立方空氣儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)資料

1、 目錄TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark0 o Current Document 任務(wù)書2 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 第一章空氣儲(chǔ)罐產(chǎn)品概要3 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 第二章空氣儲(chǔ)罐材料的選擇4 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 第三章空氣儲(chǔ)罐的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 3.1圓筒厚度的設(shè)計(jì)5 HYPERLINK l bookm

2、ark24 o Current Document 3.2封頭厚度的計(jì)算5 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 3.3接管的設(shè)計(jì)5 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 3.4支座的設(shè)計(jì)6 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 3.4.1支座選型5 HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 3.4.2鞍座定位5 HYPERLINK l bookmark34 o Current Document 第四章強(qiáng)度計(jì)算6 HY

3、PERLINK l bookmark36 o Current Document 5.1水壓試驗(yàn)應(yīng)力校核5 HYPERLINK l bookmark38 o Current Document 5.2工作應(yīng)力計(jì)算及校核65.2.1圓筒軸向應(yīng)力計(jì)算及校核75.2.3周向應(yīng)力計(jì)算及校核8第五章空氣儲(chǔ)罐的制造工藝105.1空氣儲(chǔ)罐的制造工藝流程10 HYPERLINK l bookmark2 o Current Document 5.2空氣儲(chǔ)罐的焊接工藝11 HYPERLINK l bookmark46 o Current Document 5.2.1接管焊接11 HYPERLINK l bookmar

4、k48 o Current Document 5.2.2縱縫和環(huán)縫焊接125.3空氣儲(chǔ)罐的焊接檢驗(yàn)13 HYPERLINK l bookmark52 o Current Document 5.3.1無損檢測14 HYPERLINK l bookmark54 o Current Document 5.3.2耐壓試驗(yàn)14第六章課程設(shè)計(jì)心得體會(huì)15參考文獻(xiàn)16任務(wù)書2m3空氣儲(chǔ)罐的焊接工藝設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)參數(shù)序號(hào)名稱指標(biāo)1設(shè)計(jì)壓力P（MPa）C1.02設(shè)計(jì)溫度（C）1003最咼工作壓力（MPa）0.954最咼工作溫度（C）955工作介質(zhì)壓縮空氣6主要受壓元件的材料Q235-B7焊接接頭系數(shù)0.98腐蝕裕度C

5、2（mm）1.29厚度負(fù)偏差（q）0.89全容積（m）2.010容器類別第一類設(shè)計(jì)要求（1）更具給定的條件來選定容積的幾何尺寸，即確定筒體的內(nèi)徑、長度、封頭類型等，然后確定有關(guān)的參數(shù)，如容器材料、需用應(yīng)力、壁厚附加量、焊縫系數(shù)等。（2）設(shè)計(jì)筒體和封頭壁厚；進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算；焊接接頭設(shè)計(jì)；附件設(shè)計(jì)等。（3）撰寫設(shè)計(jì)說明書：能以“工程語言和格式”闡明自己的設(shè)計(jì)觀點(diǎn)、設(shè)計(jì)方案的優(yōu)劣以及設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的合理性；按照設(shè)計(jì)步驟、進(jìn)程，科學(xué)地編排設(shè)計(jì)說明書的格式與內(nèi)容敘述簡明。第一章空氣儲(chǔ)罐概要空氣儲(chǔ)罐的特點(diǎn)空氣儲(chǔ)罐主要是指用于儲(chǔ)存或盛裝氣體、液體、液化氣體等介質(zhì)的設(shè)備，在化工、石油、能源、輕工、環(huán)保、制藥及食品等行

6、業(yè)得到廣泛應(yīng)用，如氫氣儲(chǔ)罐、液化石油氣儲(chǔ)罐、石油儲(chǔ)罐、液氨儲(chǔ)罐等。儲(chǔ)罐內(nèi)的壓力直接受溫度影響，且介質(zhì)往往易燃、易爆或有毒。儲(chǔ)罐的結(jié)構(gòu)形式主要有臥式儲(chǔ)罐、立式儲(chǔ)罐和球形儲(chǔ)罐。壓力容器的外殼由筒體、封頭、密封裝置、開孔接管、支座及安全附件六大部件組成。常、低壓化工設(shè)備通用零部件大都有標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)時(shí)可直接選用。本設(shè)計(jì)書主要介紹了儲(chǔ)氣罐的的筒體、封頭的設(shè)計(jì)計(jì)算，低壓通用零部件的選用。第二章空氣儲(chǔ)罐材料的選擇2.1材料選擇原則在選擇壓力容器用鋼時(shí)，需根據(jù)容器的工作條件、工作壓力、介質(zhì)的腐蝕性、介質(zhì)對鋼的脆化影響選擇具有合適的力學(xué)性能、物理性能和耐蝕性能的材料。同時(shí)考慮它的加工工藝性能、經(jīng)濟(jì)性。2.2材料確

7、定根據(jù)板厚和工作條件，選擇Q235-B表2-1母材的化學(xué)成分及力學(xué)性能化學(xué)成分力學(xué)性能C/%Mn/%Si/%S%P%abMpaasMpaQ235-B0.12-0.200.30-0.700.300.45/0.045/375235第三章空氣儲(chǔ)罐的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1圓筒厚度的設(shè)計(jì)由于該容器儲(chǔ)存壓縮空氣，所以該容器的焊縫都要采用全焊透結(jié)構(gòu)，需要對該儲(chǔ)罐進(jìn)行100%探傷，由于尺寸限制，不開人孔只能采取單面焊，所以取焊縫系數(shù)為0=0.9。Q235-B在100C下，許用應(yīng)力=113MPa：利用中徑公式匸PcDj心=5.93mm(3-1)20arPc查標(biāo)準(zhǔn)GB66541996壓力容器用鋼板知，鋼板厚度負(fù)偏差為0.

8、8mm，故取二二二Em:。設(shè)計(jì)任務(wù)說明書給定腐蝕裕量C2=1.2mm,厚度附加量C=C+C2=0.8+1.2=2.0mm錯(cuò)誤！未找到引用源。則筒體的名義厚度G.三5.93+2.0=7.93mm錯(cuò)誤！未找到引用源。圓整后取為錯(cuò)誤！未找到引用源。8.0mm3.2封頭的設(shè)計(jì)從受力與制造角度分析，球形封頭是最理想的結(jié)構(gòu)形式，但其缺點(diǎn)是深度大，沖壓較困難；而橢圓形封頭深度比半徑小，易于沖壓成型，是目前低壓容器中用的較多的，故采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，各參數(shù)與筒體相同，則封頭的設(shè)計(jì)厚度:計(jì)算結(jié)果是與筒體等厚Q=8mm由封頭長短軸之比為2，即字=2錯(cuò)誤！未找到引用源。，得hi1200mm=300mm表3-1封頭尺

9、寸表公稱直徑Dimm總深度Hmm內(nèi)表面積Am2容積m3質(zhì)量Kg12003251.65520.2545106.733接管的設(shè)計(jì)根據(jù)實(shí)際情況，開一個(gè)孔焊接接管同時(shí)作為進(jìn)料孔出料孔，查詢標(biāo)準(zhǔn)7，接管尺寸如下:Di=50mm,H=60mm,(5=8mm3.4支座的設(shè)計(jì)3.4.1支座選型該產(chǎn)品為臥式設(shè)備，采用鞍式支座，查鞍式支座標(biāo)準(zhǔn)JB1167-81,得表3-2鞍座尺寸表公稱直徑Di鞍座長度Lo鞍座咼度H鞍座質(zhì)量m鞍座邊角01200mm1080mm200mm40kg1203.4.2鞍座定位應(yīng)盡量使支座中心到封頭切線的距離A小于等于0.5R，當(dāng)無法滿足A小于等a于0.5R時(shí)，A值不宜大于0.2L。R為圓筒

10、的平均內(nèi)徑。aa1200即Ao，所以水壓試驗(yàn)合格sT4.2工作應(yīng)力計(jì)算及校核由于該空氣儲(chǔ)罐壁厚8mm，屬于薄壁，只需計(jì)算校核軸向和周向應(yīng)力。圓筒的平均半徑為R=+寸+604mma2222m二筒體質(zhì)量+封頭質(zhì)量+空氣質(zhì)量+接管質(zhì)量=594.77kgmg594.77x9.8鞍座反力為F-子2971，35N4.2.1圓筒軸向應(yīng)力計(jì)算及校核2(R-h2)-2x(6042-3002)1+ai1+L4A2971.35x1600 x160024x30014hL4i430016001+x3LL31600根據(jù)2中公式，計(jì)算圓筒截面軸向彎矩，公式（4-1）FLM142.64x10a51AR2h21+ai13006

11、042-3002MFA1+L2AL2971.35x300 x1+16002x300 x16002.4hi4x3001+一匸1+3LL3x1600鞍座平面上的軸向彎矩,公式（42）1.94x106Nmm圓筒中間截面上由壓力及軸向彎矩引起的軸向應(yīng)力，最高點(diǎn)處:pRMoc_a+1128nR2847.97MPa1x106x6042.64x105+2x6.33.14x0.6042x6.3最低點(diǎn)處:pRo=+228nR28eaeM1.0 x106x60421.94x10人5=47.96MPa+2x6.33.14x0.6042x6.3由壓力及軸向彎矩引起的軸向應(yīng)力計(jì)算及校核鞍座平面上，由壓力及軸向彎矩引起的

12、軸向應(yīng)力，按下式計(jì)算:a).當(dāng)圓筒在鞍座平面上或靠近鞍座處有加強(qiáng)圈或被封頭加強(qiáng)(即AIoacmax4.2.2圓筒周向應(yīng)力的計(jì)算和校核在橫截面的最低點(diǎn)處：根據(jù)公式其中k二0.1（容器焊在支座上）kKF(5+8常ere2查表知，K=0.765O.l%76f29兒35=0.12MPa18+6)x140在鞍座邊角處2250由于LR=2250=3.738，根據(jù)公式:a604F4(8+8)bere212KFRI6a-L2+52ere由于A/R=a0.30.604=0.490.5查表知，K=0.0136器弋+12XO.。13X2嚴(yán)35)604=12.88MPaxV8+6)x1401600 x$+62丿周向應(yīng)

13、力校核o1=0.12MPaIo1=113MPa5o1=12.88MPa1.25lo1=1.25x113=141.25MPa6故圓筒周向應(yīng)力強(qiáng)度滿足要求。第五章空氣儲(chǔ)罐制造工藝5.12m3空氣儲(chǔ)罐制造工藝流程5.22m3空氣儲(chǔ)罐的焊接工藝分析5.2.1接管焊接1、焊接方法本次2m3空氣儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)，考慮到結(jié)構(gòu)尺寸限制，在接管焊接時(shí)，采用手工電弧焊。手工電弧焊是工業(yè)應(yīng)用最廣泛的焊接方法。它的原理是利用電弧放電產(chǎn)生的熱量來熔化母材金屬和焊條，從而獲得牢固的焊接接頭的過程。手工電弧焊的特點(diǎn)：（1）操作靈活。焊條電弧焊應(yīng)用最廣泛的主要原因是它的靈活性，它適用于各種空間位置各種接頭形式構(gòu)件的焊接。（2）焊接接

14、頭裝配要求低。由于人工操作，可以在焊接工程實(shí)時(shí)調(diào)整，以保證跟蹤焊縫和均勻焊透。（3）可焊金屬材料廣。焊條電弧焊可廣泛應(yīng)用與低碳鋼、低合金鋼的焊接。（4）熔敷率低。焊條電弧焊因使用的電流密度小，每焊完一根焊條后必須換焊條以及清渣，熔敷率低，生產(chǎn)率低。（5）依賴性強(qiáng)。焊接質(zhì)量更多地取決于焊工的水平。（6）勞動(dòng)條件差。2、坡口制備坡口設(shè)計(jì)主考慮接頭壁厚、焊接方法、對接頭質(zhì)量的要求，如壓力容器，選用手工電弧焊焊接筒體上的接管，厚度d=8mm，為保證焊透，開單邊V形坡口。3、焊接材料設(shè)計(jì)壓力容器，為了保證焊縫的塑性和韌性，采用堿性焊條。根據(jù)母材是Q235-B，焊條選用J421。4、焊接參數(shù)查3表4-7，

15、可以得到需要的手工電弧焊參數(shù)。表5-1接管手工電弧焊參數(shù)層數(shù)焊條直徑mm電壓V電流A電源焊接速度m/h13.218130直流反接8.424.020160直流反接9.034.020160直流反接9.05.2.2縱縫和環(huán)縫的焊接1、焊接方法選擇埋弧焊的主要原因：采用單面焊雙面成形工藝，在不能雙面焊的條件下能達(dá)到熔透效果，達(dá)到產(chǎn)品使用要求。；埋弧焊易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化及半自動(dòng)化，人工成本低。埋弧焊是利用焊劑層下燃燒的電弧熱量，熔化焊絲、焊劑、母材和焊縫金屬形成焊縫。其特點(diǎn)是：（1）熔敷效率明顯提高，具有深熔能力，厚度30mm以下的焊件對接接頭可以不開坡口或淺開破口焊成全焊透的焊縫。（2）焊接質(zhì)量優(yōu)異。（3

16、）接頭坡口制備簡易對于中薄板對接接頭，無需加工坡口。（4）改善焊接環(huán)境無弧光輻射，煙塵少，無飛濺，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，焊工勞動(dòng)強(qiáng)度低。（5）焊接設(shè)備占地空間大，一次性投資費(fèi)用高。（6）每層焊道后必須清渣，費(fèi)時(shí)。（7）只能在平焊和橫焊下焊接，傾斜度也有限制。2、坡口制備根據(jù)采用的單面焊雙面成形埋弧焊焊接方法，厚度8mm的焊件，可以直邊對接即I形坡口。3、焊接材料（1）焊絲焊絲主要作用是填充金屬，并作為熔化電極傳到電流。低碳鋼選擇與母材強(qiáng)度相同的焊絲H08A。（2）焊劑埋弧焊使用的焊劑是顆粒狀可熔化的物質(zhì)，作用相當(dāng)與焊條的涂料。對焊劑要求良好的冶金性能。與選用的焊絲相配合，通過適當(dāng)?shù)暮附庸に噥肀ＷC焊縫金

17、屬獲得所需的化學(xué)成分和力學(xué)性能以及抗熱裂和冷裂的能力。同時(shí)要求焊劑具有良好的工藝性能，即要求有良好的穩(wěn)弧、焊縫成形、脫渣的性能。選用高錳高硅低氟町433，粒度0.45-2.5，烘干條件250C,2h。HJ433+H08A：電弧穩(wěn)定性好，易脫渣，有利于多層連續(xù)焊接，焊縫成型好，易快速焊接，尤其焊薄板；配合相應(yīng)焊絲，常用于壓力容器焊接。4、焊接參數(shù)查中埋弧焊，得到焊接工藝參數(shù)。表5-2埋弧焊單面焊雙面成形焊接工藝參數(shù)層數(shù)焊絲直徑mm電壓V電流A電源焊接速度m/h14.037700直流反接3424.037700直流反接3434.037700直流反接345.3焊接檢驗(yàn)在現(xiàn)代焊接結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)中，焊件的最終

18、質(zhì)量檢查，按產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)要求，可分以下幾種：焊件結(jié)構(gòu)外形尺寸的檢查。焊縫的外觀檢查。焊接接頭的無損檢測。焊接接頭的密封性檢驗(yàn)。結(jié)構(gòu)整體耐壓性能。5.3.1無損檢測焊接接頭無損檢測的作用，是探測目視檢驗(yàn)不能或無法發(fā)現(xiàn)的各種缺陷，例如：焊接表層的微裂紋、夾渣，以及各種內(nèi)部缺陷。對于各種不同的焊接結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)材料的特性，選擇合理的無損檢測方法。例如，奧氏體鋼的外觀缺陷，可選擇滲透方法。射線檢測對焊接對焊接裂紋、夾層檢測能力差，而對氣孔、夾渣之類缺陷相當(dāng)靈敏；超聲波檢測則相反。5.3.2耐壓試驗(yàn)壓力容器、儲(chǔ)罐和管道等焊接結(jié)構(gòu)，按相應(yīng)的設(shè)計(jì)制造規(guī)程，最后應(yīng)做耐壓試驗(yàn)，以檢驗(yàn)焊接接頭的密封性和整體強(qiáng)度。通常采用液壓試驗(yàn)，最常用的液壓試驗(yàn)介質(zhì)是工業(yè)用水。試驗(yàn)壓力為設(shè)計(jì)壓力的1.25倍，對于特殊規(guī)程設(shè)計(jì)的壓力容器,應(yīng)對耐壓試驗(yàn)的應(yīng)力進(jìn)行校核：壓力容器殼體最大一次薄膜應(yīng)力值，不超過試驗(yàn)溫度下材料屈服強(qiáng)度的90%。液壓試驗(yàn)的合格標(biāo)準(zhǔn)是：無滲漏；無可見的異常變形和殘余變形；無異常響聲。第六章心得體會(huì)知識(shí)技能，只有在實(shí)踐中，才會(huì)有深入地運(yùn)用與體會(huì)。比如在本次課程設(shè)計(jì)，當(dāng)我查閱大量資料、計(jì)算，一步步制定出方案和工藝的同時(shí)，也把我所學(xué)的知識(shí)在此加強(qiáng)了一遍。課