 各種厚度關(guān)系圖鋼板或鋼管厚度負(fù)偏差 C1應(yīng)按相應(yīng)鋼材標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定選取。當(dāng)鋼材的

47、厚度負(fù)偏差不大于 0.25,且不超過名義厚度的 6%時(shí)，可取 C1=0。由于 GB6654壓力容器用鋼板和 GB3531低溫壓力容器用低合金鋼鋼板規(guī)定壓力容器專用鋼板的厚度負(fù)偏差不大于 0.25，一次使用該標(biāo)準(zhǔn)中鋼板厚度超過 5時(shí)（如 20R、16MnR 和16MnDR 等） ，可取=0；其他常用鋼板（如、Q235-A 以及 0Cr18Ni9 等）的厚1C20g16度負(fù)偏差見表 3-5。表 3-5 其他常用鋼板的厚度負(fù)偏差 C1值鋼板標(biāo)準(zhǔn)GB/T 3274 GB/T 3280 GB/T 4237 GB/T 4238鋼板厚度5.57.57.52525303034負(fù)偏差1C0.60.80.91.0

48、鋼板厚度3440405050606080負(fù)偏差1C1.11.21.31.8腐蝕余量主要是防止容器受壓元件由于均勻腐蝕、機(jī)械磨損而導(dǎo)致厚度削弱減薄。與腐蝕介質(zhì)直接接觸的筒體、封頭、接管等受壓元件，均應(yīng)考慮材料的腐蝕裕量。腐蝕裕量一般可根據(jù)鋼材在介質(zhì)中的均勻腐蝕速率和容器設(shè)計(jì)壽命確定。在無特殊腐蝕情況下，對(duì)于碳素鋼和低合金鋼，不小于 1；對(duì)于不銹鋼，當(dāng)介質(zhì)的腐蝕性極微2C時(shí)，可取=0。2C但腐蝕裕量只對(duì)防止發(fā)生均勻腐蝕破壞有意義；對(duì)于應(yīng)力腐蝕、氫脆和縫隙腐蝕等非均勻腐蝕，用增加腐蝕裕量的辦法來防止腐蝕效果不佳，此時(shí)應(yīng)著重于選擇腐蝕材料或進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆栏g處理?？蓞㈤單墨I(xiàn)1125126 頁。3.2.4

49、焊接接頭系數(shù)通過焊接制成的容器，焊縫中可能存在夾渣、未熔透、裂紋、氣孔等焊接缺陷，且在焊縫的熱影響區(qū)很容易形成粗大晶粒而使目的材料的強(qiáng)度或塑性有所降低，因此焊縫往往成為容器強(qiáng)度比較薄弱的環(huán)節(jié)。為彌補(bǔ)焊縫對(duì)容器整體強(qiáng)度的削弱，在強(qiáng)度計(jì)算中需引入焊接接頭系數(shù)。焊接接頭系數(shù)表示焊縫金屬與目的材料強(qiáng)度的比值，反映容器強(qiáng)度受削弱的程度?？蓞㈤單墨I(xiàn)1126 頁。影響焊接接頭系數(shù)大小的因素較多，但主要與焊接接頭形式和焊縫無損檢測(cè)的要求及長(zhǎng)度比例有關(guān)。中國(guó)鋼制壓力容器的焊接接頭系數(shù)可按表 3-6 選取。表 3-6 鋼制壓力容器的焊接接頭系數(shù)值焊接接頭形式無損檢測(cè)比例值焊接接頭形式無損檢測(cè)比例值100%1.00

50、100%0.90雙面焊對(duì)接接頭和相當(dāng)于雙面焊的全熔透對(duì)接接頭局部0.85單面焊對(duì)接接頭（沿焊接根部全長(zhǎng)又緊貼基本金屬的墊板）局部0.803.2.5許用應(yīng)力許用應(yīng)力是容器殼體、封頭等受壓元件的材料許用強(qiáng)度，取材料強(qiáng)度失效判據(jù)的極限值與相應(yīng)的材料設(shè)計(jì)系數(shù)（又稱安全系數(shù)）之比。設(shè)計(jì)時(shí)必須合理地選擇材料的17許用應(yīng)力，采用過小的許用應(yīng)力，會(huì)使設(shè)計(jì)的部件過分笨重而浪費(fèi)材料，反之則使部件過于單薄而容易破損。作為壓力容器受壓元件設(shè)計(jì)時(shí)的許用應(yīng)力，即按下式取值 mintbssbssnnn，也就是說在設(shè)計(jì)受壓元件時(shí)，以抗拉強(qiáng)度和屈服點(diǎn)同時(shí)來控制許用應(yīng)力。GB150 給出了鋼板、鋼管、鍛件以及螺栓材料在設(shè)計(jì)溫度下

51、的許用應(yīng)力值，同時(shí)也列出了確定鋼材許用應(yīng)力的依據(jù)，表 3-7 所示為鋼材（除螺栓材料外）許用應(yīng)力的確定依據(jù)。可參閱文獻(xiàn)1126127 頁。表 3-7 鋼制壓力容器用材料許用應(yīng)力的取值方法材料許用應(yīng)力取下列各值中的最小值/MPa碳素鋼、低合金鋼、鐵素體高合金鋼3.0 1.6 1.6 1.5 1.0tttbssnD，奧氏體高合金鋼0.20.2()()3.01.51.51.5 1.0ttttbssnD ，3.3筒體厚度設(shè)計(jì)液氨儲(chǔ)罐通常置于室外，罐內(nèi)液氨的溫度和壓力直接受到大氣溫度的影響，在夏季液氨儲(chǔ)罐經(jīng)太陽暴曬，隨著氣溫的變化，儲(chǔ)罐的操作壓力也在不斷變化。儲(chǔ)罐在夏季最高溫度可達(dá)到 55，查常溫下液體

52、飽和蒸氣壓表,這時(shí)氨的飽和蒸氣壓為2.355MPa(絕對(duì)壓力) 2。壓力容器安全監(jiān)察規(guī)程規(guī)定液化氣體儲(chǔ)罐必須安裝安全閥，設(shè)計(jì)壓力通?？扇∽畲蟛僮鲏毫Φ?1.051.10 倍。設(shè)計(jì)壓力MPap65. 25 . 206. 1故取設(shè)計(jì)壓力2.65pMPa由于5%0.05 2.650.133pMPa液柱靜壓力1.14 9.87 38000.0425%lpghMPap所以2.65cpMPa在操作溫度 2060的范圍內(nèi),估計(jì)筒體的厚度在 40左右，為安全計(jì)取許用應(yīng)力=157MPa(查教材鋼制壓力容器設(shè)計(jì)中使用的許用應(yīng)力表 3-8 鋼板許用應(yīng)力 鋼 t18板標(biāo)準(zhǔn) GB664)焊接接頭采用 V 坡口雙面焊接，

53、采用 100%無損檢測(cè)，其焊接接頭系數(shù)由焊接接頭系數(shù)表查得=1.01 5。表 3-8 16MnR 的許用應(yīng)力表在下列溫度（）下的許用應(yīng)力/MPa鋼號(hào)板厚/2010015020025030016MnR6161636366060100170163157153170163157153170163157150170159150141156147138128144134125116筒體厚度計(jì)算由于 2.650.40.4 157 1.062.8tcpMPaMPa所以 34.3265. 20 . 11572380065. 22cticpDp式中筒體計(jì)算厚度，；計(jì)算壓力，MPa；cp許用應(yīng)力，MPa； t焊縫

54、街頭系數(shù)；筒體內(nèi)徑，。iD在鋼制壓力容器中，只考慮鋼板腐蝕裕量，不計(jì)鋼板的厚度負(fù)偏差 C1，平面腐裕量取 C2=2。34.34234.322Cd式中設(shè)計(jì)厚度，。d根據(jù)及鋼板厚度規(guī)格，圓整后取名義厚度n，確定選用n =3816MnR10C 罐體?，F(xiàn)已知圓筒尺寸、，需對(duì)圓筒進(jìn)行強(qiáng)度校核，其應(yīng)力強(qiáng)度判別按下式進(jìn)行。iDn 2.653800382141.19157 1.015722362tcietepDMPaMPa式中有效厚度，,；e=enC名義厚度，；n19C厚度附加量，；設(shè)計(jì)溫度下圓筒的計(jì)算應(yīng)力，MPa。t滿足強(qiáng)度條件。因此，圓筒的最大允許工作壓力為 wp2.5 22382157 1.02.953

55、800362tewiepMPaDMPa式中圓筒的最大允許工作壓力，MPa。 wp滿足條件。根據(jù)鋼板厚度規(guī)格表，圓整后選取厚度 3816MnR 鋼板。筒體尺寸表如表所示：表 3-9 筒體尺寸表公稱直徑iD一米高的容積V（）3m一米高的內(nèi)表面積()BF名義厚度（）n一米高筒節(jié)鋼板質(zhì)量（）380011.34011.833834203.4封頭壁厚設(shè)計(jì)采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，各參數(shù)與筒體相同。 21.3265. 25 . 00 . 11572380065. 25 . 02cticpDp式中1.0(鋼板最大寬度為 3m，該儲(chǔ)罐直徑 2.6m，故封頭需將鋼板并焊后壓)。設(shè)計(jì)厚度21.34221.322Cd考慮鋼

56、板厚度負(fù)偏差及沖壓減薄量，圓整后選取名義厚度的 16MnR 鋼38n板。橢圓形封頭的最大允許工作壓力按下式確定 22362157 1.02.962.50.51.0 38000.5382tewiepMPaMPaD所以封頭也符合設(shè)計(jì)條件。可參閱文獻(xiàn)1140141 頁。 表 3-10 封頭尺寸表 公稱直徑gD曲面高度1h直邊高度2h容積 V（）3m內(nèi)表面積()F名義厚度（）n質(zhì)量（）203800950507.7516.23849403.5水壓試驗(yàn)及強(qiáng)度校核根據(jù)公式，試驗(yàn)壓力 tTpp式中試驗(yàn)壓力，MPa；Tp耐壓試驗(yàn)壓力系數(shù)，查表知；=1.25設(shè)計(jì)壓力，MPa；p材料許用應(yīng)力，當(dāng)容器各元件（筒體、封

57、頭、接管、法蘭及緊固件等） 所用材料不同時(shí)，應(yīng)取各元件材料許用應(yīng)力比的最小值； /t設(shè)計(jì)溫度下材料的許用應(yīng)力，MPa。 t先按公式確定水壓試驗(yàn)時(shí)的壓力為：TPMPaPPMPaPPcTtcT75. 210. 065. 210. 0313. 30 . 165. 225. 125. 1選取兩者中壓力較大值作為水壓試驗(yàn)壓力，即取，aTMPP313. 3水壓試驗(yàn)時(shí)應(yīng)力校核1 2：計(jì)算水壓試驗(yàn)時(shí)應(yīng)力MPaDpeeiTT51.1760 . 123822384000313. 3216MnR 鋼板的鋼材屈服極限asMP305在常溫水壓試驗(yàn)時(shí)的許用應(yīng)力MPas5 .2740 . 13059 . 09 . 0sT9

58、 . 0，故筒體厚度滿足水壓試驗(yàn)時(shí)的強(qiáng)度要求。3.6人孔并核算開孔補(bǔ)強(qiáng)3.6.1人孔的選擇根據(jù)儲(chǔ)罐是在常溫下及最高工作壓力為 2.5MPa 的條件下工作,人孔的標(biāo)準(zhǔn)按公稱壓力為 2.5MPa 等級(jí)選取，考慮到人孔蓋直徑較大較重,故選用碳鋼水平吊蓋帶頸對(duì)焊法蘭人孔(HG 21524-95)，人孔筒節(jié)軸線垂直安裝。公稱直徑 500,凹凸法蘭密封面21（C 型） ，采用類 20R 材料、墊片采用外環(huán)材料為低碳鋼、金屬帶為 0Cr19Ni9、非金屬帶為柔性石墨、C 型纏繞墊。該人孔結(jié)構(gòu)中有吊鉤和銷軸，檢修時(shí)只須松開螺栓將蓋板旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，由吊鉤吊住，不必將蓋松取下。法蘭標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為 HGJ5053-91,

59、墊片標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為 HGJ6972-91,法蘭蓋標(biāo)準(zhǔn) HGJ6165-91 材料為 20R，螺柱螺母標(biāo)準(zhǔn)HGJ75-91 螺柱材料 40Cr 螺母材料 45，吊環(huán)轉(zhuǎn)臂和材料 Q235-AF,墊圈標(biāo)準(zhǔn)為GB95-85 材料 100HV,螺母標(biāo)準(zhǔn) GB41-86，吊鉤和環(huán)材料為 Q235-AF，無縫鋼管材料為 20，支承板材料為 20R。人孔尺寸表如下表3 4。表 3-11 水平吊蓋帶頸對(duì)焊法蘭人孔尺寸表 螺柱螺母螺柱密封面形式PN/MPaDNwdsdD1D1H2Hb1b1b2bAod數(shù)量直徑長(zhǎng)度總質(zhì)量凹凸面（MFM型）2.550053012500730660340213484348415482040M

60、332180 312該人孔標(biāo)記為：HG21524-95 人孔 MFM VI (W.C-1220) 500-2.5-HG 21524-95 3.6.2開孔補(bǔ)強(qiáng)的計(jì)算開孔補(bǔ)強(qiáng)的有關(guān)計(jì)算參數(shù)如下：補(bǔ)強(qiáng)及補(bǔ)強(qiáng)方法判別1. 補(bǔ)強(qiáng)判別GB150 規(guī)定，當(dāng)在設(shè)計(jì)壓力小于或等于 2.5MPa 的殼體上開孔，兩相鄰開孔中心的間距（對(duì)曲面間距以弧長(zhǎng)計(jì)算）大于兩孔直徑之和的兩倍，且接管公稱直徑小于或等于 89時(shí)，只要接管最小厚度滿足表 3-12 要求，就可不另行補(bǔ)強(qiáng)。表 3-12 不另行補(bǔ)強(qiáng)的接管最小厚度 單位：接管公稱外徑253238454857657689最小厚度3.54.05.06.0根據(jù)表 3-12,允許不