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1、306工作压力波动情况可不考虑7装量系数（v）0.908工作介质液化石油气9使用地点太原市，室外课程设计主要内容1. 课程工艺设计2. 设备结构设计3. 设备强度设计4. 技术条件编制5. 绘制设备总装配图6. 编制设计说明书专业班级 化学工程与工艺0903 学生 李国鹏 要求设计工作起止日期 2011.12.312012.01.12 指导教师签字 日期 教研室主任审查签字 日期 系主任批准签字 日期 摘要 该压力容器采用Q345R材料进行设计以及加工的，设计体积为30m，通过筒体封头厚度的计算，同焊接等方式相结合，接管与液位计的选择和确定等工艺加工过程 制造适合在-2050条件下工作的液化石

2、油气储罐，该储罐长度与宽度之比在5左右，适合在特定空间下工作。通过设计压力容器不但要精通CAD的用法和技巧性问题同时还要认真仔细分析每一个压力容器制造过程中的注意是一项，在以后的工作与学习环境当中不断认识和理解压力容器。Q345是一种低碳合金钢，价格相对其优越性显得价格低廉 一般压力容器通常会选用这样的钢材。在压力容器的设计中有很多要考虚的因素，需要有水压校核和气压校核，通常情况下用水压做水压试压，但是往往在设计时会有很大空余量，感觉很多浪费了，但是当考虑到安全问题的时候就会想到压力容器相当于一个炸弹的威力，因此有余额是正常合理的，不要因为细小利益而失去大的利益。生命安全高于一切。目录 1.设

3、备封头和筒体的设计 61.1材料选择 61.2筒体的内径和长度的确定 71.3筒体和封头的厚度设计计算 82.其他零部件的设计 102.1人孔的设计 102.2. 法兰和接管的设计 122.3 液位计的设计 132.4 支座的设计 143.焊接接头设计 154.主要参考文献（资料）： 171.设备封头和筒体的设计1.1材料选择 设计压力容器外壳要选择低碳钢 低合金钢Q345R 的屈服极限比碳素钢的屈服极限高出许多采用这类钢材制造压力容器可以减小设备重量降低制造成本同时给设备的运输和安装也带来很大方便，以强度设计为主的中压设备首选低合金钢。综合考虑设备结构制造工艺实际工作条件（温度-20475、

4、压力=35MPa、介质特性无要求等）以及材料的力学性能物理性能耐腐蚀性能价格与供应等诸多条件，Q345R为该压力容器筒体以及封头的最佳材料。1.2筒体的内径和长度的确定 由设计任务书可知：V=30m3 在一般情况下根据实际情况来设计液化石油气储罐的长度和高度 ，现假设所需筒体实际内径2000mm。 内径为2000mm，由于筒体的内径较大，所以采用钢板卷制，公称直径为其内径DN2000mm. 选用标准椭圆形封头 EHA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/m320005254.49301.125 则筒体长度 取L=8840mm 则实际体积 1.3筒体和封头

5、的厚度设计计算液化石油气 饱和蒸汽压和饱和密度温度-151050饱和蒸汽压MPa0.1830.3190.72210182丙烷0.2790.6161.0581.709饱和液密度Kg/ m3571543512485 物料的物理及化学性质,按最危险工况设计。由于组分不明，丙烷的50饱和蒸汽压为工作压力即1.609MPa。设计压力即为Pc=1.1*1.609=1.77MPa。有压力可知该容器为中压容器所盛介质为易燃性故为第三类压力容器，在封头与筒体连接处可以选择对接焊100%无损伤测试 将焊接接头系数定为1静液压：P=gh=485*9.81*2=0.0095Mpa0.00951.77*5% 因此可以忽

6、略静压力筒体厚度 假设筒体厚度 16mm则将 =170MPa 带入得 = PcDi/（2-Pc）=10.47 mm 与所假设一致材质正负偏差0.3mm 腐蚀余量2mm 则计算厚度为12.77mm 将该厚度圆整可得筒体名义厚度为14mm 有效厚度e=11.7mm封头厚度的设计 同样假设根据标准椭球形封头计算公式= PcDi/（2-0.5Pc）= 10.44mm 10.44+C1+C2=12.74mm 经过圆整可以得到名义厚度n=14mm 有效厚度e=11.7mm水压试验=1.25Pc/ 取 则 P=1.25Pc=1.25*1.77=2.21MPa经校核 P （Di+e）/2e0.9b 符合要求.

7、该过程所涉及数据经总结可列为一下表格标准椭球形封头计算计算单位计算条件椭圆封头简图计算压力 Pc设计温度 t50.00 C内径 Di2000.00mm封头深度H525.00封头外延长度25.00材料16MnR 试验温度许用应力 170.00设计温度许用应力 t钢板负偏差 C10.3腐蚀裕量 C22.00焊接接头系数 1.00厚度及重量计算计算厚度 = = 10.44有效厚度e =n - C1- C2= 11.7名义厚度n = 14.00重量485.8Kg筒体的相关信息卧式容器（双鞍座）计 算 条 件 计算压力 pC 设计温度 t 圆筒材料16MnR（正火） 圆筒材料常温许用应力 170 圆筒材

8、料设计温度下许用应力t 圆筒材料常温屈服点 345 工作时物料密度 kg/m3 液压试验介质密度 1000 圆筒内直径Di 圆筒名义厚度 14 圆筒厚度附加量 2.3 圆筒焊接接头系数 封头名义厚度 封头厚度附加量 Ch 两封头切线间距离 8840封头深度 试验压力 pT2.212.其他零部件的设计2.1人孔的设计人孔、手孔、视镜、液面计结构设计 人孔手孔人孔和手孔统称为检查孔。压力容器开设检查孔的目的是为了检查压力容器在使用过程中是否产生裂纹、变形、腐蚀等缺陷以及装拆设备的内部零部件。一般当设备的工公称直径在900mm以下时根据需要设置适当的数量的手孔，超过900mm的应开设人孔，本次设计中

9、公称直径为2000mm，故应开设人孔。人孔有圆形和长圆形两种。人孔大中小设置原则是方便人进出。因此人孔的公称直径在在400-600mm，可根据容器致敬以及所处地区的冷暖程度来选择，太原气候适宜因此可开设500mm的人孔，当人孔经常打开时可选择快开人孔。容器的公称直径大于等于1000mm且筒体与封头为焊接连接时，容器应至少设置一个人孔。卧式容器筒体长度大于等于6000mm时，应考虑设置两个人孔。因此本次设计应开始两个人孔。现行人孔标准为HG/T21514-215352005钢制人孔和手孔。该标准包括碳钢、低碳合金及不锈钢材料制造的所有人孔的结构类型、技术条件及尺寸系列等。设计时可根据设计条件直接

10、选用。人孔正视图公称压力2.5MPa，公称直径500 H1=280 A型盖轴耳 MFM型密封面 类材料其中等长双头螺柱采用CrMoA、垫片材料采用：内外环和金属带为0Cr18Ni9、非金属带为柔性石墨、D型缠绕垫的回转盖带劲对焊法兰孔其标记为 人孔MFM s-35CM （W.D-222）A500-2.5 HG/T 21518-2005人孔俯视图密封形式公称压力MPa公称直径dw*SdDD1H1H2b凹凸面（MFM）2.5500530*1250673066028012344b1b2ABLd0螺柱（数）434840520030020螺母（数）螺柱总质量（Kg）40M33*2*170302 2.2.

11、 法兰和接管的设计由于所盛装的介质是液化石油气，因此所选择的法兰为带颈对焊法兰 （凹凸面）接管设计接管外径 选用以B系列为标准 根据钢制管法兰HG/T20592-2009化工行业标准可以确定所应用的钢管于法兰在选用凹凸面法兰时可以根基实际情况对上面的的法兰采用凹面（FM）型 下部分采用凸型 以便垫圈的安放接管代号公称尺寸接管内外径法兰外径与厚度公称压力连接尺寸标准连接用途或名称HDN5057*5165PN2.5PJ-HG20599M气相平衡管EDN8089*624FM排空口M1DN50056MFM人孔M2DN2025*410516压力表C温度计安全阀F液相进口G液相出口LG1液位计口LG2排污

12、管对于法兰采用标准件 其形式与人孔相通可以进行确定2.3 液位计的设计（1）液位计类型 由于该储罐的介质为液化石油气，工作温度在（-20,50），查表可见磁性液位计比较合适。在该设计过程中，试验压力为为最大压力 PT=1.25*1.77=2.215MPa 中心距2100mm需要在设计时特殊制作，介质密度0.485g/cm 结构型式为普通型 显示方式可以为翻版（球柱）F材质选择0Cr18Ni10Ti（321） 报警方式为上下限位报警器C则 液位计的标记为： HG/T 21584-95 UZ2.5M-2128-0.485 AF321C2.4 支座的设计（1） 鞍式支座分为重型和轻型两种 轻型用A表

13、示 重型用B表示根据所用设计筒体直径和所承受载荷大小来进行选择首先进行整体的质量计算鞍式支座筒体以及所装液体总质量的计算圆筒质量（两切线间）（Kg）6146.94封头质量（曲面部分）（Kg）485.8*2=971.6附件质量（Kg）法兰法兰估计为20Kg、人孔；302*2=604管子1；（89*6）1.73*4=6.9包括排液管 进液管 安全阀 排空管管子2；（57*5）0.714*3+14.387=16.528包括出液管 气相平衡管容器内充液质量（Kg）工作时 ； 13104.6水压试验时； 30022工作时总质量（Kg）20870.6实验时总质量（Kg）37787.9测试时总重量（KN）3

14、70由此可以根据鞍式支座 第一部分： 鞍式支座JB/T4712.1-2007可以选择DN1000-2000mm、120度包角重型带垫式支座有数据可知允许载荷Q/kN高度底板腹板筋板垫板螺孔间距l鞍座质量/kg增高100mm所增质量/kgl弧长e8752501420220330190260122330460901260225根基已知数据更好的展示了该垫板坚固的特点 由于存在温差应力可以3.焊接接头设计 手工电弧焊常用对接接头坡口形式及尺寸名 称坡口形式坡口尺寸适用范围不开坡口=36b =02.5薄板的壳体纵环对接焊缝V 形=326b =03P=14=4060壳体纵环对接焊缝X 形=1260P=1

15、3壳体的纵缝（常为内外对称的X形坡口）壳体的环缝（常为内外不对称的X形坡口内侧较小）U 形=2060=18R=68厚壁筒的单面环焊缝,但需氩弧焊打底带垫板V形=626b =36P=02=4555直径500mm以内的纵环焊缝（无法作双面焊的）,可不清根如图所示为焊接的一些形式 ，在选择焊接形式上有着很重要的一点就是确定焊接接头系数从而来计算应力在筒体封头和筒体之间的连接时可采用V型焊接厚度范围在326mm 而本次设计的筒体在14mm 取其中间范围因此更加容易焊接 手工电弧设备简单便于操作是用于各种焊接在压力容器中应用十分广泛。钢板对接接管与筒体封头的连接等都可以采用手工电弧焊。焊条的选用:焊条要

16、考虑以几个因素：对低碳钢和低合金钢要按等强度原则选用焊条容器设计时要选择焊条即焊缝与母材强度相同或基本相同 不要求化学成分相同关于补强圈的设计人孔比较大，应该进行不强不强厚度如何计算可根据书中给出的数据500mm人孔的JB/T4736-2002中数据D2=840，D1=D0+13由此可以采用截面积接管公称直径DN/mm外径D/mm内径D840（ D=d+（1216） ）D1=530+13=543mm补强圈厚度计算：1=D1*/（D2-D1）=19.1mm1 国家质量技术监督局.GB150-1998钢制压力容器2 .国家质量技术监督局.压力容器安全技术监察规程.3 JBT4736-2002补强圈.20024 压力容器中化学介质毒性危害和爆炸危险程度分类HG20660-20005 钢制压力容器用封头JB/4746-20026 碳钢焊条JB/T5117-19957 装备教科书