80吨98浓硫酸储罐化工设备课总结程设计汇总Word格式.docx
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教研室主任签字:
2012年月日
2
绪论1
1
设计参数的选择.........................................................................................
1.1
筒体资料的选择...................................................................................
1.2
公称直径的确定...................................................................................
1.3
设计压力...............................................................................................
1.4
设计温度...............................................................................................
1.5
焊接接头系数.......................................................................................
3
设备的结构设计.........................................................................................
4
2.1
圆筒厚度的设计...................................................................................
2.2
封头的设计...........................................................................................
2.2.1
封头厚度的设计............................................................................
5
2.2.2
封头的结构尺寸............................................................................
2.3
鞍座选型和结构设计...........................................................................
2.3.1
鞍座选型........................................................................................
2.3.2鞍座地址的确定.........................................................................
6
2.4
卧式贮罐的附件及其采用...................................................................
7
2.4.1
接收和法兰....................................................................................
8
2.4.2
垫片的采用....................................................................................
9
2.4.3螺栓的选择................................................................................
10
2.5
人孔的选择.........................................................................................
2.6
液面计的选择.....................................................................................
容器强度的校核.......................................................................................
11
3.1
水压试验应力校核.............................................................................
3.2
开孔补强设计.....................................................................................
3.2.1
补强设计方法判断......................................................................
3.2.2
有效补强范围..............................................................................
12
3.3有效补强面积12
3.4补强面积12
4卧式贮罐的焊接13
4.1焊缝部署13
4.1.1接头的分类及其选择13
4.1.2焊缝的部署13
4.2焊接方法14
4.3焊接序次15
4.3.1焊前清理15
4.3.2焊接过程温序次15
4.3.3焊接手理15
致谢错误!
不决义书签。
参照文件18
绪论
近来几年,压力容器被宽泛应用于现代的工业、民用及军用等部门。
压力容器在社会各
行各业的生产、储蓄、运输等方面拥有不能取代的地位,在发展公民经济、牢固国防、
解决人们衣食住行等方面起着极为重要的作用。
目前我国宽泛采用常温压力贮罐,常温贮罐一般有两种形式:
球形贮罐和圆筒形贮
罐。
球形贮罐和圆筒形贮罐对照:
前者拥有投资少,金属耗量少,占地面积少等优点,但加工制造及安装复杂,焊接工作量大,故安装花销较高。
一般储藏总量大于500m3或单罐容积大于200m3时采用球形贮罐比较经济;
而圆筒形贮罐拥有加工制造安装简单,安装花销少等优点,但金属耗量大占地面积大,因此在总贮量小于500m3,单罐容积小于
100m3时采用卧式贮罐比较经济。
圆筒形贮罐按安装方式可分为卧式和立式两种。
一般
采用卧式圆筒形贮罐,只有某些特别情况下(站内地方受限制等)才采用立式。
本文主要谈论卧式圆筒形浓硫酸贮罐的设计。
本储罐的焊接结构主要设计了筒体壁厚,支座,封头,法兰,加强圈等。
依照储蓄
介质的要求来进行储罐的选材,本次设计的介质为浓硫酸,储体采用Q-235C。
依照施工现场的环境要求及罐体厚度等选择合适的焊接方法。
设计的封头为标准椭圆形封头,
设计的支座为鞍式支座。
卧式浓硫酸贮罐设计的特点,应按GB150《钢制压力容器》进行制造、试验和查收;
并接受劳动部颁发《压力容器安全技术监察规程》(简称容规)的监察。
贮罐主要有筒体、封头、人孔、支座以及各种接收组成。
贮罐上设有排污管以及安全阀、压力表、温度计、液面计等。
1设计参数的选择
1.1筒体资料的选择
依照文件[1]表4-1并结合本质情况,采用筒体资料为碳素合金钢Q-235C(钢材
标准为文件[1]。
Q-235C适用范围规定以下:
容器设计压力p≤2.5MPa;
钢板使用温度为0-400℃;
用于壳体时,钢板厚度不大于30mm。
1.2公称直径的确定
设筒体直径为D,筒体长度为L=2D,采用标准椭圆封头,则其体积可表示为:
VV1V2
D
43
24
2D
0.9
由此可求得D=2971mm因此粗定D=3000mm。
1.3设计压力
设计压力是指设定的容器顶部的最高压力,与相应的设计温度一起作为设计载荷,
其值不得低于工作压力。
液柱静压力:
P1gh
1.84
1039.83.00.0541MPa
依照化学化工物性解析手册表
3.6.5查饱和蒸汽压:
Pc=0.0118MPa
工作压力:
Pw
P0
Pc
0.1010.01180.1128MPa
设计压力:
P
1.1Pw
1.10.11280.1241MPa
计算压力:
p=0.1241+0.0541=0.1782MPa
1.4设计温度
设计温度指容器在正常工作情况下,设定的元件的金属温度(沿元件金属截面的温
度平均值)。
设计温度与设计压力一起作为设计载荷条件。
设计温度取50℃。
1.5焊接接头系数
焊接接头系数是以焊接强度与母材强度之比值表示的。
它与焊缝地址焊接方法以及检验等因素有关。
文件[12]中要求受压元件焊缝必定100%无损检测,取焊缝系数1.00。
设计参数总结以下表1.1。
表1.1设计数据
序号项目数值单位备注
名称
80吨浓硫酸卧式储藏槽罐
筒体资料
Q-235C
设计压力
0.1241
MPa
设计温度
50
C
公称直径
3000
mm
公称容积
48
m3
充装系数
0.9
工作介质
98%浓硫酸
其他要求
100%无损检测
2设备的结构设计
2.1圆筒厚度的设计
查文件[4]中表4-1,可得:
在设计温度50℃下,信服极限强度,
t235MPa
许用应力t235MPa
利用中径公式计算厚度:
pcD
0.1782
t
-pc
2.14mm
21125-0.1782
查文件[4]表7-1知,钢板厚度负偏差为
0.25mm,而文件[4]3.5.5.1知,当钢材的
厚度负偏差不大于0.25mm,且不超有名义厚度的
6%时,负偏差能够忽略不计,故取
C10。
查文件[4]表7-5知,在无特别腐化情况下,腐化裕量
C2
本例取
C2=2mm
不小于1mm,
则筒体的设计厚度
i
C1C2
4.14mm
圆整后,取名义厚度
n
8mm
筒体的有效厚度e
6mm
2.2封头的设计
2.2.1封头厚度的设计
查文件[2]中表1,得公称直径Di
Dn
3000mm
采用标准椭圆形封头,型号代号为EHA,则
Di
2,依照GB150-1998
中椭圆形封头计
2hi
算中式7-1计算:
PDi
0.17823000
t-0.5P
1125-0.50.1782
同上,取C2=2mm,C1
0。
封头的设计厚度d
4.14
圆整后,取封头的名义厚度n8mm,
有效厚度enC1C26mm
2.2.2封头的结构尺寸(封头结构以以下图
1)
由
2,得h
79075040mm
2H
H
h
查文件[2]中表B.1EHA
椭圆形封头内表面积、容积,以下表
表2.1
EHA椭圆形封头内表面积、容积
公称直径DN
曲面高度hi
直边高度
总深度H/mm
内表面积
容积
A/m
/mm
h/mm
V封/m
750
40
790
10.1
3.82
图2.1封头的表示图
2.3鞍座选型和结构设计
2.3.1鞍座选型
该卧式容器采用双鞍式支座,资料采用Q235-C。
L23.82
v12v2
L=11.8496m
储罐总质量mm12m2m3m4
m1——筒体质量:
m1DL3.143.05.710.0067.851032533.424kg
m2——单个封头的质量:
查文件[4]中表B.2EHA椭圆形封头质量,可知,m2487kg
m3——充液质量
80103kg,
m4——附件质量:
人孔质量为
302kg,其他接收质量总和估为
400kg,即m4702kg
综上所述,
m
m1
2m2m3
m485055kg
G
mg
850559.8833539N
则每个鞍座承受的重量为416.7695kN由此查JB4712.1-2007《容器支座》,采用轻
型,焊制为A,包角为120°
,有垫板的鞍座。
查文件[1]表8设计鞍座结构尺寸以下表2.2。
表2.2
鞍式支座结构尺寸
单位mm
DN
腹板
b4
550
赞同载荷
Q/kN
785
341
垫板
鞍座高度
250
筋板
b2
316
e
65
2180
b3
406
1940
底板
b
360
螺孔/孔长
D/l
28/60
14
弧长
3490
Kg
405
2.3.2鞍座地址的确定
由于当外伸长度A=0.207L时,双支座跨距中间截面的最大弯矩和支座截面处的弯
矩绝对值相等,从而使上述两截面上保持等强度,考虑到支座截面处除弯矩以外的其他
载荷,面且支座截面处应力较为复杂,故常取支座处圆筒的弯矩略小于跨距中间圆筒的
弯矩,平时取尺寸A不高出0.2L值,为此中国现行标准JB4731《钢制卧式容器》规定
A≤0.2L=0.2(L+2h),A最大不高出0.25L.否则由于容器外伸端的作用将使支座截面处
的应力过大。
由标准椭圆封头
Di
,有
0.2L
2h
故A0.2(L2h)0.2
(5.71
240)1158mm
鞍座的安装地址如图2.2所示:
图2.2鞍座的安装表示图
其他,由于封头的抗弯刚度大于圆筒的抗变钢度,故封头对于圆筒的抗弯钢度拥有
局部的加强作用。
若支座凑近封头,则可充分利用罐体封头对支座处圆筒截面的加强作
用。
因此,JB4731还规定当满足A≤0.2L时,最好使A≤0.5Ra,即
150041504mm
Ra
A0.5Ra752mm,取A=750mm
综上有:
A=750mm(A为封头切线至封头焊缝间距离,
L为筒体和两封头的总长)
2.4卧式贮罐的附件及其采用
液化石油气储罐应设置出料口,进料口,人孔,液位计口,压力表口,温度计口,
排污口,排空口等。
图2.4储罐接收设置表示图
2.4.1接收和法兰
查文件[5]表8.2.2-2PN10带颈对焊焊钢制管法兰,采用各管口公称直径,查得各法
兰的尺寸。
查文件[5]附录D中表D-3,得各法兰的质量。
查文件[5]表3.2.2,法兰的密封面均采用MFM(凹凸面密封)。
图2.3
带颈对焊钢制管法兰表示图
表2.3
接收和法兰尺寸
管口名称
公称钢管外
法兰
螺栓
螺栓螺栓
螺栓法兰
法兰颈
质量
直径径法兰
外径
孔中
孔直孔数
Th
厚度
高度
焊端外
心圆
径L
量n
N
S
H1
R
径
直径
(个
K
)
出料口
80
89B
200
160
18
M16
20
105
进料口
118
液位计口
32
38B
140
100
56
42
温度计口
25B
75
M12
压力表口
排污口
排空口
76B
185
145
92
2.9
45
2.4.2垫片的采用
查文件[6],垫片尺寸如表
2.4所示
表2.4
垫片尺寸表
内径D1
外径D2
出液口
89
120
进液口
人孔
500
530
575
27
77
109
注:
1.选耐酸石棉橡胶板
2.垫片厚度均为1.5mm,人孔选3mm。
2.4.3螺栓(螺柱)的选择
查文件[7]表5.0.7-9和附录中表A.0.1,得螺柱的长度和平垫圈尺寸:
表2.5
螺栓及垫片
紧固件用平垫圈
螺纹
螺柱长
d1
d2
90
17
30
85
13
2.5人孔的选择
查文件[3]
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