38M3液化石油储罐结构工艺及焊接工艺设计_毕业设计（论文）

1、毕业设计论文38m 3液化石油储罐结构工艺及焊接工艺设计摘 要液化石油气贮罐是盛装液化石油气的常用设备，由于该气体具有易燃易爆的特点，因此在设计这种贮罐时，要注意与一般气体贮罐的不同点，尤其是平安与防火，还要注意在制造、安装等方面的特点。卧式储罐设计是以应力分析为主要途径，以材料力学为根底，对容器的各个主要受压局部进行设计。其设计的目的主要是确定合理、经济的结构形式，并满足制造、检验、装配、运输和维修等方面要求，设计中主要从强度和刚度两方面进行设计保证容器不因过渡变形而发生泄露失效，最终到达平安可靠的工作性能的要求。 该液化石油储罐依据GB150、JB/T4732等设计标准、严格执行TSG R

2、0004-2021?固定式压力容器平安技术监察规程?的规定，充分考虑节能降耗的要求，基于弹性失效准那么，完成对液化石油气储罐的设计；在AUTOCAD中正确绘出装配图；以储罐的 建模，分析储罐整体的 应力，数据显示在人孔接管与壳体连接处发生应力集中，同时经过查阅资料，运用公式也证明了只有人孔接管需要补强；然后对该储罐进行了补强设计。关键词：卧式储罐，应力，刚度，强度，结构设计38m3 LIQUEFIED OIL TANK STRUCTURE DESIGN PROCESS AND WELDING PROCESSABSTRACTLiquefied petroleum gas storage tank

3、 is holding common equipment of liquefied petroleum gas (LPG), due to the characteristics of the gas is flammable and explosive, so in the design of the storage tank, to pay attention to the differences and common gas storage tank, especially for security and fire prevention, note also that in the a

4、spect of manufacture, installation, etc.Horizontal tank design is based on stress analysis as the main way, on the basis of mechanics of materials, to design the main compression portion of the container. Its design purpose is mainly to determine the reasonable, economic structure, and satisfy the f

5、abrication, inspection, assembly, transportation and maintenance requirements, mainly from two aspects of strength and stiffness in the design of design to ensure container does not leak due to transition of deformation failure, eventually reached the requirements of safe and reliable work performan

6、ce.The liquefied oil tank based on GB150, JB/T4732 Design standards, strict enforcement of TSG R0004-2021 stationary pressure vessels safety technology supervision procedures provisions, give full consideration to saving energy and reducing consumption, based on the elastic failure criteria (Design

7、by Rule), and complete Design of LPG storage tank; Correct draw assembly drawings in AUTOCAD; Tank model, was used to analyze the overall stress of the storage tank, the data displayed in the manhole pipe and casing joint stress concentration occurs, through access to information at the same time, u

8、sing the formula is also proved that only need manhole over reinforcement; Then has carried on the reinforcement to the tank design.KEY WORDS: Horizontal tank, Stress, Stiffness, Strength, Structure design目录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc358893273 摘 要 PAGEREF _Toc358893273 h I HYPERLINK l _Toc3588

9、93274 ABSTRACT PAGEREF _Toc358893274 h II HYPERLINK l _Toc358893275 目录 PAGEREF _Toc358893275 h III HYPERLINK l _Toc358893276 前言 PAGEREF _Toc358893276 h 1 HYPERLINK l _Toc358893277 第1章 设计参数的选择 PAGEREF _Toc358893277 h 3 HYPERLINK l _Toc358893278 1.1 液化石油气参数确实定 PAGEREF _Toc358893278 h 3 HYPERLINK l _To

10、c358893279 1.2 设计温度 PAGEREF _Toc358893279 h 3 HYPERLINK l _Toc358893280 设计压力 PAGEREF _Toc358893280 h 4 HYPERLINK l _Toc358893281 设计储量 PAGEREF _Toc358893281 h 5 HYPERLINK l _Toc358893282 1.5 主要元件材料的选择 PAGEREF _Toc358893282 h 5 HYPERLINK l _Toc358893283 1.5.1 筒体材料的选择 PAGEREF _Toc358893283 h 5 HYPERLIN

11、K l _Toc358893284 1.5.2 鞍座材料的选择 PAGEREF _Toc358893284 h 5 HYPERLINK l _Toc358893285 1.5.3 地脚螺栓的材料选择 PAGEREF _Toc358893285 h 5 HYPERLINK l _Toc358893286 第2章 容器的结构设计 PAGEREF _Toc358893286 h 6 HYPERLINK l _Toc358893287 2.1 圆筒厚度的设计 PAGEREF _Toc358893287 h 6 HYPERLINK l _Toc358893288 封头壁厚的设计 PAGEREF _Toc

12、358893288 h 6 HYPERLINK l _Toc358893289 筒体和封头的结构设计 PAGEREF _Toc358893289 h 7 HYPERLINK l _Toc358893290 2.3.1 筒体设计 PAGEREF _Toc358893290 h 7 HYPERLINK l _Toc358893291 2.3.2 封头设计 PAGEREF _Toc358893291 h 7 HYPERLINK l _Toc358893292 人孔的选择 PAGEREF _Toc358893292 h 8 HYPERLINK l _Toc358893293 2.5 通用件的选用 PA

13、GEREF _Toc358893293 h 9 HYPERLINK l _Toc358893294 2.5.1 接管和法兰 PAGEREF _Toc358893294 h 9 HYPERLINK l _Toc358893295 2.5.2 垫片 PAGEREF _Toc358893295 h 12 HYPERLINK l _Toc358893296 2.5.3 螺栓螺柱的选择 PAGEREF _Toc358893296 h 13 HYPERLINK l _Toc358893297 2.6 鞍座选型和结构设计 PAGEREF _Toc358893297 h 14 HYPERLINK l _Toc

14、358893298 2.6.1 鞍座选型 PAGEREF _Toc358893298 h 14 HYPERLINK l _Toc358893299 2.6.2 鞍座的安装位置 PAGEREF _Toc358893299 h 15 HYPERLINK l _Toc358893300 人孔补强圈设计 PAGEREF _Toc358893300 h 15 HYPERLINK l _Toc358893301 2.8 其他附件的设计 PAGEREF _Toc358893301 h 16 HYPERLINK l _Toc358893302 2.8.1 液面计的设计 PAGEREF _Toc35889330

15、2 h 16 HYPERLINK l _Toc358893303 2.8.2 平安阀的设计 PAGEREF _Toc358893303 h 16 HYPERLINK l _Toc358893304 第3章 应力校核 PAGEREF _Toc358893304 h 17 HYPERLINK l _Toc358893305 水压试验应力校核 PAGEREF _Toc358893305 h 17 HYPERLINK l _Toc358893306 3.2 圆筒轴向弯矩计算 PAGEREF _Toc358893306 h 17 HYPERLINK l _Toc358893307 3.2.1 圆筒中间截

16、面上的轴向弯矩 PAGEREF _Toc358893307 h 17 HYPERLINK l _Toc358893308 3.2.2 支座截面处的弯矩 PAGEREF _Toc358893308 h 18 HYPERLINK l _Toc358893309 3.3 圆筒轴向应力计算并校核 PAGEREF _Toc358893309 h 18 HYPERLINK l _Toc358893310 3.3.1 圆筒中间截面上的轴向应力 PAGEREF _Toc358893310 h 18 HYPERLINK l _Toc358893311 3.3.2 由压力及轴向弯矩引起的轴向应力计算并校核 PAG

17、EREF _Toc358893311 h 19 HYPERLINK l _Toc358893312 3.3.3 圆筒轴向应力校核 PAGEREF _Toc358893312 h 19 HYPERLINK l _Toc358893313 3.4 切向剪应力的计算及校核 PAGEREF _Toc358893313 h 20 HYPERLINK l _Toc358893314 3.4.1 圆筒切向剪应力的计算 PAGEREF _Toc358893314 h 20 HYPERLINK l _Toc358893315 3.5 鞍座应力计算并校核 PAGEREF _Toc358893315 h 20 HY

18、PERLINK l _Toc358893316 地震引起的地脚螺栓应力 PAGEREF _Toc358893316 h 21 HYPERLINK l _Toc358893317 第4章 焊接工艺设计 PAGEREF _Toc358893317 h 22 HYPERLINK l _Toc358893318 储罐的根本构成 PAGEREF _Toc358893318 h 22 HYPERLINK l _Toc358893319 4.2 技术要求 PAGEREF _Toc358893319 h 23 HYPERLINK l _Toc358893320 材料的选择 PAGEREF _Toc358893

19、320 h 24 HYPERLINK l _Toc358893321 焊接技术特性及要求 PAGEREF _Toc358893321 h 25 HYPERLINK l _Toc358893322 4.4.1 技术特性 PAGEREF _Toc358893322 h 25 HYPERLINK l _Toc358893323 4.4.2 技术要求 PAGEREF _Toc358893323 h 25 HYPERLINK l _Toc358893324 焊接工艺流程 PAGEREF _Toc358893324 h 26 HYPERLINK l _Toc358893325 4.5.1 焊缝编号及示意图

20、 PAGEREF _Toc358893325 h 27 HYPERLINK l _Toc358893326 4.5.2 接管与壳体封头的焊接 PAGEREF _Toc358893326 h 27 HYPERLINK l _Toc358893327 4.5.3 各筒节纵向焊缝焊接工艺分析 PAGEREF _Toc358893327 h 32 HYPERLINK l _Toc358893328 4.5.4 各筒节环向焊缝焊接工艺分析 PAGEREF _Toc358893328 h 34 HYPERLINK l _Toc358893329 4.5.5 焊后热处理工艺参数 PAGEREF _Toc35

21、8893329 h 35 HYPERLINK l _Toc358893330 结论 PAGEREF _Toc358893330 h 36 HYPERLINK l _Toc358893331 谢 辞 PAGEREF _Toc358893331 h 37 HYPERLINK l _Toc358893332 参考文献 PAGEREF _Toc358893332 h 38 HYPERLINK l _Toc358893333 外文资料翻译 PAGEREF _Toc358893333 h 39前言随着科技开展的日新月异，由于我国石油资源的限制，必须充分利用国外石油资源。目前我国每年均要进口几千万吨原油和几

22、百万吨液化石油气，才能满足国民经济和人民生活的需要。储罐，压力容 dtylrq 另一方面，随着全球经济一体化的开展和我国即将参加世界贸易组织(WTO)，我国必须大力增加石油储藏资源，以减少国际局势动乱对我国经济的影响。以上情况迫切要求我们大力增加石油储存能力，开展大型储罐。目前(1015)万m3的浮顶罐是世界各国储存原油的主体罐型。日本已建成了单罐容量为16万m3的大型储罐，还设计出了18万m3和30万m3的特大型储罐。 我国陆续在秦皇岛、黄岛、浙江舟山和大连等地建造了十几座10万m3的浮顶原油罐(系引进日本的技术与主要材料)，使得5万m3和10万m3浮顶罐已成为我国目前原油储存的主体罐型。由

23、于大容量储罐的单位容量的耗钢量、投资及运营费用较低，为了适应我国原油进口和适当储藏的形势，我们面临建造更大容量储罐的任务。 在选材方面，根据介质的易燃易爆、有毒、有一定的腐蚀性等特性，存放温度为-2048，最高工作压力等条件。根据国标规定选用16MnR为筒体材料，适用于介质含有少量硫化物，具有一定腐蚀性，壁厚较大8mm的压力容器。为了得到良好的焊接工艺，封头材料和筒体材料一致，也是16MnR。对于汽油、喷气燃料和柴油等大宗油料的储罐，随着石油和石油化工企业生产加工装置的大型化，也正朝着大型化开展。深圳某些石化企业已建成了一批(25)万m3的内浮顶成品油料储罐。 对于液化石油气的储存，在沿海地区

24、要大力开发大型常压低温储罐，以满足液化石油气需求量日益增长(主要由国外进口)的储存要求。对于液化石油气的生产企业，它的主体罐型将是在常温压力下储存l0003000 m3的球罐。因为在这些企业中，液化石油气的储罐储存能力一般为7天10天的生产量。由于油料周转快，要采用常压低温储存，就必须设置庞大的致冷设备，将生产装置生产的温度为40左右的液化石油气降至-4(丁烷)-42(丙烷)，而液化石油气的出厂手段一般为铁路罐车、汽车罐车或水运装船，用户都不要求进低温的液化石油气，这样就会造成能量的巨大浪费和作业困难，所以在这些液化石油气的生产企业中采用大容量常压低温储罐在经济上是不可行的。 本课题针对于38

25、m3液化石油储罐的设计，主要是为了了解中小型储罐存在的意义和对一些场合特殊的用途。通过此次对该储罐的结构及焊接工艺的研究中，更能够加深理解储罐类产品对化工工业开展的重要性。第1章 设计参数的选择液化石油气参数确实定液化石油气的主要组成局部由于石油产地的不同，各地石油气组成成分也不同。取其大致比例如下：表1-1 液化石油气组成成分组成成分异辛烷乙烷丙烷异丁烷正丁烷异戊烷正戊烷乙炔各成分百分比2对于设计温度下各成分的饱和蒸气压力如下：表1-2 各温度下各组分的饱和蒸气压力温度/饱和蒸汽压力/MPa异辛烷乙烷丙烷异丁烷正丁烷异戊烷正戊烷乙炔-2500-200000020005007设计温度 根据本设

26、计工艺要求，使用地点为太原市的室外，用途为液化石油气储配站工作温度为-2048，介质为易燃易爆的气体。 从表中我们可以明显看出,温度从50降到-25时,各种成分的饱和蒸气压力下降的很厉害,可以推断,在低温状态下,由饱和蒸气压力引起的应力水平不会很高。由上述条件选择危险温度为设计温度。为保证正常工作，对设计温度留一定的富裕量。所以，取最高设计温度t=50，最低设计温度t=25。根据储罐所处环境，最高温度为危险温度，所以选t=50为设计温度。设计压力该储罐用于液化石油气储配供气站，因此属于常温压力储存。工作压力为相应温度下的饱和蒸气压。因此，不需要设保温层。根据道尔顿分压定律，我们不难计算出各种温

27、度下液化石油气中各种成分的饱和蒸气分压，如下表:表1-3 各种成分在相应温度下的饱和蒸气分压温度/饱和蒸气分压/MPa异辛烷乙烷丙烷异丁烷正丁烷异戍烷正戍烷乙烯-2500-200510000.000260200905000有上述分压可计算再设计温度t=50时，总的高和蒸汽压力：P=0.01%0+2.25%7+47.3%1.744+23.48%0.67+21.96%0.5+3.79%0.2+1.19%0.16+0.02%0.0011=1.25901 MPa 1-1因为P异丁烷0.2P液化气(1.25901)P丙烷1.744当液化石油气在50时的饱和蒸汽压力高于异丁烷在50时的饱和蒸汽压力时，假设

28、无保冷设施，那么取50时丙烷的饱和蒸汽压力作为最高工作压力。对于设置有平安泄放装置的储罐，设计压力应为1.051.1倍的最高工作压力。所以有Pc=1.11.744=1.9184MPa。设计储量参考相关资料，石油液化气密度一般为500-600Kg/m3，取石油液化气的密度为580Kg/m3，盛装液化石油气体的压力容器设计储存量为：W=Vt=0.938580=19836t 1-2 主要元件材料的选择 筒体材料的选择选用筒体材料为16MnR(钢材标准：GB 6654。 鞍座材料的选择 该卧式容器采用双鞍座式支座，根据工作温度为-2048，按国家标准选择鞍座材料为16MnR，使用温度为-20250，许

29、用应力为sa= 170MPa。 地脚螺栓的材料选择根据密封所需压紧力大小计算螺栓载荷，选择适宜的螺柱材料。计算螺栓直径与个数，按螺纹和螺栓标准确定螺栓尺寸。选择螺栓材料为Q345。第2章 容器的结构设计圆筒厚度的设计根据介质的易燃易爆、有毒、有一定的腐蚀性等特性，存放温度为-2048，最高工作压力等条件。根据GB150-1998表4-1，选用筒体材料为低合金钢16MnR钢材标准为GB6654t=170MPa。选用16MnR为筒体材料，适用于介质含有少量硫化物，具有一定腐蚀性，壁厚较大8mm的压力容器。根据GB150，初选厚度为625mm，最低冲击试验温度为-20，热轧处理。=mm 2-1对于低

30、碳钢和低合金钢，需满足腐蚀裕度C21mm，取C2=2mm查标准HG20580-1998?钢制化工容器设计根底规定?知，钢板厚度负偏差C1=。而当钢材的厚度负偏差不大于，且不超过名义厚度的6%时，负偏差可以忽略不计，故取C1=0。d=+C2=14.51+2= 2-2n=d+C1=16.51+0= 2-3圆整后取名义厚度n=18mm，t没有变化，故取名义厚度18mm适宜。封头壁厚的设计为了得到良好的焊接工艺，封头材料的选择同筒体设计，同样采用16MnR。 =14.465 mm 2-4同理，选取C2=2 mm ，C1=0 mm 。 n=+C1+C2=14.465+2+0=16.465 mm 2-5圆

31、整后取名义厚度为n=18mm跟筒体一样，选择厚度为18mm的16MnR材料适宜。筒体和封头的结构设计对于承受内压，且设计压力Pc=1.9184MPa35m且比拟接近，所以结构设计合理。人孔的选择查?压力容器与化工设备实用手册?，因筒体长度7600mm6000mm，需开两个人孔，可选回转盖带颈对焊法兰人孔。由使用地为太原市室外，确定人孔的公称直径DN=500mm，以方便工作人员的进入检修。配套法兰与上面的法兰类型相同，根HG/T21518-2005?回转盖带颈对焊法兰人孔?，查表3-1，由PN=2.5MPa选用凹凸面的密封形式MFM，采用8.8级35CrMoA等长双头螺柱连接。其明细尺寸见下表：

32、图2-2 回转盖带颈对焊法兰人孔表2-2 人孔尺寸表密封面形式公称压力公称直径dSdDD1H1H2bb1b2ABLd0螺柱数量螺母数量螺柱尺寸总质量凹凸面Mpa50053012500730660270134485455405200300302040M36180331 通用件的选用 接管和法兰液化石油气储罐应设置排污口，气相平衡口，气相口，出液口，进液口，人孔，液位计口，温度计口，压力表口，平安阀口，排空口。根据?压力容器与化工设备实用手册?PN=2.5MPa时，可选接管公称通径DN=80mm。根据设计压力PN=1.9184MPa，查HG/T 20592-97?钢制管法兰?，选用PN2.5MPa

33、带颈平焊法兰SO，由介质特性和使用工况，查密封面型式的选用。选择密封面型式为凹凸面MFM，压力等级为1.04.0MPa，接管法兰材料选用16MnR。根据各接管公称通径，查得各法兰的尺寸如下：图2-3 带颈平焊钢制管法兰表2-3 法兰尺寸序号名称公称通径DN钢管外径B连接尺寸法兰厚度C法兰高度H法兰颈法内兰径B1坡口宽度b法兰理论质量Kg法兰外径DD螺栓孔中心圆直径K螺栓孔直径L螺栓孔数量n螺栓通径a液位计口3238140100188M16183060395b放气管8089200160188M162440118916d平安阀口8089200160188M16440118916e排污口808920

34、0160188M1624401189164.86f液相出口8089200160188M162440118916g液相回流管8089200160188M162440118916h液相进口8089200160188M162440118916i气相管8089200160188M162440118916j压力表口202510575144M12162645264k温度计口202510575144M12162645264图2-4 筒体整体、接管、人孔分布图接管外径的选用以B国内沿用系列公制管为准，对于公称压力0.25PN25MPa的接管，查?压力容器与化工设备实用手册?普通无缝钢管，选材料为16MnR。对

35、应的管子尺寸如下表：表2-4 接管尺寸序号名称公称直径管子外径数量管口伸出量管子壁厚伸长量质量kga液位计管32382100b放气管808911504d平安阀808911504e排污口808911504f液相出口808911504g液相回流管808911504h液相进口808911504i气相管808911504j压力表口202511003k温度计口202511003 垫片查?钢制管法兰、垫片、紧固件?，知凹凸面法兰用MFM型垫片尺寸，根据设计压力为Pc=1.9184MPa，采用金属包覆垫片，选择法兰的密封面均采用MFM凹凸面密封。金属材料为纯铝板L3，标准为GB/T 3880，最高工作温度2

36、00，最大硬度40HB。填充材料为非石棉纤维橡胶板，代号为NAS，最高工作温度为290。得对应垫片尺寸如表：图2-5 凹凸面型垫片表2-5 垫片尺寸符号管口名称公称直径DN(mm)内径D1(mm)外径D2(mm)厚度(mm)a液位计口32823b放气管801201423c人孔5005305753d平安阀801201423e排污口801201423f液相出口801201423g液相回流管801201423h液相进口801201423i气相管口20613j压力表20613k温度计20613 螺栓螺柱的选择根据密封所需压紧力大小计算螺栓载荷，选择适宜的螺柱材料。计算螺栓直径与个数，按螺纹和螺栓标准确

37、定螺栓尺寸。选择螺栓材料为Q345。查?钢制管法兰、垫片、紧固件?得螺柱的长度和平垫圈尺寸：图2-6 双头螺柱图2-7 螺母表2-6 螺栓及垫圈尺寸名称管口名称公称直径螺纹螺柱长紧固件用平垫圈 mmd1d2ha液位计管32M168517303b放气管80M1610017303d平安阀80M1610017303e排污口80M1610017303f液相出口80M1610017303g液相回流管80M1610017303h液相进口80M1610017303i气相管80M1610017303j压力表口20M12751324k温度计口20M12751324 鞍座选型和结构设计 鞍座选型该卧式容器采用双鞍

38、座式支座，根据工作温度为-2048，按JB/T 4731-2005选择鞍座材料为16MnR，使用温度为-20250，许用应力为sa= 170MPa。估算鞍座的负荷：计算储罐总重量 m=m1+2m2+m3+m4 2-9其中：m1 为筒体质量：对于16MnR普通碳素钢，取=7.85103kg/m3L=DL= = 2-8m2为单个封头的质量：查标准JB/T 4746-2002 ?钢制压力容器用封头?中椭圆形封头质量，可知m2= m3为充液质量：液化石油气水故m3max=水V=1000V=122701.84 kg 2-10 m4为附件质量：选取人孔后，查得人孔质量为331 kg，其他接管质量总和估为4

39、00 kg。m=m1+2m2+m3+m4=134344kg 2-11 由此查JB 4712.1-2007 容器支座。选取轻型，焊制A，包角为120，有垫板的鞍座，筋板数为6。查JB 4712.1-2007表3得鞍座尺寸如下：表2-7 鞍座支座结构尺寸公称直径DN2300腹板210垫板b4500允许载荷Q/kN410筋板l3255410鞍座高度h250b2208e100底板l11660b3290螺栓间距l21460b124038螺孔/孔长D/l24/40114弧长2680重量kg215 鞍座的安装位置因为当外伸长度A=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

40、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，通常取尺寸A不超过值，为此中国现行标准JB 4731 ?钢制卧式容器?规定A=0.2L+2h，A最大不超过.否那么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 2-12有 h=H-Di / 4=615-2300 / 4=40mm故 A0.2(L+2h)=0.2(8400+240)=1696mm由于接管比拟多，所以固定支座位于储罐接管较多的左端。此外，由于封头的抗弯刚度大于圆筒的抗弯刚度，故封头对于圆筒的抗弯刚度具有局部的加强作用。假设支座靠近封头，那么

41、可充分利用罐体封头对支座处圆筒截面的加强作用。因此，JB 4731 还规定当满足A mRm=Ri+n/2，即Rm=1150+18/2=1159mm 。m =0.51159=579.5 mm ,取A=570 mm 。综上述：A=570 mm A为封头切线至封头焊缝间距离，L为筒体和两封头直边段的总长人孔补强圈设计图2-8 补强圈查?压力容器与化工设备实用手册?，人孔接管直径为500mm，选取补强圈外径840mm，内径510mm，补强圈厚度为16mm,质量。查?钢制管法兰、垫片、紧固件?得人孔法兰。 其他附件的设计 液面计的设计储罐总高H=h+D=40+2300=23403000m，容器盛装液化石

42、油气，物料没有结晶等易堵塞固体，所以选用玻璃管式液面计。液面计通过法兰与设备连接在一起。 平安阀的设计 由操作压力P=1.9184MPa，工作温度为-2048，盛放介质为液化石油气体。选择平安阀的公称压力PN=25kg/cm2，最高工温度为150，材料为可锻铸件的弹簧微启式平安阀，型号为A41H-25。公称直径DN=80mm。第3章 应力校核水压试验应力校核试验压力试验压力：PT MPa 3-1圆筒的薄膜应力： MPa 3-2 el=0.90.9345279.45 MPaT1MPa ， 合格即，所以水压试验合格。3.2 圆筒轴向弯矩计算 圆筒中间截面上的轴向弯矩圆筒的平均半径Ra=Di/2+n

43、/2=1159mm，座反力F=679895N根据JB/T 4731-2005得：M1= 3-3 = 化简得：M1=FC1L-A其中C1=.006 Mi=FC1L其中，剪力弯矩图如下列图所示：图3-1剪力弯矩示意图 支座截面处的弯矩M2= 3-4式中： C2=2 C3=5 M2=-331.96 圆筒轴向应力计算并校核 圆筒中间截面上的轴向应力计算截面最高点压应力 1= 3-5 = MPa截面最低点拉应力 2= MPa 3-6 由压力及轴向弯矩引起的轴向应力计算并校核鞍座平面上，由压力及轴向弯矩引起的轴向应力，按下式计算：1当圆筒在鞍座平面上或靠近鞍座处有加强圈或被封头加强即时，轴向应力位于横截面

44、最高点处. 取鞍座包角，查资料得，.那么：鞍座横截面最高点轴向应力拉应力 3= 3-7a 2 在横截面最低点处的轴向应力鞍座很截面最低点处轴向应力压应力4= 3-8=73.936 MPa 圆筒轴向应力校核A=1.307810-3 3-9查?过程设备设计?得,那么B=EA=21051.370810-3 3-10压应力不应超过tcr=mint，B=min0.8182.773=146.22 MPa在操作工况条件下，轴向拉应力不得超过材料在设计温度下的许用应力t，压应力不应超过轴向许用临界应力cr和材料的t。t=0.9146=131.40 MPacrelelPa 1， 2t=182.77MPa 合格

45、压应力：|1|， |4|tcr=146.22 MPa 合格 Tcr=146.22MPa 合格 切向剪应力的计算及校核 圆筒切向剪应力的计算m，带来的加强作用，根据包角=120查JB/T4731-2005得K3=0.88，K4=0.401，其最大剪应力位于2=2/2 +/20的支座角点处。=K3=0.88=32.52 MPa 3-11圆筒的切应力不应超过设计温度下的许用应力的0.8倍。即 0.8t=0.8182=145.60 MPa 合格圆筒被封头加强时，其最大剪应力h=K4=0.401=14.82 MPa 3-12由内压引起的拉伸应力K=1.0h=1 MPa 3-13h+h=+1= 1.25t

46、=2MPa 合格 鞍座应力计算并校核1 水平应力 由包角=120，查JB/T 4731-2005 K9=0.204 水平分力 Fs=K9F=0.204679.895=138.70 kN 3-142 腹板水平拉应力计算高度Hs=minH，Ra/3=min250， 3-15=250mm 鞍座腹板厚度b0=10mm鞍座实际宽度b4=430 mm ，=468 mm，鞍座有效断面平均应力，对于无垫板或者垫板不起加强作用的情况。9= MPa 3-163 应力校核对于16MnR鞍座材料的许用应力sa=345 MPa9=sa=230 MPa 合格地震引起的地脚螺栓应力鞍座上地脚螺栓n=2，筒体轴线两侧螺栓间距

47、l2=1460mm 。每个地脚螺栓的横截面积： Abt=489.6 mm2 3-17 倾覆力矩：ME0V-0=FEVHV=25901.6126810-3 地脚螺栓拉应力：bt=23.62 MPa 3-18 地脚螺栓剪应力：bt=13.23 MPa 3-19根据使用温度为-2048，选用GB/T 700 规定的Q345 为地脚螺栓材料，t=170 MPa查JB/T 4731-2005，载荷组合系数K0=1.2 。bt=23.621.2t=1.2170=204 MPa 合格bt=13.230.8t=0.8170=136 MPa 合格第4章 焊接工艺设计储罐的根本构成储气罐是一个承受内压的钢制焊接压

48、力容器。在规定的使用温度和对应的工作压力下，应保证平安可靠，罐体的根本结构部件应包括人孔、封头、筒体、法兰、支座。图4-1 储气罐的结构简图1 筒体本产品的简体是用钢板卷焊成筒节后组焊而成，这时的简体有纵环焊缝。2 封头按几何形状不同，有椭圆形封头，球形封头，蝶形封头，锥形封头和平盖等各种形式。封头和简体组合在一起构成一台容器壳体的主要局部，也是最主要的受压元件之一。此储气罐选择的是椭圆形封头。从制造方法分，封头有整体成形和分片成形后组焊成一体的两种。当封头直径较大，超出生产能力时，多采用分片成形方法制造，分片成形控制难度大，易出现不合格产品。对整体成形的封头尺寸、形状，虽然易控制但一般需要有

49、大型冲压模具的压力机或大型旋压设备，工艺设备庞大，制造本钱高。从封头成形方式讲，有冷压成形、热压成形和旋压成形。对于壁厚较薄的封头，一般采用冷压成形。 采用调质钢板制造的封头或封头瓣片，为不破坏钢板调质状态的力学性能，节省模具制造费用，往往采用多点冷压成形法制造。当封头厚度较大时，均采用热压成形法，即将封头坯料加热至9001000。钢板在高温下冲压产生塑性变形而成形，此时对于有些材料如正火态钢板，由于改变了原始状态的力学性能，为恢复和改善其力学性能，封头冲压成形后还要做正火、正火+回火或淬火+回火等相应的热处理。对于直径大且厚度薄的封头，采用旋压成形法制造是最经济最合理的选择。3 接管和法兰接

50、管和法兰作用是连接或供人进入容器内部的，是容器的主要组成局部。接管与壳体间的焊接接头一般为角接接头或T形接头，但对于连接二者之间的焊缝，如果是壳体上开坡口时，那么称为对接焊缝，壳体上不开坡口时称为角接焊缝。4 密封元件密封元件是两法兰之间保证容器内部介质不发生泄漏的关键元件。对于不同的工件条件要求有不同的密封结构形式和不同材质及形式的垫片，在制造时对于密封垫材料和形式不得随意更改。5 支座卧式容器主要采用鞍式支座。 技术要求1 本设备按照GB150-1998?钢制压力容器?进行制造，检测与验收，并接受?压力容器平安技术监察规程?的监督。2 制造筒体、封头、人孔接管、用16MnR钢板符合GB66

51、54-1996及第二次改造通知单的规定，人孔法兰盖用钢板正火状态供货。帯颈对焊法兰、接管用16MnR应符合JB4726-2000，壳体用16MnR钢板应逐张进行冲击试验，方法按照GB/T229的规定，三个试样的平均值大于等于54J。 3 设备焊接工艺规程按照JB/T4709-2000，焊接工艺评定按照JB4708-2000。所有角接接头的焊接外表须打磨圆滑过渡。4 设备中每条A、B类焊接接头应进行100%射线检测，按照JB/T4730.2-2005的规定，二级合格。所用D类焊剂接头、DN22筒体体的焊接详图如下：图4-3 接管与壳体焊缝详图图4-4 接管与底封头焊接详图 各筒节纵向焊缝焊接工艺

52、分析由GB150-1998?钢制压力容器?规定，圆筒局部的纵向接头，球形封头与圆筒连接的环向接头，各类凸形封头中的所有焊接接头以及嵌入式接管，与壳体对接连接的接头均属A类焊接接头。因而确定为A类接头，1 工艺要求：1加工方法：机加工坡口，并去除油锈2清根方法：碳弧气刨并打磨3焊接接头如图示： 图4-5 筒体纵向焊接接头详图2 工艺顺序：1清理坡口，并进行磁粉检测(MT)进行装配点焊2内部进行焊条电弧焊3外部清根并打磨，进行MT检测4外部进行埋弧焊5焊后热处理表4-5 焊接标准焊接牌号及焊丝焊剂焊丝直径电源种类及极性焊接电流A焊接电压(V)焊接速度(cm/min)内面手工电弧焊J507H10Mn

53、Si5直流反接200-27022-2618外面埋弧焊J507H10MnSi5直流反接400-100032-3622 各筒节环向焊缝焊接工艺分析由同标GB150-1998?钢制压力容器?规定，壳体局部的环向焊接接头，锥形封头与接管连接的接头等均属于B焊头，已经规定的除外。因而经确定筒节环向焊缝为B类焊缝。1 工艺要求：前面已经详细表达过确定过程，不再赘述1加工方法：机加工坡口，并去除油锈)2后热温度及保温时间：250300，2h3清根方法：碳弧气刨并打磨4焊接接头如下图：图4-6 筒体环向焊接接头详图2 工艺顺序：1清理坡口，并进行磁粉检测( VIT)2并进行装配点焊3内部进行焊条电弧焊4外部清

54、根并打磨，进行MT检测5外部进行埋弧焊表4-6 焊接标准焊接牌号及焊丝焊剂焊丝直径电源种类及极性焊接电流A焊接电压(V)焊接速度(cm/min)内面手工电弧焊J507H10MnSi5直流反接200270222618外面埋弧焊J507H10MnSi5直流反接4001000323622 焊后热处理工艺参数1 热件入炉或出炉时的温度不得超过400，但对厚度差较大、结构复杂、尺寸稳定性要求较高、剩余应力值要求较低的被加热件，其入炉或出炉时的炉内温度一般不宜超过300。2 升温至400后，加热区升温速度不得超过200h，最小可为50h。3 升温时，加热区内任意5000mm长度内的温差不得大于120。4

55、升温时，加热区内最高一与最低温度之差不宜超过65。5 保温期间，应控制加热区气氛，防止焊件外表过度氧化。6 炉温高于400时，加热区降温速度不得超过260/h，最小可为50/h。7 焊件在炉温度出炉后应在静止空气中继续冷却。结论16MnR钢是屈服强度为340MPa级的压力容器专用钢板。它具有良好的综合力学性能和工艺性能。磷、硫含量略低于普16Mn钢，除抗拉强度、延伸率要求比普通16Mn钢有所提高外，还要求保证冲击韧性。本文主要是对38m3液化石油储罐的设计，通过对储罐结构和工艺性的分析，在分析和总结大量实践经验的根底上，详细探讨了实际储罐设计的方法和步骤，论述了储罐结构合理性实用性的设计原那么

56、，基于储罐结构特点及在焊接工艺方面的设计原那么，对储罐的封头、筒体、人孔、鞍座、通用件等部位进行了结构及尺寸设计，并对其进行了应力校核。同时在本课题完成之后得到以下结论：1 在进行封头设计的时候，因为筒体的选材时16MnR,为了得到良好的焊接工艺，所以在选材方面，封头采用该材料。2 在确定储罐的工作压力方面，当液化石油气在50时，饱和蒸汽压力高于异丁烷的饱和蒸汽压力。假设无保冷设施那么取50丙烷饱和蒸汽压力为最高工作压力。3 在人孔设计时，除了要设计符合实用的结构尺寸外，还要对其进行补强设计。4 在焊接工艺方面，要对焊接接头进行分类，其中筒体的环向与纵向焊缝需要双面开坡口以获得良好的焊接工艺以

57、及力学性能。同时，焊缝要分散对称分布，可以有效的减少应力集中。谢 辞本文是在xxx老师的指导下完成的。我要感谢我的导师xxx老师。她为人随和热情，治学严谨细心。在我论文的整个写作过程中，xxx老师对我提出了许多珍贵的意见和建议，从选题、定题开始，一直到最后论文的修改润色、定稿，xxx始终认真负责地给予我深刻而细致地指导，帮助我开拓研究思路。正是xxx的无私帮助与热忱鼓励，我的毕业论文才能够得以完成，谢谢xxx。还要感谢其他代课老师能从繁忙的工作中抽出时间对我进行指导以改善我的各方面的缺乏。对此，我深表谢意。我要感谢我小组的同学，在论文写作的过程中，我们遇到问题能够一起商量去解决。有什么好的想法

58、也能无私的分享。在这么久的设计过程中，我们发现问题，分析问题，解决问题，一路走来真的很不容易，所以我要感谢他们。在大学四年期间，我的身边始终围绕着家人、老师、朋友，他们的关爱和无私帮助使得我度过艰难，顺利地完成大学的所有任务。回首曾经，往事犹如昨日，他们的关心帮助是我不能忘却的美好回忆。在此，向所有支持过我的人表示最衷心地感谢。最后，我要向百忙之中抽时间对本文进行审阅，评议和参与本人论文辩论的各位老师表示诚挚谢意。参考文献1 国家质量技术监督局，GB150-1998?钢制压力容器?，中国标准出版社，19982 国家质量技术监督局，?压力容器平安技术监察规程?，中国劳动社会保障出版社，19993

59、 全国化工设备设计技术中心站，?化工设备图样技术要求?，2000，114 郑津洋、董其伍、桑芝富，?过程设备设计?，化学工业出版社，20015 黄振仁、魏新利，?过程装备成套技术设计指南?，化学工业出版社，20026 国家医药管理局上海医药设计院，?化工工艺设计手册?，化学工业出版社，19967 蔡纪宁主编，?化工设备机械根底课程设计指导书?，化学工业出版社，2003年8 国家质量技术监督局，GB150-1998?钢制压力容器?，中国标准出版社，1998 9 国家质量技术监督局，?压力容器平安技术监察规程?，中国劳动社会保障出版社，1999 10 全国化工设备设计技术中心站，?化工设备图样技术

60、要求?，2000，11 郑津洋、董其伍、桑芝富，?过程设备设计?，化学工业出版社，2001 12 黄振仁、魏新利，?过程装备成套技术设计指南?，化学工业出版社，2002 13 国家医药管理局上海医药设计院，?化工工艺设计手册?，化学工业版社，199616 董大勤编，?化工设备机械根底?，北京化学工业出版社，200318 余国琮，?化工机械工程手册?，北京化学工业出版社19 郑晓梅编，?化工制图20 林大军编著，?简明化工制图?， 北京化学工业出版社，2005外文资料翻译FORMING MECHANISM OF WELDING RESIDUAL STRESS AND THE STEEL STRU