液氯臥式儲罐設計

目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"第1章 緒論 1\o"CurrentDocument"第2章 工藝設計 3\o"CurrentDocument"儲罐存儲量 3\o"CurrentDocument"儲罐設備的選型 3\o"CurrentDocument"第3章 結(jié)構(gòu)設計 5\o"CurrentDocument"筒體及封頭設計 5\o"CurrentDocument"材料的選擇 5\o"CurrentDocument"筒體壁厚設計 5\o"CurrentDocument"封頭壁厚設計 6\o"CurrentDocument"接管的選取 6\o"CurrentDocument"法蘭的選取 7\o"CurrentDocument"墊片的選取 8螺栓的選取 8\o"CurrentDocument"人孔的選取 9\o"CurrentDocument"人孔的結(jié)構(gòu)設計 9\o"CurrentDocument"核算開孔補強 10\o"CurrentDocument"安全閥、液位計和壓力表的選取 12\o"CurrentDocument"容器支座的設計 14\o"CurrentDocument"支座的選擇 14\o"CurrentDocument"鞍座位置的確定 15\o"CurrentDocument"總體布局 16\o"CurrentDocument"第4章強度計算 17\o"CurrentDocument"彎矩和剪力的計算 17\o"CurrentDocument"圓筒軸向應力計算及校核 18圓筒軸向應力計算 18\o"CurrentDocument"圓筒軸向應力校核 19\o"CurrentDocument"圓筒和封頭切應力計算及校核 19\o"CurrentDocument"鞍座截面處圓筒的周向應力計算及校核 19\o"CurrentDocument"第5章焊接結(jié)構(gòu)設計 22\o"CurrentDocument"焊接接頭設計 22\o"CurrentDocument"焊條的選擇 23\o"CurrentDocument"設計心得 24\o"CurrentDocument"參考文獻 25第1章緒論在固定位置使用、以介質(zhì)儲存為目的的容器稱為儲罐，如加氫站用高壓氫氣儲罐、液化石油氣儲罐、戰(zhàn)略石油儲罐、天然氣接收站用液化天然氣儲罐等；儲罐有多種分類方法，按幾何形狀分為臥式圓柱形儲罐、立式平底筒形儲罐、球形儲罐；按溫度劃分為低溫儲罐（或稱為低溫儲槽）、常溫儲罐（（90℃）和高溫儲罐（90?250℃）；按材料可劃分為非金屬儲罐、金屬儲罐和復合材料儲罐；按所處的位置又可分為地面儲罐、地下儲罐、半地下儲罐和海上儲罐等。單罐容積大于1000m3的可稱為大型儲罐。金屬制焊接式儲罐是應用最多的一種儲存設備，目前國際上最大的金屬儲罐的容量已達到2義105山3。儲罐通常是由板、殼組合而成的焊接結(jié)構(gòu)。圓柱形筒體、球形封頭、橢圓形封頭、碟形封頭、球冠形封頭、錐形封頭和膨脹節(jié)所對應的殼分別是圓柱殼、球殼、橢球殼、球冠十環(huán)殼、球冠、錐殼和環(huán)形板+環(huán)殼，而平蓋（或平封頭）、環(huán)形板、法蘭、管板等受壓元件分別對應于圓平板、環(huán)形板（外半徑與內(nèi)半徑之差大10倍的板厚）、環(huán)（外半徑與內(nèi)半徑之差小于10倍的板厚）以及彈性基礎圓平板。上述7種殼和板可以組合成各種儲罐結(jié)構(gòu)形式，再加上密封元件、支座、安全附件等就構(gòu)成了一臺完整的儲罐。圖1.1為一臺臥式儲罐的總體結(jié)構(gòu)圖，下面結(jié)合該圖對儲罐的基本組成作簡單介紹。圖1.1儲罐總體結(jié)構(gòu)(1)筒體筒體的作用是提供工藝所需的承壓空間，是儲罐最主要的受壓元件之一，其內(nèi)直徑和容積往往需由工藝計算確定。圓柱形筒體(即圓筒)和球形筒體是工程中最常用的筒體結(jié)構(gòu)。圓筒按其結(jié)構(gòu)可分為單層式和組合式兩大類。(2)封頭根據(jù)幾何形狀的不同，封頭可以分為球形、橢圓形、碟形、球冠形、錐殼和平蓋等幾種，其中球形、橢圓形、碟形和球冠形封頭又統(tǒng)稱為凸形封頭。(3)法蘭儲罐上需要有許多密封裝置，如封頭和筒體間的可拆式連接、容器接管與外管道間的可拆連接以及人孔、手孔蓋的連接等，儲罐能否正常、安全地運行在很大程度上取決于密封裝置的可靠性。(4)開孔與接管由于工藝要求和檢修的需要，常在儲罐的筒體或封頭上開設各種大小的孔或安裝接管，如人孔、手孔、視鏡孔、物料進出口接管以及安裝壓力表、液面計、安全閥、測溫儀表等接管開孔。筒體或封頭上開孔后，開孔部位的強度被削弱，并使該處的應力增大。這種削弱程度隨開孔直徑的增大而加大，因而容器上應盡量減少開孔的數(shù)量，尤其要避免開大孔。對容器上已開設的孔，還應進行開孔補強設計，以確保所需的強度。(5)支座儲罐靠支座支承并固定在基礎上。圓筒形容器和球形容器的支座各不相同，圓筒形容器支座分立式容器支座和臥式容器支座兩類，其中立式容器支座又有腿式支座、支承式支座、耳式支座和裙式支座四種；而球形容器多采用柱式或裙式支座。(6)安全附件由于儲罐的使用特點及其內(nèi)部介質(zhì)的化學工藝特性，往往需要在容器上設置一些安全裝置和測量、控制儀表來監(jiān)控工作介質(zhì)的參數(shù)，以保證儲罐的使用安全和工藝過程的正常進行。儲罐的安全附件主要有安全閥、爆破片裝置、緊急切斷閥、安全聯(lián)鎖裝置、壓力表、液面計、測溫儀表等。上述六大部件(筒體、封頭、法蘭、開孔接管、支座及安全附件)即構(gòu)成了一臺儲罐的外殼。對于儲存用的容器，這一外殼即為容器本身；對于用于化學反應、傳熱、分離等工藝過程的容器，則須在外殼內(nèi)裝入工藝所要求的內(nèi)件，才能構(gòu)成一個完整的產(chǎn)品。第2章工藝設計2.1儲罐存儲量盛裝液氯的儲罐設計存儲量W二甲Vp 1式中：W 存儲量，t；@ 裝量系數(shù);V——儲罐容積，m3；Pt----設計溫度下的飽和溶液的密度，t/m3。由《某些無機物重要物理性質(zhì)表》查得，液氯的密度為1314kg/m3根據(jù)設計條件|卬二①Vp=0.8義25*1.314=26.28t2.2儲罐設備的選型目前我國普遍采用常溫壓力儲罐一般有兩種形式，球形儲罐和圓筒型儲罐。因為圓筒形儲罐加工制造安裝簡單，安裝費用少，但金屬耗量大，占地面積大，所以在總儲量小于500m3,單罐容積小于100m3時，選用臥式儲罐比較經(jīng)濟。粗略計算儲罐的內(nèi)徑：$D2L=25m3一般L=3?6,取—=4,D D得Di=1997mm,圓整為2000mm。就力學性能而言,半球形封頭效果較好,但是沖壓工藝較難,不易成型。根據(jù)GB/T25198-2010《儲罐封頭》選用EHA橢圓形封頭，公稱直徑D=2000mm,總深_nJH=525mm，內(nèi)表面積A=4.493mg|，容積V=1.1257m3。圖2.1橢圓形封頭TOC\o"1-5"\h\z,，，4,一一一，兀 —儲罐體積V=—D2L+2V=25m34i封頭貝UL=V_2V封頭=25-2X1.1257=7.24m，圓整得L=7800mm。兀c 兀C—D2 —X224i 4D=黑=3-90符合設計要求—i V=-D2L+2V =—x4X7.8+2x1.1257=26.75m3實4i封頭4V一V 26754—25 …、r一.3一x100%= X100%=7%>5%符合設計要求V 25綜上所述，筒體的公稱直徑為回二2000mm，長度L=7800mm。第3章結(jié)構(gòu)設計筒體及封頭設計材料的選擇考慮液氯的特性以及材料的綜合機械性能和使用的經(jīng)濟性，根據(jù)《過程設備設計》選擇Q345R作為制造筒體和封頭的材料。Q345R為儲罐專用鋼板，50℃時的許用應力I1=170MPa（國=6?16mm）。筒體壁厚設計（1）設計壓力P液氯儲罐的工作溫度-10℃~50℃,故取設計溫度t=50℃。由《儲罐介質(zhì)手冊》查得該溫度下的絕對飽和蒸氣壓為1.401MPa。在本次設計中的液氯儲罐上裝有安全閥，通常認為設計壓力為工作壓力的1.05?1.1倍，所以設計壓力P=L1X（1.401—0.1）=1.432MPa。（2）液柱靜壓力rFLaIP靜=pgD=1314x9.81x2=0.026Mp￡（3）計算壓力pP\P靜=0.026x100=1.82%<5%,P1.432可忽略液柱靜壓力影響，所以pP==P=1.432MPa。（4）焊接接頭系數(shù)也本次液氯儲罐的設計采用雙面焊對接接頭，100%無損檢測，焊接接頭系數(shù)回取1。（5）筒體計算厚度回卜二 PDi 二^432xj00^二8.46mm|2bl0—P 2x170x1—1.432 c 取厚度負偏差IQ=0.25mm|，腐蝕裕度|C2=2mm|；設計厚度Rd=B+J+C2=8.46+0.25+2=10.71mm

查《鋼材標準規(guī)格》，將其圓整為12mm；即名義厚度Rn=12mm，有效厚度B,=6n-C1-C2=12-0.25-2=9.75mm檢查：6=12mm在6?16mm范圍，故名義厚度取12mm合適?！猲 （6）水壓試驗水壓試驗時，液體的溫度不低于5℃，取20℃；Q345R： 二170MPa，］,二3451Pa。=1.25=1.25*1.432義1=1.79MPa水壓試驗時應力：。=駕序=上79*(2000+9R=184,48MPat26 2義9.75e 水壓試驗許用應力：0.9軻=0.9義1x345=310.50MPa目＜|0^|故筒體滿足水壓試驗要求。封頭壁厚設計標準橢圓形封頭形狀系數(shù)k=1。RPD = 1x1.432x2000 =844mm2口1410.5P-2x170x1-0.5x1.432='c 取厚度負偏差C=0.25mm，腐蝕裕度|C2二2mm；設計厚度|6，=6+q+C2=8.44+0.25+2=10.69面查《鋼材標準規(guī)格》，將其圓整為12mm與筒體相等;即名義厚度6n=12mm，有效厚度6e=6n-Q-C?=12-0.25-2=9.75mm。檢查：6=12mm在6?16mm范圍，故名義厚度取12mm合適。_n 接管的選取液氯儲罐應設置物料進口，物料出口，安全閥口，排污口，進氣口，放氣口，液位計口，壓力表口，人孔。根據(jù)p^2.5]MPa查《無縫鋼管標準》GB/T8163-2013,材料為20鋼時，各接管尺寸表3-1接管表名稱公稱直徑外徑X壁厚連接尺寸標準理論質(zhì)量kg/m物料進管50@57X12HG20595-200912.48物料出管50@57X12HG20595-200912.48安全閥管50@57X12HG20595-200912.48排污管50@57X12HG20595-200912.48進氣管50@57X12HG20595-200912.48放氣管50@57X12HG20595-200912.48液位計管40@45X10HG20595-200911.21壓力表管40@45X10HG20595-200911.21人孔450@480X12HG20595-2009265法蘭的選取查HG/T20592-2009《鋼制管法蘭》，pN==2.5MPa時，法蘭材料用20鋼。設計溫度為50℃時，最大允許工作壓力為2.25MPa,故公稱壓力選用2.5MPa。查HG/T20592-2009《鋼制管法蘭》，根據(jù)公稱壓力2.5MPa，公稱直徑50mm和40mm選擇法蘭，但考慮到連接面形式和劇毒介質(zhì)液氯的密封要求較高，綜合各種因素，故選用帶頸對焊法蘭，如圖3.1所示，密封面型式為FM。法蘭參數(shù)如表3-2所示。

圖3.1帶頸對焊法蘭表3-2法蘭尺寸表管口名稱公稱直徑DN鋼管外徑A1法蘭外徑D螺栓孔中心圓直徑K螺栓孔直徑L螺栓孔數(shù)量n螺栓Th法蘭厚度C法蘭高度H法蘭頸法蘭理論質(zhì)量（kg）NSH1RBB物料進管5057165125184M162048744853.11物料出管5057165125184M162048744853.11安全閥管5057165125184M162048744853.11排污管5057165125184M162048744853.11進氣管5057165125184M162048744853.11放氣管5057165125184M162048744853.11液位計管4045150110184M161845642.6762.05壓力表管4045150110184M161845642.6762.05墊片的選取因為公稱壓力為2.5MPa,而且工作溫度不是太高，液氯的腐蝕性可以忽略，該密封屬于靜密封，壓緊面安裝時易于對中，還能有效的防止金屬墊片被擠出壓緊面，所以墊片選用石棉橡膠墊片即可滿足要求，查HG/T20606-2009《鋼制管法蘭用非金屬平墊片》得墊片尺寸，如表3-3。墊片結(jié)構(gòu)如圖3.2所示。圖3.2墊片結(jié)構(gòu)表3-3墊片尺寸表內(nèi)徑外徑厚度管口名稱公稱直徑DN(mm)D1(mm)D2(mm)6(mm)物料進管5061871.5物料出管5061871.5安全閥管5061871.5排污管5061871.5進氣管5061871.5放氣管5061871.5液位計管4045751.5壓力表管4045751.5根據(jù)密封所需壓緊力大小計算螺栓載荷，選擇合適的螺柱材料。計算螺栓直徑與個數(shù)，按螺紋和螺栓標準確定螺栓尺寸。選擇螺栓材料為Q235-A。查HG20613-2009《鋼制管法蘭用緊固件》的螺栓長度和平墊片尺寸，如表3-4。表3-4螺栓及墊圈尺寸管口名稱公稱直徑螺紋螺柱長緊固件用平墊圈mmd1d2h物料進管50M169017303物料出管50M169017303安全閥管50M169017303排污管50M169017303進氣管50M169017303放氣管50M169017303液位計管40M169017303壓力表管40M169017303人孔的選取人孔的結(jié)構(gòu)設計查《儲罐與化工設備實用手冊》，采用回轉(zhuǎn)蓋帶頸對焊法蘭人孔。人孔的公稱直徑D2=450mm，以方便工作人員的進入檢修。配套法蘭與上面的法蘭類型相同，根據(jù)HG/T21518-2005《回轉(zhuǎn)蓋帶頸對焊法蘭人孔》，由回二2.5MPa選用突面的密封形式RF型，采用8.8級35CrMoA等長雙頭螺柱連接。人孔尺寸如表3-5,結(jié)構(gòu)如圖3.3。

表3-5人孔尺寸結(jié)構(gòu)密封面型式公稱壓MPa公稱直徑d，SdDD1RF2.5450480X12456670600HHbbbAB1250212142141246375175Ld0螺柱數(shù)量螺母數(shù)量螺柱尺寸總質(zhì)量kg回轉(zhuǎn)蓋250242040M33X2X165265帶頸對焊法蘭

圖3.3人孔結(jié)構(gòu)示意圖核算開孔補強根據(jù)GB150,當設計壓力小于或等于2.5MPa時，在殼體上開孔，兩相鄰開孔中間的間距大于兩孔直徑之和的2.5倍，且接管公稱外徑不大于89mm時，接管厚度滿足要求，不另行補強。本次設計人孔的公稱外徑為450mm，大于89mm，所以進行補強圈補強。（1）補強設計方法判別開孔直徑d=di+2C=450+2*2.25=454.5mm開孔直徑D2000D2000=1000mm滿足等面積開孔補強計算的適用條件，故采用等面積法進行開孔補強計算。(2)開孔所需補強面積接管材料選用20號鋼，根據(jù)《材料許用應力表》查得尼丁三137MPa；A=d8+255(1-f)其中：殼體開孔處計算厚度48.4592mm。接管有效厚度 5=5—C-C=12-0.25-2=9.75mm強度削弱系數(shù) If=H=137=0.81r㈣1170開孔所需補強面積為A=d8+285(1-f)=454.5義8.4592+2*8.4592義9.75義(1-0.81)=3876.71mm2(3)有效補強范圍有效補強范圍的寬度BB=2d=2x454.5=909mmB=d+25+25=454.5+2x12+2x12=502.50mmnnt取二者中較大值，故B=909mm。有效補強范圍的外側(cè)高度回fh=JdS~=J454.5x12=73.85mm<1 nt[h1=接管實際外伸高度=200mm取二者中較小值，故團=73.85mm。有效補強范圍的內(nèi)側(cè)高度回fh=JdS~=J454.5x12=73.85mmv2 nt[h2=接管實際外伸高度=0mm取二者中較小值，故回=0mm。(4)補強范圍內(nèi)補強金屬面積回國■---殼體有效厚度減去計算厚度之外的多余面積。A=(B-d)(8-5)-2b(5-5)(1-f)A二(909-454.5)(9.75-8.4592)-29.75(9.75-8.4592)(1-0.81)1A=581.79mm2-U 國一一接管有效厚度減去計算厚度之外的多余面積。接管計算厚度1.432X450 二2.36mm接管計算厚度2x137x1-1.432A=2h(5-5)f+2h(5-C)fA=2x73：t85x(9.75-2.364)x0.81r+0A=879.28mm22國--—有效補強區(qū)內(nèi)焊縫金屬截面積。由于本次設計的儲罐是存放有毒介質(zhì)的，所以選用D類接頭形式焊接;A=A+A+A=581.88+879.29+36=1497.07mm2(5)補強圈的選取因為西A，所以需另加補強，其補強面積為：A=A-A=3876.71-1497.07=2379.64mm25-_JA^-2379.635-793mm4 .V.JlmlmnD-D760-460 2 1 查表JB/T4736-2012規(guī)定的補強圈尺寸系列，應選用的補強圈厚度為10mm，補強材料與筒體材料相同，為Q345R。安全閥、液位計和壓力表的選取（1）安全閥的選用安全閥的作用是通過閥的自動開啟排出氣體來降低容器內(nèi)過高的壓力。其優(yōu)點是僅排放容器內(nèi)高于規(guī)定值的部分壓力，當容器內(nèi)的壓力降至稍低于正常操作壓力時，能自動關閉，避免一旦容器超壓就把全部氣體排出而造成浪費和中斷生產(chǎn)；可重復使用多次，安裝調(diào)整也比較容易。但密封性能較差，閥的開啟有滯后現(xiàn)象，泄壓反應較慢。安全閥主要由閥座、閥瓣和加載機構(gòu)組成。閥瓣與閥座緊扣在一起形成一密封面，閥瓣上面是加載機構(gòu)。圖3.4為彈簧式安全閥。圖3.4彈簧式安全閥當容器內(nèi)的壓力處于正常工作壓力時，容器內(nèi)介質(zhì)作用于閥瓣上的力小于加載機構(gòu)施加在它上面的力，兩力之差在閥瓣與閥座之間構(gòu)成密封比壓，使閥瓣緊壓著閥座，容器內(nèi)的氣體無法排出；當容器內(nèi)壓力超過額定的壓力并達到安全閥的開啟壓力時，介質(zhì)作用于閥瓣上的力大于加載機構(gòu)加在它上面的力，于是閥瓣離開閥座，安全閥開啟，容器內(nèi)的氣體通過閥座排出。如果容器的安全泄放量小于安全閥的額定排放量，經(jīng)一段時間泄放后，容器內(nèi)壓力會降到正常工作壓力以下（即回座壓力），此時介質(zhì)作用于閥瓣上的力已低于加載機構(gòu)施加在它上面的力，閥瓣又回落到閥座上，安全閥停止排氣，容器可繼續(xù)工作。安全閥通過作用在閥瓣上的兩個力的不平衡作用，使其關閉或開啟，達到自動控制儲罐超壓的目的。安全閥的選用應綜合考慮儲罐的操作條件、介質(zhì)特性、載荷特點、容器的安全泄放量、防超壓動作的要求（動作特點、靈敏性、可靠性、密閉性）、生產(chǎn)運行特點、安全技術(shù)要求，以及維修更換等因素。對于易燃、毒性程度為中度以上危害的介質(zhì)，必須選用封閉式安全閥，如需帶有手動提升機構(gòu)，須采用封閉式帶扳手的安全閥；對空氣或其他不會污染環(huán)境的非易燃氣體，可以選用敞開式安全閥；高壓容器及安全泄放量較大而殼體的強度裕度又不太大的容器，應選用全啟式安全閥；微啟式安全閥宜用于排量不大，要求不高的場合；高溫容器宜選用重錘杠桿式安全閥或帶散熱器的安全閥，不宜選用彈簧式安全閥。由于液氯屬于有毒介質(zhì)，高度危害，所以需要氣體全部通過排氣管排放，介質(zhì)不能向外泄漏故選用彈簧全啟全封閉安全閥。根據(jù)由本設計的溫度、壓力、介質(zhì)等基本參數(shù)，選擇型號為A42H-16C的安全閥。（2）液位計的選用本次設計選用磁性浮子液位計。由于工作溫度最低-10℃最高50℃,密度粘度也隨之變化，又根據(jù)簡體內(nèi)徑近2000mm，公稱壓力回二1.6MPa，所以選用此液位計。采用磁性浮子液位計，普通型，壓力等級為1.6MPa。根據(jù)實際要求，選用液位計的長度為2400mm。標記HG/T21584-1995UZ1.6M-2400-1.314BF321C。（3）壓力表的選擇壓力表是用來測量壓力的儀表，在儲罐上裝設壓力表后，可直接測出容器內(nèi)介質(zhì)的壓力值，以便一旦發(fā)生異常情況時，可及時發(fā)現(xiàn)和作出處理。圖3.5為Y-B系列壓力表。圖3.5Y-B系列全不銹鋼壓力表壓力表的最大量程，即表盤刻度極限值應與容器的工作壓力相適應。壓力表的量程一般為容器最高工作壓力的1.5?3倍，最好取2倍。在穩(wěn)定壓力下，最高工作壓力不應超過刻度極限的70%；在波動壓力下，不應超過60%。如果壓力表的量程與容器的工作壓力相比過大，則由于同樣精確度的壓力表，量程越大時，其允許誤差的絕對值和肉眼觀察的偏差就越大，會影響壓力讀數(shù)的準確性。反之如果容器的工作壓力接近或等于壓力表刻度的極限值，則會使壓力表中的彈性元件長期處于最大的變形狀態(tài)下，容易產(chǎn)生永久變形，引起壓力表的誤差較大和使用壽命降低。更值得注意的是，選擇量程過小的壓力表后，萬一儲罐超壓運行，壓力表指針轉(zhuǎn)一圈接近零位會誤認為無壓力，從而造成不應發(fā)生的事故。儲罐用壓力表必須具有足夠的精度，低壓容器上裝設的壓力表精度應不低于2.5級，中、高壓和超高壓容器上應不低于1.5級。根據(jù)《壓力表選型手冊》和經(jīng)濟耐用性原則，首先選用通用型壓力表，又由于工作地點在室外，容易腐蝕，所以選擇全不銹鋼壓力表。根據(jù)尺寸表和壓力值，故最后確定選用Y-60B型號的全不銹鋼壓力表。容器支座的設計支座的選擇本臥式容器采用雙鞍式支座，材料選用Q235-A.F。(1)估算鞍座的負荷：儲罐總質(zhì)量：m=m+2m+m+m,m=345.3kg回筒體質(zhì)量：1ml=兀DL5p=3.14義2*7.8*0.012義7850=4616.631,m=345.3kgm充液質(zhì)量：m=pV實=1314x26.754=35154.756kg回附件質(zhì)量：人孔質(zhì)量為265kg,其他接管質(zhì)量總和估100kg，即回=365kg所以，m=m+2m+m+m=4616.63+2x345.3+35154.756+365=40826.986kgG=mg=40826.986x9.81=400513N,每個鞍座承受的重量為200257N,查JB/T4712.1-2007《容器支座》，選取輕型，焊制為人，包角為120,有墊板的鞍座。鞍座尺寸如表3-6,結(jié)構(gòu)如圖3.6。表3-6鞍座結(jié)構(gòu)尺寸

公稱直徑允許載荷鞍座高度底板腹板筋板DNQ/kNhl1b13132l3b2b3332000300250142022012103301902608墊板螺栓配置鞍座質(zhì)量增加100mm高度增加的質(zhì)量kg弧長b4&4el2dl螺紋2330430108012602040M1616017圖3.6鞍式支座3.8.2鞍座位置的確定中國現(xiàn)行標準JB/T4731-2005《鋼制臥式容器》規(guī)定AW0.2(L+2h),A最大不超過0.25L否則由于容器外伸端的作用將使支座截面處的應力過大。由標準橢圓封頭———t——=2，h=H一—i=525-500=25mm2(H-h) 4 故AW0.2(L+2h)=0.2X(7800+2X25)=1750mm由于封頭的抗彎剛度大于圓筒的抗彎剛度，故封頭對于圓筒的抗彎剛度具有局部的加強作用。若支座靠近封頭，則可充分利用封頭對支座處圓筒截面的加強作用。因此JB/T4731還規(guī)定當滿足AW0.2(L+2h)時，最好使AW0.5回,即AW0.5X1000=500mm綜上所述： A=500mm鞍座標記為：JB/T4712.1-2007支座A2000-FJB/T4712.1-2007支座A2000-S總體布局液氯臥式儲罐總體布局如圖3.7所示。液氯進口管外伸高度150mm，液氯出口管外伸高度150mm，排污管外伸高度150mm,進/出氣管外伸高度150mm；安全閥管外伸高度150mm,壓力表管外伸高度150mm,液位計管外伸300mm,人孔外伸高度400mm。接管與接管間距700mm，接管與封頭間距900mm，接管與人孔間距1100mm，與焊縫距離不小于150mm，鞍座距封頭切線500mm。圖3.7臥式儲罐第4章強度計算彎矩和剪力的計算雙鞍座臥式儲罐結(jié)構(gòu)簡圖如圖所示。圖4.1圖4.1雙鞍座臥式儲罐鞍座的反力：F=G=200257N2圓筒內(nèi)半徑：R=—i=20°°=1000mmi2 2封頭曲面深度：H=500mm封頭切線間距離：L=7850mmmm鞍座離封頭切線距離：A=500（1）鞍座跨中截面處的彎矩mm1+2C-]RJ2—(L:2]G——/14H\41+(立J1+2(儂丫/包jI7850JI7850J4x500)3x7850j=0.278M1=F(￡L—A)=200257x(0.278x7850—500)=3.37x108|N?mm(2)鞍座截面處的彎矩FA(1-AFA(1-A+CRi—C

L3AC=1+%=1+生竺=1.0853x7850C="士=10002—5002=0,0483 2RL 2x1000x7850 i 因為鞍座離封頭切線距離A因為鞍座離封頭切線距離A<0.5R i故鞍座截面處的剪力v=F=200257NM2=C21—A+CR—CIL3A2J200257x500=1.085(i500 1000[…)1— + 0.048x -1.085I7850 500 J=—5.8x107N-mm(3)鞍座截面處的剪力剪力圖、彎矩圖如圖所示。圖4.2剪力圖圖4.3彎矩圖圓筒軸向應力計算及校核圓筒軸向應力計算(1)兩鞍座跨中截面處圓筒的軸向應力跨中截面最高點MPaPRM 1.432X1000 3.37x108MPao= = =-152.981 28 兀R2g 2x9.75 3.14x10002x9.75p ; "跨中截面最低點PRM1.432x10003.37x108 0o=—c_i4 1= + =84.502 28e兀R28 ie2x9.753.14x10002x9.75MPa(2)鞍座截面處圓筒的軸向應力鞍座截面最高點PRMO=PRMO=-c—f-- 23 28 K兀R28e1.432X1000 -5.8x1072x9.75 1x3.14x10002x9.75=75.33MPa鞍座截面最底點PRMO=ci+ 2—4 28 K兀R28e1.432x1000 -5.8x107 + 2x9.75 1x3.14x10002x9.75=71.54MPa4.2.2圓筒軸向應力校核在操作工況條件下，軸向拉應力不得超過材料在設計溫度下的許永應力晅,壓應力不應超過軸向許用臨界應力F口和材料的回。1二1，口=170MPa%=-152.98MPa，J=84.50MPa，o3=75.33MPa，o4=71.54MPa，均小于可，故滿足強度要求。4.3圓筒和封頭切應力計算及校核（1）鞍座截面處無加強圈但A?0.5Aj被封頭加強的圓筒最大切應力K=0.880，K=0.401；t=t=KF—=0.88*200257=18.071000義9.75MPa（2）封頭切應力MPat=K-F-=0.401義200257=8.24MPah4R8 1000義9.75 i he （3）圓筒和封頭切應力校核圓筒的切應力不應超過設計溫度下的材料許永應力的0.8倍，即滿足:《0.8口。一般情況下，封頭與筒體材料均相同，其有效厚度往往小于筒體的有效厚度，故封頭中的切應力不會超過筒體，所以不必單獨對封頭中的切應力另行校核。t=18.07MPa?0.80]=136MPa故滿足強度要求。4.4鞍座截面處圓筒的周向應力計算及校核（1）圓筒截面最低點處的周向壓應力K=0.760，K=0.013；b=b+1.56jRT=260+1.56^1000^12=431mmKFk0.76x200257x1431x9.75=-36.22MPa(2)無加強圈圓筒鞍座處最大周向應力①鞍座邊角處的最大周向應力F 12KFR200257 12x0.013x200257x1000 ”c=——-—— ；6iKFk0.76x200257x1431x9.75=-36.22MPa(2)無加強圈圓筒鞍座處最大周向應力①鞍座邊角處的最大周向應力F 12KFR200257 12x0.013x200257x1000 ”c=——-—— ；6i=- - =—53.786 4劭 L82 4x9.75x431 7850x9.752MPa②鞍座墊板邊緣處圓筒中周向應力F 3KF200257 3x0.013x200257 ”c'=- 6—= =—536 48b282 4x9.75x431 2x9.752e eMPa(3)周向應力的校核周向壓應力c不得超過材料的許用應力，即L-J 力的1.25倍，即E6|V1應不大于材料許用應.25口］c'V1.25用。=36.22MPaV口=170MPac|=53.78MPaV1.25口=212.50MPac'=53MPaV1.25口=212.50MPa6故滿足強度要求。M1=F(C、L-A)=200257x(0.278x7850-500)=3.37x108N-mmFA(200257x500(1.0855500 100012)1 +0.048x 1.0857850 500 )=-5.8x107N-mmV=F=200257NPR―c i28eM

1—

兀R28

ie1.432x10003.37x1082x9.75 3.14x10002x9.75=-152.98MPaPRMc=-ci-+ 12 28 兀R28p ;MPa1.432x1000 3.37x108 + =84.502x9.75 3.14x10002x9.75PRM1.432x1000-5.8x107 -… Q 一—7533vo—ci3 25ePRM1.432x1000-5.8x107 -… Q 一—7533vo—ci3 25e2—.K兀R251ie2x9.751x3.14x10002x9.75MPaPR Mo——c-rH 2 4 25 K兀R25 e 2 ie1.432x1000— H-53x107 —71542x9.751x3.14x10002x9.75 '”MPaMPaTFF 200257t=K——=0.88x =18.0/3R5 1000x9.75 i_e 口F八200257t=K =0.401x =8.24h4r5 1000x9.75 i-he MPaKFk 0.76x200257x1431x9.75=-36.22MPaF12KFR20025712x0.013x200257x1000 °一 Q ：—— — ——5378.645bL524x9.75x4317850x9.752MPa520025745b 25e6)2e4x9.75x4313x0.013x200257 ” 二—532x9.752MPa鞍座截綜上所述，本次設計的容器彎矩和剪力、圓筒軸向應力、圓筒和封頭切應力、面處圓筒的周向應力經(jīng)校核均滿足強度要求。第5章焊接結(jié)構(gòu)設計焊