⑶等面積補強設計準則方程式若A1+A2+A3>A,則不需補強;若A1+A2+A3≤A，則需補強，要求有效補強金屬截面面積A4：A4≥A-(A1+A2+A3)N1：開孔接管，接管的實際外伸長度L=194mm，實際的內伸長度為0，接管焊接接頭系數F=1，接管材料選用20（GB8163）管材，接管的腐蝕裕量C=1.8mm，接管厚度負偏差C1r=0.562mm，接管材料的許用應力[σ]=130Mpa。開孔的計算厚度S=8.883mm，所以開孔銷所需的補償面積：A=S×d=8.883×159=1379mm2接管的有效外伸長度h1=26.34mm，接管的有效內伸長度h2=o，殼體多余金屬面積A1=(B-d)Φ[（S-C）-S0]，代入數據得：A1=553.4mm2接管多余金屬面積：A2=2h1（St-St0-C）+2h2（St-2C）代入數據得：A2=79.53mm2補強區內的焊縫面積：A3=20.25mm2則：A1+A2+A3=653.1mm2<A需要另加補強，補強圈材料選16MnR(熱軋)，補強圈外徑D=300mm，補強圈厚度負偏差C1r=0mm，補強圈許用應力170Mpa，補強圈強度削弱系數f=1，接管材料強度削弱系數fr=0.765。接管的計算厚度S=0.463mm，補強區有效寬度B=2d=308.2mm，補強區面積A4=1974mm2，則A-(A1+A2+A3)=726.1mm2<A4所以，補強滿足要求N2：出氣孔的基本尺寸以及法蘭與進氣孔相同，局部補強的計算與進氣孔N1相同。N3：開孔接管，接管的實際外伸長度L=144mm，實際的內伸長度為0，接管焊接接頭系數F=1，接管材料選用20（GB8163）管材，接管的腐蝕裕量C=1.8mm，接管厚度負偏差C1r=0.5mm，接管材料的許用應力[σ]=130Mpa。開孔的計算厚度S=8.883mm，所以開孔銷所需的補償面積：A=S×d=8.883×108=932.2mm2接管的有效外伸長度h1=20.4mm，接管的有效內伸長度h2=o，殼體多余金屬面積:A1=(B-d)Φ[（S-C）-S0]，代入數據得：A1=372.8mm2接管多余金屬面積：A2=2h1（St-St0-C）+2h2（St-2C）代入數據得：A2=52.76mm2補強區內的焊縫面積：A3=16mm2則：A1+A2+A3=441.6mm2<A需要另加補強，補強圈材料選16MnR(熱軋)，補強圈外徑D=300mm，補強圈厚度負偏差C1r=0mm，補強圈許用應力170Mpa，補強圈強度削弱系數f=1，接管材料強度削弱系數fr=0.765。接管的計算厚度S=0.309mm，補強區有效寬度B=2d=208mm，補強區面積A4=1400mm2，則A-(A1+A2+A3)=490.6mm2<A4，所以補強滿足要求N4：開孔接管，接管的實際外伸長度L=145mm，實際的內伸長度為0，接管焊接接頭系數F=1，接管材料選用20（GB8163）管材，接管的腐蝕裕量C=1.8mm，接管厚度負偏差C1r=0.438mm，接管材料的許用應力[σ]=130Mpa。開孔的計算厚度S=7.983mm，所以開孔銷所需的補償面積：A=S×d=7.983×57=436mm2接管的有效外伸長度h1=13.73mm，接管的有效內伸長度h2=o，殼體多余金屬面積:A1=(B-d)Φ[（S-C）-S0]，代入數據得：A1=80.59mm2接管多余金屬面積：A2=2h1（St-St0-C）+2h2（St-2C）代入數據得：A2=29.57mm2補強區內的焊縫面積：A3=12.25mm2則：A1+A2+A3=441.6mm2<A，需要另加補強，補強圈材料選16MnR(熱軋)，補強圈外徑D=300mm，補強圈厚度負偏差C1r=0mm，補強圈許用應力170Mpa，補強圈強度削弱系數f=1，接管材料強度削弱系數fr=0.765。接管的計算厚度S=0.154mm，補強區有效寬度B=2d=107.8mm，補強區面積A4=710.5mm2，則A-(A1+A2+A3)=490.6mm2<A4，所以補強滿足要求N5：開孔接管，接管的實際外伸長度L=144mm，實際的內伸長度為0，接管焊接接頭系數F=1，接管材料選用20（GB8163）管材，接管的腐蝕裕量C=1.8mm，接管厚度負偏差C1r=0.438mm，接管材料的許用應力[σ]=130Mpa。開孔的計算厚度S=7.983mm，所以開孔銷所需的補償面積：A=S×d=7.983×57=436mm2接管的有效外伸長度h1=13.73mm，接管的有效內伸長度h2=o，殼體多余金屬面積:A1=(B-d)Φ[（S-C）-S0]，代入數據得：A1=80.59mm2接管多余金屬面積：A2=2h1（St-St0-C）+2h2（St-2C）代入數據得：A2=29.57mm2補強區內的焊縫面積：A3=12.25mm2則：A1+A2+A3=441.6mm2<A，需要另加補強，補強圈材料選16MnR(熱軋)，補強圈外徑D=300mm，補強圈厚度負偏差C1r=0mm，補強圈許用應力170Mpa，補強圈強度削弱系數f=1，接管材料強度削弱系數fr=0.765。接管的計算厚度S=0.154mm，補強區有效寬度B=2d=107.8mm，補強區面積A4=710.5mm2，則A-(A1+A2+A3)=490.6mm2<A4，所以補強滿足要求M：開孔接管，接管的實際外伸長度L=200mm，實際的內伸長度為0，接管焊接接頭系數F=1，接管材料選用20（GB8163）管材，接管的腐蝕裕量C=1.8mm，接管厚度負偏差C1r=0mm，接管材料的許用應力[σ]=170Mpa。開孔的計算厚度S=8.883mm，所以開孔銷所需的補償面積：A=S×d=8.883×530=4592mm2接管的有效外伸長度h1=64.31mm，接管的有效內伸長度h2=o，殼體多余金屬面積:A1=(B-d)Φ[（S-C）-S0]，代入數據得：A1=1870mm2接管多余金屬面積：A2=2h1（St-St0-C）+2h2（St-2C）代入數據得：A2=680.1mm2補強區內的焊縫面積：A3=64mm2則：A1+A2+A3=2614mm2<A，需要另加補強，補強圈材料選16MnR(熱軋)，補強圈外徑D=840mm，補強圈厚度負偏差C1r=0mm，補強圈許用應力170Mpa，補強圈強度削弱系數f=1，接管材料強度削弱系數fr=1。接管的計算厚度S=1.212mm，補強區有效寬度B=2d=1034mm，補強區面積A4=4340mm2，則A-(A1+A2+A3)=1978mm2<A4，所以補強滿足要求。第5章支座的選擇5.1支座結構和材料的選取立式容器的支座有四種形式：耳式、支承式、腿式和裙式支座。中小型直立設備采用前三種，高大的設備則采用裙式支座，它是應用得最為廣泛的一種立式容器支座。常用的裙座結構有圓筒形裙座和圓錐形裙座。圓筒形裙座制作方便，經濟上合理，應用廣泛。裙座材料如裙座殼、基礎環、地腳螺旋等屬于非受壓元件，在選材時可適當放寬。裙座的材料（除加強墊板除外）為Q235-C，只有環境溫度低于0℃時采用16Mn，加強墊板的材料應與設備殼體材料相同為16MnR。5.2裙座設計圓筒形裙座主要有以下幾個部分組成：（1)座體它的上端與塔體底封頭焊接在基礎環上，座體承受塔體的全部載荷并把載荷傳到基礎環上去。（2)基礎環基礎環是塊環形墊板，它把由座體傳下來的載荷平均分配到基礎上去。（3）螺栓座由蓋板和筋板組成，共安裝地腳螺栓用，以便地腳螺栓把塔設備固定在基礎上。（4)管孔在裙座上有檢修用的檢查孔、引出孔、排氣孔等。5.2.1座體設計首先參照塔體厚度試取一座體有效厚度L0=10.02,然后驗算危險截面的應力，危險截面的位置一般取裙座基底截面、裙座殼檢查孔或較大管線引出孔截面。裙座基底截面（0－0截面）危險截面時，應滿足下列條件：操作時 式(4-1)水壓試驗時 式(4-2）裙座殼檢查孔或較大管線引出截面（1—1截面）為危險截面，應滿足下列條件：操作時 式(4-3)水壓試驗時 式(4-4)代入數據得：危險截面滿足要求取名義厚度δn=11mm裙座的高度h=1580mm，裙座的腐蝕裕量C=0mm，裙座材料的許用應力為125Mpa，裙座上同一高度處開兩個較大的孔，中心高度為264mm，引出管寬度為500mm，引出管長度為180mm。5.2.2基礎環設計（1）基礎環尺寸的確定基礎環內、外徑的選取應考慮可以放置地腳螺栓，一般可參考下式選取：Dbo=Dso+(160~400)mm或Dbi=Dsi-(160~400)mm其中Dso—裙座基底截面外徑（Dso=Dsi+2δn）Dbo—基礎環的外徑Dbi—基礎環的內徑代入數據得：Dbi=3000mm，Dbo=3500mm(2)基礎環厚度的設計操作時或水壓試驗時，設備重力和彎矩在混凝土基礎上所產生的最大軸向壓力為：式(4-5）式中：Zb—基礎環的抗彎截面系數Ab—基礎環的面積基礎環上無筋板時基礎環作為懸臂梁，在均勻載荷Dmax的作用下其最大彎曲應力為：式(4-6） 由此得出基礎厚度 式(4-7）基礎環上有筋板時，求出基礎環厚度為：式(4-8）式中：Ms—計算力矩，Ms=1487.43N·mm代入數據得：δb=7.98mm基礎環的厚度求出后，應加上壁厚附加量2mm，并圓整到鋼板規格厚度，故取S=11mm。全部筋板塊數為24，筋板內側間距為200mm。相鄰筋板最大外側間距為684mm，筋板厚度選為11mm，筋板寬度選為136mm。5.2.3螺栓座的設計為了使設備在刮風或地震時不致翻倒，必須安裝足夠數量和一定直徑的地腳螺栓，把設備固定在基礎環上。計算時常以4的倍數來假設螺栓的數量（一般取8—24個）。然后根據迎風側受力最大的一個螺栓的強度條件，來計算螺栓的根徑。基礎環是一塊環板，它把座圈傳來的全部載荷均勻的分布到基礎環上處。基礎環上的螺栓座，由座板和筋板組成，是專門供安裝地腳螺栓用的。第6章容器焊縫標準6.1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）。6.2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=510Mpa和屈服點=345Mpa選擇E50系列（強度要求：≥510Mpa；≥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，焊縫表面光滑，焊波整齊，角焊縫略凸，能焊接一般的碳鋼結構。6.3管法蘭與接管的焊接接頭管法蘭與接管焊接接頭形式和尺寸參照標準HG20605-97,根據公稱通經DN80選擇坡口寬度b=6mm。6.4接管與殼體的焊接接頭所設的接管都是不帶補強圈的插入式接管，接管插入殼體，接管與殼體間的焊接有全焊透和部分焊頭兩種，它們的焊接接頭均屬T形或角接接頭。選擇HG20583-1998標準中代號為G2的接頭形式，基本尺寸為；；；，且，它適用于，，因為所選接管的厚度都為殼體厚度的一半，殼體的厚度為24mm，所以符合要求。選擇全焊透工藝，可用于交變載荷，低溫及有較大溫度梯度工況。如附圖中的局部放大圖所示。圖6.1接管與殼體焊接詳圖結束語2012年4月，我開始了我的畢業設計工作，時至今日，基本完成。從最初的茫然，到慢慢的進入狀態，再到對思路逐漸的清晰，整個過程難以用語言來表達。歷經了幾個月的奮戰，緊張而又充實的畢業設計終于落下了帷幕。回想這段日子的經歷和感受，我感慨萬千，在這次畢業設計的過程中，我擁有了無數難忘的回憶和收獲。在搜集資料的過程中，我認真準備了一個筆記本。我在學校圖書館搜集資料，還在網上查找各類相關資料，將這些寶貴的資料全部記在筆記本上，盡量使我的資料完整、精確、數量多，這有利于設計的進行。然后我將收集到的資料仔細整理分類，及時拿給老師進行溝通。我想這是一次意志的磨練，是對我實際能力的一次提升，也會對我未來的學習和工作有很大的幫助。在這次畢業設計中也使我們的同學關系更進一步了，同學之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對我們更好的理解知識，所以在這里非常感謝幫助我的同學。在此更要感謝我的專業老師，是你們的細心指導和關懷，使我能夠順利的完成畢業設計。在我的設計過程中無不傾注著老師們辛勤的汗水和心血。老師的嚴謹治學態度、淵博的知識、無私的奉獻精神使我深受啟迪。從尊敬的老師身上，我不僅學到了扎實、寬廣的專業知識，也學到了做人的道理。在此我要向我的老師致以最衷心的感謝和深深的敬意。參考文獻[1]朱思明,湯善甫．化工設備機械基礎(第二版)[M]．上海：華東理工大學出版社，2004，12[2]陳國恒．化工機械基礎（第二版）[M]．北京：化學工業出版社，2006,1[3]王志文，蔡仁良．化工容器設計[M]．北京：化學工業出版社，2005,5[4]丁伯民，黃正林．化工容器[M]．北京：化學工業出版社，2002，12[5]劉孟昌．機械工程師設計手冊[M]．北京：機械工業出版社，1999,3[6]徐灝．機械設計手冊[M]．北京：機械工業出版社，1992,5[7]成大先．機械設計手冊[M]．北京：化學工業出版社，1993,7[8]虞和謙．機械工程手冊[M]．北京：機械工業出版社，1997,9[9]王毅昌．鋼