储罐的设计---毕业论文.docx

1、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

2、50%）： 签字： 年月日22目录储罐的设计21 绪论31.1 储罐的应用及意义32 设计概述42.1 设计任务42.2 设计思想52.3 设计特点53 储罐制造结构53.1 叠壁设计53.2 大角焊缝设计64 材料及结构的选择64.1 材料选择64.2 结构选择74.2.1 封头的选择74.2.2 人孔的选择74.2.4 液面计的选择85 机械计算95.1 筒体厚度设计95.3 水压试验及强度校核105.4 人孔并核算开孔补强105.5 核算承载能力并选择鞍座126 附件的选择136.1 液面计的选择136.2 压力计选择146.3 接口管选择147 设计结果一览表158 设计小结16致谢1

3、8参考文献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mechanical design of liquid ammonia storage tankAbstract: This paper first introduces the basics of container, including the classification an

4、d structure of pressure vessels; the types of sealing head and how to select it; the parts of container (flange, bearing, interface tube, hand hole, manhole, etc.). Then take the design of liquid liquefied pentroeum gas(LPG) storage tank for example, tells the strength design of cylinder of internal

5、 pressure and standard-elliptical head, and the selection of the main components of container.Key words: Containers; Parts; Strength design1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

6、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

7、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

8、，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 2.63.6m。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

9、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 14 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

10、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 GB 150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/MpabMpasMpa2010015016MnRGB6654热轧，正火6-1651034517017017016-3649032516316316336-604703051571571574.2 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

11、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/T 47462002 标准，所选的封头DN300023，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

12、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dWSDD1dbb1b2AH1H2d0MPa直径2.260058012750700600585056

13、560380264424.2.3 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 PN0.25 MPa 0.6 MPa 1.0 MPa1.6 MPa，在较小范围内（DN300 mm -2000 mm）适用温度范围为-20-300。乙型平焊法兰用于 PN0.25 MPa-1.6 MPa 压力等级中较大的直径范围，适用的全部直径范围为 DN300 mm -3000 mm，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（PN0.6 M

14、Pa-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 GB 9119GB 91126 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 0250。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 0250 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