液化石油气汽车罐车储罐

《标准与规范》课程设计学院：机械工程学院班级:13焊接一班姓名：刘延强指导教师：杨芙《标准与规范》课程设计考核表姓名刘延强性别男学号A1352104时间2015.8.31~2015.11.6（下午13:30~16:30）课程设计内容：掌握使用焊接标准和规范制造压力容器；掌握封头和筒节制造工艺规程；采用CAD绘制产品装配图。指导教师评语：课程设计成绩：指导教师签字：年月日目录1液化石油气汽车罐车储罐结构构造分析如图一所示，储罐卧放,由圆柱形筒体及两端的椭圆形封头构成。母材为Q345R，总长度为8100mm，筒体高2069mm,储罐壁厚12mm,设计压力为1.77Ma，设计温度为50℃。最高工作温度45℃，容积25m³，载重10000kg。1.1压力设计液化气体(含液化石油气)的固定式压力容器设计储存量，应按照下式计算：W=фVρt式中W--储存量，t；ф--装量系数，一般取0.9，对容器容积经实际测定者，可取大于0.9，但不得大于0.95；V--压力容器的容积，m3；ρt--设计温度下的饱和液体密度，t/m3。介质设计压力MPa罐体腐蚀裕量≥mm单位容积充装量（t/m）石油液化气50℃饱和蒸汽压大于1.62MPa2.1610.42其余情况1.7710.42表22设计标准HG20538-1994焊缝结构HG20594-1997法兰SO80-1.6RFHG2060-97垫片20-1.0GB/T21584-95螺栓M12-Zn.DHG/T21584-95液位计GB/T41-2000螺母M12x55-Zn.DGB/T25198-2010对头EHA2800x12JB2732-92按座B12800-SJB/T25198-2010《椭圆形封头》的规定标准HG20594-1997带颈平焊钢制法兰（欧洲体系）制造和验收均按GB/150-1998《钢制压力容器》化工部HG5-1471-82《液化气体汽车槽车技术条件》，GB7258-1997《机动车运行安全技术条件》并接受劳动部《液化气车罐车安全监察规程》、国家质量监督监检检疫总局《压力容器安全技术监擦规程》的监督。组装罐车和EQ1250GX-7D,二类汽车底盘座检验合格，并有完整的资料和记录方可组装。3材料复查标准3.1成分性能标准1)使用材料的成分标准,性能标准：母材Q345R，性能标准如表3、表4钢种力学性能屈服强度抗拉强度伸长率Q345RMPaKg/m㎡MPaKg/m㎡min34535510-64051-6521表3钢种化学成分CSiMnSF不大于1,20-1,60不大于不大于Q345R≤0,200,550,0150.0454预处理4.1预处理标准GB150-1998《钢制压力容器》，化工部HG5-1471-8GB/150-1998对于表面有划痕的板材，在保证其最低厚度的前提下将划痕打磨掉。由于钢材表面的油污、锈蚀和氧化皮等都会影响产品的质量。因此，在进行材料划线、下料之前必须先进行表面预处理。工业生产中常用的机械除锈法包括：风动或电动砂轮、钢丝刷、喷丸、喷沙等。其中喷丸是目前工厂应用较多的大面积净化方法之一。根据GB/150-1998所示标准，除锈等级应选用Sa3：钢板表面无可见的油脂，污垢，氧化皮，铁锈和油漆图层等附着物。该表面应显示均匀的金属光泽。

4.2矫正标准钢材在轧制、运输、装卸和堆放过程中，由于自重、支撑不当，或装卸条件不良及其它原因，可能会产生弯曲、扭曲、波浪及表面不平等变形。当这些变形超过一定程度时，会给尺寸的度量、划线、剪裁及其他加工带来困难，而且会影响到成型零件的尺寸和几何形状的精度，从而影响到装配、焊接和整个产品的质量。所以，划线、下料前应予以矫正。因此，矫正有关标准规准。矫正方法：对于钢板的局部不平度，使用长度为1m的平尺检查。要求：在任意1㎡范围内，当钢板厚度大于14mm时，见习应小于等于1mm。型钢弯曲矢高L/1000不应大于5.0。

4.3号料

根据图纸上的图样或样板在钢板和型钢上划线的过程称为号料。

号料时，要求把所有结构零件的真实形状、加工要求、装配用线、孔洞等均标记在钢板上面，并用文字和符号注写清楚。号料的质量直接影响下道工序的质量，必须十分认真。

4.4下料

由于整个下弦杆板厚不一，有的需要坡口，有的薄板不需要开坡口，并有些地方要求全焊透，所以下料时不同。

4.5切割

主要方法有：机械剪裁、气体火焰切割和等离子弧切割等。由于气割设备简单、使用灵活方便；切割速度快、生产效率高；成本低，使用范围广。因此采用气割下料。

5筒节与封头计算标准由于筒体尺寸比较小，且设计压力比较小（常压)，故可采用卧式圆筒形容器，方形和矩形容器大多在很小设计体积时采用，因其承压能力较小且使用材料较多；而球形容器虽承压能力强且节省材料，但制造较难且安装内件不方便，立式圆筒形容器承受自然原因引起的应力破坏较弱，故选用圆筒形卧式容器。封头的选择采用标准椭圆形封头最为合理。椭圆形封头的型号及尺寸按JB/T4737《椭圆形封头》的规定标准椭圆形封头的长短比为2.封头与筒体一样外Q235B。5.1椭圆形封头：Dо=1.19（Di+2S）+2h+σDо为椭圆形封头展开直径，Di为封头内径，s为板厚，h为直边高度，σ为腐蚀余量筒体展开计算。Dо=1.19（Di+2S）+2h+σ即Dо=1.19（2800+2x12)+2x40+7=3447.56其中余量的计算方法为：卷板伸长量为7至8毫米。下料用Q235b钢板进行冷压制作，需要采用压力机，需要上模具和下模具。将管胚放入外模中，上下模合后，在推杆的推动下，管胚沿内模和外模预留的间隙运动而完成成型过程。其中在选料时要加厚1.2毫米，因为外弧处处于拉伸状态，没有其他部位多余的金属进行补偿，冲压封头后，边缘不整齐，需要二次切割，弧边处的壁厚约减少10%左右。因此下料前要预留切割余量1.2mm。5.2拼接由拼接标准：公称直径Dg不大于1800mm时，拼接焊缝不多于2条；公称直径Dg大于1800mm时，拼接焊缝不多于3条；每一筒体的纵向焊缝中心线间的弧长应不小于300mm。相邻筒体的纵向焊缝间互相错开，并且两焊缝中心间的弧长不应小于100mm。5.3成型成型温度：冷压，热压温压，热压。

成型温度选择：当钢板厚度低于圆筒内径的2.5%（需要的压力较大）时，冷卷后通常进行退火处理，以消除冷加工硬化现象。板厚为12小于圆内径2.5%x2800=70mm，所以冷卷后要进行退火处理。温度为室温，压制后有回弹，选用模具是应考虑。热压：当钢板厚度超过圆筒内径的2.5%，为避免压延时产生裂纹，必须采用热压。热压会产生收缩，选用模具应考虑。温压：经过正火，正火加回火，调质处理的钢材，宜采用回火温度一下的温成型或冷成型。采用温成型时，需避开回火脆性。在回火温度以上成型时，要根据与木材相同或相同累的热处理。6筒体卷制筒体(含球壳、多层压力容器内筒)和封头制造的主要控制项目如下：1）.坡口几何形状和表面质量。2）.筒体的直线度、棱角度，纵、环焊缝对口错边量，同一断面的最大最小直径差。3）.多层包扎压力容器的松动面积和套合压力容器套合面的间隙。4）.封头的拼接成形和主要尺寸偏差。5）.球壳的尺寸偏差和表面质量。6）.不等厚的筒体与封头的对接连接要求。L:展开长度：封头内径s:板厚δ：余量=3.14×（2800+12）+20=8849.68mm筒体卷制应选用三辊卷板机，卷制的操作依次为：预弯—对中—卷圆—矫7焊接的标准：表3-5压力容器的焊接接头系数焊接

无损检测

接头

比例系数接头形式全部无损检测①局部无损检测①无法无损检测钢有色金属钢有色金属钢有色金属②铝②铜②镍钛②铝②铜②镍钛铝铜镍钛双面焊或相当于双面焊的对接焊缝③0.10.850.900.850.950.850.950.900.850.800.850.800.850.800.850.85/////有金属垫板的单面焊对接焊缝0.900.800.850.800.850.800.850.850.800.700.800.700.800.700.850.80////0.65无垫板的单面焊环向对接焊缝///////0.650.700.650.70/////0.60注：①此表所指无损检测，对钢制压力容器以射线和超声波检测为准，对有色金属压力容器原则上以射线检测为准。用焊接方法制造的压力容器，其焊接接头系数应按表3-5选取。按JB4732标准设计时，焊接接头系数取1.0.8液化石油气汽车罐车车体构造分析：如图所示车体母材主要使用16mnr，罐车型号：XHJ1259GYQ-S,整车整备质量153948kg，底盘型号：东风1250GX7D1，载重质量：10000kg。侧向温度角>35°，设计时速(平直公路）转速为28，开启压力1.86MPa，回座压力1.49MPa，排放压力2.12MPa。＊腐蚀处理方式：首先对局部腐蚀部位用手动砂轮机打磨，使坑与周围母材圆滑过渡，然后作表面磁粉探伤，检查有无裂纹存在。同时用超声波测厚仪测量腐蚀部位壁厚。经测定腐蚀最严重部位为10.0mm.根据强度计算，该罐车允许最小壁厚为8.74mm，剩余壁厚（包括减去下一次检验周期腐蚀裕量2倍）为9.0mm.罐体实测最小壁厚10.0mm，大于9.0mm，满足强度计算要求。考虑到该罐车使用时间不太长，且腐蚀面积超过《检规》要求规定的范围。因此采取局部腐蚀部位堆焊处理。在修理过程中为减少焊接残余应力影响，控制罐体筒体变形，焊前预热及焊后做热处理，焊接采用罐体轴向方向为主，罐体环向为辅方案施焊。焊后经磁粉和硬度测定检查，都符合有关规定要求。罐车水压试验合格后安全状况等级定为3级。9液化石油气汽车罐车整体分析液化石油气罐车作为一种充装易燃易爆介质的三类储运压力容器，它具有潜在危险性。现就液化石油气罐车罐体的设计中应注意的问题详述如下。１设计参数的确定设计压力一般取等于或略高于最高操作压力，操作压力又取决于环境温度。环境温度的确定由压力容器使用地区的最高气温条件确定，并据此确定设计温度和设计压力。按《压力容器安全监察规程》第３６条规定取５０℃为设计温度，按５０℃时混合液化石油气饱和蒸汽压的大小来确定设计压力，一般取设计压力为１．７７ＭＰａ。其余参数：腐蚀余量取１ｍｍ，焊缝系数取１，单位容积允装量取０．４２。２主体材料选用根据ＧＢ１５０－１９９８《钢制压力容器》附录Ｃ规定，当壳体或其受压元件使用在“低温低应力工况”下，若其设计温度加５０℃后高于－２０℃时，不必视为低温容器。新疆地区虽然环境温度低于－２０℃，但液化石油气储罐属低温低应力工况，故设计时不考虑其低温情况，可采用常温钢。根据液化石油气罐车罐体的设计温度、设计压力、介质特殊性和操作特点及材料的焊接性能，设备制造工艺及经济合理性，基材选用１６ＭｎＲ热轧钢板符合ＧＢ６６５４－１９９６的要求。３结构设计３．１主体结构罐体的直径和长度尺寸应符合公路车车辆界限范围，并满足罐车整车稳定性计算要求。罐车的罐体是安装在汽车大梁上，故设置了两根条形支座。为便于吊装，在罐体两端对称布置４个吊耳。其结构如图１所示。图１液化石油气罐车罐体结构１．条形支座２．筒体３．气相口４．液相口５．温度计口６．入孔７．液位计口８．封头９．后安全阀１０．防波板１１．前安全阀口１２．吊耳３．２管口罐车罐体的开口数量在满足使用的情况下尽可能的少，一般应开设液面计口、温度计口、气相口、液相口、入孔和两个安全阀口即可。各接管连接面形式选用凹凸面，以增强密封性。各接管外伸越短越安全，所以选用凸缘形式，伸出壳体外壁仅２０ｍｍ左右，入孔外伸约４０ｍｍ。同时凸缘厚度经计算也满足了ＧＢ１５０推荐的以厚壁接管来代替补强圈补强的要求。４强度设计液化石油气罐车罐体的强度设计按照ＧＢ１５０－１９９８进行。４．１封头厚度计算δ设计＝ＰＤＮ／（２［δ］ｔ－０．５Ｐ）（１）式中Ｐ———设计压力，ＭＰａ；ＤＮ———公称直径，ｍｍ；δ名义＝δ设计＋Ｃ１＋Ｃ２＋Ｃ３＋圆整值（２）δ有效＝δ名义－Ｃ１－Ｃ２－Ｃ３（３）式中Ｃ１———材料厚度负偏差，１６ＭｎＲ板为０；Ｃ２———腐蚀裕度，ｍｍ；Ｃ３———封头冲压减薄量，ｍｍ。４．２筒体厚度计算δ设计＝ＰＤＮ／（２［δ］ｔ－Ｐ）（４）δ名义＝δ设计＋Ｃ１＋Ｃ２＋圆整值δ有效＝δ名义－Ｃ１－Ｃ２式中代号同上。４．３液压试验一次薄膜应力校核封头薄膜应力：σＴ＝ＰＴ（ＤＮ＋０．５δ有效）／（２!δ有效）（５）筒体薄膜应力：σＴ＝ＰＴ（ＤＮ＋δ有效）／（２!δ有效）（６）式中ＰＴ———水压试验压力，１．５Ｐ。计算出σＴ＜０．９σＳＴ，即水压试验时安全。式中σＳＴ———材料设计温度下屈服强度。４．４壳体开孔补强计算按等面积补强原理对各管口凸缘进行开孔补强计算。４．４．１壳体开孔所需补强面积Ａ＝ｄδ＋２δδｅｔ（１－ｆτ）（７）式中ｄ———开孔直径，ｍｍ；δ———开孔处壳体计算厚度，ｍｍ；δｅｔ———凸缘有效厚度，ｍｍ；ｆτ———强度削弱系数，为设计温度下该材料与壳体材料许用应力之比值，当该比值大于１．０时，取ｆτ＝１。４．４．２在有效补强范围内，可作为补强的截面积Ａｅ＝Ａ１＋Ａ２＝Ａ３（８）式中Ａ１———壳体有效厚度减去计算厚度之外的多余面积；Ａ２———凸缘有效厚度减去计算厚度之外的多余面积；Ａ３———焊缝金属截面积。若Ａｅ≥Ａ，则开孔不需另加补强；若Ａｅ＜Ａ，则增加凸缘外圆直径来另加开孔所需的补强，其另加补强面积Ａ４＝Ａ－Ａｅ10检验标准1.不宜采用十字焊缝。相邻的两筒节间的纵缝和封头拼接焊缝与相邻筒节的纵缝应错开，其焊