柴油储罐设计说明书.docx

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柴油储罐设计说明书

钢制焊接常压容器

设计说明（计算）书

编写：

郭攀

审核：

曾淦伟

批准：

张庆东

日期2018年3月21日

云南省博来特石油设备安装有限公司曲靖分公司

一、设计概述

该产品为钢制焊接常压容器，盛装介质为柴油。

柴油的理化特

性包括：

外观与性状：

稍有粘性的棕色液体，熔点

（℃）：

-18，相对

密度（水=1）：

0.87-0.9

，沸点（℃）：

282-338，闪点（℃）：

38，引燃

温度（℃）：

257。

该产品罐体为卧式单层容器，罐体横截面为圆形，

封头为标准椭圆形，主体材质为

3

Q235B，设计容积为1m。

该产品设计按照NB/T47003.1-2009《钢制焊接常压容器》的

要求进行，设计计算按照

NB/T47042-2014《钢制卧式容器》的有

关规定进行。

二、基本参数表

参数名称

数值

单位

参数名称

数值

单位

设计压力p

0.09

MPa

圆筒内直径Di

1000

mm

计算压力pc

0.09

MPa

圆筒平均半径Ra

500

mm

圆筒材料

Q235B

圆筒名义厚度

δo

6

mm

封头材料

Q235B

圆筒有效厚度

δe

4.5

mm

鞍座材料

Q235B

封头名义厚度δhn

7.75

mm

圆筒材料常温许用应力

[σ]

160

MPa

封头有效厚度δhe

6.25

mm

封头材料常温许用应力

[σ]h

160

MPa

鞍座垫板名义厚度

δre

6

mm

圆筒材料设计温度下许用应

160

MPa

鞍座腹板名义厚度

o

b

力

鞍座材料许用应力[σ]

160

MPa

两封头切线间距离

L

sa

地脚螺栓材料许用应力

[σ]bt

59

MPa

圆筒长度Lc

圆筒材料常温屈服强度

ReL

235

MPa

封头曲面深度hi

圆筒材料常温弹性模量

E

2.06×

MPa

鞍座轴向宽度

b

105

圆筒材料设计温度下弹性模

2.06×

MPa

鞍座包角θ

量E1

105

7.85×

鞍座底板中心至封头切线

圆筒材料密度ρS

kg/mm3

10-6

距离A

封头材料密度ρh

7.85×

3

焊接接头系数φ

10-6

kg/mm

6mm

1540mm

1500mm

250mm

200mm

120（°）

200mm

0.85

操作时物料密度

ρo

8.4×

kg/mm3

设计温度

20

℃

10-7

物料填充系数φ

0.90

试验压力PT

常压

MPa

o

液压试验介质密度

ρT

1.0

kg/mm3

筒体质量（两切线间）m1

封头质量（曲面部分）m2

附件质量m3

封头容积（曲面部分）VH

容器内充液质量m4

隔热层质量m5

总重量m

支座反力F

三、强度计算表

支座反力计算

ρ

223

kg

m1=π（Di+δn）LδnS=

m2=142

kg

m2=90.8

kg

容器

VH=1.51×108

mm3

=1.17×109

mm3

容积

操作工况m

φ

kg

4=Vρoo=1058

=VρT=1400

kg

m5=0

kg

操作时

m=m1

2

3

4

5

=1513.8

kg

+m

+m

+m+m

试压压力

′

=1855.8

kg

=m1+m2+m3+

操作时

mg=7417.6

N

试压压力

g=9093.4

N

F=max{，

}=9093.4

N

系数确定

系数确定条件A≤Rn/2或（A＞Ra/2）θ=120?

查表2得：

K1

=1.0

查表2

得：

K2

=1.0

查表4得：

K3

=0.880

查表4

得：

K4

=0.401

查表5

5

6

=0.013

得：

K=0.760

查表5得：

K

系数

查表6

得：

K7

=/

查表6

得：

K8

=/

查表8得：

K9

=0.204

查表6

得：

C4=/

查表6

得：

C5=/

圆筒轴向应力及校核

操作工况

1.36×107

N·mm

圆筒中

轴

水压试压

1.67×107

间截面

N·mm

向

工况

弯

操作工况

-4.1×107

N·mm

鞍座平

矩

水压试压

面

-5.05×107

N·mm

工况

强度计算表（续）

内压

圆筒中间横截面最高点

σ

-0.78

MPa

δ

未加

处

轴

操作工

压

鞍座平面最低点处

σ

-0.02

MPa

δ

向

况

圆筒中间横截面最低点

σ

/

MPa

δ

δ

内压

应

（盛装

处

加压

力

物料）

鞍座平面最高点处

σ

/

MPa

δ

δ

外压

圆筒中间横截面最高点

σ

/

MPa

δ

δ

加压处

鞍座平面最低点处

σ

δ

δ

/

MPa

外压

圆筒中间横截面最低点

σ

δ

/

MPa

未加

处

压

鞍座平面最高点处

σ

δ

/

MPa

水压试

圆筒中间横截面最高点

σ

-0.23

MPa

δ

压工况

未加

处

（充满

压

鞍座平面最低点处

σ

=-0.07

MPa

δ

水）

圆筒中间横截面最低点

σ

δ

δ

/

MPa

加压

处

加压

鞍座平面最高点处

σ

δ

δ

=

/

MPa

许用压

外压应力系数B

A=0.094δe/Ro=0.009根据圆筒材料，按

GB

150.3规

定求取B=0.77MPa，B0=0.79MPa

缩应力

操作工况

σ

σ，

=0.77

MPa、

[σ]ac

充满水未加压状态

σ

，

=0.79

MPa

应

操作工

内压加压（外压未加压）

maxσ

σσσ

φσ=1.21

合格

力

况

内压未加压（外压加压）

σ

σσσ

σ

=0.77

合格

校

水压试

加压

maxσ

σ

σ

σ

φ

/

核

压工况

σ

σ

σ

σ

σ

/

（充满

外加压

水）

强度计算表（续）

圆筒未被封头加强（

A＞

时）

τ

/

MPa

δ

圆筒切向剪应力

圆筒被封头加强（

A≤时）

τ

0.21

MPa

δ

封头应力

圆筒被封头加强（

A≤时）

τ

0.06

MPa

δ

圆筒切向

τ

σ=128

合格

剪应力

应

椭圆

σ

=0.72MPa

力

δ

校

蝶形

σ

=/

MPa

τ

=/

封头应力

δ

核

σ

=/

MPa

半球形

δ

τ

σ

σ=199.28

合格

圆筒周向应力及校核

圆筒的有效宽度

鞍座垫板厚度

鞍座垫板包角

无垫板

横截面最

或垫板

低点处

不起加

无

强作用

鞍座边角

加

b≤b4

处

强

≤b2

圈

横截面最

圆

低点处

筒

垫板起

加强作

鞍座边角

用b4＞

处

b2δm

≥0.6

δn

鞍座垫板

边缘处

δ=296.7

mm

δre=6

mm

（132°）≥θ+12°

取k=0.1

σ

-0.3

MPa

δ

L/Ra≥8

σ

/

MPa

时

δ

δ

L/Ra＜8

σ

δ

-104

MPa

时

δ

σ

δ

/

MPa

δδ

L/Ra≥8

σ

/

MPa

δ

δ

时

δ

δ

L/Ra＜8

σ

/

MPa

δ

δ

时

δ

δ

L/Ra≥8

σ

/

MPa

时

δ

δ

L/Ra＜8

σ

/

MPa

时

δ

δ

加强圈

参数

加强圈

有位于鞍

加座平面

强内

圈

圆

筒

加强圈

靠近鞍

座平面

强度计算表（续）

材料/

e=/

mm，d=/

mm

加n=

/

个

组合载Ao=

/

mm2

加强圈位置参数图

组合截面Io=

/

mm4

设计温度下σ/

MPa

圆筒周向应

σ

=/

力

鞍座边角处

加强圈边缘

σ

=/

周向应力

横截面最低

无垫板或垫

σ

=/

δ

点

板不起加强

L/Ra≥8

σ

/

时

δ

δ

作用

鞍座边角处

L/Ra＜8

σ

/

时

δ

δ

横截面

σ

/

δ

δ

垫板起加强

最低点

作用

鞍座边

L/Ra≥8时

σ

δ

δ

δ

δ

角处

L/Ra＜8时

σ

δ

δ

δ

δ

靠近水平中

圆筒周向应力

σ

/

心线

加强圈边缘周向应力

σ

/

8、图9

MPa

MPa

MPa

MPa

MPa

MPa

/MPa

/MPa

MPa

MPa

σ≤σ

应力校核σ，σ,σ≤1.25σ

σ≤1.25σ

强度计算表（续）

鞍座实际高度

鞍座腹板厚度

结构圆筒有效宽度参数

鞍座垫板有限宽度

腹板与筋板（小端）

组合截面积

鞍座设计技术

H=200mm

鞍座计算高度

b0=6mm

鞍座垫板实际

宽度

b2=b+1.56

δ=296.7

br=

圆筒中心至基

b2=296.7mm

础表面距离

腹板与筋板（小

Asa=/mm2

端）组合截面系

数

腹板水平拉力及校核

Hs=minmm

b4=200mm

mm

Hv=700mm

Zr=/mm3

腹板水平拉力Fs=K9F=3560

N

无垫板或垫板不起加强作用

σ

0.5

MPa

水平拉应力

垫板起加强作用

σ

δ

/

MPa

应力校核

σ

σ=106

合格

鞍座压缩应力及校核

水平地震影响系数

查表9

得

防震设防烈度

8度，0.30g

地震引起的腹板

a1=0.24

与筋板组合截面

水平地震力

FEv=a1mg=

3560

N

应力

当FEv≤mgf时：

σ

-0.7

MPa

当FEv＞mgf时：

σ

-1.1

MPa

温差引起的腹板与筋板组合截面应力

σ

-0.08

MPa

σ

σ

，K0=1.2

合格

应力校核

σ≤σ

合格

强度计算表（续）

地震引起的地脚螺丝应力及校核

筒体轴线两侧螺栓间距l=/mm

地脚螺丝参数

承受倾覆力矩螺栓个数n=/承受剪应力螺栓个数n’=/

倾覆力矩=/N·mm

地脚螺丝拉应σ=/MPa

力

地脚螺丝剪应当＞时：

σ=/MPa

力

拉应力

σ

σ

压力校核

剪应力

σ

σ

四、无损检测

1.容器对接焊接接头应进行局部射线检测或超声检测，检测长度

不得少于各条焊接接头长度的10%。

局部无损检测应优先选择T形接头部位。

2.焊接接头的无损检测应按NB/T47013.2-2015、NB/T

47013.3-2015的规定进行，要求如下：

a）焊接接头的射线检测技术等级为AB级；质量等级III级合格；

b）焊接接头的超声检测技术等级为B级；质量等级II级合格。

五、试验

制造完成后，应进行盛水试验，试验方法按照NB/T47003.1-2009第9.7.5的要求进行。