储罐的设计---毕业论文.docx
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重庆能源职业学院
毕业设计（论文）
论文（设计）题目：
储罐的设计
班级：
2010级油储
（二）班姓名：
黄杰 学号：
20102322039
指导教师：
鞠茂林
时间：
2013年6月7日
0
附二：
重庆能源职业学院
毕业设计（论文）成绩表
系专业 班
评审意见：
指导教师对学生 所完成的课题为
的毕业设计（论文）进行的情况，完成情况的意见：
评分：
平时成绩（百分制） 论文成绩（百分制）
指导教师
年 月 日
答辩：
毕业设计（论文）答辩组对学生 所完成的课题为
的毕业设计（论文）经过答辩,成绩为
毕业设计（论文）答辩组负责人
答辩组成员
年 月 日
总成绩（平时成绩20%+论文成绩30%+答辩成绩50%）：
签字：
年 月 日
22
目 录
储罐的设计 2
1绪论 3
1.1储罐的应用及意义 3
2设计概述 4
2.1设计任务 4
2.2设计思想 5
2.3设计特点 5
3储罐制造结构 5
3.1叠壁设计 5
3.2大角焊缝设计 6
4材料及结构的选择 6
4.1材料选择 6
4.2结构选择 7
4.2.1封头的选择 7
4.2.2人孔的选择 7
4.2.4液面计的选择 8
5机械计算 9
5.1筒体厚度设计 9
5.3水压试验及强度校核 10
5.4人孔并核算开孔补强 10
5.5核算承载能力并选择鞍座 12
6附件的选择 13
6.1液面计的选择 13
6.2压力计选择 14
6.3接口管选择 14
7设计结果一览表 15
8设计小结 16
致 谢 18
参考文献 19
附录1:
20
附录2：
21
储罐的设计
摘要：
本文首先介绍容器的基本知识，包括压力容器的分类与结构；封头的种类与选择；容器的零部件（法兰、支座、接口管、手孔、人孔等）。
然后以液化石油气储罐的设计为例，讲述了内压薄壁圆筒和标准椭圆形封头的强度设计，以及容器主要零部件的选用。
关键词：
容器；零部件；强度设计
mechanicaldesignofliquidammoniastoragetank
Abstract:
Thispaperfirstintroducesthebasicsofcontainer,includingtheclassificationandstructureofpressurevessels;thetypesofsealingheadandhowtoselectit;thepartsofcontainer（flange,bearing,interfacetube,handhole,manhole,etc.）.Thentakethedesignofliquidliquefiedpentroeumgas（LPG）storagetankforexample,tellsthestrengthdesignofcylinderofinternalpressureandstandard-ellipticalhead,andtheselectionofthemaincomponentsofcontainer.
Keywords:
Containers;Parts;Strengthdesign
1 绪论
1.1储罐的应用及意义
储罐是储存或盛装气体、液体、液化气体等介质的设备，在化工、石油、能源、轻工、环保、制药及食品等行业得到广泛应用。
我们的经济生活中总是离不开大大小小的钢制贮罐，钢制储罐，防腐储罐在国民经济发展中所起的重要作用是无可替代的。
随着现代社会对能源的需求日益增大，对许多企业来讲没有储罐就无法正常生产，特别是国家战略物资储备均离不开各种容量和类型的防腐储罐等,并且各种储存设备的需求量及要求也在不断的提高，因此我们需要在已有的各种储存设备（储罐）的基础上进行结构的创新以及新型材料的应用上得创新。
使储罐既满足储存物质的需要又符合国家的新标准。
2 设计概述
2.1设计任务
1.设计课题：
储罐的设计
2.工艺参数
最高使用温度：
T=50℃公称直径：
DN=5000mm
筒体长度（不含封头）：
L0=5000mm使用地点：
重庆龙海石化有限公司
3.设计内容
1.筒体材料的选择
2.罐的结构尺寸
3.罐的制造施工
4.零部件型号及位置
5.相关校核计算
2.2设计思想
化工容器设计的基本要求是安全性与经济性，安全是核心问题，在充分保证安全的前提下尽可能做到经济。
首先根据设计任务及基本参数，查阅各种国家规定的设计标准进行容器的选型、基本结构的确定和材料的选择，其中包括储罐类型的选择，容器用钢材料的选择，封头的选择，人孔的选择，法兰的选择，液面计的选择，支座的选择。
然后再根据设计参数进行工艺计算，设计出容器各组成部分的工艺数据，其中包括筒体的厚度，封头的厚度，水压实验及强度核算，人孔及开孔补强，承载能力及鞍座的设计等等[1]。
2.3设计特点
容器的设计一般由筒体、封头、法兰、支座、接口管及人孔等组成。
常、低压化工
设备通用零部件大都有标准，设计时可直接选用。
本设计书主要介绍了液罐的的筒体、封头的设计计算，低压通用零部件的选用。
各项设计参数都正确参考了行业使用标准或国家标准，这样让设计有章可循，并考虑到结构方面的要求，合理地进行设计[2]。
3储罐制造结构
3.1叠壁设计
采用国际上通用的美国API650中的变设计点方法进行设计。
从实测结果知，油罐的最大应力不在最下一圈壁板上，而是在2.6～3.6m。
对第一、二圈的纵、横焊缝进行100％射线探伤检测，其焊接接头系数取1.0，控制第一圈与第二圈壁板厚度之差不超过
5mm。
使罐壁的环向应力更接近实际应力，并不超过260MPa且分布均匀，既提高使用安全性，又经济合理。
3.2大角焊缝设计
大角焊缝即罐底圈壁与底边缘板的T形内角焊缝见（图1），是应力集中的峰值区，它承受液压引起的拉伸应力和弯矩，以及地震或风载引起的弯矩和剪切力等。
随着罐内液位的升降，该焊缝周围底板产生一定的弹性变形，并有可能引起高应力循环疲劳破坏。
因此该焊缝不能是全焊透结构，而且节点刚性不能太大，应设法从焊缝结构、焊接工艺和探伤检测等方面采取措施，尽可能地降低大角焊缝处的峰值应力，并使其具有一定的柔韧性。
罐底板焊接图1
4材料及结构的选择
4.1材料选择
纯液化石油气腐蚀性小,储罐可选用一般钢材,但由于压力较大,可以考虑
20R、16MnR.这两种钢种。
如果纯粹从技术角度看，建议选用20R类的低碳钢板，
16MnR钢板的价格虽比20R贵，但在制造费用方面，同等重量设备的计价，16MnR钢板为比较经济。
所以在此选择16MnR钢板作为制造筒体和封头材料。
在GB150《钢制压力容器》[2]中，对钢板、锻件、紧固件均规定了材料的许用应力，16MnR的许用应力见表3-1。
表4-1 压力容器用16MnR钢板的许用应力
钢号
钢板标准
使用状态
厚度mm
常温强度指标
在下温度（℃）下的许用压
力/Mpa
σbMp
a
σsMpa
≤20
100
150
16MnR
GB6654
热轧，正火
6-16
510
345
170
170
170
>16-36
490
325
163
163
163
>36-60
470
305
157
157
157
4.2结构选择
4.2.1封头的选择
化工容器上常用的封头型号有半球形封头，椭圆形封头，锥形封头，平盖型。
半球形应力小，但深度大，冲压困难，制造困难，一般用于高压容器上。
椭圆形应力分布比较均匀，深度小，易于冲压成型。
是目前中低压容器中应用较广
泛的封头之一。
所以本设计选用椭圆形封头。
锥形封头一般多用于立式容器上，故不选用。
平盖型结构简单，制造容易，但材料耗费多。
故不选用。
总之，从受力情况，制造角度以及费用综合考虑后，本设计选用标准椭圆形封头[1]。
本设计上下封头均选用标准椭圆形封头。
根据JB/T4746―2002标准，所选的封头DN3000×23，曲面高度h1=850mm，直边高度h0=60mm，材料选用16MnR。
下封头与支座焊接，直边高度取80㎜。
4.2.2人孔的选择
压力容器人孔是为了检查设备的内部空间以及安装和拆卸设备的内部构件。
人孔主要由筒节、法兰、盖板和手柄组成。
一般人孔有两个手柄。
选用时应综合考虑公称压力、公称直径（人、手孔的公称压力与法兰的公称压力概念类似。
公称直径则指其简节的公称直径）、工作温度以及人、手孔的结构和材料等诸方面的因素。
人孔的类型很多，选择使用上有较大的灵活性。
通常可以根据操作需要,在这考虑到人孔盖直径较大较重,故选用碳钢水平吊盖人孔，人孔筒节轴线垂直安装。
表4-2水平吊盖带颈对焊法兰人孔（突面）标准尺寸 （mm）
公称压力
公称 dW×S
D
D1
d
b
b1
b2
A
H1
H2 d0
MPa
直径
2.2
600 580×12
750
700
600
58
50
56
560
380
264 42
4.2.3法兰型式
法兰连接主要优点是密封可靠、强度足够及应用广泛。
缺点是不能快速拆卸、制造成本较高。
压力容器法兰分平焊法兰与对焊法兰。
平焊法兰又分为甲型与乙型两种。
甲型平焊法兰有PN0.25MPa0.6MPa1.0MPa1.6MPa，在较小范围内（DN300mm-2000mm）适用温度范围为-20℃-300℃。
乙型平焊法兰用于PN0.25MPa-1.6MPa压力等级中较大的直径范围，适用的全部直径范围为DN300mm-3000mm，适用温度范围为-20℃-
350℃。
对焊法兰具有厚度更大的颈，进一步增大了刚性。
用于更高压力的范围（PN0.6MPa-6.4MPa）适用温度范围为-20℃-45℃。
法兰设计优化原则：
法兰设计应使各项应力分别接近材料许用应力值，即结构材料在各个方向的强度都得到较充分的发挥。
法兰设计时，须注意以下二点：
管法兰钢制管法兰、垫片、紧固件设计参照
HG5010或GB9119～GB91126中的规定[5]。
4.2.4液面计的选择
液面计是用以指示容器内物料液面的装置，其类型很多，大体上可分为四类，有玻璃板液面计、玻璃管液面计、浮子液面计和浮标液面计。
在中低压容器中常用前两种。
玻璃板液面计有透光式和反射式两种结构，其适用温度一般在0～250℃。
但透光式适用工作压力较反射式高。
玻璃管液面计适用工作压力小于1.6MPa，介质温度在0～250℃的范围。
液面计与容器的连接型式有法兰连接、颈部连接及嵌入连接，分别用于不同型式的液
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