30m3液化石油气储罐说明书

1、1/ 13目录1课程设计任务书2设备的筒体和封头设计21 筒体的内径和长度的确定 .2 2 筒体和封头的厚度设计计算2.3 厚度的校核计算 3其它零部件的设计3.1 液位计的设计3.2 管口设计3.3 人孔设计3.4 支座设计 4焊接结构设计 5焊条选择 6技术要求7. 参考资料及文献2/ 13课程设计任务书题目30m3液化石油气储罐设计设计条件表序号项目数值单位备注1最咼工作压力1.90MPa2工作温度常温C3公称容积（Vg）303m4装量系数（0v）0.905工作介质液化石油气6使用地点太原市，室外7管口条件液相进口管DN5Q液相出口管DN50安全阀接口DN80； 压力表接口DN25气相管

2、DN50;放气管DN50；排污管DN5Q液位计接口DN25,人孔DN4503/ 132.设备的筒体和封头设计2. 1 筒体的内径和长度的确定由设计任务书可知：v=3om设L=3DD324 23m取L=6400mm则实际体积则体积相对误差为：V实际V100%3.95 30100%0.003%5%V30符合设计要求。2. 2筒体和封头的厚度设计计算物料的物理及化学性质，按最危险工况设计温度饱和蒸汽压（bar）饱和密度Kg/升介质性质-20204050-20204050丙烯2.969.6515.8619.990.570.5150.4750.45:易燃采用常温常压储存。根据上表的数据，取最高压力，即5

3、0C丙烯的饱和蒸汽压19.99bar（绝压）所以储罐的工作压力为：PW19.99 0.1MPa 0.1MPa 1.899MPa则有：V2 2D L D 3D443 D330公称直径（mm总深度H/mm内表面积A/m容积v/m323006156.02331.7588则筒体长度L430 1092 1.7588 1093.14 2300246377mmV实际D2L42V封头3.14 2300264004932 1.7588 10 mm330.095m取内径为2300mm由于筒体的内径较大，所以采用钢板卷制，公称直径为其内径DN2300mm.选用标准椭圆形封头EHA椭圆形圭寸头内表面积及容积V总2V封

4、头设计压力取：p 2.1MPagh 0.56kg /L 9.81N/kg0.0025m1.4 108MPa100%1.4 10100% 02.1所以可以忽略液柱的压力。计算压力pcp 2.1MPa（1）.压力容器类别确定一、划分总原则综合考虑压力容器中介质的危害程度、容器所受的压力的高低和容器容积的 大小来确定容器的危险程度。二、介质的危险程度及分组压力容器的介质分为以下两组，包括气体、液化气体以及最高温度高于或等 于标准沸点的液体：（1）第一组介质，毒性程度为极度危害、高度危害的化学介质，易爆 介质，液化气体。（2）第二组介质，除第一组以外的介质由于该储罐为中压（1.6MPaP10MPa ,

5、介质为液化石油气，液化石油气属 于易爆介质，属于第一组介质，查压力容器的分类图1-1o.i l.o io io2ioJiw io3itf5io7ios4 / 13容积*WL安全阀开启压力取：p开启1.10 1.899MPa2.089MPa液柱压力（安装满时计算）1 10 03 3o.oi5/ 13属于第三类容器所以焊接时采用全部无损伤检测，双面焊接。接头系数0=1腐蚀余量为C2=3mm钢板负偏差为C=0.3mm.钢板材料使用条件表材料名称使用条件Q235-B容器设计压力PW1.6MPa,钢板使用温度0350C,壳体厚度不大于20mm不 得用于毒性程度为高度或极度危害介质的压力容器。Q235-C

6、容器设计压力P2.5MPa,钢板使用温度0400C,壳体厚度不大于30mmQ245R或Q345R容器设计压力PW35MPa,钢板使用温度-20475C,对容器中的介质没有限 制。由于介质的工作温度为-20C50C,所以选Q345R钢板许用应力表（摘自过程装备基础朱孝钦主编）钢号使用状态厚度/mm常温强度指标在下列温度（C）的许用应力/MPadb/MPads/MPaW20100150200250Q245R热扎或正火164002451331331321231101636400235133132126116104Q345R热扎或正火16mm计算厚度PcDi2.1230014.91mm2tPc2 16

7、312.1设计厚度nC1C214.9120.317.21mm符合计算范围。所以向上圆整后名义厚度Sn=18mm.标准椭圆形封头厚度计算厚度2tPc2.1 22002 170 1 2.114.29mm16mmd36mm 时6/ 13筒体厚度:7/ 130.9S符合要求。2.3厚度的校核计算（1）质量确定由于接管、人孔、液位计等质量相对于筒体和封头的质量较小, 所以这里主要考虑筒体和封头质量容器质量计算厚度PCDi2.1 230014.86mm设计厚度nG C214.86 20.317.16mm符合计算范围。所以向上圆整后名义厚度3n=18mm.2t0.5Pc2 163 1 0.5 2.1（2）

8、液压试验米用水压试验试验压力:PT1.25PT1.251632.625MPa163校核:有效厚度C 180.3 215.7mm而0.9PTDi2.6252300157193.59MPa2 15.7s0.9 1 325292.5MPa2A封n3.14 2300 10318 1037850m容DiLn2 6.0233 18 10378508233.2kg正常操作状态下最大质量m m容V液氨8233.230.095 0.5610323671.9kg水压试验时最大质量:m m容V水8233.2 30.095 1 10338328.2kg（2）建立力学模型，计算圆筒的弯矩 该卧式容器可简化为外伸梁受均布

9、载荷，如图1b8/ 13a0.2LL=L+40 x2=6480mm0.2L=1296 a=1200mm其中了为按容积转化为相当于筒体容积的长度：故a (L(L 2a)/21625mm正常操作状态时:水压试验时:（3）计算圆筒跨中截面最大拉应力和最大压应力，进行应力校核 正常操作时，最大拉应力由介质压力及弯矩引起，位于该截面的最低点PcDiax.4eM2.3 2.1 10621.71 10377.24MPa0.785D2e4 0.01570.785 2.320.0157PcDM2.3 2.1 10621.7110376.58MPamin4e0.785D2e4 0.01570.785 2.320.

10、0157min0整个跨中截面不会出现压应力卩1r1rrv4vi匚aAL，_qmgL图1LDi27.25m7250mm3.14 2.3由重力产生的最大弯矩为:M1qL2-qLamgL2mgIa828Di2Di23671.9 9.818 2.37.25223671.9 9.812 2.37.25 1.62521.71 103NMT38328.3 9.818 2.37.25238328.3 9.812 2.37.25 1.62535.14 103N9/ 13水压试验在盛满水而为加压时有最大应力77.24 MPa 163Mpa合格96.67Mpa292.5Mpa合格max 76.58MPa,0.583

11、MPacrCl稳定条件为合格容器可以安全使用3. 其它零部件的设计3.1 液位计的设计(1) 液位计类型MT35.14 1030.538MPaT min0.785D2e0.785 2.320.0157maxtmaxPTDMT4e0.785D2e62.3 2.625104 0.0157335.14 100.785 2.320.015796.67 MPa正常操作时强度条件:液压试验强度条件:T max0.9其稳定条件为：max -min Tmincr0.0940.0942.32 0.015720.0157查图得B=158MPa,则crB 158MPa0.001310/ 13由于该储罐的介质为液化石

12、油气，工作温度常温，所以选用磁性液位计。(2) 液位计中心距可简化容器为一圆筒，液体达到总体积的90% (本储罐的装量系数为0.0),可近似认为截面面积达到全面积的90%所以下图所示的阴影面积为全面积的10%即11/ 13所以最高液面到筒体中心线的距离为：D h cos 790.2mm2所以选用中心距为1400mm的液位计，不对称安装。（3）法兰与接管由于介质为液化石油气， 应采用带颈对焊法兰 （突面）、带加强环的缠绕垫片 （带外环）和专用级高强度螺栓组合，而且它的腐蚀性不大，所以材料不需要选太好的。为了有良好焊缝，接管材料选16Mn同时接管伸出较长，需要支撑结构。综上所述，具体如下表名称标记

13、数量总质量/kg备注液位计HG/T 21584-95 UZ 2.5-1400-0.45 AF 304 C120法兰HG/T 20592法兰WN20-2.5 RF S=3.522垫片HG 20610缠绕垫D 25-25 123222接管025X3.5 L=395mm10.97接管025X3.5 L=495mm1.221.22全螺纹螺柱M12X 2X80 8.8级 材料35CrMoA80.48螺母M12 8级 材料30CrMo160.32筋板40X3材料Q235A4现场确定长 度3.2 管口设计（1）管口中心线位置的确定根据管口的性质可确定其安放位置，排污管在筒体的下方，其它在筒体的上方。根据GB

14、 150规定，按壳体开孔不另行补强设计要求设计法兰管的位置。要求如下a.设计压力小于或等于2.5MPa。b.两相邻开孔中心线的间距应不小于两孔直径之和的两倍。c.接管公称外径小于或等于89mmd.接管最小壁厚满足下表：接管公称外径253238454857657689最小壁厚3.54.05.06.01.接管的腐蚀余量为1mm集中布管，顺序为：人孔，液相进口管、液相出口管、安全阀接口、压力表接口，气 相进口管，气相出口管在壳体上方，排污口在壳体下方。1.离焊缝最近的人孔，所以它离焊缝距离应该不小于2.5&Rn360mm，则取22R236012R sin cos220.15 R180 sin

15、 cos即27迭代求解得：B=46.612/ 13人孔与焊缝距离为640mm;2.两相邻开孔中心线的间距应不小于两孔直径之和的两倍，则液相进口与液相出口距离为260mm液相出口与安全阀接口距离为320mm安全阀接口与压力表接口距离为气相进口管距离为280mm,压力表接口与气相进口管距离为220m m气相进口管与气相出口管距离为260mm（2）接管与法兰选取 考虑安全阀接口外径较大，紧固件较大（如螺柱），壳体内壁到法兰密封面的距离取200mm其它也取200mm根据壳体开孔不另行补强条件d条可确定接管厚度：液相进口管，液相出口管，气相进口管，气相出口管，排污管5mm安全阀接口接管一一6.0mm压力

16、表接管，液位计接管-3.5mm由于本储罐装的是液氨，法兰采用带颈对焊法兰，缠绕垫片（带外环）。综上所述标准号名称材料数 量总质量/kg备注HG20592法兰WN50(B)-25 FM S=5.016Mnn515.55液相进口管，液相出口管，气相进口 管，气相出口管，排污管法兰HG20592法兰WN25(B)-25 FM S=3.516Mnn11.26压力表接管法兰HG20592法兰WN25(B)-25 RF S=3.516Mnn23.0液位计接管法兰HG20592法兰WN80(B)-25 FM S=6.016Mn15.0安全阀接管法兰GB6479接 管057X5.0L=1500,L=12340

17、,L=15516Mn524.76其中L=155取3条，其它一条GB6479接管032X5.0L=150L=495 L=39516Mn32.97压力表接管，液位计接管GB6479接管089X7.0 L=14516Mn11.77安全阀接管3.3 人孔设计（1）人孔选择该卧式容器公称直径大于6000mm设置两个个人孔，其公称直径取DN45O根据HG/T 21518-2005钢制人孔和手孔选取：人孔RF川t-35CM （WD-1232） B 450-2.5 HG/T 21518-2005具体结构和材料见标准（HG/T 21518-2005钢制人孔和手孔）。（2）补强圈计算1.圆筒开孔所需补强面积A d

18、 2et（1 f ）开孔直径d=480-12*2+2X（2+0.3）mm=472.6mm圆筒计算厚度S=14.91mm接管有效厚度Set=12-1-0.3mm=10.7mm13/ 13强度削弱系数fT=1.0所以A=6837.7mm2.壳体有效厚度减去计算厚度之外的多余面积：A (B d)(e)2et(e)(1 f)有效补强范围的宽度B=917.2mm所以Ai=362.3mm3.接管有效厚度减去计算厚度之外的多余面积：A 2hi(et t)f2h2(etC2)f有效补强范围外侧高度hi=74.18mm有效补强范围内侧高度h2=0 mm接管计算厚度t一2.83mm2Pc所以Az=1167.6mm

19、4.焊缝金属面积不考虑，可取A3=05.另加补强面积：A4=A-A1-A2-A3=6837.7-362.3-1167.6=5307.8mm所以补强圈厚度：A419.3mm760485考虑焊缝的补强作用，取3c=20mm标记：dN450X20-C-Q345R JB/T 4736质量：42.3kg3.4 支座设计根据JB/T 4712-2007容器支座要求选择支座，圆筒的直径在 以上，选轻型鞍座可满足要求，同时每个支座所受载荷为：满足承载要求。标记：JB/T 4712.1-2007JB/T 4712.1-20074.焊接结构设计。1)、壳体A,B类焊接接头的设计A,B类接头必须采用对接焊，不允许采

20、用搭接焊。对接焊易于焊透,容易保证，易于作无损检测，可获得最好的焊接接头质量。该容器上的接管与壳体以及补强圈之间的焊接一般只能采用角接和搭接。mmaxg238985191.2kN410kN1000mm，支座A2300-F支座A2300-S该容器上的14/ 132)、壳体C,D类焊接接头的设计平盖，管板与圆筒非对接连接的接头，法兰与壳体，接管连接的接头，内封头与圆筒的搭接接头以及多层包扎容器层板层纵向接头，均属C类焊接接头，但已规定为A,B类的焊接接头除外。接管、人孔、凸缘、补强圈等与壳体连接的接头均属于D类焊接接头，但已规定为A，B类的除外。3)、焊接接头坡口设计容器筒体，封头与接管法兰的厚度

21、均在3=326mm的范围，为了减小焊接变形和残余应力，因此可取接头坡口形式为X形。4、常用焊接方法与焊条的选择采用手工电弧焊，该方法设备简单，便于操作，使用于各种焊接，在压力容器制造中 应用十分广泛，钢板对接，接管与筒体、封头的连接等都可以采用。考虑母材力学性能与化学成分，对低碳钢和低合金钢构件， 要求等强度原则选择焊条，即要求焊缝与母材的强度相等或基本相等，而不要求焊缝的化学成分与木材相同。不同类型的低合金钢之间进行异种钢焊接时，应选与其中强度较低的钢材等强度的焊条进行焊接，再综合考虑金属进行热处理后，对其力学性能的影响构件的结构与刚性和经济性，该容器所用焊条使用型号如下表：接头母材焊条型号

22、焊条牌号Q345R+Q345RE5016(GB/T5117)J506Q235-A+Q235-AE4316(GB/T5117)J426Q235-A+Q345RE4303(GB/T5117)J4226. 技术要求(1)由于本储罐为中压容器，且盛装液氨的卧式容器，需要做焊后整体热处理。(2)无损检测要求：对于A B类焊接接头进行局部无损检测，合格级别RT-H级，检测技术等级AB级。接管与壳体之间的焊缝采用MT-1级。7.参考资料及文献1、GB150-1998钢制压力容器。北京：中国标准出版社，199815/ 132、TSG R0004-2009。固定式压力容器安全技术监察规程。国家质量监督检验检疫总局颁布，2009.8.313、国家医药管理局上海医药设计院。化工工艺设计手册(第二版)。北京：化学工业出版社，19964、吴粤焱主编。压力容器安