液化石油气储罐设计说明书_

1、100,液化石油气储罐设计绪论随看我国化学工业得蓬勃发展，各地建立了大童得液化气储配站。对于储存童小于500,或单 罐容积小于150/H3时.一般选用卧式圆筒形储罐。液化气储罐就是储存易燃易爆介质直接关系到人 民生命财产安全得重要设备。因此為于设计.制造要求高.检脸要求严得三类压力容器。本次设计 得为1OO/7/3液化石油气储罐设计即为此种情况。液化石油气贮罐就是盛装液化石油气得常用设备，由于该气体具有易燃易爆得特点，因此在设 计这种贮罐时，要注意与一般气体贮罐得不同点，尤其要注意安全，还要注意在制造.安装等方面 得特点。目前我国普遍采用常温压力贮罐，常温贮罐一般有两种形式：球形贮罐与圆筒形贮

2、罐。球形贮 罐与圆筒形贮竣相比：前者具有投资少，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，故安装费用较高。一般贮存总量大于500F或单罐容积大于200,时选用球形贮 罐比校经济；而圆筒形贮罐具有加工制造安装简单，安装费用少等优点，但金為耗量大占地面积大, 所以在总贮量小于500，单罐容积小于100W*时选用卧式贮罐比较经济。圆筒形贮罐按安装方 式可分为卧式与立式两种。在一般中.小型液化石油气站内大多选用卧式圆筒形贮罐，只有某些特 殊情况下（站内地方受限制等）才选用立式。本丈主要讨论卧式圆筒形液化石油气贮罐得设计。叶式液化石油气贮罐设计得特点。卧式液化石油气贮罐也就是一

3、个储存压力容器，也应按 GB150钢制压力容器进行制造.试脸与脸收；并接赍劳动部颁发压力容器安全技术监察规程 （简称容规）得监督。液化石油气贮罐，不论就是卧式还就是球馥都属第三类压力容器。贮罐主要有 筒体.封头.人孔.支座以及各种接管组成。贮罐上设有液相管.液相回液管.气相管、排污管以 及安全阀.压力表.温度计.液面计等。第一章设计参数得选择仁 设计题目：85,液化石油储罐得设计2、设计数据：如下表仁表仁设计数据序号项目数值单位备注1名称85加液化石油气储罐2用途液化石油气储配站3最大工作压力1、77MPa4工作温度50C5公称直径3000mm6容积853 ni7单位容积充装疑0、421/川、

4、8装量系数0、99工作介质液化石汕气（易燃）10其她要求100%无损检测3、设计压力：设计压力取最大工作压力得1、1倍，即P = 1.1 x0.79 = 0.869MR?4、设计温度：工作温度为50 C,设计温度取45 + 5 = 50 Co5、主要元件材料得选择：5、1简体材料得选择：根据GB150-1998表4-1,选用筒体材料为低合金钢16MnR（钢材标准为GB6654）打 =HOMPa o16MnR适用范围：用于介质含有少量硫化物，具有一定腐蚀性，壁厚较大（ Smm）得压力容器。5.2轶座材料得选择：根据JB/T4731,鞍座选用材料为Q235-B,其许用应力b. =147MPa5.3

5、地脚螺栓得材料选择：地脚螺栓选用符合GB/T 700规定得0235,Q235得许用应力b* = 147MPa第二章设备得结构设计1、圆筒厚度得设计计算压力匕：液柱靜压力：Pi=pgh = 560x9.81x3.2 = 1.76x1（/PgPi/P = 1.76x104/0.869x106=2%5%,故液柱赫压力可以忽略，即匕=P = 0869MPa该容100%探伤，所以取其焊接系数为0 = 1.0。圈筒得庠皮在616mm范国内，查GB150-1998中表4T,可得：在设计温 70 C下，屈服极限强度 6=345MPg，许用应力b=170MPd利用中径公式，PD计算厚度；=200 -Pt0.86

6、9MPax3400=& limn2x1.0x170-0.869查标准HG20580-1998钢制化工容器设卄基越规定表7-1知，钢板庠度负偏差为0. 25mm,而有GB150-1998中3,5,5. 1知，当钢材得厚度负偏差不大于0. 25mm,且不超过名艾庠皮得65时，负偏差可以忽略不计，故取C = 0。查标准HG20580-1998钢制化工容器设计恳础规定表7-5知，在无特殊腐蚀情况下，腐蚀裕量G不小于1 mm o本例取C2=1则筒体得设计厚度dn = J + C1 + C2 = 8.7 + 0+1 = 9.7 mmK)整后，取名狡厚度戈=10mm筒体得有效厚度& = 5一Qi-C2 =

7、101 = 9川2、封头厚度得设计查标准JB/T4746-2002钢制压力容器用封头中表1,得公称直径DN二Dj=3400mmD选用标准椭圆形封头，型号代号为EHA,则 = 2,根据GB150-1998中椭圆形封头计算中式7-1计2人算：j = RD. =0.869MPax3400= &了讪20b( -0.5P2x1.00x170-0.5x0.869同上，取 Cg = 1mm , Cj = 0 o封头得设计厚度迓/ =8.7 mm + 0 + 1 mm = 9.7 mm圆整E,取封头得名爻厚度戈=1 Omni ,有效厚度,=Sn Ci Ci = 101 =9封头型记做 EHA 3200x22-

8、16M11R JB/T47463、筒体与封头得结构设计3、1封头得结构尺寸(封头结构如下图1)由_- = 2,得h = H-b = 890- = 40也22(/7-/)44查标准JB/T4746-2002钢制压力容器用封头中表B、1 EHA椭圆形封头内表面积.容积,如下表2：表2注HA椭圆形封头内表面积.容积公称直径DN /mm总深度H /nun内表而积A/rn2容积匕340089012、 95815、 50803. 2简体得长度计算V =D!2xL + 2V，而充装系数为0、9)：= -D2xL + 2V.0.94 1封即- = -x3.42 x L + 2x5.50800.94计算得 L=

9、1h 025,取 L=11m4、轶座选型与结构设计4、1轶座选型该卧式容器采用双鞍式支座，材料选用0235-Bc估算鞍座得负荷：储罐总质量m = rnx + 2叫+叫+ m4；H|筒体质量:mx = TcDLSxp = 3.14x3.2x10x10 x7.85x 10 = 9218.726kg叫单个封头得质量：查标准J B/T4746-2002钢制压力容器用封头中表B、2 EHA椭圆形封头 质量，可知，加2 =15923g加3充液质量：Q液化石油气/7水故/、= p4. V = 1000V = 1000x -x3.42 xl0 + 2x5.5085 = 110.8366xl03kg 4)m4附

10、件质量：人孔质量为302kg,其她接管质量总与估为400kg,即m4 = 702kg综上所述，m =加+2加2 +加3 +fn4 = 123.94xlO3kgG=mg=1215. 87kN,每个鞍座承受得重量为607、94N由此查JB4712. 1-2007容器支座，选取轻型，焊制为BI,包角为120有垫板得鞍座。查JB4712.1-2007表6得鞍座结构尺寸如下表3:表3:轶式支座结构尺寸公称直径DN3400腹板12垫板730允许载荷Q/kN835筋板h39012鞍座高度h250b,335e140底板h2480430螺栓间距/2220038010螺孔/孔长D/128/6016垫板弧长3950

11、鞍座质量Kg5594、2轶座位置得确定因为当外伸长度A二0. 207L时，双支座跨距中间筱面得灵大弯矩与支座筱面处得弯矩绝对值相等,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得其她我荷，面且支座截面处应力较 为复杂，故常取支座处圆简得弯矩略小于跨距中间圆简得弯矩，通常取尺寸A不超过0.2L值，为此中 国现行标准JB 4731钢制卧式容器规定AW02L=0、2 (L+2h), A M大不超过0.25L、否则由于容 器外伸端得作用将使支座裁面处得应力过大。D由标准椭圆封头 =2,有h二H- = 40mm2(H h)4故 A 5 0.2(L+2h) = 0.2(11000 + 2x 4

12、0) = 2216mm鞍座得安装位置如图3所示：此外，由于封头得抗弯刚度大于圆筒得抗变钢度，故封头对于圆筒得抗弯钢度具有局部得加强作 用。若支座祚近封头，则可充分利用罐体封头对支座处圆筒截面得加强作用。因此,JB 4731还规定 当满足AW0.2L时，龍好使AWO、5R”(/?,“=匕+),即/?= 1700 +如= 1705加加2A 364401m压力表口2025B10575144M1218402. 364401n安全阀口1001O8B220180188M16201313. 6128524、5S排空口5057B165125184M1618742 985452、55、2垫片查HG/T 2060

13、9-2009钢制管法兰用金属包復垫片，得:表5垫片尺寸表符号管口名称公称直径内径D1外径D2a排污口8()109、5142b气相平衡口8()109、5142c气相口8()109、5142d出液口8()109、5142e进液口8()109、5142f人孔gl-2液位计口3261、582h温度计口2045、561m压力表口2045、561n安全阀口80109、5142s排空门5077、5107注：仁包履金属材料为纯铝板，标准为GB/T 3880,代号为L3o2：填充材料为有机非石棉纤维橡胶板。3:垫片厚度均为3mm5、3螺栓（螺柱）得选择查HG/T 20613-2009钢制管法兰用紧固件中表5.

14、0. 7-9与附录中表A、0. 1,得螺柱得长度与平垫圈尺寸：表6螺栓及垫片公称直径螺纹螺柱长紧固件用平垫圈mm心ha80M169017303b80M169017303c80M169017303d80M169017303e80M169017303f500M2412525444gl-232M168517303h20M127513242、5IB20M127513242、5n80M169()17303s50M1685173036人孔得选择根据HG/T 21518-2005回转盖带颈对焊法兰人孔，查表3T,选用凹凸面得法兰，其明细尺寸见下表：表7人孔尺寸表单位:mm密封面型式凹凸面MFMD730b43

15、%3()公称压力PNMPa10660b248螺柱数量20公称直径DN500已280A405螺母数量40530x12h2123B200螺柱尺寸M33x2xl70d506b44L300总质量kg302第三章:容器强度得校核3. 1水压试验应力校核:试验压力：马=1 25P = 1.25 x 0.869 = 1 086MPa圆筒得萍膜应力刁=时塔=笃= 205.96MP0.9 =0.9x1.00x345 = 31O.5A/A/ 合格。1A1 A如力图弯矩图3. 2、筒体轴向弯矩计算工作时支座反力F = *G=607.94kMh.=H-h = 85O/?i/n圆筒中间处祓.面上得弯矩607.94x11

16、.081 + 2x(1.7O52-O.852)/H.O82 4x0.854.4x0.8511.08L3x11.08J= 1038如加Ft 1 + 2(疋-叶)/E 4A鞍座处横截面弯矩:4SL 2AL1 +也3L=-607.94 x 0.85 x 1-,0.851.7052-0.8521L08 2x0.85x11.08.4x0.851 +3x11.083、3、筒体轴向应力计算及校核(1)筒中间横裁面上，由压力及轴向弯矩引起得轴向应力最高点处:“A_ 0x1.6071038000亘一济近= 2x0.012 - 34 xl.7050.009= -12.635A/Az最低点处:几心_ 0.869x1

17、.705110380002 *龙庄戈=2x0.009 十3.14xl.7052x0.009= 95O43A/P= 2954&N 加(2)由压力及轴向弯矩引起得轴向应力因鞍座平面上AS0.5心，即筒体祉封头加强，查JB/T 4731-2005表7T可得Kf1 0, KR、0鞍座横截面最高处点轴向应力:见 O.S69x,.7()5_务=Y2.76&W 忆2xO.(X)91x3.14x1.705- x0.09-2954鞍座横截面最低点处轴向应力:”翳+急一(3)筒体轴向应力校核因轴向许用临界应力由0.094戈 0.094x9A = = 0.000805R1700根据圆筒材料查图4-8可得-診号2心2

18、000805 = 9&9咖0；=血1)(0寫)=98、9MPa,7r = min(0.8心.) =98、9MPa%巧 刃=170MPa,合格冋负|9=130MPa，合烙00tj| a , =130MPa，合格3、4、筒体与封头中得切向剪应力计算与校核因AS俎，带来得加强作用，查JB/T4731-2005表7-2得KK. 8& KK. 401,其灵大剪应力位 _ 2于靠近鞍座边角处= 3486MP“Kf _ 0.88 x 607.94x1眉=17059-因圆筒二0、8 erf =0.8x170=136MPaF607.94 xlO3-0.40 lx-15.89MPa3、5、封头中附加拉伸应力故有r

19、 rh合格3、6、筒体得周向应力计算与校核圆筒得有效宽度站=335mm ,当容器焊在支座上时，取k =0.1,查JB/4731-2005表7-3可得 K, =0.76,心=0.0132。(1) 、鞍座在横筱面我低点处周向应力RK、F0.1x0.76x607940山“畑6 = _ = _= 5.325MP6cb20.335x0.009(2) 、鞍座角边处得周向应力因为 =牆5&则F 12K/&n _4 也L62c6079404xO.OO9xO.33512x0.013x607940x1.705ll.08x0.0092= -20317MP“(3) 、应力校核|cr5| = l5.325 a = 17

20、0 MPa0(=2037 vl.25刃=1.25x170 = 212.5 MPa ,3、7、轶座应力计算与校核仁腹板水平应力及强皮校核：由 = 120 可得 K9二0. 204,水平分力 % = KF = 0.204x607.943 = 124kN计算高度H严min(l.H) = min(ix 1705,250) = 250/wh ,鞍座腹板厚度久=12mm33鞍座有效断面平均应力:1240000.25x0.012= 4133MPo2. 鞍座有效断面应力校核 b.,鞍座材料Q235-B得许用应力Qb二235MPa26 = 41.33 -crs = 15667MPa,合格。3. 腹板与筋板组合截

21、面应力计算及校核圆筒中心线至基础表面距离：Hu =+力+ & = 1705 + 250+12 = 1967mm查表知：地震強皮为7皮(0. ig)时，水平地农影响系数a = 0.08則轴向力 Fe = aG = 0.08xl215.870V = 84984.56N筋板面积：A = bidi = 335x10 = 3350zw/n2腹板面积：A2 = (/i- 20)2 = (2480-20)x12 = 29520mm2x =/i/2-10-15-/3-J3 = 2480/2-10-15-10-390 = 815w/nZ】 = x + &/ 2 = 815 + 10/2 = S20inmzti

22、= Z1 + /3 = 820 + 390 = 121 Omni则：Acn = 64 + 4 = 6 x 3350 + 29520 = 49620?,形心：yc =70.218“6人2+仍)/2 _ 6x3350x(335 + 12)/2 入 。 _49620yc =化 + 一 yc =匕 一 70.218 = 103.219mm2 2-23x 镭+ 亦心)+ 12 1 1 - 12=23x +3350x(8202 +12102) + (2480一20)3 = 2.92x 1 Omnr4諱=;+护+心= 10x33+ 3350% 815x 103.219 +1一 ()x 12 十 29520*

23、 70.218 = 1.88x 10加莎 12 12腹板与筋板组合截面斯面系數：(pmM =-10 = 380/2-10 = 180/21/?,Zmax = -1 o = 2480/2-10 = l 230Zn = = I。 = 2.374 x 107 nun31230Zr.=丄= 10.4x106/7?w2“ 180乙=min(Zq ,Zn.) = 10.4xl 06/h/h2 取鞍座底板与基础间(水泥)静摩擦系数了 = 0,4 因为/,故耳彳悠,则 b 一 F FJi F”九 2Zr AJI-2A)607.94xlO3 86.984xlO3x 25086.984xIO3 x 1967“ “

24、巾496202xl0.4xl0649620 x(11080-2x 850)| 1.2b = 1.2x235 = 282MP,合格4、地震引起得地脚煤栓应力鞍座上地脚螺栓n二2,筒体轴线两侧螺栓间距=2100/wh每个地脚螺栓的横截面积:X 評冷64x2489.6肺倾覆力矩:M弱二耳从=86984.56 x 1.967=171098.63N mM-地脚螺栓应力：6=学=171098.632x2.48x489.6x10=70.46MM地脚螺栓选GB/T700规定的Q235,刃=147MPa5” 1.25b= 183.75MP,合格地脚螺栓切应力：F,86984.56 /-=一 4442MPg4x0

25、.0004896v08b =1176MPg,合格第四章开孔补强设计根据GB150中8、3,当设计压力小于玫等于2、5MPa时，在壳体上开孔，两相邻开孔中心得间距大于两孔直径之与得两倍，且接管公称外径不大于89mm时，接管厚度满足要求，不另行补强，故该储罐中只有DN=500rrm得 人孔需要补强。4、1补孩设计方法判别按HG/T 21518-2005,选用回转盖带颈对焊法兰人孔。开孔直径 d =心 + 2C2 = 500 + 2x2 = 5042l=234002=1700mm故可以采用等面积法进行开孔补强计算。接管材料选用10号钢，其许用应力bf =108MPd根据 GB150-1998 中式

26、8T, A二dd + 2刃刃(1 一 fr)其中：壳体开孔处得计算厚度5 = 8.7/2/H接管得有效厚度4 =瓦一-。2 =12 1 = 11mm强度削弱系数fr = =Q108170= 0.635所以开孔所需补强面积为 A=dJ + 2丹刃(1一/；) = 504x 10+2x9x 10x0.365 = 5085.7/?z/?z24.2有效补强范0B4.2.1有效宽度B得确定按GB150中式8-7,得： = 2 = 2 x 504 = 1008/77/7?B2=d + 2 + 24 =504 + 2x10 + 2x12 = 548mmB = max(3= 1008mm4.2.2有效高皮得确

27、定外側有效高度力得确定根据GB150中式8-&得：/= 77 =504x12 = 77.8mm时=接管实际外伸高度= H,= 280mm /片=min(/ /Zjr,) = 11.(2)内側有效鬲皮g得确定根据GB150-1998中式8-9,得:力2 = 77 = j504xl2 = 77.8mm/t2n = 0/z2 =min(/?2 /?/) = 04. 3有效补强而积根据GB150中式8T0 式8-13,分别计算如下: 心=A】+ A? + Aj4. 3. 1筒体多余面积列=(B - d)(Q - 2戈 - 5)(1 - )= (1008-504)(10-8.7)-2x10x(10-8.

28、7)(1-0.635) = 645.71n?7H23、2接管得多余面枳接管厚度：VPcDi0.869x500t “X -2bg 05Pc-1.28/n/w2x170x1-0.5x0.8692g-时+2 厲-C2)=2 x 77.8 x (10 -1.28) x 0.635 + 0 = 861.6肿3、3焊缝金為截面积焊角取6. OmmA = - x 62 x 2 = 36mm224、4.补企面积Ac =4 +人 +九=645.71 + 861.6 + 36 = 1543.3 mm2因为Ar L，所以在有效补強范围。补强圏内径d 二530+2二532mm补强圈厚度：厂 A 3542.39d = = 11.5mmD-d 840-532圆整取名艾庠度为12mm第五章：液化石油气储罐得焊接容器各受压元件得组装通常采用焊接。焊接接头就是焊缝、融合线与热影响区 得总称，焊缝就是焊接接头得主要部分。焊接接头得形式与坡口形式得设计直接影响 到焊接得质量与容器得安全。筒体得焊接与封头与筒体得焊接采用X型坡口，因为同厚度下减少焊接量约1/2, 焊接变形及产生内应力也小。壳体与接管得连接为角接接头参考文献1|国家质量技术监督局.GB150