筒体设计说明书样本

目录TOC\o"1-3"\h\u902绪论 37456第一章设计参数选取 5168701.1设计题目 5255411.2设计数据 5242561.3设计压力 5226471.4设计温度 5179341.5重要元件材料选取 523814第二章设备构造设计 6268992.1圆筒厚度设计 6167662.2封头厚度设计 6133722.3筒体和封头构造设计 6212392.4鞍座选型和构造设计 743712.5接管、法兰选取 919012第三章开孔补强设计 11155663.1补强设计办法鉴别 11247793.2有效补强范畴 11164393.3有效补强面积 11177233.4补强面积 1231750第四章液氩储罐焊接 13140954.1破口加工 1353514.2焊接顺序 1317814.3筒体纵焊缝 1394034.4筒体环焊缝 13275334.5接管与筒体焊接 147264.6人口及补偿圈焊接 14218034.7接管与法兰处焊接（排空口、液位计、温度计、压力表） 15172304.8接管与法兰焊接处（安全阀、进料口、出料口、排污口） 15113采用焊条电弧焊，焊条型号为E347-16 15198584.9鞍座底板与肋板和腹板焊接 15181794.9焊缝破口尺寸 1611488第五章备料加工工艺 19262825.1原材料储备 1944425.2板材预解决 19313785.4装配焊接顺序 20283545.5焊后热解决 2132659第六章焊缝无损检查与耐压气密性检查 215参照文献 22绪论随着国内化学工业蓬勃发展，各地建立了大量液化气储配站。对于储存量不大于500或单罐容积不大于150时。普通选用卧式圆筒形储罐。液化气储罐是储存易燃易爆介质．直接关系到人民生命财产安全重要设备。因而属于设计、制造规定高、检查规定严三类压力容器。本次设计为100液化石油气储罐设计即为此种状况。工业生产中具备特定工艺功能并承受一定压力设备，称压力容器。设计温度为-20℃如下压力容器被称为低温压力容器，对于低温压力容器一方面要选用适当材料，材料在使用温度下应具备良好韧性。经细化晶粒解决低合金钢可用到-45℃，2.5％镍钢可用到-60℃，3.5％镍钢可用到-104℃,9％镍钢可用到-196℃。低于-196℃时可选用奥氏体不锈钢等。因而鉴于本次课题低温液氩储罐为单层绝热储罐。内胆材质采用奥氏体不锈钢（0Cr18Ni10Ti），外层保冷材料为泡沫玻璃。同步采用了双组分迅速固化液体涂料。由筒体、封头、法兰和密封元件、开孔和接管、支座、绝热保冷层六大部构成。筒体是圆筒形压力容器重要承压元件，它构成了完毕化学反映或储存物所需最大空间。筒体普通是由钢板卷制或压制成型后组装焊接而成。当筒体直径较小是，可采用无缝钢管制作。对于即轴向尺寸较大筒体，采用环焊缝将几种筒节拼焊制成。依照筒体承载规定和钢板厚度，其纵焊缝和环向焊缝可采用开坡口或不坡口对接接头。对于承受高压厚壁容器筒体，除了采用单层厚钢板制作外，也可以采用层板包扎、热套、绕带或绕板等工艺制作多层筒体构造。封头即是容器端盖。依照形状不同，分为球形封头、椭圆形封头、蝶形封头和平板封头等构造形式。为了避免在低温压力容器上产生过高局部应力，在设计容器时应避免有过高应力集中和附加应力；在制造容器时严格检查，以防止容器中存在危险缺陷。对于因焊接而引起过大残存应力，在焊后应进行消除焊接残存应力解决。为保证压力容器安全使用，在制造严格按照关于原则、规范，对压力容器原材料和加工制造过程进行严格质量检查，因而，对投入运营压力容器也需要进行定期检查。压力容器检查内容重要有：对材料化学成分和力学性能常规理化检查；对焊接接头各种性能检查；对压力容器各某些存在各类缺陷无损检测；用高于操作压力液体对容器进行耐压实验等。质量检查在压力容器制造过程中占重要地位。在有些反映堆压力容器生产周期中，有一半时间都是用于质量检查。第一章设计参数选取1.1设计题目液氩储罐构造设计(12m3)1.2设计数据如下表1：表1：设计数据序号项目数值单位备注1名称液氩储罐（6m³）2最大工作压力1.2MPa3工作温度20℃4公称直径1600mm5容积66单位容积充装量0.42t/7装量系数0.98其她规定100%无损检测1.3设计压力设计压力取最大工作压力1.1倍，即Pc=1.1×1.2=1.321.4设计温度设计温度为室温，即20℃。1.5重要元件材料选取1.筒体材料选取：依照GB150-1998表4-1，选用筒体材料为不锈钢1Cr18Ni9Ti（钢材原则为GB13296）。2.鞍座材料选取：依照JB/T4731,鞍座选用材料为1Cr18Ni9Ti，其许用应力。3.地脚螺栓材料选取：由于工作温度为超低温，地脚螺栓选用1Cr18Ni8Ti，其许用应力。第二章设备构造设计2.1圆筒厚度设计计算压力：该容器需100%探伤，因此取其焊接系数为。圆筒厚度在6~16mm范畴内，查GB150-1998中表4-1，可得：温度在20℃下，许用应力运用中径公式，计算厚度：δ=PDi∕（2Φ[σ]t-Pc）=7.74mm查原则HG20580-1998《钢制化工容器设计基本规定》表7-1知，钢板厚度负偏差0.8mm。查原则HG20580-1998《钢制化工容器设计基本规定》表7-5知,不锈钢在无特殊腐蚀状况下，腐蚀裕量取0。本例取=0。则筒体设计厚度δn=δ+C1+C2=7.74+0.8+0=8.54圆整后，取名义厚度δn=9。筒体有效厚度δE=δn-C1-C2=82.2封头厚度设计查原则JB/T4746-《钢制压力容器用封头》中表1，得公称直径。选用原则椭圆形封头,型号代号为EHA，则，依照GB150-1998中椭圆形封头计算中式7-1计算：δ=PDi∕（2Φ[σ]t-Pc）=7.74mm同上，取，。圆整后，取名义厚度δn=9。封头型记做EHA1600×12-1Cr18Ni9TiJB/T4746-。2.3筒体和封头构造设计1.封头构造尺寸（封头构造如下图1）由，得。查原则JB/T4746-《钢制压力容器用封头》中表B.1EHA椭圆形封头内表面积、容积，如下表2：表2：EHA椭圆形封头内表面积、容积公称直径DN/mm总深度H/mm内表面积A/容积/16004252.90070.58642.筒体长度计算由封头长短轴之比为2，即QUOTE，得QUOTE查原则[4]中表B.1EHA和B.2EHA表椭圆形封头内表面积、容积，质量，见表3-1和图3-1。取装料系数为0.9，则即QUOTE算得L0=2.74圆整后取为QUOTEL0=2.8筒体分为两段，每段长度为1.4米，筒体为两瓣组焊而成。2.4鞍座选型和构造设计1.鞍座选型该卧式容器采用双鞍式支座，初步选用轻型鞍座，材料选用Q235-B。估算鞍座负荷：储罐总质量（3-3）—筒体质量：m1=πDL0δρ=3.14×1.6×2.8×0.009×7.9×103=1000kg—单个封头质量，—充液质量：，水压实验布满水，故取介质密度为，V=6.67则m3=6670kg—附件质量：人孔质量为，其她接管总和为200kg，即综上所述，m=m1+2m2+m3+m4=1000+2×133.4+6670+353=8289.8则每个鞍座承受质量为4144.9kg，重量为41.5KN查JB4712.1-[9]表1，优先选取轻型支座。查[9]中表2，得出鞍座尺寸如表3-6：表3-6鞍座尺寸表公称直径DN1600腹板8垫板390容许载荷QkN275筋板2258鞍座高度h250170e70底板1120240螺栓间距9602008鞍座质量Kg11612垫板弧长1870增长100mm增长高度Kg122.鞍座位置拟定由于当外伸长度A=0.207L时，双支座跨距中间截面最大弯矩和支座截面处弯矩绝对值相等，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其她载荷，面且支座截面处应力较为复杂，故常取支座处圆筒弯矩略不大于跨距中间圆筒弯矩，鞍座中心与封头切线距离A满足（L为两封头切线间距离），最后使（为圆筒平均半径）。鞍座安装位置如图3所示：故，取。2.5接管、法兰选取液氩储罐应设立出液口，进液口，人孔，液位计口，温度计口，压力表口，安全阀口，排空口。1.小直径接管和法兰查HG/T20592-《钢制管法兰》中表8.23-1PN10带颈对焊钢制管法兰，选用各管口公称直径，查得各法兰尺寸。查HG/T20592-《钢制管法兰》中附录D中表D-3,得各法兰质量。查HG/T20592-《钢制管法兰》中表3.2.2，法兰密封面均采用MFM（凹凸面密封）。整体钢制法兰尺寸表mm公称尺寸法兰外径螺栓孔中心螺栓孔直径法兰厚度法兰径DNDKLCNRS0S1安全阀进料口出了口排污口4015011018187067.514排空口液位计温度计压力表201057514184046.512人口法兰设计mmDN400B150H1230dw×s426×10L200H2107D580b32d24D1525b127A320b2323.法兰标记法兰原则标记涉及法兰名称及代号、密封面形式代号、公称直径、公称压力、法兰厚度、法兰总高度、原则编号。当法兰厚度、法兰高度采用原则值时在标记中可省略。例如，公称压力1.6MPa、公称直径80mm带颈对焊法兰，法兰材料0Cr18Ni10Ti，其标记为：法兰C-T80-1.60HG20575-97。第三章开孔补强设计依照GB150中8.3，当设计压力不大于或等于2.5MPa时，在壳体上开孔，两相邻开孔中心间距不不大于两孔直径之和两倍，且接管公称外径不不不大于89mm时，接管厚度满足规定，不另行补强，故该储罐中只有DN=500mm人孔需要补强。3.1补强设计办法鉴别按HG/T21518-,选用回转盖带颈对焊法兰人孔。开孔直径。，故可以采用等面积法进行开孔补强计算。接管材料选用与筒体材料相似0Cr18Ni10Ti不锈钢，其许用应力。依照GB150-1998中式8-1，。壳体开孔处计算厚度，接管有效厚度，强度削弱系数。因此开孔所需补强面积3.2有效补强范畴1.有效宽度B拟定按GB150中式8-7，得，，。2.有效高度拟定(1）外侧有效高度拟定依照GB150中式8-8，得：，，。(2）内侧有效高度拟定依照GB150-1998中式8-9，得：，，3.3有效补强面积1.筒体多余面积2.接管多余面积接管计算厚度：3.焊缝金属截面积焊角取10.0mm，3.4补强面积，由于，因此开孔需另行补强。所需另行补强面积：。补强圈设计：依照DN500取补强圈外径D=840mm。由于B>D，因此在有效补强范畴。选取C型坡口，补强圈内径，取。补强圈厚度：，圆整取名义厚度。第四章液氩储罐焊接4.1破口加工焊接接头坡口形状和几何尺寸设计，应遵循如下原则：（1）保证焊接质量（2）坡口加工简易（3）便于焊接加工（4）节约焊接材料4.2焊接顺序焊接顺序：单个筒节焊接——筒节间对接——筒体与封头对接——接管、支座等有关构件焊接。4.3筒体纵焊缝筒体厚度为σ=9mm筒体纵焊缝焊接采用I形坡口接头设计。留有一定间隙且背面采用某种形式衬垫。采用埋弧焊，焊丝型号为H0Cr21Ni10焊剂相应牌号HJ260焊剂——铜垫单面焊双面成形埋弧焊工艺参数钢板厚度/mm装配间隙/mm焊丝直径/mm焊接电流/A电弧电压/V焊接速度/m.h-193~44720~78036~3827.54.4筒体环焊缝压力容器筒体环焊缝坡口形式，取决于其壁厚及所选用焊接工艺办法。对于薄壁容器，壳体环焊缝多采用V形坡口；对于厚壁壳体环焊缝，为减少焊缝横截面，普通采用U形破裤。对于本次设计容器，属于薄壁形，其环焊缝涉及筒节对接焊缝和筒体与封头对接焊缝，都采用相似坡口形式。即采用V形坡口。采用焊条电弧焊，焊条型号为E347-16板厚/mm焊脚L/mm焊接位置焊接层数坡口尺寸焊接电流/A焊接速度/mm.min-1焊条直径/mm备注间隙c/mm钝边f/mm92立焊20～20～380～10040～803.24.5接管与筒体焊接采用焊条电弧焊，焊条型号为E347-16板厚/mm焊脚L/mm焊接位置焊接层数坡口尺寸焊接电流/A焊接速度/mm.min-1焊条直径/mm备注间隙c/mm钝边f/mm92立焊20～20～380～10040～803.24.6人口及补偿圈焊接采用焊条电弧焊，焊条型号为E347-16板厚/mm焊脚L/mm焊接位置焊接层数坡口尺寸焊接电流/A焊接速度/mm.min-1焊条直径/mm备注间隙c/mm钝边f/mm92立焊20～20～380～10040～803.24.7接管与法兰处焊接（排空口、液位计、温度计、压力表）采用焊条电弧焊，焊条型号为E347-16焊缝空间位置焊件厚度（mm）第一层焊缝第二层焊缝封底焊缝焊条直径（mm）焊接电流（mm）焊条直径（mm）焊接电流（mm）焊条直径（mm）焊接电流（mm）横对接焊缝6.53.290~1203.290~1203.290~1204.8接管与法兰焊接处（安全阀、进料口、出料口、排污口）采用焊条电弧焊，焊条型号为E347-16焊缝空间位置焊件厚度（mm）第一层焊缝第二层焊缝封底焊缝焊条直径（mm）焊接电流（mm）焊条直径（mm）焊接电流（mm）焊条直径（mm）焊接电流（mm）横对接焊缝7.53.290~1204140~1604120~1604.9鞍座底板与肋板和腹板焊接采用焊条电弧焊，焊条型号为E347-16板厚（mm）焊脚L(mm)焊接位置焊接层数间隙c（mm）钝边f（mm）焊接电流（A）焊接速度（mm.min-1）焊条直径（mm）82立焊21180~11040~803．24.9焊缝破口尺寸第五章备料加工工艺5.1原材料储备依照压力容器构造，购进材质为00Cr11Ti不锈钢钢板和焊接材料。入库前对母材及焊接材料进行化学成分和技术性能检查，检查合格原材料入库，并对材料分类标记、合理存储和保管，防止混杂、受潮、生锈、损伤。钢板厚度：15mm数量：2钢板尺寸:4396×18004396×15005.2板材预解决5.2.1板材矫正：钢材矫正重要有如下办法：机械矫正：运用各种矫正机械设备对钢材进行矫正办法，使钢材纤维发生变形，达到矫正目。火焰矫正：运用气焊和气割焊，割炬或专用火焰矫正加热枪，加热被矫正钢材或工件变形部位。手工矫正：用锤击钢材变形关于区域，使短纤维某些伸长，从而进行矫正。对于板厚为15mm钢板，由于厚度较大，采用火焰矫正，火焰矫正办法简朴，灵活，迅速，效率高，效果好，合用于单件及小批量构造件二次矫正。[1]中华人民共和国机械工程学会焊接学会编著.焊接手册第2版第3卷.机械工业出版社..P8795.2.2钢材表面清理：清理办法重要有两类：机械法：涉及喷砂和喷丸，手工风砂轮或钢丝刷，砂布打磨，刮光或抛光等。化学法：即用溶液进行清理，此法效率高，质量均匀并且稳定，但成本高，对环境也导致污染。惯用酸洗办法是将钢板质量分数为2%~4%硫酸槽内一定期间后，取出后置于质量分数为1%~2%温石灰液槽内，经石灰液中和钢板上酸，取出干燥，板上留有一层薄石灰粉，以防止金属再氧化，在切割前和焊前可将其擦去。0Cr11Ti是不锈钢，比较适合化学法进行表面清理。5.2.3放样，划线与号料在制造金属构造之前，按照设计图样，在放样平台上用1：1比例尺寸，划出构造图形和平面展开尺寸，并制作样板，在依照样板来划线。5.3下料，边沿加工以及夹具选取制造焊接构造金属材料在划线与号料基本上，进行机械切割，热切割下料。切割边沿，特别是装配焊接边沿，普通要进行边沿加工（破口加工）。5.3.1切割机选取：机械切割涉及使用剪床，圆盘剪床，冲床，联合冲剪机和锯床等。热切割涉及气割，等离子弧切割，电弧切割和激光切割等。对于0Cr11Ti不锈钢切割，普通采用等离子弧切割下料，切口较窄，比较光洁，变形和热影响区也较小。选取OMNIMAT系列切割机下料，轨距2500mm，切割宽度1900mm，整机宽度3000mm.[1]中华人民共和国机械工程学会焊接学会编著.焊接手册第2版第3卷.机械工业出版社..P921表21-135.3.2卷板机选取选取对称式三辊卷板机CDW11――（对称上调式）16×A型，最大卷板宽度mm，最小卷板厚度16，电动机功率15kw,外形尺寸长×宽×高4.5×1.56×1.85.3.3坡口加工机选取：坡口加工惯用办法有机械切削和热切割两类，机械切削加工坡口，常采用刨边机，坡口加工机和铣床，刨床，车床等各种通用机床。在此选用型号为HP-10,技术数据为被加工钢板抗拉强度390～750MPa、坡口最大宽度12～7mm、工件最大厚度30mm、坡口角度调节范畴30°～45°、最小钝边高1mm、加工坡口速度2.6～3.4m/min。[1]中华人民共和国机械工程学会焊接学会编著.焊接手册第2版第3卷.机械工业出版社..P942表21-455.3.4焊接工装夹具选取：焊接工装夹具是将焊件准拟定位并夹紧，用于装配和焊接工艺装备。选取手动加快机构中手动螺旋撑圆器，其重要作用是用于筒形工件对接，矫正其不圆柱度，防止变形消除局部变形。[1]中华人民共和国机械工程学会焊接学会编著.焊接手册第2版第3卷.机械工业出版社..P948表21-485.3.5弯曲成形选取对称式三辊卷板机CDW11――（对称上调式）16×A型，最大卷板宽度mm，最小卷板厚度16，电动机功率15kw,外形尺寸长×宽×高4.5×1.56×1.8[1]中华人民共和国机械工程学会焊接学会编著.焊接手册第2版第3卷.机械工业出版社..P934表21-325.4装配焊接顺序选取随装随焊，立式储气罐装配是先将板材加工成5024X3000圆筒，用定位焊予以定位。再将封头与筒体进行定位焊。筒体纵向焊缝用手工电弧焊进行焊接，封头和筒体焊缝用埋弧焊进行焊接。筒体装配焊接：清理焊口，在焊剂垫上埋弧自动焊接底板内环缝，尔后焊外环缝；在纵向焊剂垫上埋弧自动焊接罐筒内纵缝，尔后焊外纵缝；装配焊接大小筋板，气切罐筒上各孔（如排油孔，空气包处人孔等），并进行质量检查，装配端板，手工焊接端板内环缝，外部清根；埋弧自动焊接两条外环缝。焊成罐体将装配焊接好且检查合格罐筒装配焊接罐体托、排油阀和空气包，以及内外梯、走抬架，经水压实验，合格罐体。5.5焊后热解决焊后应当对工件进行热解决，以减小在焊接过程中产生局部应力，很应变，从而达到焊件抗压以及各方面力学性能提高。消除热应变有效办法是焊后退火解决，经600℃左右消除应力，退火后，材料韧性基本能恢复到本来水平。最后对焊道修光，按照原则进行验收。第六章焊缝无损检查与耐压