1、如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載!臥式儲罐設計臥式儲罐設計1一、緒論21.1 設計任務：21.2 設計思想21.3 設計特點2二、設計總論32.1 設計任務32.2 材料及結構的選擇與論證32.2.1 材料及結構的選擇32.2.2 封頭的選擇32.2.3 容器支座的選擇4三、 主體設計計算53.1 確定罐體的內徑及長度53.2 筒體厚度設計53.2.1 確定參數53.2.2 計算壁厚63.2.3 圓筒最大允許工作壓力63.3 封頭壁厚設計73.3.1 封頭壁厚設計73.3.2 封頭最大允許工作壓力73.4 水壓試驗及強度校核7四、 零部件選配及設計84.1 人孔選擇及補強計算84.1.

2、1 人孔選擇84.1.2 補強計算104.2 進出料接管的選擇及管法蘭選配104.2.1 進料管104.2.2 出料管114.2.3 排污管114.2.4 液面計接管114.2.5 放空管114.3 安全閥的選擇114.4 鞍座的選擇114.4.1 罐體質量124.4.2 封頭質量124.4.3 二甲醚質量124.4.4 附件質量124.4.5 鞍座選擇12五、 容器焊縫標準145.1 壓力容器焊接結構設計要求141 / 18如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載!5.2 筒體與橢圓封頭的焊接接頭145.3 管法蘭與接管的焊接接頭155.4 接管與殼體的焊接接頭15參考文獻16一、緒論1.1

3、 設計任務：針對化工廠中的二甲醚儲罐，完成主體設備的工藝設計和附屬設備的選型設計，繪制總裝配圖，并便攜設計說明書。1.2 設計思想本設計的液料為二甲醚，二甲醚又稱甲醚，簡稱DME，甲醚在常壓下是一種無色氣體或壓縮液體，具有輕微醚香味。相對密度（20），熔點-141.5，沸點-24.9，室溫下蒸氣壓約為0.5MPa，與石油液化氣（LPG）相似。溶于水及醇、乙醚、丙酮、氯仿等多種有機溶劑。易燃，在燃燒時火焰略帶光亮，燃燒熱（氣態）為1455kJ/mol。常溫下DME具有惰性，不易自動氧化，無腐蝕、無致癌性，但在輻射或加熱條件下可分解成甲烷、乙烷、甲醛等。1.3 設計特點容器的設計一般由筒體,封頭，

4、法蘭，支座，接管等組成。常，低壓化工設備通用零部件大都有標準，設計師可直接選用。本設計書主要介紹了液罐的筒體，封頭的設計計算，低壓通用零部件的選用。各項設計參數都正確參考了行業使用標準或國家使用標準，這樣讓設計有章可循，并考慮到結構方面的要求，合理的進行設計。2 / 18如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載!二、設計總論2.1 設計任務表2-1 設計數據表序號項目數值單位備注1名稱臥式二甲醚儲罐2用途二甲醚儲藏3最高工作壓力1.15MPa4最高工作溫度505全容積6裝料系數0.97工作介質名稱二甲醚2.2 材料及結構的選擇與論證2.2.1 材料及結構的選擇 二甲醚腐蝕性小,貯罐可選用一般鋼

5、材,但由于壓力較大,可以考慮Q245R、Q345R這兩種鋼種。如果純粹從技術角度看，建議選用Q245R類的低碳鋼板， Q345R鋼板的價格雖比Q245R貴，但在制造費用方面，同等重量設備的計價， Q345R鋼板為比較經濟。所以在此選擇Q345R鋼板作為制造筒體和封頭材料。筒體結構設計為圓筒形。2.2.2 封頭的選擇壓力容器封頭的種類較多，常見容器凸形封頭形式如圖2-1示。3 / 18如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載!圖2-1 常見容器凸形封頭的形式從受力與制造方面分析來看，球形封頭是最理想的結構形式。但缺點是深度大，沖壓較為困難；橢圓封頭濃度比半球形封頭小得多，易于沖壓成型，是目前中低

6、壓容器中應用較多的封頭之一。平板封頭因直徑各厚度都較大，加工與焊接方面都要遇到不少困難。從鋼材耗用量來年：球形封頭用材最少，比橢圓開封頭節約，平板封頭用材最多。因此，從強度、結構和制造方面綜合考慮，采用橢圓形封頭最為合理。2.2.3 容器支座的選擇容器支座有鞍座,圈座和支腿三種,用來支撐容器的重量。鞍式支座是應用最廣泛的一種臥式支座。從應力分析看，承受同樣載且具有同樣截面幾何形狀和尺寸的梁采用多個支承比采用兩個支承優越，因為多支承在粱內產生的應力較小。所以，從理論上說臥式容器的支座數目越多越好。但在是實際上臥式容器應盡可能設計成雙支座.圈座一般對于大直徑薄壁容器和真空操作的容器。腿式支座簡稱支

7、腿，因這種支座在與容器殼壁連接處會造成嚴重的局部應力，故只適合用于小型設備。綜上考慮在此選擇雙個鞍式支座作為儲罐的支座。圖2-2 鞍式支座總體圖4 / 18如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載!3、 主體設計計算3.1 確定罐體的內徑及長度已知要求設計的儲罐的容積為，選用儲罐形式為臥式儲罐，根據經驗公式計算臥式儲罐的直徑和筒長，取長徑比，筒體的直徑和筒長可由式（3-1）計算根據化工設備標準手冊標準GB 9019-2001，試選用筒體內經Di=1600mm，罐身的長度L=8000mm。對容積的核算：筒體體積V1：V1=16.08m封頭體積V2：經查表得到V2=0.587m總體積：V=V1+2

8、V2=17.254m16m所以取筒體： Di=1600mm L=8000mm3.2 筒體厚度設計3.2.1 確定參數工作壓力設計壓力液柱靜壓力由于，故不計液柱靜壓力，所以計算壓力為，假設厚度為，由鋼板許用應力表可得的，因為的取值是根據焊接接頭的形式，及無損檢測的長度比例來確定的。本次儲罐的設計采用雙面對接接頭和相當于雙面對接焊的全焊透對接接頭，100%無損檢測，所以6 / 18如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載!。3.2.2 計算壁厚所以 式中 筒體計算厚度，mm； 計算壓力,通常可取最高工作壓力的1.05-1.10倍，MPa； 許用應力，MPa； 焊縫接頭系數； 筒體內徑，。在鋼制壓力

9、容器中，只考慮鋼板平面腐余量取C2=1.5。 式中 設計厚度，。根據，得，故,根據鋼板厚度規格，圓整后確定名義厚度。復驗，故最后取，故該儲罐用8mm厚Q345R鋼板制作。3.2.3 圓筒最大允許工作壓力，滿足設計條件。6 / 18如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載!3.3 封頭壁厚設計3.3.1 封頭壁厚設計采用標準橢圓形封頭，各參數與筒體相同。計算厚度設計厚度考慮鋼板厚度規格，圓整后確定名義厚度。3.3.2 封頭最大允許工作壓力橢圓形封頭的最大允許工作壓力按下式確定所以封頭也符合設計條件。3.4 水壓試驗及強度校核現已知圓筒、，需對圓筒進行強度校核。校核如下： 式中 ， ，Q345R鋼

10、板的屈服極限，則 而 ，所以水壓試驗強度足夠。7 / 18如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載!4、 零部件選配及設計4.1 人孔選擇及補強計算4.1.1 人孔選擇人孔的作用：為了檢查壓力容器在使用過程中是否產生裂紋、變形、腐蝕等缺陷。人孔的結構：既有承受壓力的筒節、端蓋、法蘭、密封墊片、緊固件等受壓元件，也有安置與啟閉端蓋所需要的軸、銷、耳、把手等非受壓件。人孔類型：從是否承壓來看有常壓人孔和承壓人孔。從人孔所用法蘭類型來看，承壓人孔有板式平焊法蘭人孔、帶頸平焊法蘭人孔和帶頸對焊法蘭人孔，在人孔法蘭與人孔蓋之間的密封面，根據人孔承壓的高低、介質的性質，可以采用突面、凹凸面、榫槽面或環連接

11、面。從人孔蓋的開啟方式及開啟后人孔蓋的所處位置看，人孔又可分為回轉蓋人孔、垂直吊蓋人孔和水平吊蓋人孔三種。人孔標準HG21524-95規定PN1.0Mpa時只能用帶頸平焊法蘭人孔或帶頸對焊法蘭人孔。容器上開設人孔規定當Di1000時至少設一個人孔，壓力容器上的開孔最好是圓形的，人孔公稱直徑最小尺寸為400。綜合考慮選擇水平吊蓋帶頸對焊法蘭人孔（HG21524-95），公稱壓力PN2.5、公稱直徑DN450、H1=320、RF型密封面、采用Q345R材料、墊片采用外環材料為低碳鋼、金屬帶為0Cr19Ni9、非金屬帶為柔性石墨、C型纏繞墊。標記為：人孔RF（WC-1220）450-2.5HG215

12、24-95總質量為256kg.法蘭標準號為HGJ5053-91,墊片標準號為HGJ6972-91,法蘭蓋標準HGJ6165-91材料為20R，螺柱螺母標準HGJ75-91螺柱材料40Cr螺母材料45，吊環轉臂和材料Q235-AF,墊圈標準為GB95-85材料100HV,螺母標準GB41-86，吊鉤和環材料Q235-AF，無縫鋼管材料為20，支承板材料為Q345R。8 / 18如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載!件號標準號名稱數量材料尺寸/mm1筒節1Q345R2法蘭13墊片14法蘭蓋15螺柱206螺母407吊環18轉臂19墊圈20110螺母M20211吊鉤112環113無縫鋼管114支承

13、板1Q345R9 / 18如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載!4.1.2 補強計算開孔補強結構：壓力容器開孔補強常用的形式可分為補強圈補強、厚壁管補強、整體鍛件補強三種。補強圈補強是使用最為廣泛的結構形式，它具有結構簡單、制造方便、原材料易解決、安全、可靠等優點。在一般用途、條件不苛刻的條件下，可采用補強圈補強形式。但必須滿足規定的條件。壓力容器開孔補強的計算方法有多種，為了計算方便，采用等面積補強法，即殼體截面因開孔被削弱的承載面積，必須由補強材料予以等面積的補償。當補強材料與被削弱殼體的材料相同時，則補強面積等于削弱的面積。補強材料采用Q345R。根據JB/T 4736-2002，確

14、定補強圈內徑D1=484mm，外徑D2=760mm，補強圈厚度為20mm。4.2 進出料接管的選擇及管法蘭選配材料：容器接管一般應采用無縫鋼管，所以液體進料口接管材料選擇無縫鋼管，采用無縫鋼管標準GB8163-87。材料為16MnR。結構：接管伸進設備內切成45度，可避免物料沿設備內壁流動，減少物料對壁的磨損與腐蝕。接管的壁厚要求：接管的壁厚除要考慮上述要求外，還需考慮焊接方法、焊接參數、加工條件、施焊位置等制造上的因素及運輸、安裝中的剛性要求。一般情況下，管壁厚不宜小于殼體壁厚的一半，否則，應采用厚壁管或整體鍛件，以保證接管與殼體相焊部分厚度的匹配。不需另行補強的條件：當殼體上的開孔滿足下述

15、全部要求時(GB150)，可不另行補強。4.2.1 進料管書P32210 / 18如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載!4.2.2 出料管書P3224.2.3 排污管書P3224.2.4 液面計接管書P3224.2.5 放空管書P3226 兩相鄰開孔中心的間距管間的間距均由下述來設計并計算： 上部：從罐的右側至左側依次設置：安全閥接管口，放空口，進料口，出料口，人孔，安全閥接管口中心線距右封頭，安全閥接管口中心線與放空口中心線間距: 取放空口中心線與進料口中心線間距： 取進料口中心線與出料口中心線的間距: 取出料口中心線與人孔中心線的間距:取下部：罐左側設置排污管：11 / 18如果您需要

16、使用本文檔，請點擊下載按鈕下載!封頭的左側放兩個液位計接口。4.3 安全閥的選擇安裝位置：在離右封頭切線處1150處安裝一安全閥。由操作壓力決定安全閥的公稱壓力，由操作溫度決定安全閥的使用溫度范圍，所以由本設計的溫度、壓力、介質等基本參數可以查得標準型號A21H-40,公稱通徑DN取20，質量約為80。與安全閥和接管連接的法蘭選擇突面板式平焊管法蘭HG20592-1997法蘭RF(A)80-2.5，與殼體連接的接管為無縫鋼管GB8163-87熱軋鋼管，尺寸為8912。4.4 鞍座的選擇首先計算鞍座負荷儲罐總質量式中 罐體質量 封頭質量 二甲醚質量 附件質量4.4.1 罐體質量Di=1600mm

17、，L=8000mm，4.4.2 封頭質量查JB/T4746-2002，Di=1600mm，直邊高度20mm的標準橢圓封頭質量178.4kg,12 / 18如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載!4.4.3 二甲醚質量儲罐容積二甲醚密度4.4.4 附件質量人孔質量200kg,其他接管等質量總和按300kg記，故4.4.5 鞍座選擇儲罐總質量根據附錄12，13 / 18如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載!5、 容器焊縫標準5.1 壓力容器焊接結構設計要求焊縫分散原則；避免焊縫多條相交原則；對稱質心布置原則；避開應力復雜區或應力峰值去原則；對接鋼板的等厚連接原則；接頭設計的開敞性原則；焊接坡

18、口的設計原則（焊縫填充金屬盡量少；避免產生缺陷；焊縫坡口對稱；有利于焊接防護；焊工操作方便；復合鋼板的坡口應有利于減少過渡層焊縫金屬的稀釋率）。5.2 筒體與橢圓封頭的焊接接頭壓力容器受壓部分的焊接接頭分為A、B、C、D四類，查得封頭與圓筒連接的環向接頭采用A類焊縫。焊接方法：采用手工電弧焊，其原理是利用電弧熱量融化焊條和母材，由融化的金屬結晶凝固而形成接縫，焊接材料為碳鋼、低合金鋼、不銹鋼，應用范圍廣，適用短小焊縫及全位置施焊，可適用在靜止、沖擊和振動載荷下工作的堅固密實的焊縫焊接，這種方法靈活方便，適應性強，設備簡單，維修方便，生產率低，勞動強度高。封頭與圓筒等厚采用對接焊接。平行長度任取。坡口形式為I型坡口。根據16MnR的抗拉強度 =490Mpa和屈服點 =325Mpa選擇E50系列（強度要求： 490Mpa； 400Mpa）的焊條，型號為E5014.該型號的焊條是鐵粉鈦型藥皮（藥皮成分：氧化鈦30%，加鐵粉），適用于全位置焊接，熔敷效率較高，脫渣性較好，焊縫