80立方米石油液化气储罐的设计--过程装备与控制工程专业毕业设计

1、摘 要分类号 单位代码 11395 密 级 学 号 学生毕业设计（论文）题 目80m石油液化气储罐的设计作 者院 (系)化学与化工学院专 业过程装备与控制工程指导教师答辩日期年 月 日1榆 林 学 院毕业设计（论文）诚信责任书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文），是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。毕业设计（论文）中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人毕业设计（论文）与资料若有不实，愿意

2、承担一切相关的法律责任。 论文作者签名: 年 月 日摘 要摘 要石油液化气作为一种新型的燃料和基本的化工原料，它的应用已经越来越广泛。由于该气体易燃易爆，所以它的危险性特别大，但是却又不可缺少，所以，液化石油气储罐的设计和研究已愈演愈热。石油液化气储罐是储存和运输石油液化气的一种常用装置。常温液化石油气储罐一般有两种形式：圆筒形储罐和球形储罐。而在一般的中小型加气站内，通常用到的是卧式圆筒形储罐，因为此种储罐安装方便、制造工艺简单、有良好的受压能力，并且能有效的减少油耗等众多的优点，所以应用十分广泛。并且可以在机械加工厂成批量的制造，然后直接运往工地进行安装，用起来十分的方便。而它的缺点则是：

3、容量小，占地面积太大，并且用的数量多。所以它基本上只应用于中小型的用气场所，例如：小型分配油库、城市和农村加气站等。因石油液化气储罐具有易燃易爆等特点，所以在设计和安装此种储罐时要综合它的自身特点，注意安全。所以，在提高液化石油气储罐设计的方面对液化石油气的储存和运输具有很重大的意义。关键词：石油液化气储罐；分类； IABSTRACTABSTRACTLiquefied petroleum gas as a new type of fuel and basic chemical raw materials, its application has been more and more widel

4、y. Due to the flammable and explosive gas, so its risk is particularly large, but indispensable, therefore, the design and research of liquefied petroleum gas tank has been increasingly heat. Liquefied petroleum gas storage tank is a commonly used device for storage and transportation of liquefied p

5、etroleum gas. Room temperature of liquefied petroleum gas tank generally has two kinds of forms: cylindrical tanks and spherical tanks. And in general in the small gas station, usually used is horizontal cylindrical tank, because this tank installation convenient and simple manufacturing process, go

6、od compression ability, and can effectively reduce fuel consumption, and many other advantages, so a wide range of applications. And can be in the mechanical processing plant into a lot of manufacturing, and then directly to the site to install, use up very convenient.And its disadvantages are: smal

7、l capacity, the area is too large, and the number of. It basically applies only to small and medium sized gas places, such as the small city and rural distribution depot, gas station etc. For liquefied petroleum gas storage tank the inflammable and explosive characteristics, so in the design and ins

8、tallation of the tank to its own characteristics, Caution. So, in the liquefied petroleum gas tank design to improve the storage and transportation of liquefied petroleum gas is of great significance.Key word：Liquefied petroleum gas storage；tank Classification;V 目 录目 录摘 要IABSTRACTII第1章 绪 论11.1 石油液化气

9、储罐的分类及特点11.1.1 卧式圆筒形储罐11.1.2 球形储罐2第2章 石油液化气储罐的设计42.1 储罐的选择42.1.1 罐体和封头的选材确定42.1.2 设计温度52.1.3 设计压力52.2石油液化气储罐壁厚的计算52.2.1 封头壁厚的计算72.2.2 焊接接头系数82.3 水压试验82.3.1 确定水压试验的试验应力值82.3.2 校核强度92.4 罐体人孔的选择和计算起其开孔补强92.4.1 人孔的选取92.4.2 开孔补强的设计计算92.5 鞍座选型和结构设计122.5.1鞍座的承压122.5.2 鞍座的选取122.5.3 鞍座的安装位置132.6 液面计的选择142.7

10、接管142.7.1 排污管142.7.2 石油液化气进出料管的选择152.7.3 放空阀接空管162.7.4 安全阀接口管162.7.5 容器部分的焊接16第3章 校核183.1 筒体轴向应力校核183.1.1 筒体轴向弯矩计算183.1.2 筒体轴向应力计算193.2 筒体和封头切向应力校核203.2.1 筒体切向应力计算203.2.2 封头切向应力计算203.3 筒体环向应力的计算和校核203.3.1 环向应力的计算203.3.2 环向应力的校核213.4 鞍座有效断面平均压力21第4章 总结与展望224.1 总结224.2 展望22参考文献23致谢24榆林学院本科毕业论文第1章 绪 论1

11、.1 石油液化气储罐的分类及特点石油液化气储罐可以根据容积的变化与否可为成两大类：即为活动容积储罐和固定容积储罐。在通常情况下大型的固定容积储罐都会制成球形，而一般小型的固定容积储罐则都会制成圆筒形。这是因为圆筒形储罐具有安装方便、制造工艺简单、有良好的受压能力，并且能有效的减少油耗等众多的优点，所以应用十分广泛。而球形储罐制造和安装方面则比较麻烦且花费大。1.1.1 卧式圆筒形储罐图1-1卧式圆筒形储罐卧式圆筒形储罐是用以储存植物油、原油、水、化工原剂或者其他石油衍生产品的长形容器。卧式圆筒形储罐是由端盖及卧式圆筒形罐壁和鞍座所构成，通常用于加油站或是生产环节。卧式圆筒形储罐的容积通常情况下

12、都小于100立方米。圆筒形的储罐优点非常多：安装方便、制造工艺简单、有良好的受压能力，并且能有效的减少油耗等。1.1.2 球形储罐图1-2球形储罐球形储罐是把罐壁卷制成正圆形的储罐。球罐和圆筒容器相比较，在相同的直径和压力的条件下，圆筒形储罐的壁厚时球形储罐的两倍。而且球形储罐占地较小，工程量小。但球罐的制造工艺、焊接和组装方面的技术要求很严格，检验工作量比较大，制造费用高。所以通常球形储罐只应用于大容量的工作环境。1.2 石油液化气储罐的应用石油液化气在当今社会应用极为广泛，不管是现实生活还是工业生产需求，都离不开石油液化气。因此，储罐的研究和设计地位已经演变的愈来愈重要。小型的液化气储罐选

13、用卧式圆筒形，它一般应用在小型的分配油库，城市、农村加油站或者是企业附属油库等。而大型的石油液化气储罐基本上都是球形储罐，一般应用于一些重型工业基地，也有时用来作为附属油罐使用。所以，石油液化气在当今社会已经无法替代，而储罐作为储存和运输的一种常用设备也有着它不可缺少的地位。1.3 石油液化气储罐的选型由于此次设计的容量选型为80m，属于小型储罐，所以选用圆筒形储罐，而圆筒形储罐的类别又有多种，卧式的比起立式储罐而言，它运输方便，而且具有良好的受压能力，所用，此次设计选用卧式圆筒形石油液化气储罐。1.4 石油液化气储罐研究的意义和目的随着社会的发展，生活的不断进步，石油液化气在现代社会有着它不

14、可取代的地位。它不仅是一种新型的燃料，更是化工生产上的新能源，是化工行业的血液和命脉。石油液化气属于易燃易爆品，所以，必须严禁烟火。而且石油液化气具有很大的油气损耗，所以，运输和储存是一个严重的问题。所以，此次设计为石油液化气储罐。研究储罐的意义就在于它能够很好的将石油液化气进行输送和储存。而且用储罐来输送和储存油品，不易发生火灾，减少了危险事故，并且储罐还能够减少油品的损耗，应用起来十分的方便，直接生产制造完毕，然后安装使用，机动性好。研究储罐的目的就是在储罐设计制造方面将它的输送和储存能力进行加强和提高，使储罐的性能能有一个质的提高，不管是在受压、容量、安全性、便利性还是其他的方面。设计时

15、，要根据石油液化气的特性来考虑，要注意安全和防火，还要注意在设计制造和安装方面的特点。所以，石油液化气储罐的设计在油品的输送和储存上有着重大意义。1.5 课题研究内容及要求此次设计包含了石油液化气储罐筒体、封头、鞍座、人孔和接管的等众多的部件，还有需要计算它们各自的应力，并且进行校核检查，从而看是否符合设计要求。设计时，要严格遵守国家的各种设计准则，综合石油液化气的特性，使设计进行合理和可靠。第2章 石油液化气储罐的设计设计80m3石油液化气储罐，需要综合考虑众多的因素，如介质的特性，环境的适应性，结合已知的工艺参数来确定设计顺序，分别对储罐的各个位件来进行合理的设计和选择。因为设计这种储罐时

16、，首先要达到的要求便是安全性，其次是合理性和经济性，所以在设计时要注意多查找资料和对特定环境下的工作状态进行对比，从而使储罐的设计质量得到保证。2.1 储罐的选择石油液化气储罐可以根据容积的变化与否可为成两大类：既活动容积储罐和固定容积储罐。因为本次设计为80m3石油液化气储罐，属于固定容积。而常温储罐的形式都两种：球形储罐和圆筒形储罐。80m3石油液化气储罐为小型储罐，所以选用圆筒形储罐。球形储罐相对于圆筒形储罐来说，它的投资量小，耗费金属量少，占地面积较小等优点，但是，相对而言，它的加工制造工艺却极为的复杂，工作量大。立式圆筒形储罐相比于卧式来说，它的受压破坏能力较弱，所以，此次设计选用卧

17、式圆筒形储罐。2.1.1 罐体和封头的选材确定压力容器强度、刚度和稳定性的数据计算主要是受压力载荷和非压力载荷的影响，但不是影响选材的主要因素。所需的储罐零部件的选材应根据具体情况来选择，如：零部件的功能以及使用条件、加工制造工艺、材料的性能、使用寿命、经济性、安全性和规范标准等11。石油液化气的性质比较稳定，它的腐蚀性较小，再综合其经济效益考虑，选择16MnR作为材料比较合适16MnR性能分析表如下：表2-1元素CSiMnSPCrNi质量分数(%)0.160.361.530.0150.0140.0030.006由于16MnR的基体组织为铁素体+珠光体，是应用最为广泛的低合金高强钢，它的综合性

18、能、加工性能和焊接性能均优于其他低合金高强钢，并且质量稳定。由于16MnR具有很好的塑性和焊接性，所以选择16MnR来作为罐体和封头的材料。钢板的标准号是GB6654-1996。2.1.2 设计温度设计80m3石油液化气储罐的工作地点为室外，用途是为加油站或者小型油库来储存和运输油品，所以它的最高工作温度为50。2.1.3 设计压力对于具有安全泄放装置的石油液化气储罐，设计压力可以取操作压力的1.05-1.10倍。所以，设计压力为：Pc=1.1P=1.11.947=2.14MPa储罐的设计参数如表2-1所示：表2-1 储罐设计参数设计要求数值数值50设计压力2.14MPa物料名称石油液化气容积

19、80m32.2石油液化气储罐壁厚的计算为了有效的提高储罐筒体的刚性，所以长径比一般取3-6，为了方便计算，此处取L/D=4由D2L/4=80 （2-1）得D =2945mm，圆整得D =3000mm。由2V1+D2L/4=80 （2-2）查椭圆形封头标准知表2-2 EHA椭圆形封头内表面积及容积公称直径（mm）总深度H/mm内表面积A/m2容积V/m3300075010.13.82V1=3.82m3 （2-3）得L=10623mm，圆整得L=11000mm。则实际体积： （2-4）则体积相对误差为： (2-5)所以符合设计要求。储罐包括筒体和封头，所以可这样来设计计算：查文献10得16MnR的

20、密度为7.85t/m3，熔点为1430C，许用应力如表2-3所示。表2-3 16MnR许用应力钢号板厚/mm在下列温度（）下的许用应力/MPa16MnR60100153153150141128116由表2-3得16MnR的许用应力为163MPa由于此次设计的设计压力Pc=2.14，筒体的内径Di=3000mm，容器筒体的纵向焊接接头与封头的拼接接头此次都采用双面焊或相当于双面焊的全焊透的焊接接头，选取焊接的接头系数为1.0，全部无损探伤。所以，筒体的计算厚度 （2-6）钢板厚度负偏差mm，查材料腐蚀手册的液氨对钢板的腐蚀速度小于0.05 mm/年，所以双面腐蚀选取腐蚀裕量为2mm。则筒体设计厚

21、度符合计算范围。所以向上圆整后名义厚度：根据钢板厚度规格表，得到圆整后的名义厚度25mm，所以选取25mm的16MnR钢板。2.2.1 封头壁厚的计算根据文献12可以查得标准椭圆形封头型号代号为EHA，取， K=1.0封头的计算厚度： （2-7）封头的设计厚度：=21.76mm (2-8)则圆整后可以得到的名义厚度为25mm。因为此封头的壁厚20mm，则标准椭圆形封头的直边高度应该为50 mm。根据文献10查得封头尺寸如表2-4。表2-4 椭圆封头标准内径曲面高度h1直边高度h2内表面A容积V3000mm750mm50mm10.2271m23.8877m32.2.2 焊接接头系数因为液化石油气

22、是易燃易爆物且液化石油气储罐属于中压储存容器（它的最高压力是在1.6MPa与10MPa之间），所以石油气储罐是“第三类压力容器”。根据压力容器安全技术监察规程中的第85条，石油液化气储罐需要进行全部射线或者是超声检测，而后又根据压力容器安全技术监察规程中的第44条，则焊接接头系数便取为1.0。所用焊缝、焊角都应该采用全焊透结构。2.3 水压试验在容器制造成功之后需要进行压力试验，其中包括致密性实验和强度性试验。强度性试验是指在超压工作中进行试验，它的目的是试验容器在超压工作压力下的宏观强度，其中就包括了检查容器各个零部件的变形、焊接接管的强度、材料大的缺陷和法兰连接之间的泄露检查等；而致密性试

23、验便是对有毒性的或者高危险品的容器或者是对密封性有严格要求的容器，在强度试验通过之后进行的泄露试验。一般都有规定，就是承压部件在水压试验中在此压力下的薄膜应力不能超过该材料在试验温度下屈服极限的90。试验方法：在试验过程中应该在容器顶部设有排气口，并且在充液的时候将容器内的空气全部排放干净，试验过程中，我们还应该保持容器的外表面干燥。并且在试验过程中压力应该是缓慢上升的，不应直接就调节到大的测量尺度上，在达到规定试验压力后，应该保持压里不变的时间一般不能少于30分钟。然后再缓慢将压力降至在所规定的试验压力的80%，并且要保持足够长的时间，那样以便于对设备中所有的焊接接头与所连接部位进行检查。如

24、果有渗漏现象出现，必须修补后重新试验。2.3.1 确定水压试验的试验应力值根据公式，试验压力 （2-9）耐压试验压力系数，而，所以试验压力1.252.14=2.675MPa校核有效厚度: （2-10）试验压力下圆筒的应力，圆筒的有效厚度，mm2.3.2 校核强度根据文献12可以得出16MnR钢板常温强度指标为325MPa，则有：MPa （2-11），所以可以得出此设计器壁厚度满足水压试验要求。2.4 罐体人孔的选择和计算起其开孔补强2.4.1 人孔的选取压力容器中人孔的作用：它是为了检查在容器的使用过程中是否产生裂纹、变形、腐蚀，以及安装和拆卸设备的内部构件。人孔的结构既有承受压力的筒节、紧固

25、件、法兰、手柄、端盖、密封垫片、等受压元件，也有安置与开启和封闭端盖所要用到的轴、把手、销耳等非受压的器件。人孔一般有两个手柄。根据储罐是在常温下及最高工作压力为2.14MPa下工作，人孔的标准按公称压力为2.14等级选取，考虑到人孔盖直径较大较重，故选用碳钢水平吊盖人孔(JB583-79)，人孔筒节轴线垂直安装。公称直径450mm，凹凸法兰密封面（C型），该人孔结构中有吊钩和销轴，检修时只须松开螺栓将盖板旋转一个角度，由吊钩吊住，不必将盖松取下。2.4.2 开孔补强的设计计算开孔的影响：(1)开孔之后便会破坏容器原有的应力分布，这样会导致应力集中（2）接管处的容器壳体会与连接管形成不连续应力

26、（3）壳体和连接管连接处会出现因为不等截面的过渡而引起的应力集中。开孔补强结构：在压力容器中开孔补强最为常用的形式分为补强圈补强、厚壁管补强和整体锻件补强这三种。补强圈补强是生产生活中使用最为广泛的一种结构形式，这是因为补强圈的结构非常简单、制造且方便、可靠、安全、而且制造补强圈的原材料易得等众多优点。所以在条件不是很苛刻，或者说是一般用途的条件下，基本上都可以使用补强圈补强。压力容器开孔补强的计算方法有多种多样，但为了计算方便，一般的计算方法便是采用等面积补强法，它的计算原理是壳体截面会因为开孔而被削弱的承载面积，然后再用补强材料给予相等面积的补偿。并且当补强材料和被削弱的容器壳体材质相同时

27、，则它的补强面积和削弱的面积相等。因为此次设计罐体的选材是16MnR，故补强材料也采用16MnR。人孔的筒节不采用无缝钢管，故不能直接选用补强圈标准。根据文献查的，补强圈尺寸如图2-1所示：图2-1 补强圈尺寸根据文献13查的，公称直径450mm的接管对应的补强圈外径=760mm。开孔补强的有关计算参数如下：（1）不计焊缝系数的筒体计算壁厚：（2）开孔所需补强的面积A：开孔直径： （2-11）补强的面积：（2-12）（3）有效宽度B： （2-13）取最大值B=911.2mm（4）有效高度h：外侧高度=73.94mm （2-14）或250 mm两者取较小值内侧高度73.94mm （2-15）或h

28、2=接管实际内伸高度=0mm两者取较小值0mm（5）筒体多余面积A1：筒体有效厚度: （2-16）选择与筒体相同的材料（16MnR）进行补偿，故=1，所以 （2-17）=(911.2-455.6)(22.2-19.82)=1084.328mm（6）接管多余金属的截面积A2：接管计算厚度 （2-18） （2-19） =273.94(12-2.8-3.01) =915.38（7）补强区内焊缝截面积A3： （2-20）（8）有效补强面积： （2-21）因为，所以需要补强。（9）所需补强截面积A4: （2-22）（10）补强圈厚度：（补强圈内径488mm，外径760mm） （2-23）圆整后得2.5

29、鞍座选型和结构设计2.5.1鞍座的承压容器质量：人孔质量约为200kg，其他接管总和按350kg。所以 正常操作状态下最大质量:水压试验时最大质量：综上所述，得到每个鞍座承受的质量为52450.35kg，即514.01kN。2.5.2 鞍座的选取卧式容器一般由支承来承担它的重量以及固定在某一个位置上面。而常用卧式容器支座有三种：鞍式支座、圈座和支腿，鞍座的支腿主要优点便是结构简单，但是反力会给壳体造成很大的局部应力，所以只用于比较轻小型的设备。但对于较大的设备，我们通常会采用鞍式支座。鞍座的各个参数尺寸，除特殊情况之外，一般都可以根据设备的公称直径来选用标准形式，人们目前一般常用鞍座的标准为J

30、B/T4712鞍式支座。而对于卧式容器而言，则还要考虑容器自身的重量在壳体上引起弯矩作用，所以，即使我们在选取了标准鞍座之后，还是应该对容器的强度和稳定性方面进行校核。鞍座支座如表2-5所示14。表2-5 鞍式支座型式包角垫板筋板数公称直径DN轻型焊制A120有41000-200062100-4000重型焊制B120有1159-426300-4502500-90041000-200062100-4000B150有41000-2000621000-4000鞍式支座是应用最为广泛的一种卧式支座。根据应力分析，承受同样载荷并且具有相同截面、形状和尺寸大小的梁一般采用多个支承会比采用两个支承优越，这是

31、因为多支承在粱内所产生的应力比较小。所以，根据理论来说卧式容器的支座数目应带是越多越好。但是，在实际中卧式容器应该尽可能的设计成双支座，这是由于当支点多于两个时，各个支承会对支座反力的分布在成影响，如：容器筒体的弯曲度、局部圆、支座水平度、各个支座基础下沉不均匀性和容器的不同部位抗局部交形相对刚性等。所以如果采用多个支座的话不仅不能体现出理论的优越性，而且还会造成容器的受力不均匀程度的加剧，这样反而会使容器在运行的过程带来不安全因素。因此，一般情况下卧式容器的支座选取通常不宜多于二个。采用双支座时，支座的位置选择要考虑到利用封头的加强效应，还要考虑到壳体所受应力的大小，所以选取支座一般要遵从：

32、双鞍座卧式容器的受力状态可简化为受均布载荷的外伸梁，由材料力学知，当外伸长度A=0.207L时，跨度中央的弯矩与支座截面处的弯矩绝对值相等，所以一般近似取，其中L取两封头切线间距离，A为鞍座中心线至封头切线间距离。当鞍座邻近封头时，则封头对支座处筒体有加强刚性的作用。为了充分利用这一加强效应，在满足下应尽量使此外，卧式容由于温度或载荷变化时都会产生轴向的伸缩，因此容器两端的支座不能都固定在基础上，必须有一端能在基础上滑动，以避免产生过大的附加应力。通常的做法是将一个支座上的地脚螺栓孔做成长圆形，并且螺母不上紧，使其成为活动支座，而另一支座仍为固定支座。所以本设计就采用这种支座结构。根据设备的公

33、称直径和容器的重量参照鞍座标准JB/T4712-1992选取鞍座结构及尺寸选择鞍式双支座，一个F型，一个S型，选用A型带垫板，包角为120的鞍座。即:JBT4712-92鞍座A3000-F和JBT4712-92鞍座A3000-S14。2.5.3 鞍座的安装位置为了利用封头对筒体邻进部分的加强作用应尽可能将鞍座安放在靠近封头的位置，即A应小于或等于0.5R，R为筒的内半径，A为鞍座到罐体一端的距离。按材料力学计算方法可知当外伸长度A=0.207L时，跨度中央的弯矩与支座截面处的弯矩绝对值相等，所以一般近似A0.2L，其中为圆筒体长度。即，A0.2L=0.211000=2200mm取A=1500m

34、m鞍座的安装位置如图2-2所示：图2-2 鞍座的位置2.6 液面计的选择液面计的作用就是用来指示容器内物料液面的装置，它的类型有许多种形式，而生产生活中常用的则是玻璃管式液面计和玻璃板式液面计。因为液位计一般都是外购的标准件，所以只需要选取使用即可。因为石油液化气是比较透明纯净的物料，易透光，而且不会出现堵塞严重的现象，因此在这里我们选用反射式玻璃管液面计两个。2.7 接管2.7.1 排污管排污阀是利用装在阀杆下面的阀盘与阀体的突缘部分相配合来调节流量的大小，从而实现物料的输送。安装位置：在距离左鞍座右侧的1000mm处来安装一个排污管。我们此次设计选择无缝钢管GB8163-87热轧钢来作为排

35、污管的材料焊接在容器底部，尺寸标准选为8912mm。管端法兰：突面板式平焊管法兰HG20592-1997法兰RF(A)80-2.5，法兰的一端连接到排污阀（截止阀）上，型号为J41H-40，取公称通径为80mm，它的质量为44.4kg。2.7.2 石油液化气进出料管的选择石油液化气接管通常采用无缝钢管，所以液体进料口的接管材料也选择无缝钢管，标准为GB8163-87材料16MnR。结构：接管伸进设备内切成45，这样可以有效地避免物料因为沿设备内壁流动时所发生的物料减少和对容器内壁的磨损和腐蚀。接管的壁厚要求：它除了要考虑上述因素外，还需要考虑的就是焊接方法、加工的给出限定条件、所施焊的位置以及

36、在焊接时的焊接参数等众多因素，还有在运输和安装中对容器刚性的要求。通常规定接管的管壁厚度不宜小于壳体壁厚的一半，否则，我们应该采用厚型壁管或者是整体锻件，从而用来保证接管和壳体的相互焊接部位的厚度相互匹配。不需另行补强的条件：当壳体上的开孔满足下述全部要求时，可不另行补强14。（1）设计压力小于或等于2.5MPa。（2）两相邻开孔中心的距离应不小于两孔直径之和的2倍。（3）接管公称外径小于或等于89 mm。（4）接管最小壁厚满足表2-6要求。表2-6 接管最小壁厚要求接管公称直径/mm57766589最小壁厚/mm5.06.0根据要求，此热轧无缝钢管尺寸为8912mm。钢管的理论质量为22.7

37、9kg/m3。选取的接管伸出长度为150mm。管法兰的选择：筒体、封头或管段用对焊的方式连接的法兰，称为对焊法兰或者是带颈法兰，对焊法兰刚性好，而且对焊缝的强度高，适用于压力和温度较高的场合；法兰与筒体、封头或管段用角焊的方式所联接的，称为平焊法兰，平焊法兰的制造工艺简单，而且广泛应用，但是它的刚性较差，仅仅适用于压力不高的场合；根据平焊法兰的适用压力范围比较低（PN4.0MPa），则选择突面板式平焊管法兰，用来标记为：HG20592-1997法兰RF(A)80-2.5，它的D为190mm，管法兰的材料钢号：20（GB711）。根据钢制管法兰、垫片、紧固件选配表（HG20614-1997）我们

38、可以选取：垫片是石棉橡胶板垫片，密封面是突面，密封面表面是密纹水线，紧固件型式是六角螺栓双头螺柱全螺纹螺柱。在距离筒体底部1000mm左右的地方来安装容器出料管，容器内的管应该以弯管来靠近容器的底部，出料口基本尺寸和法兰与进料口相同。进出料接管满足不另行补强的要求所以不再另行补强15。2.7.3 放空阀接空管放空管我们采用322.5mm的无缝钢管，它的L=200mm，法兰型号为：HG20592法兰SO2.5-RF16MnR。2.7.4 安全阀接口管安装位置：在储罐的上、下表面的中心处各自来安装一个安全阀。操作压力和操作温度通常是来决定安全阀各自的的公称压力和安全法使用温度，所以此次设计的温度、

39、压力、介质等各个基本参数可以查得标准型号A21H-40，它的公称通径为DN=20mm，质量大约为80kg。与安全阀和接管连接的法兰我们此次选用突面板式平焊管法兰HG20592-1997法兰RF(A)80-2.5，而与壳体连接的接管我们则选取无缝钢管GB8163-87热轧钢管，它的尺寸为8912mm。2.7.5 容器部分的焊接压力容器受压部分的焊接接头可以分为A、B、C、D四类，查得圆筒与封头所连接的环向接头我们采用A类焊缝。在焊接中应该具备以下要求:1对称质心布置原则；2.缝分散原则；3.钢板的等厚连接原则；4.避开应力复杂区或应力峰值区则；5.设计的开敞性原则；6.免焊缝多条相交原则；7.焊

40、接坡口的设计原则焊接方法：此次设计我们采用手工电弧焊，它的工作原理就是利用电弧热量融化焊条和母材，然后由融化的金属结晶凝固从而形成接缝，焊接材料可以选取为碳钢、不锈钢或者低合金钢，它的应用范围广，一般可以适用在静止、冲击或者说是在振动载荷下工作的坚固密实的焊缝焊接，它适用短小焊缝和全位置施焊，这种焊接方法灵活方便，适应性强，设备简单，生产率低等众多优点。封头与圆筒等厚采用对接焊接。在接管与壳体焊接接头中，因为容器所设的接管一般都是不带补强圈的插入式接管，接管插入壳体，接管与壳体之间的焊接有全焊头和部分焊头这两种，焊接接头均属T形或角接接头。第3章 校核3.1 筒体轴向应力校核3.1.1 筒体轴

41、向弯矩计算M1= （3-1）式中：F鞍座反力，N；椭圆封头外半径，mm；L两封头切线之间的距离，mm；A鞍座位置，mm；hi封头短轴内半径，mm。且：，所以：支座处截面上的弯矩为：3.1.2 筒体轴向应力计算由相关文献查得，因为并且故最大轴向应力在跨中面，故需校核跨中面的轴向应力。（1）由弯曲引起的轴向应力圆筒截面上最高点处： （3-2）最低点处：鞍座截面处最高点处： (3-3)鞍座截面处最低点处： （3-4） （2）由设计压力引起的轴向应力由可知 （3-5）（3）轴向应力组合与校核最大轴向拉应力出现在筒体中间截面最低处，所以，许用轴向拉力应力163MPa，所以合格。最大轴向应力出现在充满水时

42、，在筒体中间截面最高处轴向许用应力 （3-6）根据A值查文献15得B=150MPa，取许用压缩应力150MPa，所以合格。 3.2 筒体和封头切向应力校核3.2.1 筒体切向应力计算由文献16查的 （3-7）3.2.2 封头切向应力计算 （3-8）因为所以合格。3.3 筒体环向应力的计算和校核3.3.1 环向应力的计算在鞍座处横截面最低点： （3-9）式中：b2筒体的有效宽度，mm。 （3-10）鞍座座边角处轴向应力：(3-11)3.3.2 环向应力的校核=163MPa3.4 鞍座有效断面平均压力鞍座腹板的水平分力： (3-12)由文献16查的鞍座120角的对应系数K9=0.204，所以鞍座有

43、效断面平均应力： 第4章 总结与展望4.1 总结（1）本次设计是严格按照GB150-1998钢制压力容器，罐体和封头的材料是采用加工性能、强度和塑性较好的16MnR钢板，这样选材保证了储罐的使用寿命。（2）在封头设计方面，此次采用标准椭圆形封头，它既拥有了半球形封头好的受力优点又拥有了蝶形封头深度浅的优点，使封头有一个良好的受力而且便于加工。（3）在鞍座的选型设计方面，本次采用双鞍座。由于罐体较长，采用多支座时，可能会由于各个支座的水平高度不均，或是其他因素而导致受压加剧，出现危险事故，而且还体现不出多支座的优点，所以，在满足强度和刚度等因素下此次设计采用双支座。4.2 展望纵观液氨储罐的发展历程可以看出，储罐大型化是必然趋