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4.9焊缝破口尺寸16
第五章备料加工工艺19
5.1原材料的储备19
5.2板材的预处理19
5.4装配的焊接次序20
5.5焊后热处理21
第六章焊缝的无损检验与耐压气密性检验21
参考文献22
绪论
随着我国化学工业的蓬勃发展，各地建立了大量的液化气储配站。
对于储存量小于500或单罐容积小于150时。
一般选用卧式圆筒形储罐。
液化气储罐是储存易燃易爆介质．直接关系到人民生命财产安全的重要设备。
因此属于设计、制造要求高、检验要求严的三类压力容器。
本次设计的为100液化石油气储罐设计即为此种情况。
工业生产中具有特定的工艺功能并承受一定压力的设备，称压力容器。
设计温度为-20℃以下的压力容器被称为低温压力容器，对于低温压力容器首先要选用合适的材料，材料在使用温度下应具有良好的韧性。
经细化晶粒处理的低合金钢可用到-45℃，2.5％镍钢可用到-60℃，3.5％镍钢可用到-104℃,9％镍钢可用到-196℃。
低于-196℃时可选用奥氏体不锈钢等。
因此鉴于本次课题低温液氩储罐为单层绝热储罐。
内胆材质采用奥氏体不锈钢（0Cr18Ni10Ti），外层保冷材料为泡沫玻璃。
同时采用了双组分快速固化液体涂料。
由筒体、封头、法兰和密封元件、开孔和接管、支座、绝热保冷层六大部组成。
筒体是圆筒形压力容器的主要承压元件，它构成了完成化学反应或储存物所需的最大空间。
筒体一般是由钢板卷制或压制成型后组装焊接而成。
当筒体直径较小是，可采用无缝钢管制作。
对于即轴向尺寸较大的筒体，采用环焊缝将几个筒节拼焊制成。
根据筒体的承载要求和钢板厚度，其纵焊缝和环向焊缝可采用开坡口或不坡口的对接接头。
对于承受高压的厚壁容器筒体，除了采用单层厚钢板制作外，也可以采用层板包扎、热套、绕带或绕板等工艺制作多层筒体结构。
封头即是容器的端盖。
根据形状的不同，分为球形封头、椭圆形封头、蝶形封头和平板封头等结构形式。
为了避免在低温压力容器上产生过高的局部应力，在设计容器时应避免有过高的应力集中和附加应力；
在制造容器时严格检验，以防止容器中存在危险的缺陷。
对于因焊接而引起的过大残余应力，在焊后应进行消除焊接残余应力处理。
为保证压力容器的安全使用，在制造严格按照有关标准、规范，对压力容器的原材料和加工制造过程进行严格的质量检验，因此，对投入运行的压力容器也需要进行定期检验。
压力容器的检验内容主要有：
对材料的化学成分和力学性能的常规理化检验；
对焊接接头的各种性能检验；
对压力容器各部分存在的各类缺陷的无损检测；
用高于操作压力的液体对容器进行耐压试验等。
质量检验在压力容器制造过程中占重要的地位。
在有些反应堆压力容器的生产周期中，有一半的时间都是用于质量检验。
第一章设计参数的选择
1.1设计题目
液氩储罐结构设计（12m3）
1.2设计数据
如下表1：
表1：
设计数据
序号
项目
数值
单位
备注
1
名称
液氩储罐（6m³
）
2
最大工作压力
1.2
MPa
3
工作温度
20
℃
4
公称直径
1600
mm
5
容积
6
单位容积充装量
0.42
t/
7
装量系数
0.9
8
其他要求
100%无损检测
1.3设计压力
设计压力取最大工作压力的1.1倍，即Pc=1.1×
1.2=1.32
1.4设计温度
设计温度为室温，即20℃。
1.5主要元件材料的选择
1.筒体材料的选择：
根据GB150-1998表4-1，选用筒体材料为不锈钢1Cr18Ni9Ti（钢材标准为GB13296）。
2.鞍座材料的选择：
根据JB/T4731,鞍座选用材料为1Cr18Ni9Ti，其许用应力。
3.地脚螺栓的材料选择：
由于工作温度为超低温，地脚螺栓选用1Cr18Ni8Ti，其许用应力。
第二章设备的结构设计
2.1圆筒厚度的设计
计算压力：
该容器需100%探伤，所以取其焊接系数为。
圆筒的厚度在6~16mm范围内，查GB150-1998中表4-1，可得：
温度在20℃下，许用应力
利用中径公式，
计算厚度：
δ=PDi∕（2Φ[σ]t-Pc）=7.74mm
查标准HG20580-1998《钢制化工容器设计基础规定》表7-1知，钢板厚度负偏差0.8mm。
查标准HG20580-1998《钢制化工容器设计基础规定》表7-5知,不锈钢在无特殊腐蚀情况下，腐蚀裕量取0。
本例取=0。
则筒体的设计厚度δn=δ+C1+C2=7.74+0.8+0=8.54
圆整后，取名义厚度δn=9。
筒体的有效厚度δE=δn-C1-C2=8
2.2封头厚度的设计
查标准JB/T4746-2002《钢制压力容器用封头》中表1，得公称直径。
选用标准椭圆形封头,型号代号为EHA，则，根据GB150-1998中椭圆形封头计算中式7-1计算：
同上，取，。
封头型记做EHA1600×
12-1Cr18Ni9TiJB/T4746-2002。
2.3筒体和封头的结构设计
1.封头的结构尺寸（封头结构如下图1）
由，得。
查标准JB/T4746-2002《钢制压力容器用封头》中表B.1EHA椭圆形封头内表面积、容积，如下表2：
表2：
EHA椭圆形封头内表面积、容积
公称直径DN/mm
总深度H/mm
内表面积A/
容积/
425
2.9007
0.5864
2.筒体的长度计算
由封头长短轴之比为2，即，得
查标准[4]中表B.1EHA和B.2EHA表椭圆形封头内表面积、容积，质量，见表3-1和图3-1。
取装料系数为0.9，则
即
算得L0=2.74
圆整后取为L0=2.8
筒体分为两段，每段长度为1.4米，筒体为两瓣组焊而成。
2.4鞍座选型和结构设计
1.鞍座选型
该卧式容器采用双鞍式支座，初步选用轻型鞍座，材料选用Q235-B。
估算鞍座的负荷：
储罐总质量（3-3）
—筒体质量：
m1=πDL0δρ=3.14×
1.6×
2.8×
0.009×
7.9×
103=1000kg
—单个封头的质量，
—充液质量：
，水压试验充满水，故取介质密度为，
V=6.67
则
m3=6670kg
—附件质量：
人孔质量为，其他接管总和为200kg，即
综上所述，
m=m1+2m2+m3+m4=1000+2×
133.4+6670+353=8289.8
则每个鞍座承受的质量为4144.9kg，重量为41.5KN
查JB4712.1-2007[9]表1，优先选择轻型支座。
查[9]中表2，得出鞍座尺寸如表3-6：
表3-6鞍座尺寸表
DN
腹板
垫板
390
允许载荷
Q
kN
275
筋板
225
鞍座高度
h
250
170
e
70
底板
1120
240
螺栓间距
960
200
鞍座质量
Kg
116
12
弧长
1870
增加100mm增加的高度
2.鞍座位置的确定
因为当外伸长度A=0.207L时，双支座跨距中间截面的最大弯矩和支座截面处的弯矩绝对值相等，从而使上述两截面上保持等强度，考虑到支座截面处除弯矩以外的其他载荷，面且支座截面处应力较为复杂，故常取支座处圆筒的弯矩略小于跨距中间圆筒的弯矩，鞍座中心与封头切线的距离A满足（L为两封头切线间的距离），最后使（为圆筒的平均半径）。
鞍座的安装位置如图3所示：
故，取。
2.5接管、法兰的选择
液氩储罐应设置出液口，进液口，人孔，液位计口，温度计口，压力表口，安全阀口，排空口。
1.小直径接管和法兰
查HG/T20592-2009《钢制管法兰》中表8.23-1PN10带颈对焊钢制管法兰，选取各管口公称直径，查得各法兰的尺寸。
查HG/T20592-2009《钢制管法兰》中附录D中表D-3,得各法兰的质量。
查HG/T20592-2009《钢制管法兰》中表3.2.2，法兰的密封面均采用MFM（凹凸面密封）。
整体钢制法兰尺寸表mm
公称尺寸
法兰外径
螺栓孔中心
螺栓孔直径
法兰厚度
法兰径
D
K
L
C
N
R
S0
S1
安全阀
进料口
出了口
排污口
40
150
110
18
7.5
14
排空口
液位计
温度计
压力表
105
75
6.5
人口法兰设计mm
400
B
H1
230
dw×
s
426×
10
H2
107
580
b
32
d
24
D1
525
b1
27
A
320
b2
3.法兰标记
法兰标准标记包括法兰名称及代号、密封面形式代号、公称直径、公称压力、法兰厚度、法兰总高度、标准编号。
当法兰厚度、法兰高度采用标准值时在标记中可省略。
例如，公称压力1.6MPa、公称直径80mm的带颈对焊法兰，法兰材料0Cr18Ni10Ti，其标记为：
法兰C-T80-1.60HG20575-97。
第三章开孔补强设计
根据GB150中8.3，当设计压力小于或等于2.5MPa时，在壳体上开孔，两相邻开孔中心的间距大于两孔直径之和的两倍，且接管公称外径不大于89mm时，接管厚度满足要求，不另行补强，故该储罐中只有DN=500mm的人孔需要补强。
3.1补强设计方法判别
按HG/T21518-2005,选用回转盖带颈对焊法兰人孔。
开孔直径。
，故可以采用等面积法进行开孔补强计算。
接管材料选用与筒体材料相同的0Cr18Ni10Ti不锈钢，其许用应力。
根据GB150-1998中式8-1，。
壳体开孔处的计算厚度，
接管的有效厚度，强度削弱系数。
所以开孔所需补强面积
3.2有效补强范围
1.有效宽度B的确定
按GB150中式8-7，得，，。
2.有效高度的确定
（1）外侧有效高度的确定
根据GB150中式8-8，得：
，，。
（2）内侧有效高度的确定
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