38m3液化石油储罐结构工艺及焊接工艺设计学位论文.docx
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38m3液化石油储罐结构工艺及焊接工艺设计学位论文
毕业设计（论文）
38m3液化石油储罐结构工艺及焊接工艺设计
摘要
液化石油气贮罐是盛装液化石油气的常用设备，由于该气体具有易燃易爆的特点，因此在设计这种贮罐时，要注意与一般气体贮罐的不同点，尤其是安全与防火，还要注意在制造、安装等方面的特点。
卧式储罐设计是以应力分析为主要途径，以材料力学为基础，对容器的各个主要受压部分进行设计。
其设计的目的主要是确定合理、经济的结构形式，并满足制造、检验、装配、运输和维修等方面要求，设计中主要从强度和刚度两方面进行设计保证容器不因过渡变形而发生泄露失效，最终达到安全可靠的工作性能的要求。
该液化石油储罐依据GB150、JB/T4732等设计标准、严格执行TSGR0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》的规定，充分考虑节能降耗的要求，基于弹性失效准则，完成对液化石油气储罐的设计；在AUTOCAD中正确绘出装配图；以储罐的建模，分析储罐整体的应力，数据显示在人孔接管与壳体连接处发生应力集中，同时经过查阅资料，运用公式也证明了只有人孔接管需要补强；然后对该储罐进行了补强设计。
关键词：
卧式储罐，应力，刚度，强度，结构设计
38m3LIQUEFIEDOILTANKSTRUCTUREDESIGN
PROCESSANDWELDINGPROCESS
ABSTRACT
Liquefiedpetroleumgasstoragetankisholdingcommonequipmentofliquefiedpetroleumgas（LPG）,duetothecharacteristicsofthegasisflammableandexplosive,sointhedesignofthestoragetank,topayattentiontothedifferencesandcommongasstoragetank,especiallyforsecurityandfireprevention,notealsothatintheaspectofmanufacture,installation,etc.Horizontaltankdesignisbasedonstressanalysisasthemainway,onthebasisofmechanicsofmaterials,todesignthemaincompressionportionofthecontainer.Itsdesignpurposeismainlytodeterminethereasonable,economicstructure,andsatisfythefabrication,inspection,assembly,transportationandmaintenancerequirements,mainlyfromtwoaspectsofstrengthandstiffnessinthedesignofdesigntoensurecontainerdoesnotleakduetotransitionofdeformationfailure,eventuallyreachedtherequirementsofsafeandreliableworkperformance.
TheliquefiedoiltankbasedonGB150,JB/T4732Designstandards,strictenforcementofTSGR0004-2009"stationarypressurevesselssafetytechnologysupervisionprocedures"provisions,givefullconsiderationtosavingenergyandreducingconsumption,basedontheelasticfailurecriteria（DesignbyRule）,andcompleteDesignofLPGstoragetank;CorrectdrawassemblydrawingsinAUTOCAD;Tankmodel,wasusedtoanalyzetheoverallstressofthestoragetank,thedatadisplayedinthemanholepipeandcasingjointstressconcentrationoccurs,throughaccesstoinformationatthesametime,usingtheformulaisalsoprovedthatonlyneedmanholeoverreinforcement;Thenhascarriedonthereinforcementtothetankdesign.
KEYWORDS:
Horizontaltank,Stress,Stiffness,Strength,Structuredesign
目 录
前 言
随着科技发展的日新月异，由于我国石油资源的限制，必须充分利用国外石油资源。
目前我国每年均要进口几千万吨原油和几百万吨液化石油气，才能满足国民经济和人民生活的需要。
（储罐，压力容）另一方面，随着全球经济一体化的发展和我国即将加入世界贸易组织（WTO），我国必须大力增加石油储备资源，以减少国际局势动荡对我国经济的影响。
以上情况迫切要求我们大力增加石油储存能力，发展大型储罐。
目前（10~15）万m3的浮顶罐是世界各国储存原油的主体罐型。
日本已建成了单罐容量为16万m3的大型储罐，还设计出了18万m3和30万m3的特大型储罐。
我国陆续在秦皇岛、黄岛、浙江舟山和大连等地建造了十几座10万m3的浮顶原油罐（系引进日本的技术与主要材料），使得5万m3和10万m3浮顶罐已成为我国目前原油储存的主体罐型。
由于大容量储罐的单位容量的耗钢量、投资及运营费用较低，为了适应我国原油进口和适当储备的形势，我们面临建造更大容量储罐的任务。
在选材方面，根据介质的易燃易爆、有毒、有一定的腐蚀性等特性，存放温度为-20~48℃，最高工作压力等条件。
根据国标规定选用16MnR为筒体材料，适用于介质含有少量硫化物，具有一定腐蚀性，壁厚较大（≥8mm）的压力容器。
为了得到良好的焊接工艺，封头材料和筒体材料一致，也是16MnR。
对于汽油、喷气燃料和柴油等大宗油料的储罐，随着石油和石油化工企业生产加工装置的大型化，也正朝着大型化发展。
深圳某些石化企业已建成了一批（2~5）万m3的内浮顶成品油料储罐。
对于液化石油气的储存，在沿海地区要大力开发大型常压低温储罐，以满足液化石油气需求量日益增长（主要由国外进口）的储存要求。
对于液化石油气的生产企业，它的主体罐型将是在常温压力下储存l000~3000m3的球罐。
因为在这些企业中，液化石油气的储罐储存能力一般为7天~10天的生产量。
由于油料周转快，要采用常压低温储存，就必须设置庞大的致冷设备，将生产装置生产的温度为40℃左右的液化石油气降至-4℃（丁烷）~-42℃（丙烷），而液化石油气的出厂手段一般为铁路罐车、汽车罐车或水运装船，用户都不要求进低温的液化石油气，这样就会造成能量的巨大浪费和作业困难，所以在这些液化石油气的生产企业中采用大容量常压低温储罐在经济上是不可行的。
本课题针对于38m3液化石油储罐的设计，主要是为了了解中小型储罐存在的意义和对一些场合特殊的用途。
通过此次对该储罐的结构及焊接工艺的研究中，更能够加深理解储罐类产品对化工工业发展的重要性。
第1章设计参数的选择
1.1液化石油气参数的确定
液化石油气的主要组成部分由于石油产地的不同，各地石油气组成成分也不同。
取其大致比例如下：
表1-1液化石油气组成成分
组成成分
异辛烷
乙烷
丙烷
异丁烷
正丁烷
异戊烷
正戊烷
乙炔
各成分百分比
0.01
2.25
49.3
23.48
21.96
3.79
1.19
0.02
对于设计温度下各成分的饱和蒸气压力如下：
表1-2各温度下各组分的饱和蒸气压力
温度/℃
饱和蒸汽压力/MPa
异辛烷
乙烷
丙烷
异丁烷
正丁烷
异戊烷
正戊烷
乙炔
-25
0
1.3
0.2
0.06
0.04
0.025
0.007
0
-20
0
1.38
0.27
0.075
0.048
0.03
0.009
0
0
0
2.355
0.466
0.153
0.102
0.034
0.024
0
20
0
3.721
0.833
0.294
0.205
0.076
0.058
0
50
0
7
1.744
0.67
0.5
0.2
0.16
0.0011
1.2设计温度
根据本设计工艺要求，使用地点为太原市的室外，用途为液化石油气储配站工作温度为-20~48℃，介质为易燃易爆的气体。
从表中我们可以明显看出,温度从50℃降到-25℃时,各种成分的饱和蒸气压力下降的很厉害,可以推断,在低温状态下,由饱和蒸气压力引起的应力水平不会很高。
由上述条件选择危险温度为设计温度。
为保证正常工作，对设计温度留一定的富裕量。
所以，取最高设计温度t=50℃，最低设计温度t=﹣25℃。
根据储罐所处环境，最高温度为危险温度，所以选t=50℃为设计温度。
1.3设计压力
该储罐用于液化石油气储配供气站，因此属于常温压力储存。
工作压力为相应温度下的饱和蒸气压。
因此，不需要设保温层。
根据道尔顿分压定律，我们不难计算出各种温度下液化石油气中各种成分的饱和蒸气分压，如下表:
表1-3各种成分在相应温度下的饱和蒸气分压
温度/℃
饱和蒸气分压/MPa
异辛烷
乙烷
丙烷
异丁烷
正丁烷
异戍烷
正戍烷
乙烯
-25
0
0.029
0.0946
0.014
0.0088
0.0009
0.00008
0
-20
0
0.031
0.127
0.0176
0.0105
0.0011
0.00011
0
0
0
0.053
0.2204
0.0359
0.0224
0.0013
0.00026
0
20
0
0.084
0.394
0.069
0.045
0.0029
0.00063
0
50
0
0.158
0.0825
0.1573
0.1098
0.0076
0.0019
0
有上述分压可计算再设计温度t=50℃时，总的高和蒸汽压力：
P==0.01%×0+2.25%×7+47.3%×1.744+23.48%×0.67+21.96%×0.5+3.79%×0.2+1.19%×0.16+0.02%×0.0011=1.25901MPa（1-1）
因为P异丁烷（0.2）当液化石油气在50℃时的饱和蒸汽压力高于异丁烷在50℃时的饱和蒸汽压力时，若无保冷设施，则取50℃
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