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课程设计doc
课程设计报告书
设计题目：
50m3卧式油罐设计
学院名称：
化学工程学院
专业：
油气储运工程
班级：
09-2
姓名：
罗梅学号09402050213
同组人员：
李梅杰宋人强杨栋文
指导教师：
金向红成绩
宁波工程学院化学工程学院油气储运教研室
课程设计任务书
设计题目
50M3卧式油罐设计
课程名称
输油管道设计与管理
设计类型
课程设计
学生姓名
罗梅
学号
09402050213
专业
油储09-1
联系电话
515453
设计内容：
编写设计说明书，用AUTOCAD画出油罐供油系统工艺流程图和储罐装配图。
已知工艺参数
设计压力：
1.6MPa
设计温度：
-19℃~200℃
操作介质：
燃料油
设计寿命：
15年
公称直径：
DN2800
装量系数：
0.9
计算容积：
54.39m³
公称容积：
50m³
1工艺设计
1.1设计依据
本埋地卧式油罐属于中压容器，设计以“钢制压力容器”国家标准为依据，严格按照政府部门对压力安全监督的法规“压力容器安全技术监督教程”的规定进度进行设计。
以安全为前提，综合考虑质量保证的各个环节，尽可能做到经济合理，可靠的密封性，足够的安全寿命。
设计的主要步骤如下:
1）对设计中要用的各种设计参数进行计算和选取，以及根据制造容器的特殊要求选择材料。
2）利用计算公式对容器筒体和封头壁厚的设计，以及封头类型的选择。
3）根据鞍座承受的载荷而选用对称布置的双鞍座，再对容器进行各种应力分析和校核。
4）从连接的密闭性、强度等出发，标准选用各种法兰。
5）根据以上的容器设计计算，画出总的设备图。
2.1储罐主要设计参数的确定
1）设计温度:
T=-19℃～200℃。
2）设计压力：
pc=p=1.6Mpa
3）材料选择：
由操作条件分析，该容器属于中压、常温范畴。
在常温下材料的组织和力学性能没有明显变化。
根据《化工设备机械基础》（赵军，张有忱，段成红编，p125）表9—3钢板选用表，筒体和封头的材料选择钢号为16MnR的钢板，使用状态为热轧或正火（设计温度-40~475℃，钢板标准GB6654-1996）,接管材料选用10号钢管（许用应力：
［σ］=［σ］t=112Mpa）,法兰材料选择16Mn（锻），鞍座底板材料选用16MnR，鞍座其余材料选用Q235-AF4）。
4）钢板厚度负偏差：
由《化工设备机械基础》（赵军，张有忱，段成红编，p128）表4-9知负偏差C1=0.25mm。
5）腐蚀裕量:
根据《化工设备机械基础》（赵军，张有忱，段成红编，p128）知腐蚀余量有介质对材料的均匀腐蚀速率与容器的设计寿命决定。
腐蚀裕量C2=λ·n，其中λ为腐蚀速率；n为容器的设计寿命。
根据《腐蚀数据与选材手册》（左景伊，左禹编著P216）钢铁对于燃料油有优良的腐蚀性，腐蚀率在0.1mm/a以下。
且设计贮罐为单面腐蚀，故取C2=1.5mm。
6）焊接头系数：
本次设计是储油罐的机械设计。
由于燃料油多为易挥发有害物质PV=1.6×2.82×π/4=9.847<10Mpa.m3,由《化工设备机械基础》（赵军，张有忱，段成红编，p99，p127表9—6）可知，该设备为中压储存容器，即为第三类压力容器。
要保证设备密封性能良好，故筒体焊接结构采用双面焊或相当于双面的全焊透的对接接头，且全部无损探伤的，故取焊接头系数取焊接头系数φ=0.85。
7）许用应力：
对于本设计是用钢板卷焊的筒体以内径作为公称直径DN=D1=2800mm。
假设16MnR钢的厚度在16~36mm之间，根据《化工设备机械基础》（赵军，张有忱，段成红编，p125）表9—4，设计温度下钢板的许用应力［σ］t=159Mpa。
常温强度指标σb=490Mpa、σs=325Mpa。
2.3封头型式的确定、人孔选择、法兰型式选择确定
罐体：
采用16MnR钢板，DN=2800mm,L0=7800mm,dn=20mm
封头：
采用DN1800×14—16MnRJB/T4737
鞍座：
采用JB/T4712—92鞍座A1800—F
JB/T4712—92鞍座A1800—S
人孔：
采用HG21523—1995人孔RFⅣ（A·O）500—2.5
进油接管的设计:
采用φ89mm×6mm无缝钢管L=1917mm
出油接管的设计：
采用φ57mm×5mm无缝钢管L=1818mm
放空油接管的设计：
采用φ57mm×5mm无缝钢管L=156mm
液面计接口管的设计:
采用φ159mm×7mm无缝钢管L=204mm
补强圈角钢：
80×80×8L=5295mmdN150×14L=5900mm
补强圈：
采用JB/T4736—2002dN150×14
补强圈：
采用JB/T4736—2002dN500×14
法兰：
平面密封性法兰JB/T81—94法兰80—16Q235-A
法兰JB/T81—94法兰150—16Q235-A
法兰JB/T81—94法兰50—16Q235-A
封头：
采用JB/T4746—2002EHA1800×14
防冲板：
φ=150mm
mm
内部扶梯：
DN=1800mm
2结构设计
2.1壁厚的设计
2.1.1筒体壁厚设计
在GB-150-1998《钢制压力容器》中规定，将计算厚度与腐蚀余量作为设厚
度，即：
（2-1）
式中δd—设计厚度（mm）；
C2—腐蚀裕量（mm）；
Pc—圆筒的设计压力（Mpa）；
DN—圆筒的公称直径（mm）；
φ—焊接接头系数；
[σ]t—钢板在设计温度下的许用应力（Mpa）。
于是
=1.6×2800／（2×159×0.85－1.6）＋1.5=18.17mm
将设计厚度加上钢板负偏差后向上圆整到钢板的标准规格的厚度，即圆筒的名义厚度：
δn=δd＋C1＋Δ（2-2）
即δn=δd＋C1＋Δ=18.17＋0.25＋Δ=18.42mm。
圆整后取δn=20mm厚的16MnR钢板制作筒体。
有效厚度
δe=δn－C1－C2（2-3）
所以δe=δn－C1－C2=20－0.25－1.5=18.25mm
2.1.2封头壁厚的设计
由于椭圆封头厚度的筒体厚度的计算公式几乎一样，说明圆筒体采用标准椭圆封头，其封头厚度近似等于筒体厚度，这样筒体和封头可采用同样厚度的钢板来制造。
故采用标准椭圆型封头。
由《化工设备机械基础》（赵军，张有忱，段成红编，P134）表10—2知，当DN／2hi=2时，椭圆封头的形状系数K=1.00。
（2-4）
即
=1.6×2800×1／
（2×159×0.85－0.5×1.6）＋1.5=16.62mm
考虑钢板厚度负偏差及冲压减薄量，需圆整，封头的名义厚度仍利用公式（2.2）于是
δn=δd＋C1＋Δ=16.62＋0.25＋Δ=16.87mm。
圆整后取δn=20mm厚的16MnR钢板制作封头。
椭圆封头标记为：
椭圆封头DN2800×20—16MnRJB／T4737
封头的有效厚度由公式（2.3）计算，于是δe=δn－C1－C2=20－1.5－0.25=18.25mm
2.1.3筒体与封头水压强度的校核
根据《化工机械基础》（陈国恒主编P162）公式
（2-5）
式中pt—试验压力（Mpa）；
δe—有效厚度（mm）；
σs—强度指标（Mpa）。
其中pt=1.25p［σ］/［σ］t=1.25×1.6=2Mpaδe=18.25mmσs=325Mpa
于是
水压试验满足强度要求。
2.2人孔的设计及补强的确定
2.2.1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。
根据贮罐是在常温及最高工作压力为1.6MPa的条件下，人孔标准应按公称压力为1.6MPa的等级选取。
由《化工容器及设备简明设计手册》（贺匡国P675）表23-1-33查得受压设备的人孔盖较重，一般选取吊盖式人孔或回转盖式人孔，吊盖式人孔使用方便垫片压紧较好，回转盖式人孔结构简单，转动时所占空间平面较小，如布置水平位置时，开启时较为费力。
故选水平吊盖人孔。
该人孔标记为：
HG21523—95人孔RFIIIII（A·G）450—1.6
其中RF—突面封闭，A·G—用普通石棉橡胶板垫片，450—1.6—公称直径为450mm、公称压力为1.6Mpa
2.2.2补强的确定
由于人孔的筒节不是采用无缝钢管，故不能直接选用补强圈标准由《化工容器》（丁伯民，黄正林等编）P192表6-1查表得人孔的尺寸为
500×10，标准补强圈尺寸为Di=546mm，外径D2=840mm。
补强圈厚度按下式估算
考虑到罐体与人孔筒节均有一定的壁厚裕量，故取补强圈厚为31mm。
2.3鞍座的设计计算并核算载荷
首先粗算鞍座的负荷
贮罐的总量:
W=W1+W2+W3+W4
其中W—储罐总质量
W1—罐体的质量，Kg
W2—封头的重量
W2—水压试验时水的质量，Kg
W3—附件的质量，Kg
2.3.1罐体的质量
根据《化工机械基础》（陈国恒主编P312）续表查得，DN=2800mm，壁厚δn=20mm条件下筒节钢板质量q1=1390kg／m，故
W1=q1L0（2-8）
于是W1=q1L0=1390×7.8=10842kg
2.432封头的质量
根据《化工机械基础》（陈国恒主编P312）续表查得，DN=2800mm，壁厚δn=20mm，h0=50mm条件下椭圆型封头质量q2=1420kg／m，故
W2=2q2（2-9）
于是W2=2q2=2×1420=2840kg
2.3.3燃料油的质量
W3=V·ρ（2-10）
式中V—主管容积（m3）；
ρ—水的密度（kg／m3）。
其中根据《化工机械基础》（陈国恒主编P312，P315）续表查得，DN=2800mm，壁厚δn=20mm，h0=50mm条件下1m高筒体的体积V1=6.158m3，椭圆型封头的容积V2=3.18m3，故
V=V封＋V筒（2-11）
于是V=V封＋V筒=2V2＋L0×V1=2×3.18＋7.8×6.158=54.39m3
因为燃料油的密度在设计条件下小于水的密度，所以按水考虑。
即ρ=1000kg／m3。
所以W3=V·ρ=0.9×54.39×1000=48951kg
2.3.4附件的质量
人孔约重200kg，其他管的总和按300kg计算，故W4=200+300=500kg
设备总质量为W=W1+W2+W3+W4=10842+2840+48951+500=62773kg
各鞍座的反力为F=mg/2=62773×9.8/2=307.59KN,由《化工设备机械基础》（刁玉玮，王立业编著P354）表40查得，所以选用轻型（A型）120包角带垫板鞍座，鞍座厚度为b=300mm,腹部厚10mm,垫板宽500mm，垫板厚8mm。
鞍座标记为：
JB/T4712—1992鞍座A2800—F
JB/T4712—1992鞍座A2800—S
3.附件设计
3.1接管的设计
3.1.1进油接管的设计
采用φ89mm×6mm，L=2742mm的无缝钢管。
采用平面型JB/T4712—92开口焊接伸出150mm。
根据《化工机械基础》（陈国桓）P192表11-2查得配用具有突面密封的平焊管法兰，法兰标记：
法兰80-16Q235A。
因为壳体名义壁厚δd=20mm，接管公称直径大于80mm，采用40×4Q235A.FL=700mm加强筋加强。
3.1.2出油接管的设计
采用φ89mm×6mm，L=2448mm的无缝钢管，采用凸面JB/T81—94开口焊接伸出150mm。
根据《化工机械基础》（陈国桓）P192表11-2查得配用具有突面密封的平焊管法兰，法兰标记：
法兰80-16Q235A。
因为壳体名义壁厚δd=20mm＞12mm，接管公称直径小于80mm，故不用加强。
3.1.3放空油接管
采用φ89mm×6mm，L=152mm的无缝钢管，采用凸面JB/T81—94第34页第6种开口焊接伸出150mm。
根据《化工机械基础》（陈国桓）P192表11-2查得配用具有突面密封的平焊管法兰，法兰标记：
法兰80-16Q235A。
因为壳体名义壁厚δd=20mm＞12mm，接管公称直径小于80mm，故不用加强。
3.1.4液面计接口管的设计
采用φ159mm×7mm，L=204mm的无缝钢管，采用凸面JB/T81—94第34页第3种开口焊接伸出150mm。
根据《化工机械基础》（陈国桓）P192表11-2查得配用具有突面密封的平焊管法兰，法兰标记：
法兰80-16Q235A。
因为壳体名义壁厚δd=20mm＞12mm，接管公称直径大于80mm，采用40×4Q235A.FL=700mm加强筋加强。
3.2液位计设计
4.3安全阀设计
4.4内扶梯设计
4埋地卧式油罐设备图
贮罐的总装备图示于附图，各零件部位的名称、规格、尺寸、材料等见明细表。
本贮罐技术要求如下:
1）本设备按GB150—1998《钢制压力容器》进行制造、试验和验收。
2）焊接材料，对接焊接接头形式及尺寸可按GB985—88中规定（设计焊接接头系数φ=0.85）。
3）焊接采用电弧焊，焊条型号为E4303。
4）壳体焊缝应进行无损失探伤检查，探伤长度为100%。
5）设备制造完毕后，以2.1MPa表压进行水压试验。
3.3鞍座的设计计算并核算载荷
4.附件设计
4.1各接口管设计及法兰选择：
a.油料进出口管及备用管设计（包括材质确定，规格尺寸确定）；b.液位计设计（液位计形式选择，材质、规格确定）；c.放空管及排污管设计；
4.2液位计设计
4.3安全阀设计
4.4内扶梯设计
要求画出储罐装配图（AUTOCAD）。
5.总结
6.参考资料（部分）：
[1]郭光臣.油库设计与管理.东营：
中国石油大学出版社，2006.12
[2]等.化工设备机械基础.大连：
大连理工大学出版社，2007.05
[3]GB150-96.钢制压力容器.北京：
中国石化出版社。
[4]GBTK-2006.小型立卧式油罐图集.2010.03
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