畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) 設(shè)計(jì)（論文）題目： 12m液氨儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì) 學(xué)院： 吉林化工學(xué)院 專業(yè)： 過(guò)程裝備與控制技術(shù) 學(xué)生： 牟迪 指導(dǎo)教師： 陳秀萍 1 設(shè)計(jì)（論文）的主要任務(wù)及目標(biāo) (1) 使用國(guó)家最新壓力容器標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)，掌握典型過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)的全過(guò)程。 (2) 掌握查閱和綜合分析文獻(xiàn)資料的能力，進(jìn)行設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)方案的可行性研究和論證。 (3) 掌握電算設(shè)計(jì)計(jì)算 ，要求設(shè)計(jì)思路清晰，計(jì)算數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、可靠，且正確掌握計(jì)算機(jī)操作和專業(yè)軟件的使用。 (4) 掌握工程圖紙的計(jì)算機(jī)繪圖。 2 設(shè)計(jì)（論文）的基本要求和內(nèi)容 (1) 設(shè)計(jì)內(nèi)容： 1）設(shè)備工藝、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； 2）設(shè)備強(qiáng)度計(jì)算與校核； 3）技術(shù)條件編制； 4）繪制設(shè)備總裝配圖； 5）編制設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。 (2) 基本要求： 1）設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)： 主要內(nèi)容包括：封面、設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)、目錄、設(shè)計(jì)方案的分析和擬定、各部分結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算和確定、設(shè)計(jì)總結(jié)、參考文獻(xiàn)等； 2）總裝配圖 設(shè)計(jì)圖紙應(yīng)遵循國(guó)家機(jī)械制圖標(biāo)準(zhǔn)和化工設(shè)備圖樣技術(shù)要求有 關(guān)規(guī)定，圖面布置要合理，結(jié)構(gòu)表達(dá)要清楚、正確，圖面要整潔，文字書(shū)寫(xiě)采用仿宋體、內(nèi)容要詳盡，圖紙采用計(jì)算機(jī)繪制。 3主要參考文獻(xiàn) 1 國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局， 制壓力容器，中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社， 1998 2 國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局，壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程，中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社， 1999 3 全國(guó)化工設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)中心站，化工設(shè)備圖樣技術(shù)要求， 2000， 11 4 鄭津洋、董其伍、桑芝富，過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)，化學(xué)工業(yè)出版社， 2001 5 黃振仁、魏新利，過(guò)程裝備成套技術(shù)設(shè) 計(jì)指南，化學(xué)工業(yè)出版社， 2002 6 國(guó)家醫(yī)藥管理局上海醫(yī)藥設(shè)計(jì)院，化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)，化學(xué)工業(yè)出版社，1996 7 蔡紀(jì)寧主編，化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)，化學(xué)工業(yè)出版社， 2003年 4 進(jìn)度安排 設(shè)計(jì)（論文）各階段名稱 起 止 日 期 1 確定題目 2013 年 5 月 1 日2 布置任務(wù)、查閱資料并確定設(shè)計(jì)方法和步驟 2013 年 5 月 16 日 3 機(jī)械設(shè)計(jì)計(jì)算（強(qiáng)度計(jì)算與校核）及技術(shù)條件編制 2013 年 5 月 27 日 4 設(shè)計(jì)圖紙繪制（草圖和裝配圖） 2013 年 6 月 15 日 5 畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯 2013 年 6 月 29 日 - I - 12m液氨儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì) 摘 要 本設(shè)計(jì)是針對(duì)化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)這門(mén)課程所安排的一次課程設(shè)計(jì)，是對(duì)這門(mén)課程的一次總結(jié)，要綜合運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)并查閱相關(guān)書(shū)籍完成設(shè)計(jì)。 本設(shè)計(jì)的液料為液氨，它 是一種無(wú)色液體。氨作為一種重要的化工原料 ， 應(yīng)用廣泛 。 分子式 分子量 相對(duì)密度 ， 熔點(diǎn) 沸點(diǎn) 自燃點(diǎn) 蒸 汽 壓 )。蒸 汽 與空氣混合 物爆炸極限為 1625%（最易引燃濃度為 17%） 氨在 20 水中溶解度 34%,25 時(shí) ,在無(wú)水乙醇中溶解度 10%,在甲醇中溶解度 16%,溶于氯仿、乙醚 ,它是許多元素和化合物的良好溶劑。水溶液呈堿性。液態(tài)氨將侵蝕某些塑料制品 ,橡膠和涂層 。遇熱、明火，難以點(diǎn)燃而危險(xiǎn)性極低，但氨和空氣混合物達(dá)到上述濃度范圍遇火和燃燒或爆炸，如有油類或其它可燃物存在則危險(xiǎn)性極高 。 設(shè)計(jì)基本思路：本設(shè)計(jì)綜合考慮環(huán)境條件、介質(zhì)的理化性質(zhì)等因素，結(jié)合給定的工藝參數(shù)，機(jī)械按容器的選材、壁厚計(jì)算、強(qiáng)度核算、附件選擇、焊縫標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)順序，分別對(duì)儲(chǔ)罐的筒體、封頭、人 孔接管、人孔補(bǔ)強(qiáng)、接管、管法蘭、液位計(jì)、鞍座、焊接形式進(jìn)行了設(shè)計(jì)和選擇。設(shè)備的選擇大都有相應(yīng)的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)時(shí)可以直接選用符合設(shè)計(jì)條件的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備零部件，也有一些設(shè)備沒(méi)有相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，則選擇合適的非標(biāo)設(shè)備。 各項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)都正確參考了行業(yè)使用標(biāo)準(zhǔn)或國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，這樣讓設(shè)計(jì)有章可循，并考慮到結(jié)構(gòu)方面的要求，合理地進(jìn)行設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞： 化工，液氨，工藝設(shè)計(jì)，工藝參數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備 - 目 錄 摘 要 . I 目 錄 . 言 . 1 第 1 章 設(shè)計(jì)選材及結(jié)構(gòu) . 2 第 2 章 材料及構(gòu)件的選擇 . 3 料的選擇 . 3 件的選擇 . 3 第 3 章 設(shè)計(jì) 計(jì)算 . 6 體尺寸的計(jì)算 . 6 力試驗(yàn) . 8 第 4 章 附件選擇 . 9 孔的選擇 . 9 孔補(bǔ)強(qiáng)的計(jì)算 . 10 強(qiáng)設(shè)計(jì)方法判別 . 11 效補(bǔ)強(qiáng)范圍 . 12 效補(bǔ)強(qiáng)面積 . 12 強(qiáng)圈的設(shè)計(jì) . 13 管及附件的選擇 . 13 管選擇 . 13 法蘭及螺栓的選擇 . 14 壓力 表的選擇 . 16 栓（螺柱）的選擇 . 16 片的選擇 . 17 全閥的選擇 . 18 面計(jì)的設(shè)計(jì) . 18 - 座的選擇 . 19 座位置的確定 . 20 座載荷計(jì)算 . 21 第 5 章 容器焊縫標(biāo)準(zhǔn) . 23 第 6 章 各附件接管的布局 . 26 第 7 章 校核計(jì)算（用 件） . 27 頭的校核 . 27 體的校核 . 28 管的校核 . 30 孔接管補(bǔ)強(qiáng)校核 . 46 座的校核 . 48 第 8 章 總結(jié) . 57 參考文獻(xiàn) . 58 致 謝 . 59 - 1 - 前 言 本設(shè)計(jì)是針對(duì)化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)這門(mén)課程所安排的一次課程設(shè)計(jì)，是對(duì)這門(mén)課程的一次總結(jié)，要綜合運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)并查閱相關(guān)書(shū)籍完成設(shè)計(jì)。 本設(shè)計(jì)的液料為液氨，它 是一種無(wú)色液體。氨作為 一種重要的化工原料 ， 應(yīng)用廣泛 。 分子式 分子量 相對(duì)密度 ， 熔點(diǎn) 沸點(diǎn) 自燃點(diǎn) 蒸 汽 壓 )。蒸 汽 與空氣混合 物爆炸極限為 1625%（最易引燃濃度為 17%） 氨在 20 水中溶解度 34%,25 時(shí) ,在無(wú)水乙醇中溶解度 10%,在甲醇中溶解度 16%,溶于氯仿、乙醚 ,它是許多元素和化合物的良好溶劑。水溶液呈堿性。液態(tài)氨將侵蝕某些塑料制品 ,橡膠和涂層 。遇熱、明火，難以點(diǎn)燃而危險(xiǎn)性極低，但氨和空氣混合物達(dá)到上述濃度范圍遇火和 燃燒或爆炸，如有油類或其它可燃物存在則危險(xiǎn)性極高 。 設(shè)計(jì)基本思路：本設(shè)計(jì)綜合考慮環(huán)境條件、介質(zhì)的理化性質(zhì)等因素，結(jié)合給定的工藝參數(shù)，機(jī)械按容器的選材、壁厚計(jì)算、強(qiáng)度核算、附件選擇、焊縫標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)順序，分別對(duì)儲(chǔ)罐的筒體、封頭、人孔接管、人孔補(bǔ)強(qiáng)、接管、管法蘭、液位計(jì)、鞍座、焊接形式進(jìn)行了設(shè)計(jì)和選擇。設(shè)備的選擇大都有相應(yīng)的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)時(shí)可以直接選用符合設(shè)計(jì)條件的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備零部件，也有一些設(shè)備沒(méi)有相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，則選擇合適的非標(biāo)設(shè)備。 各項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)都正確參考了行業(yè)使用標(biāo)準(zhǔn)或國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，這樣讓設(shè)計(jì)有章可循，并考慮到結(jié)構(gòu)方面 的要求，合理地進(jìn)行設(shè)計(jì)。 - 2 - 第 1 章 設(shè)計(jì)選材及結(jié)構(gòu) 由要求可初步確定儲(chǔ)罐需滿足儲(chǔ)存量 W= =20 1000=9627 設(shè)計(jì)壓力 根據(jù)化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)查得 50蒸汽壓為 以判斷設(shè)計(jì)的容器為儲(chǔ)存內(nèi)壓壓力容器，按壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程規(guī)定，盛裝液化氣體無(wú)保冷設(shè)施的壓力容器，其設(shè)計(jì)壓力應(yīng)不低于液化氣 50時(shí)的飽和蒸汽壓力，而且查得當(dāng)容器上裝有安全閥時(shí)，取 的工作壓力作為設(shè)計(jì)壓力；所以 2 . 1 3 M p 10 . 1 ) （工作設(shè) 屬于中壓容器5。 設(shè)計(jì)溫度為 50 攝氏度，在 200條件下工作屬于常溫容器。 筒體的選材及結(jié)構(gòu) 根據(jù)液氨的物性選擇罐體材料，碳鋼對(duì)液氨有良好的耐蝕性腐蝕率在 /年以下，且又屬于中壓儲(chǔ)罐，可以考慮 20R 和 16兩種鋼材。如果純粹從技術(shù)角度看，建議選用 20R 類的低碳鋼板， 16板的價(jià)格雖比 20R 貴，但在制造費(fèi)用方面，同等重量設(shè)備的計(jì)價(jià)， 16板為比較經(jīng)濟(jì)。所以在此選擇 16板作為制造筒體和封頭材料。鋼板標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為 筒體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為圓筒形。因?yàn)樽鳛槿萜髦黧w的圓柱形筒體，制造容易，安裝內(nèi)件方便，而且承壓能力較好，這類容器應(yīng)用最廣。 封頭的結(jié)構(gòu)及選材 封頭有多種形式，半球形封頭就單位容積的表面積來(lái)說(shuō)為最小，需要的厚度是同樣直徑圓筒的二分之一，從受力來(lái)看，球形封頭是最理想的結(jié)構(gòu)形式，但缺點(diǎn)是深度大，直徑小時(shí)，整體沖壓困難，大直徑采用分瓣沖壓其拼焊工作量也較大。橢圓形封頭的應(yīng)力情況不如半球形封頭均勻，但對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭與厚度相等的筒體連接時(shí)，可以達(dá)到與筒體等強(qiáng)度。它吸取了蝶形封頭深度淺的優(yōu)點(diǎn)，用沖壓法易于成形，制造 比球形封頭容易，所以選擇橢圓形封頭，結(jié)構(gòu)由半個(gè)橢球面和一圓柱直邊段組成。封頭取與筒體相同材料。 - 3 - 第 2 章 材料及構(gòu)件的選擇 料的選擇 氨作為一種重要的化工原料，應(yīng)用廣泛，為運(yùn)輸及儲(chǔ)存便利，通常，將氣態(tài)的氨氣通過(guò)加壓或冷卻，得到液態(tài)氨。液氨，又稱為無(wú)水氨，是一種無(wú)色液體，有強(qiáng)烈的刺激性氣味，液氨在工業(yè)上應(yīng)用廣泛，而且具有腐蝕性，且容易揮發(fā)，采用鋼瓶和槽車裝運(yùn)。 純液氨腐蝕性小，儲(chǔ)罐可選用一般鋼材，但由于壓力較大，可以考慮 20R， 16果純粹從技術(shù)角度看，可用 20R 類的低碳鋼板， 16板的價(jià)格雖比 20R 貴，但在制造費(fèi)用方面，同等重量設(shè)備的計(jì)價(jià)， 16板較為經(jīng)濟(jì)，所以在此選擇 16板作為制造筒體和封頭的材料。 件的選擇 （ 1）封頭的選擇： 從受力與制造方面分析來(lái)看，球形封頭是最理想的結(jié)構(gòu)形式。但缺點(diǎn)是深度大，沖壓較為困難；橢圓封頭濃度比半球形封頭小的多，易于沖壓成型，是目前中低壓容器中應(yīng)用較多的封頭之一。平板封頭因直徑厚度都較大，加工與焊接方面都要遇到不少困難。從鋼材耗用量來(lái)看：球形封頭用材最少，比橢圓封頭節(jié)約，平板封頭用材最多。因此，從強(qiáng)度，結(jié)構(gòu)和制造方面綜合考 慮，采用橢圓封頭最為合理。 （ 2）人孔的選擇： 壓力容器人孔是為了檢查設(shè)備的內(nèi)部空間以及安裝和拆卸設(shè)備的內(nèi)部構(gòu)件。人孔主要由筒節(jié)，法蘭，蓋板和手柄組成。一般人孔有兩個(gè)手柄。選用時(shí)應(yīng)綜合考慮公稱壓力，公稱直徑，工作溫度以及人，手孔的結(jié)構(gòu)和材料等諸多方面的因素。人孔的類型很多，選擇使用上有很大的靈活性。在此，考慮到人孔蓋直徑較大較重，故選用碳鋼水平吊蓋人孔，人孔筒節(jié)軸線垂直安裝。 （ 3）容器支座的選擇： 容器支座有鞍式支座、圓座和支腿三種，用來(lái)支撐容器的重量。 鞍式支座是應(yīng)用較為廣泛的一種臥式支座。從應(yīng)力分析來(lái) 看，理論上支座數(shù)目越 - 4 - 多越好。但實(shí)際上，臥式容器應(yīng)盡可能設(shè)計(jì)成雙支座，這是因?yàn)楫?dāng)支點(diǎn)過(guò)多時(shí)，各支撐平面的影響均會(huì)影響支座反力的分布，因而采用多支座不僅體現(xiàn)不出理論上的優(yōu)越性反而會(huì)造成容器受力不均勻程度的增加，給容器的運(yùn)行安全帶來(lái)不利影響。所以一臺(tái)臥式容器支座一般情況不宜多于兩個(gè)。 圓座一般對(duì)于大直徑薄壁容器和真空操作的容器。 支腿式支座在于容器殼壁連接處會(huì)造成嚴(yán)重的巨臂應(yīng)力，故只適合用于小型容器（ 1600， L 5000）。 綜上考慮在此選擇輕型的鞍式支座。 （ 4）法蘭的選擇： 法蘭連接的主要優(yōu)點(diǎn)是密封 可靠，強(qiáng)度足夠及應(yīng)用廣泛。缺點(diǎn)是不能快速拆卸，制造成本較高。壓力容器的法蘭分平焊法蘭和對(duì)焊法蘭。 法蘭設(shè)計(jì)的優(yōu)化原則是：法蘭設(shè)計(jì)應(yīng)使各項(xiàng)應(yīng)力分別接近許用應(yīng)力值，即結(jié)構(gòu)材料在各個(gè)方向的強(qiáng)度都得到充分的發(fā)揮。 設(shè)計(jì)法蘭時(shí)，須注意：鋼制管法蘭、墊片、緊固件設(shè)計(jì)要參照規(guī)定來(lái)選擇和設(shè)計(jì)。 （ 5）液面計(jì)的選擇： 液面計(jì)是用以指示容器內(nèi)物料液面的裝置，其類型大體上可以分為四類：有玻璃板液面計(jì)，玻璃管液面計(jì)，浮子液面計(jì)和浮標(biāo)液面計(jì)。在中低壓容器中常用前兩種。玻璃板液面計(jì)有透光式和反射式兩種結(jié)構(gòu)，其適用溫度在 0250 攝氏度 。玻璃管液面計(jì)適用于工作壓力小于 質(zhì)溫度在 0250 攝氏度情況下。 玻璃板液面計(jì)和玻璃管液面計(jì)均適用于物料沒(méi)有結(jié)晶等堵塞固體的場(chǎng)合。板式液面計(jì)承壓能力強(qiáng)但比較笨重，成本較高。 玻璃板液面計(jì)一般選易觀察的透光式，只有當(dāng)物料很干凈時(shí)才選用反射式。 當(dāng)容器的高度大于 3m 時(shí)，玻璃板液面計(jì)和玻璃管液面計(jì)的液面觀察效果受到限制，應(yīng)該用其它適用的液面計(jì)。 由于液氨為較干凈的物料，易透光，不會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重堵塞現(xiàn)象，所以在此選用反射式玻璃管液面計(jì)兩個(gè)，兩個(gè)液面計(jì)的質(zhì)量共 180 （ 6）進(jìn)出料接管的選擇： 容器 接管一般應(yīng)采用無(wú)縫鋼管，所以液體進(jìn)出料口接管材料選擇無(wú)縫鋼管，采用無(wú)縫鋼管標(biāo)準(zhǔn) 6 結(jié)構(gòu)：接管伸進(jìn)設(shè)備內(nèi)切成 45，可避免物料沿設(shè)備內(nèi)壁流動(dòng)，減少物料對(duì)內(nèi)壁 - 5 - 的磨損和腐蝕。 接管壁厚的要求：接管的壁厚除了要考慮上述的要求，還要考慮焊接的方法、焊接參數(shù)、加工條件、焊接位置等制造上的因素及運(yùn)輸、安裝中的剛度要求。一般情況下，壁厚不宜小于殼體壁厚的一半，否則，應(yīng)采用厚壁管或是整體鍛件，以保證接管與殼體相焊部分厚度的匹配。 不需另行補(bǔ)強(qiáng)的條件：當(dāng)殼體上的考空滿足下述全部要求時(shí)?？梢圆?另行補(bǔ)強(qiáng)。 （ 7）安全閥的選擇： 由于操作壓力決定安全閥的公稱壓力，由操作溫度決定安全閥的使用溫度范圍，所以此設(shè)計(jì)的溫度、壓力。介質(zhì)等基本參數(shù)可以直接選用標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)（查 稱直徑 20 ，對(duì)應(yīng)的質(zhì)量為 80 。與安全閥和接管連接的法蘭選擇突面板式平焊管法蘭，與殼體連接的接管為無(wú)縫鋼管 軋鋼管，尺寸為 。安裝位置在離右封頭 1150 出安裝一個(gè)安全閥。 （ 8）排污管的選擇： 安裝位置：在離右鞍座的左側(cè) 1000 出安裝一個(gè)排污管。選擇無(wú)縫鋼管 接在容器底部，尺寸為 。 管端法蘭：選擇突面板式平焊管法蘭 蘭 蘭的一端連接排污管，型號(hào)為 公稱直徑為 80 對(duì)應(yīng)的質(zhì)量為 - 6 - 第 3 章 設(shè)計(jì)計(jì)算 筒體尺寸的計(jì)算 LD 取 L/ 算出 N=1800標(biāo)準(zhǔn) 4746制壓力容器用封頭中表 圓形封頭內(nèi)表面積、容積，如下表 3 3積 公稱直徑 深度 H /表面積A/ 2m 容積 3m 1800 475 4 2 算出 L=5640=6000(在 3 6之間 ) %5%V 足要求。查 壓力容器材料使用手冊(cè) 16點(diǎn)為 1430，許用應(yīng)力 t 列于下表 3 表 16鋼號(hào) 板厚 / 在下列溫度（）下的許用應(yīng)力 / 20 100 150 200 250 300 1616 170 170 170 170 156 144 16 36 163 163 163 159 147 134 36 60 157 157 157 150 138 125 60 153 153 150 141 128 116 - 7 - 100 圓筒的計(jì)算壓力為 器筒體的縱向焊接接頭和封頭的拼接接頭都采用雙面焊或相當(dāng)于雙面焊的全焊透的焊接接頭，取焊接接頭系數(shù)為 部無(wú)損探傷。在板厚為 6 16取許用應(yīng)力為 170 柱靜壓力 800= 1000時(shí)至少設(shè)一個(gè)人孔，壓力容器上的開(kāi)孔最好是圓形的，人孔公稱直徑最小尺寸為 400。 綜合考慮選擇回轉(zhuǎn)蓋帶頸對(duì)焊法蘭人孔（ 21518, 480 12 公稱壓力 稱直徑 50、 用 16尺寸下表 表 人孔標(biāo)準(zhǔn)尺寸表 密封面型式 凹凸面 670 1d 24 公稱壓力柱數(shù)量 20 公稱直徑50 1 375 螺母數(shù)量 40 - 10 - 8 12 2 175 螺柱尺寸 2 165 d 456 b 42 L 250 總質(zhì)量 45 圖 4口結(jié)構(gòu)圖 孔補(bǔ)強(qiáng)的計(jì)算 開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)：壓力容器開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)常用的形式可分為補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)、厚壁管補(bǔ)強(qiáng)、 - 11 - 整體鍛件補(bǔ)強(qiáng)三種。 補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)是使用最為廣泛的結(jié) 構(gòu)形式，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、原材料易解決、安全、可靠等優(yōu)點(diǎn)。在一般用途、條件不苛刻的條件下，可采用補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)形式。但必須滿足規(guī)定的條件。 壓力容器開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)的計(jì)算方法有多種，為了計(jì)算方便，采用等面積補(bǔ)強(qiáng)法，即殼體截面因開(kāi)孔被削弱的承載面積，必須由補(bǔ)強(qiáng)材料予以等面積的補(bǔ)償。當(dāng)補(bǔ)強(qiáng)材料與被削弱殼體的材料相同時(shí)，則補(bǔ)強(qiáng)面積等于削弱的面積。補(bǔ)強(qiáng)材料采用 16據(jù)設(shè)計(jì)壓力小于或等于 殼體上開(kāi)孔，兩相鄰開(kāi)孔中心的間距大于兩孔直徑之和的兩倍，且接管公稱外徑不大于 89接管厚度滿足表 另行補(bǔ)強(qiáng)。 表 不另外補(bǔ)強(qiáng)的接管最小厚度 接管公稱外徑 25 32 38 45 48 57 65 76 89 最小厚度 補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)方法判別 按 2158用回轉(zhuǎn)蓋帶頸對(duì)焊法蘭人孔。 開(kāi)孔直徑 i )122084()2d 21 （ i 1800 ，在筒體上開(kāi)孔 i ，可用等面積進(jìn)行開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算。 內(nèi)壓容器開(kāi)孔后所需的補(bǔ)強(qiáng)面積 12A 式中 開(kāi)孔直徑： 62 i ； 2強(qiáng)度削弱系數(shù)： 1701/701 殼體開(kāi)孔處的計(jì)算厚度 接管有效厚度： - 12 - 則 5 2 39 . 1 2 效補(bǔ)強(qiáng)范圍 殼體開(kāi)孔后，在有效補(bǔ)強(qiáng)范圍內(nèi)，可作為補(bǔ)強(qiáng)的截面積（包 括來(lái)自殼體、接管、焊縫金屬、補(bǔ)強(qiáng)元件）根據(jù) 50式 8有效寬度： 1221 35 0 8122. 3 1222 B= 有效高度：根據(jù) 50 式 8-8 ， 250 （實(shí)際外伸高度） 故 1h = 1 02 h （實(shí)際內(nèi)伸高度 ） 效補(bǔ)強(qiáng)面積 有效補(bǔ)強(qiáng)寬度 B=2d 筒體的有效厚度 e 筒體上多余金屬面積： f 12 =（ = 人孔接管上多余金屬面積： 212 22A 接管計(jì)算厚度： 所以 22 0 1 m ）A 焊縫金屬截面積： 按照 2 16以 - 13 - 3666212A 3 2 則有效補(bǔ)強(qiáng)面積： 8 5 8 . 9 91 0 7A 321 2 比較的 滿足以下條件的可選用補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)：剛材的標(biāo)準(zhǔn)常溫抗拉強(qiáng)度 540b 強(qiáng)圈厚度應(yīng)小于或等于殼體 壁厚的 ；殼體名義厚度 38n ；設(shè)計(jì)壓力；設(shè)計(jì)溫度 350 ?？芍驹O(shè)計(jì)滿足要求，則采用補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)。 所需另行補(bǔ)強(qiáng)的面積為： 2 強(qiáng)圈的設(shè)計(jì) 為檢驗(yàn)焊縫的緊密型，補(bǔ)強(qiáng)圈上鉆 通入壓縮空氣檢驗(yàn)焊縫質(zhì)量。按照根據(jù)焊接接頭分類，接管、人孔等與殼體連接的接頭，補(bǔ)強(qiáng)圈與殼體連接的接頭取 據(jù)補(bǔ)強(qiáng)圈焊縫要 求，并查得結(jié)構(gòu)圖為帶補(bǔ)強(qiáng)圈焊縫 強(qiáng)圈坡口取 化工容器及設(shè)備簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)）。查標(biāo)準(zhǔn) 473660 ,內(nèi)徑 126D 0 取 490 。 計(jì)算補(bǔ)強(qiáng)圈厚度： 2 19047 6 03 4 5 4 04 DA 查標(biāo)準(zhǔn)補(bǔ)強(qiáng)圈厚度取 14，由 4736得補(bǔ)強(qiáng)圈質(zhì)量為 管及附件的選擇 管選擇 容器接管一般應(yīng)采用無(wú)縫鋼管， 所以本設(shè)計(jì)筒體上接管材料均選擇無(wú)縫鋼管 20（ 。 查過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)知當(dāng)殼體上的開(kāi)孔滿足下述全部要求時(shí)，可不另行補(bǔ)強(qiáng)。 設(shè)計(jì)壓力小于或等于 兩相鄰開(kāi)孔中心的距離應(yīng)不小于兩孔直徑之和的 2倍。 接管公稱外徑小于或等于 89。 接管最小壁厚滿足以下要求 - 14 - 下表為不需另補(bǔ)強(qiáng)的尺寸要求 如表 4 4管公稱外徑 25 32 38 45 48 57 65 76 89 最小厚度 據(jù)化工工藝設(shè)計(jì) 手冊(cè)查得在壓力在 液氨流速約為 2m/s，本設(shè)計(jì)要求流量約為 3L/s 根據(jù) 24q 初步確定進(jìn)出料管直徑 d=47 根據(jù)要求查標(biāo)準(zhǔn)，液氨進(jìn)出口接管取 14 公稱直徑為 65接管，空氣進(jìn)出管選用 12 公稱直徑為 50無(wú)縫鋼管，排污管用 20（ 無(wú)縫鋼管尺寸 6 熱軋。排污管一端焊接在筒體下方，另一端用螺紋帽密封，制造便宜，操作方便。 表 4序號(hào) 接管名稱 公稱直徑DN(d s 材料 a 液氨進(jìn)出 口管 65 76 14 20（ b 空氣進(jìn)出口管 50 57 12 20（ c 液位計(jì)接管 25 32 8 20(d 壓力表接管 20 25 6 20(e 人孔接管 450 480 12 1621518 g 排污管 20 25 6 20(F 安全閥接管 40 45 10 20(可見(jiàn)以上所選接管都滿足不需另行補(bǔ)強(qiáng)的要求。 法蘭及螺栓的選擇 由設(shè)計(jì)壓力 - 15 - 知板式平焊鋼制管法蘭的密封面形式有突面（ 和全平面（ 。 設(shè)計(jì)壓力為 采用板式平焊鋼制管法蘭（ 形式。 鋼結(jié)構(gòu)連接用螺栓性能等級(jí)分 0 余個(gè)等級(jí)，其中 及以上螺栓材質(zhì)為低碳合金鋼或中碳鋼并經(jīng)熱 處理 （淬火、回火），通稱為高強(qiáng)度螺 栓，其余通稱為普通螺栓。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求選定法蘭后，則會(huì)得到與螺栓配套的螺栓。 查 制管法蘭中 式平焊法蘭選擇以接管公稱直徑一致的鋼制管法蘭，得各法蘭的尺寸和質(zhì)量，詳細(xì)尺寸將見(jiàn)表 4 4蘭尺寸 公稱直徑 接管外徑 法蘭外徑 法蘭厚度 法蘭內(nèi)徑 破口寬度 密封面形式 螺栓孔直徑 螺栓數(shù) 法蘭質(zhì)量 20 25 105 16 26 4 4 4 5 32 115 16 33 5 4 4 0 45 150 18 46 5 8 4 0 57 165 20 59 5 8 4 5 76 185 22 78 6 8 8 50 480 670 50 485 12 6 20 蘭材料選用 16 - 16 - 圖 4蘭簡(jiǎn)圖 力表的選擇 儀表類型的選用必須滿足工藝生產(chǎn)的要求。例如是否需要遠(yuǎn)傳、自動(dòng)記錄或報(bào)警；被側(cè)介質(zhì)的性質(zhì)（如被測(cè)介質(zhì)的溫度高低、粘度大小、腐蝕性、臟污程度、是否易燃易爆等） 是否對(duì)儀表提出特殊要求，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件（如濕度、溫度、磁場(chǎng)強(qiáng)度、振動(dòng)等）對(duì)儀表類型的要求等。因此根據(jù)工藝要求正確地選用儀表類型是保證儀表正常工作及安全生產(chǎn)的重要前提。 化工行業(yè)所用的壓力表有多種型號(hào)，根據(jù)液氨的性質(zhì)查化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)常用的壓力表型號(hào)為 螺紋 力表一端與帶有相應(yīng)螺紋的接管一端旋合，接管另一端焊接在筒體適合的位置。 栓（螺柱）的選擇 根據(jù)要求法蘭處用螺栓做緊固件，螺栓有多種材料和多種結(jié)構(gòu)，選擇時(shí)應(yīng)考慮到設(shè)計(jì)的適用性和安全性。 查 20613鋼制管法蘭用緊固件中表 4附錄中表 螺柱的長(zhǎng)度和平墊圈尺寸： 表 4栓 緊固件用平墊圈 稱直徑 螺紋 螺柱長(zhǎng) 1d 2d h a 65 70 17 30 3 b 50 0 17 30 3 - 17 - c 450 30 25 44 4 d 25 0 13 24 2.5 e 40 5 17 30 3 f 20 0 13 24 墊片的選擇 法蘭密封常用墊片，墊片有金屬墊片、非金屬墊片，合成墊片等多種，考慮經(jīng)濟(jì)性當(dāng)非金屬墊片能滿足要求時(shí)首先使用非金屬墊片。 由本設(shè)計(jì)壓力和溫度要求查化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè) 用石棉橡膠墊片，其使用范圍 pa,t 290 ,密封形式為 面）。其尺寸如表 4 4片尺寸表 符號(hào) 法蘭公稱直徑片內(nèi)徑 片外徑 封形式 墊片材料 墊片厚度 mm a 20 25 58 棉橡膠 1.5 b 25 32 68 棉橡膠 40 45 88 棉橡膠 1.5 d 50 57 102 棉橡膠 1.5 e 65 76 122 棉橡膠 1.5 f 450 478 555 棉橡膠 3 - 18 - 圖 4片結(jié)構(gòu)圖 全閥的選擇 查化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)知液氨常用安全閥有 5 25用溫度 t 200和 公稱直徑為 32 48稱壓力為 用溫度 t 300。 根據(jù)本設(shè)計(jì)要求選用公稱直徑為 40料為不銹鋼。 圖 4全閥結(jié)構(gòu) 面計(jì)的設(shè)計(jì) 液面計(jì)的種類很多，常用的有玻璃板液面計(jì)和玻璃板液面計(jì)。它們都是外購(gòu)的標(biāo) - 19 - 準(zhǔn)件，只需要選用。玻璃板液面計(jì)有三種：透光式玻璃板液面計(jì)、反射式玻璃板液面計(jì)、視鏡式玻璃板液面計(jì)。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求選用查標(biāo)準(zhǔn) 用透光式玻璃板液面計(jì)，型號(hào) T；利用連通器原理，通過(guò)液面計(jì)的玻璃板視窗可以觀察容器內(nèi)部液面位置的變動(dòng)情況。結(jié)構(gòu)形式：保溫型 W,鋼板 16圖 4圖 4鞍座的選擇 鞍座結(jié)構(gòu)和材料的選取 臥式容器的支座有三種形式：鞍座、圈座、和支腿，常見(jiàn)的臥式容器和大型臥式儲(chǔ)罐、換熱器等多采用鞍座，它是應(yīng)用得最為廣泛的一種臥式容器支座。置于支座上 - 20 - 的臥式容器，其情況和梁相似，有材料力學(xué)分析可知，梁彎曲產(chǎn)生的應(yīng)力與支點(diǎn)的數(shù)目和位置有關(guān)。當(dāng)尺寸和載荷一定時(shí)多支點(diǎn)在梁內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力較小，因此支座數(shù)目似乎應(yīng)該多些好。但對(duì)于大型臥式容器而言，當(dāng)采用多支座時(shí)，如果各支座的水平高度有差 異或地基沉陷不均勻，或殼體不直不圓等微小差異以及容器不同部位受力撓曲的相對(duì)變形不同，是支座反力難以為個(gè)支點(diǎn)平均分?jǐn)?，?dǎo)致課題應(yīng)力增大，因而體現(xiàn)不出多制作的優(yōu)點(diǎn)，故一般情況采用雙支座。此外，臥式容器由于溫度或載荷變化時(shí)都會(huì)產(chǎn)生軸向的伸縮，因此容器兩端的支座不能都固定在基礎(chǔ)上，必須有一端能在基礎(chǔ)上滑動(dòng)，以避免產(chǎn)生過(guò)大的附加應(yīng)力。通常的做法是將一個(gè)支座上的地腳螺栓孔做成長(zhǎng)圓形，并且螺母不上緊，使其成為活動(dòng)支座，而另一支座仍為固定支座。 所以本設(shè)計(jì)就采用這種支座結(jié)構(gòu)。根據(jù)設(shè)備的公稱直徑和容器的重量參照鞍座標(biāo)準(zhǔn) 4712座的材料（除加強(qiáng)墊板除外）為 強(qiáng)墊板的材料應(yīng)與設(shè)備殼體材料相同為 16 座位置的確定 雙鞍座臥式容器的受力狀態(tài)可簡(jiǎn)化為受均布載荷的外伸梁，由材料力學(xué)知，當(dāng)外伸長(zhǎng)度 A=，跨度中央的彎矩與支座截面處的彎矩絕對(duì)值相等，所以一般近似取 ,其中 A 6000+25 2)=1210 當(dāng)鞍座鄰近封頭時(shí)，則封頭對(duì)支座處 筒體有加強(qiáng)剛性的作用。為了充分利用這一加強(qiáng)效應(yīng)，在滿足 下應(yīng)盡量使 . A )21800 n =458 綜合以上取 A=450兩鞍座間距 S=(L+2h)100座位置及結(jié)構(gòu)如下圖 4示。 - 21 - 圖 4座位置及結(jié)構(gòu) 座載荷計(jì)算 筒體的質(zhì)量 1m ：查得圓筒體材料 16度 =7850 /m,筒體長(zhǎng)度加上封頭的直邊長(zhǎng)度為 m =(6+ 7850=頭的質(zhì)量 2m :根據(jù)封頭的名義厚度查得 2:1 標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭理論質(zhì)量為 故 2m =2=壓試驗(yàn)時(shí)水的質(zhì)量 3m ：由常用壓力容器手冊(cè)查得公稱直徑 18006m ,則容器容積為： 筒體封頭 3m 水重 3m =1000=。 附件的質(zhì)量 4m ：人孔重 245孔補(bǔ)強(qiáng)重 出料管約 100面計(jì)、安全閥、排污閥等附件總質(zhì)量約為 m =500以設(shè)備總質(zhì)量為 =,3,5. 每個(gè)鞍座所受支座反力 F=座尺寸標(biāo)準(zhǔn) 查 N=1800型 (A),120包角、焊制、帶墊板，高度為 250鞍座，允許載荷 由公稱直 徑查壓力容器與化工設(shè)備實(shí)用手冊(cè)得具體尺寸如下表 4 表 4寸對(duì)照表 公稱直徑 800 腹板 2 10 墊板 4b 430 允許載荷 Q/95 筋板 3l 295 4 10 鞍座高度 h 250 2b 260 e 80 1l 128 3b 260 螺栓 2l 112 - 22 - 底板 0 間距 0 1b 220 3 8 螺孔 /孔長(zhǎng) /螺紋 D/l 24/40 12 墊板 弧長(zhǎng) 2100 鞍座質(zhì)量 62 - 23 - 第 5 章 容器焊縫標(biāo)準(zhǔn) 壓力容器焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求 焊 縫分散原則；避免焊縫多條相交原則；對(duì)稱質(zhì)心布置原則；避開(kāi)應(yīng)力復(fù)雜區(qū)或應(yīng)力峰值去原則；對(duì)接鋼板的等厚連接原則；接頭設(shè)計(jì)的開(kāi)敞性原則；焊接坡口的設(shè)計(jì)原則（焊縫填充金屬盡量少；避免產(chǎn)生缺陷；焊縫坡口對(duì)稱；有利于焊接防護(hù)；焊工操作方便；復(fù)合鋼板的坡口應(yīng)有利于減少過(guò)渡層焊縫金屬的稀釋率）。 筒體與橢圓封頭的焊接接頭 壓力容器受壓部分的焊接接頭分為 A、 B、 C、 D 四類，查得封頭與圓筒連接的環(huán)向接頭采用 焊接方法：采用手工電弧焊，其原理是利用電弧熱量融化焊條和母材，由融化的金屬結(jié)晶凝固而形成接縫，焊接材料為碳鋼、 低合金鋼、不銹鋼，應(yīng)用范圍廣，適用短小焊縫及全位置施焊，可適用在靜止、沖擊和振動(dòng)載荷下工作的堅(jiān)固密實(shí)的焊縫焊接，這種方法靈活方便，適應(yīng)性強(qiáng)