260立方米液氨储罐设计Word格式文档下载.docx
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3.2.2壳体有效厚度减去计算厚度之外的多余面积14
3.2.3接管有效厚度减去计算厚度之外的多余面积14
3.2.4焊缝金属面积14
3.2.5另加补强面积14
4强度计算15
4.1液压试验15
4.2圆筒轴向弯矩15
4.2.1载荷分布15
4.2.2筒体弯矩16
4.3圆筒轴向应力计算并校核16
5.3.1筒体应力16
4.3.2筒体轴向应力校核17
4.4切向剪应力的计算并校核18
4.4.1圆筒切向剪应力的计算18
4.4.2圆筒被封头加强时，最大剪应力18
4.4.3切向剪应力的校核18
4.5圆筒周向应力的计算并校核19
4.5.1在横截面的最低点处19
4.5.2周向应力校核19
5防护及使用管理20
5.1防腐20
5.2防静电20
5.3热处理要求20
5.4焊接20
5.5使用及管理20
1设计参数的选择
1.1设计的题目
1.2原始数据
表1.1设计条件
序号
项目
数值
单位
备注
1
名称
液氨储罐
2
用途
液氨储存
3
最高工作压力
2.03
MPa
由介质温度决定
4
工作温度
20～48
℃
5
公称容积
260
m3
6
工作压力波情况
可不考虑
7
装量系数
0.9
8
工作介质
液氨气
9
材料
16MnR
10
焊接要求
双面焊，局部损伤
11
设计寿命
20年
12
腐蚀速率
0.1mm/a
13
其他要求
1.3储存量
盛装液化气体的压力容器设计存储量：
W=ΦVρt
式中，装载系数Φ=0.9
压力容器设计V=260m³
设计温度下的饱和液体密度ρt=562.87/m³
则：
存储量W=131.71t
1.4设计压力
设计压力取饱和蒸气压，p=1.8MPa
1.5设计温度
工作温度为-20℃～48℃，则取
设计温度取50℃
2容器的结构设计
2.1筒体的内径和长度的确定
由设计任务书可知：
V=260m3
L/D=8取L=8D
则有：
取内径为3460mm，由于筒体的内径较大，所以采用钢板卷制，公称直内径DN3400mm.
选用标准椭圆形封头
表2.1EHA椭圆形封头内表面积及容积
公称直径（mm）
总深度H/mm
内表面积A/m2
容积V/m3
3400
890
12.9581
5.5080
则筒体长度：
圆整：
L=25800mm
则实际体积：
则体积相对误差为：
符合设计要求。
2.2筒体和封头的厚度设计计算
（1）设计压力取：
p=1.8MPa
液柱压力（安装满时计算）：
％＜5％
所以可以忽略液柱的压力。
双面焊，局部损伤，焊接接头系数=0.85是、
筒体厚度：
计算压力：
计算厚度：
查表2-5得，厚度负偏差C1=0.8mm。
设计寿命20年，腐蚀速率0.1mm/a，所以腐蚀裕量C2=2mm。
设计厚度=22.23+2=24.23mm；
名义厚度=26mm。
标准椭圆形封头厚度：
设计厚度：
2.3人孔设计
设置1个人孔，其公称直径取DN450。
根据HG/T21518-2005《钢制人孔和
手孔》选取：
人孔RFⅢt-35CM（W·
D-1232）B450-2.5HG/T21518-2005具体
结构和材料见标准HG/T21518-2005《钢制人孔和手孔》。
2.4其他零部件的设计
2.4.1液位计的设计
1）液位计类型
由于该储罐的介质为液氨，工作温度常温，所以选用磁性液位计。
2）液位计中心距
可简化容器为一圆筒，液体达到总体积的90%（本储罐的装量系数为0.9），可近似认为截面面积达到全面积的90%，所以下图所示的阴影面积为全面积的10%。
即：
即
迭代求解得：
θ=46.6°
所以最高液面到筒体中心线的距离为：
所以选用中心距为2500mm的液位计不对称安装。
R
θ
图2.1
3）接管与法兰
由于介质为氨，应采用带颈对焊法兰（突面）、带加强环的缠绕垫片（带外环）和专用级高强度螺栓组合，而且它的腐蚀性不大，所以材料不需要选太好的。
为了有良好焊缝，接管材料选16Mn。
同时接管伸出较长，需要支撑结构。
综上所述，具体见表3.2
表2.2接管与法兰
标记
数量
总质量/kg
液位计
HG/T21584-95UZ2.5-1400-0.45AF304C
20
法兰
HG/T20592法兰WN20-2.5RFS=3.5
垫片
HG20610缠绕垫D25-251232
接管
φ25×
3.5L=395mm
0.97
3.5L=495mm
1.22
全螺纹螺柱
M12×
2×
808.8级材料35CrMoA
0.48
螺母
M128级材料30CrMo
16
0．32
筋板
40×
3材料Q235A
现场确定长度
2.4.2管口设计
1）管口中心线位置的确定
根据管口的性质可确定其安放位置，排污管在筒体的下方，其它在筒体的上方。
根据GB150规定，按壳体开孔不另行补强设计要求设计法兰管的位置。
要求如下：
a.设计压力小于或等于2.5MPa。
b.两相邻开孔中心线的间距应不小于两孔直径之和的两倍。
c.接管公称外径小于或等于89mm。
d.接管最小壁厚满足下表：
表2.3接管最小壁厚
接管公称外径
25
32
38
45
48
57
65
76
89
最小壁厚
3.5
4.0
5.0
6.0
1．接管的腐蚀余量为1mm
集中布管，顺序为：
放空口、人孔、安全阀接口、温度计口、压力表接口、液相进口管、气相出口管、排污口在壳体下方、液相出口管在壳体下方。
（具体位置见装配图）
1.离焊缝最近的人孔，所以它离焊缝距离应该不小于，
则取人孔与焊缝距离为640mm；
2.两相邻开孔中心线的间距应不小于两孔直径之和的两倍,则放空口与人孔距离为1000mm，人孔与安全阀接口距离为1000，安全阀与温度计口800mm、温度计与压力表的距离为650mm、压力表与液相进口距离为650mm、液相进口与气相出口距离为600mm。
2）接管与法兰选取
a．根据壳体开孔不另行补强，条件d条可确定接管厚度：
b．液相进口管，液相出口管，气相进口管，气相出口管，排污管——5mm
c．安全阀接口接管——6.0mm
d．压力表接管，液位计接管——3.5mm
由于本储罐装的是液氨，法兰采用带颈对焊法兰，缠绕垫片（带外环）。
综上所述：
表2.4接管与法兰
标准号
HG20592
法兰WN50（B）-25FMS=5.0
16MnⅡ
15.55
液相进口管，液相出口管，气相进口管，气相出口管，排污管法兰
法兰WN25（B）-25FMS=3.5
1.26
压力表接管法兰
法兰WN25（B）-25RFS=3.5
3.0
液位计接管法兰
法兰WN80（B）-25FMS=6.0
16Mn
安全阀接管法兰
GB6479
接管φ57×
5.0L=1500,L=12340,L=155
24.76
其中L=155取3条，其它一条
接管φ32×
5.0L=150L=495L=395
2.97
压力表接管，液位计接管
接管φ89×
7.0L=145
1.77
安全阀接管
3）焊接结构设计。
1．壳体A，B类焊接接头的设计
该容器上的A,B类接头必须采用对接焊，不允许采用搭接焊。
对接焊易于焊透，质量容易保证，易于作无损检测，可获得最好的焊接接头质量。
该容器上的接管与壳体以及补强圈之间的焊接一般只能采用角接和搭接。
2．壳体C，D类焊接接头的设计
平盖，管板与圆筒非对接连接的接头，法兰与壳体，接管连接的接头，内封头与圆筒的搭接接头以及多层包扎容器层板层纵向接头，均属C类焊接接头，但已规定为A，B
类的焊接接头除外。
接管、人孔、凸缘、补强圈等与壳体连接的接头均属于D类焊接接头，但已规定为A，B类的除外。
3．焊接接头坡口设计
容器筒体，封头与接管法兰的厚度均在δ=3～26mm的范围，为了减小焊接变形和残余应力，因此可取接头坡口形式为X形。
4）常用焊接方法与焊条的选择
采用手工电弧焊，该方法设备简单，便于操作，使用于各种焊接，在压力容器
制造中应用十分广泛，钢板对接，接管与筒体、封头的连接等都可以采用。
考虑母材力学性能与化学成分，对低碳钢和低合金钢构件，要求等强度原则选择焊条，即要求焊缝与母材的强度相等或基本相等，而不要求焊缝的化学成分与木材相同。
不同类型的低合金钢之间进行异种钢焊接时，应选与其中强度较低的钢材等强度的焊条
进行焊接，再综合考虑金属进行热处理后，对其力学性能的影响构件的结构与刚性和经济性，该容器所用焊条使用型号如下表：
表2.5焊条型号
接头母材
焊条型号
焊条牌号
Q345R+Q345R
E5016（GB/T5117）
J506
Q235-A+Q235-A
E4316（GB/T5117）
J426
Q235-A+Q345R
E4303（GB/T5117）
J422
由于介质为液氨，应采用带颈对焊法兰（突面）、带加强环的缠绕垫（带外环）和专用级高强度螺栓组合，而且它的腐蚀性不大，所以材料不需要选太好的。
综上所述，储罐其它部件确定如（表2.6）。
表2.6储罐其他部件
HG20610缠绕垫D
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