液化石油氣汽車罐車儲罐

《標準與規(guī)范》課程設計學院：機械工程學院班級:13焊接一班姓名：劉延強指導教師：楊芙《標準與規(guī)范》課程設計考核表姓名劉延強性別男學號A1352104時間2015.8.31~2015.11.6（下午13:30~16:30）課程設計內(nèi)容：掌握使用焊接標準和規(guī)范制造壓力容器；掌握封頭和筒節(jié)制造工藝規(guī)程；采用CAD繪制產(chǎn)品裝配圖。指導教師評語：課程設計成績：指導教師簽字：年月日目錄1液化石油氣汽車罐車儲罐結(jié)構構造分析如圖一所示，儲罐臥放,由圓柱形筒體及兩端的橢圓形封頭構成。母材為Q345R，總長度為8100mm，筒體高2069mm,儲罐壁厚12mm,設計壓力為1.77Ma，設計溫度為50℃。最高工作溫度45℃，容積25m3，載重10000kg。1.1壓力設計液化氣體(含液化石油氣)的固定式壓力容器設計儲存量，應按照下式計算：W=фVρt式中W--儲存量，t；ф--裝量系數(shù)，一般取0.9，對容器容積經(jīng)實際測定者，可取大于0.9，但不得大于0.95；V--壓力容器的容積，m3；ρt--設計溫度下的飽和液體密度，t/m3。介質(zhì)設計壓力MPa罐體腐蝕裕量≥mm單位容積充裝量（t/m）石油液化氣50℃飽和蒸汽壓大于1.62MPa2.1610.42其余情況1.7710.42表22設計標準HG20538-1994焊縫結(jié)構HG20594-1997法蘭SO80-1.6RFHG2060-97墊片20-1.0GB/T21584-95螺栓M12-Zn.DHG/T21584-95液位計GB/T41-2000螺母M12x55-Zn.DGB/T25198-2010對頭EHA2800x12JB2732-92按座B12800-SJB/T25198-2010《橢圓形封頭》的規(guī)定標準HG20594-1997帶頸平焊鋼制法蘭（歐洲體系）制造和驗收均按GB/150-1998《鋼制壓力容器》化工部HG5-1471-82《液化氣體汽車槽車技術條件》，GB7258-1997《機動車運行安全技術條件》并接受勞動部《液化氣車罐車安全監(jiān)察規(guī)程》、國家質(zhì)量監(jiān)督監(jiān)檢檢疫總局《壓力容器安全技術監(jiān)擦規(guī)程》的監(jiān)督。組裝罐車和EQ1250GX-7D,二類汽車底盤座檢驗合格，并有完整的資料和記錄方可組裝。3材料復查標準3.1成分性能標準1)使用材料的成分標準,性能標準：母材Q345R，性能標準如表3、表4鋼種力學性能屈服強度抗拉強度伸長率Q345RMPaKg/m㎡MPaKg/m㎡min34535510-64051-6521表3鋼種化學成分CSiMnSF不大于1,20-1,60不大于不大于Q345R≤0,200,550,0150.0454預處理4.1預處理標準GB150-1998《鋼制壓力容器》，化工部HG5-1471-8GB/150-1998對于表面有劃痕的板材，在保證其最低厚度的前提下將劃痕打磨掉。由于鋼材表面的油污、銹蝕和氧化皮等都會影響產(chǎn)品的質(zhì)量。因此，在進行材料劃線、下料之前必須先進行表面預處理。工業(yè)生產(chǎn)中常用的機械除銹法包括：風動或電動砂輪、鋼絲刷、噴丸、噴沙等。其中噴丸是目前工廠應用較多的大面積凈化方法之一。根據(jù)GB/150-1998所示標準，除銹等級應選用Sa3：鋼板表面無可見的油脂，污垢，氧化皮，鐵銹和油漆圖層等附著物。該表面應顯示均勻的金屬光澤。

4.2矯正標準鋼材在軋制、運輸、裝卸和堆放過程中，由于自重、支撐不當，或裝卸條件不良及其它原因，可能會產(chǎn)生彎曲、扭曲、波浪及表面不平等變形。當這些變形超過一定程度時，會給尺寸的度量、劃線、剪裁及其他加工帶來困難，而且會影響到成型零件的尺寸和幾何形狀的精度，從而影響到裝配、焊接和整個產(chǎn)品的質(zhì)量。所以，劃線、下料前應予以矯正。因此，矯正有關標準規(guī)準。矯正方法：對于鋼板的局部不平度，使用長度為1m的平尺檢查。要求：在任意1㎡范圍內(nèi)，當鋼板厚度大于14mm時，見習應小于等于1mm。型鋼彎曲矢高L/1000不應大于5.0。

4.3號料

根據(jù)圖紙上的圖樣或樣板在鋼板和型鋼上劃線的過程稱為號料。

號料時，要求把所有結(jié)構零件的真實形狀、加工要求、裝配用線、孔洞等均標記在鋼板上面，并用文字和符號注寫清楚。號料的質(zhì)量直接影響下道工序的質(zhì)量，必須十分認真。

4.4下料

由于整個下弦桿板厚不一，有的需要坡口，有的薄板不需要開坡口，并有些地方要求全焊透，所以下料時不同。

4.5切割

主要方法有：機械剪裁、氣體火焰切割和等離子弧切割等。由于氣割設備簡單、使用靈活方便；切割速度快、生產(chǎn)效率高；成本低，使用范圍廣。因此采用氣割下料。

5筒節(jié)與封頭計算標準由于筒體尺寸比較小，且設計壓力比較?。ǔ?，故可采用臥式圓筒形容器，方形和矩形容器大多在很小設計體積時采用，因其承壓能力較小且使用材料較多；而球形容器雖承壓能力強且節(jié)省材料，但制造較難且安裝內(nèi)件不方便，立式圓筒形容器承受自然原因引起的應力破壞較弱，故選用圓筒形臥式容器。封頭的選擇采用標準橢圓形封頭最為合理。橢圓形封頭的型號及尺寸按JB/T4737《橢圓形封頭》的規(guī)定標準橢圓形封頭的長短比為2.封頭與筒體一樣外Q235B。5.1橢圓形封頭：Dо=1.19（Di+2S）+2h+σDо為橢圓形封頭展開直徑，Di為封頭內(nèi)徑，s為板厚，h為直邊高度，σ為腐蝕余量筒體展開計算。Dо=1.19（Di+2S）+2h+σ即Dо=1.19（2800+2x12)+2x40+7=3447.56其中余量的計算方法為：卷板伸長量為7至8毫米。下料用Q235b鋼板進行冷壓制作，需要采用壓力機，需要上模具和下模具。將管胚放入外模中，上下模合后，在推桿的推動下，管胚沿內(nèi)模和外模預留的間隙運動而完成成型過程。其中在選料時要加厚1.2毫米，因為外弧處處于拉伸狀態(tài)，沒有其他部位多余的金屬進行補償，沖壓封頭后，邊緣不整齊，需要二次切割，弧邊處的壁厚約減少10%左右。因此下料前要預留切割余量1.2mm。5.2拼接由拼接標準：公稱直徑Dg不大于1800mm時，拼接焊縫不多于2條；公稱直徑Dg大于1800mm時，拼接焊縫不多于3條；每一筒體的縱向焊縫中心線間的弧長應不小于300mm。相鄰筒體的縱向焊縫間互相錯開，并且兩焊縫中心間的弧長不應小于100mm。5.3成型成型溫度：冷壓，熱壓溫壓，熱壓。

成型溫度選擇：當鋼板厚度低于圓筒內(nèi)徑的2.5%（需要的壓力較大）時，冷卷后通常進行退火處理，以消除冷加工硬化現(xiàn)象。板厚為12小于圓內(nèi)徑2.5%x2800=70mm，所以冷卷后要進行退火處理。溫度為室溫，壓制后有回彈，選用模具是應考慮。熱壓：當鋼板厚度超過圓筒內(nèi)徑的2.5%，為避免壓延時產(chǎn)生裂紋，必須采用熱壓。熱壓會產(chǎn)生收縮，選用模具應考慮。溫壓：經(jīng)過正火，正火加回火，調(diào)質(zhì)處理的鋼材，宜采用回火溫度一下的溫成型或冷成型。采用溫成型時，需避開回火脆性。在回火溫度以上成型時，要根據(jù)與木材相同或相同累的熱處理。6筒體卷制筒體(含球殼、多層壓力容器內(nèi)筒)和封頭制造的主要控制項目如下：1）.坡口幾何形狀和表面質(zhì)量。2）.筒體的直線度、棱角度，縱、環(huán)焊縫對口錯邊量，同一斷面的最大最小直徑差。3）.多層包扎壓力容器的松動面積和套合壓力容器套合面的間隙。4）.封頭的拼接成形和主要尺寸偏差。5）.球殼的尺寸偏差和表面質(zhì)量。6）.不等厚的筒體與封頭的對接連接要求。L:展開長度：封頭內(nèi)徑s:板厚δ：余量=3.14×（2800+12）+20=8849.68mm筒體卷制應選用三輥卷板機，卷制的操作依次為：預彎—對中—卷圓—矯7焊接的標準：表3-5壓力容器的焊接接頭系數(shù)焊接

無損檢測

接頭

比例系數(shù)接頭形式全部無損檢測①局部無損檢測①無法無損檢測鋼有色金屬鋼有色金屬鋼有色金屬②鋁②銅②鎳鈦②鋁②銅②鎳鈦鋁銅鎳鈦雙面焊或相當于雙面焊的對接焊縫③0.10.850.900.850.950.850.950.900.850.800.850.800.850.800.850.85/////有金屬墊板的單面焊對接焊縫0.900.800.850.800.850.800.850.850.800.700.800.700.800.700.850.80////0.65無墊板的單面焊環(huán)向?qū)雍缚p///////0.650.700.650.70/////0.60注：①此表所指無損檢測，對鋼制壓力容器以射線和超聲波檢測為準，對有色金屬壓力容器原則上以射線檢測為準。用焊接方法制造的壓力容器，其焊接接頭系數(shù)應按表3-5選取。按JB4732標準設計時，焊接接頭系數(shù)取1.0.8液化石油氣汽車罐車車體構造分析：如圖所示車體母材主要使用16mnr，罐車型號：XHJ1259GYQ-S,整車整備質(zhì)量153948kg，底盤型號：東風1250GX7D1，載重質(zhì)量：10000kg。側(cè)向溫度角>35°，設計時速(平直公路）轉(zhuǎn)速為28，開啟壓力1.86MPa，回座壓力1.49MPa，排放壓力2.12MPa。＊腐蝕處理方式：首先對局部腐蝕部位用手動砂輪機打磨，使坑與周圍母材圓滑過渡，然后作表面磁粉探傷，檢查有無裂紋存在。同時用超聲波測厚儀測量腐蝕部位壁厚。經(jīng)測定腐蝕最嚴重部位為10.0mm.根據(jù)強度計算，該罐車允許最小壁厚為8.74mm，剩余壁厚（包括減去下一次檢驗周期腐蝕裕量2倍）為9.0mm.罐體實測最小壁厚10.0mm，大于9.0mm，滿足強度計算要求。考慮到該罐車使用時間不太長，且腐蝕面積超過《檢規(guī)》要求規(guī)定的范圍。因此采取局部腐蝕部位堆焊處理。在修理過程中為減少焊接殘余應力影響，控制罐體筒體變形，焊前預熱及焊后做熱處理，焊接采用罐體軸向方向為主，罐體環(huán)向為輔方案施焊。焊后經(jīng)磁粉和硬度測定檢查，都符合有關規(guī)定要求。罐車水壓試驗合格后安全狀況等級定為3級。9液化石油氣汽車罐車整體分析液化石油氣罐車作為一種充裝易燃易爆介質(zhì)的三類儲運壓力容器，它具有潛在危險性?，F(xiàn)就液化石油氣罐車罐體的設計中應注意的問題詳述如下。１設計參數(shù)的確定設計壓力一般取等于或略高于最高操作壓力，操作壓力又取決于環(huán)境溫度。環(huán)境溫度的確定由壓力容器使用地區(qū)的最高氣溫條件確定，并據(jù)此確定設計溫度和設計壓力。按《壓力容器安全監(jiān)察規(guī)程》第３６條規(guī)定取５０℃為設計溫度，按５０℃時混合液化石油氣飽和蒸汽壓的大小來確定設計壓力，一般取設計壓力為１．７７ＭＰａ。其余參數(shù)：腐蝕余量?。保恚?，焊縫系數(shù)取１，單位容積允裝量取０．４２。２主體材料選用根據(jù)ＧＢ１５０－１９９８《鋼制壓力容器》附錄Ｃ規(guī)定，當殼體或其受壓元件使用在“低溫低應力工況”下，若其設計溫度加５０℃后高于－２０℃時，不必視為低溫容器。新疆地區(qū)雖然環(huán)境溫度低于－２０℃，但液化石油氣儲罐屬低溫低應力工況，故設計時不考慮其低溫情況，可采用常溫鋼。根據(jù)液化石油氣罐車罐體的設計溫度、設計壓力、介質(zhì)特殊性和操作特點及材料的焊接性能，設備制造工藝及經(jīng)濟合理性，基材選用１６ＭｎＲ熱軋鋼板符合ＧＢ６６５４－１９９６的要求。３結(jié)構設計３．１主體結(jié)構罐體的直徑和長度尺寸應符合公路車車輛界限范圍，并滿足罐車整車穩(wěn)定性計算要求。罐車的罐體是安裝在汽車大梁上，故設置了兩根條形支座。為便于吊裝，在罐體兩端對稱布置４個吊耳。其結(jié)構如圖１所示。圖１液化石油氣罐車罐體結(jié)構１．條形支座２．筒體３．氣相口４．液相口５．溫度計口６．入孔７．液位計口８．封頭９．后安全閥１０．防波板１１．前安全閥口１２．吊耳３．２管口罐車罐體的開口數(shù)量在滿足使用的情況下盡可能的少，一般應開設液面計口、溫度計口、氣相口、液相口、入孔和兩個安全閥口即可。各接管連接面形式選用凹凸面，以增強密封性。各接管外伸越短越安全，所以選用凸緣形式，伸出殼體外壁僅２０ｍｍ左右，入孔外伸約４０ｍｍ。同時凸緣厚度經(jīng)計算也滿足了ＧＢ１５０推薦的以厚壁接管來代替補強圈補強的要求。４強度設計液化石油氣罐車罐體的強度設計按照ＧＢ１５０－１９９８進行。４．１封頭厚度計算δ設計＝ＰＤＮ／（２［δ］ｔ－０．５Ｐ）（１）式中Ｐ———設計壓力，ＭＰａ；ＤＮ———公稱直徑，ｍｍ；δ名義＝δ設計＋Ｃ１＋Ｃ２＋Ｃ３＋圓整值（２）δ有效＝δ名義－Ｃ１－Ｃ２－Ｃ３（３）式中Ｃ１———材料厚度負偏差，１６ＭｎＲ板為０；Ｃ２———腐蝕裕度，ｍｍ；Ｃ３———封頭沖壓減薄量，ｍｍ。４．２筒體厚度計算δ設計＝ＰＤＮ／（２［δ］ｔ－Ｐ）（４）δ名義＝δ設計＋Ｃ１＋Ｃ２＋圓整值δ有效＝δ名義－Ｃ１－Ｃ２式中代號同上。４．３液壓試驗一次薄膜應力校核封頭薄膜應力：σＴ＝ＰＴ（ＤＮ＋０．５δ有效）／（２!δ有效）（５）筒體薄膜應力：σＴ＝ＰＴ（ＤＮ＋δ有效）／（２!δ有效）（６）式中ＰＴ———水壓試驗壓力，１．５Ｐ。計算出σＴ＜０．９σＳＴ，即水壓試驗時安全。式中σＳＴ———材料設計溫度下屈服強度。４．４殼體開孔補強計算按等面積補強原理對各管口凸緣進行開孔補強計算。４．４．１殼體開孔所需補強面積Ａ＝ｄδ＋２δδｅｔ（１－ｆτ）（７）式中ｄ———開孔直徑，ｍｍ；δ———開孔處殼體計算厚度，ｍｍ；δｅｔ———凸緣有效厚度，ｍｍ；ｆτ———強度削弱系數(shù)，為設計溫度下該材料與殼體材料許用應力之比值，當該比值大于１．０時，?。姒樱剑?。４．４．２在有效補強范圍內(nèi)，可作為補強的截面積Ａｅ＝Ａ１＋Ａ２＝Ａ３（８）式中Ａ１———殼體有效厚度減去計算厚度之外的多余面積；Ａ２———凸緣有效厚度減去計算厚度之外的多余面積；Ａ３———焊縫金屬截面積。若Ａｅ≥Ａ，則開孔不需另加補強；若Ａｅ＜Ａ，則增加凸緣外圓直徑來另加開孔所需的補強，其另加補強面積Ａ４＝Ａ－Ａｅ10檢驗標準1.不宜采用十字焊縫。相鄰的兩筒節(jié)間的縱縫和封頭拼接焊縫與相鄰筒節(jié)的縱縫應錯開，其焊