設(shè)計(jì)摘要儲(chǔ)罐是石油液化氣儲(chǔ)存的重要設(shè)備之一，石油液化氣主要成分乙烯、乙烷、丙烷、丙烯、丁烷、丁烯等；這些化學(xué)成分都對(duì)工藝設(shè)備腐蝕，在生產(chǎn)過程中設(shè)備盛裝的介質(zhì)還具有高溫、高壓、高真空、易燃易爆的特性，甚至是有毒的氣體或液體。根據(jù)以上的特點(diǎn)，確定其設(shè)備結(jié)構(gòu)、工藝參數(shù)、零部件。在設(shè)備生產(chǎn)過程中，沒有連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的安全可靠性，在一定的操作條件下（如溫度、壓力等）有足夠的機(jī)械強(qiáng)度；具有優(yōu)良的耐腐蝕性能；具有良好的密封性能；高效率、低耗能。關(guān)鍵詞儲(chǔ)罐設(shè)備結(jié)構(gòu)工藝參數(shù)機(jī)械強(qiáng)度耐腐蝕強(qiáng)度密封性能前言在與普通機(jī)械設(shè)備相比，對(duì)于處理如氣體、液體等流體材料為主的化工設(shè)備，其所處的工藝條件和過程都比較復(fù)雜。尤其在化學(xué)工業(yè)、石油化工部門使用的設(shè)備，多數(shù)情況下是在高溫、低溫、高壓、高真空、強(qiáng)腐蝕、易燃易爆、有毒的苛刻條件下操作，加之生產(chǎn)過程具有連續(xù)性和自動(dòng)化程度高的特點(diǎn)，這就需要要求在役設(shè)備既要安全可靠地運(yùn)行，又要滿足工藝過程的要求，同時(shí)還應(yīng)具有較高的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)以及易于操作和維護(hù)的特點(diǎn)。生產(chǎn)過程苛刻的操作條件決定了設(shè)備必須可靠運(yùn)行，為了保證其安全運(yùn)行，防止事故發(fā)生，化工設(shè)備應(yīng)該具有足夠的能力來(lái)承受使用壽命內(nèi)可能遇到的各種外來(lái)載荷。就是要求所使用的設(shè)備具有足夠強(qiáng)度、韌性和剛度，以及良好的密封性和耐腐蝕性?；ぴO(shè)備是由不同的材料制造而成的，其安全性與材料的強(qiáng)度密度切相關(guān)。在相同的設(shè)計(jì)條件下，提高材料強(qiáng)度無(wú)疑可以保證設(shè)備具有較高的安全性。由于材料、焊接和使用等方面的原因，化工設(shè)備不可避免地會(huì)出現(xiàn)各種各樣的缺陷；在選材時(shí)充分考慮材料在破壞前吸收變形能量的能力水平，并注意材料強(qiáng)度和韌性的合理搭配。設(shè)備的設(shè)計(jì)應(yīng)該確保具有足夠的強(qiáng)度抵抗變形能力。在相同工藝條件下，為了獲得較好的效果，設(shè)備可以使用不同的結(jié)構(gòu)內(nèi)件、附件等。并充分利用材料性能，使用簡(jiǎn)單和易于保證質(zhì)量的制造方法，減少加工量，降低制造成本?；ぴO(shè)備除了要滿足工藝條件和考慮經(jīng)濟(jì)性能，使設(shè)備操作簡(jiǎn)單，便于維護(hù)和控制；在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上就應(yīng)該考慮易損零部件的可維護(hù)性和可修理性。對(duì)于化工設(shè)備提出的基本要求比較多，全部滿足顯然是比較困難的，但是主要還是化工設(shè)備的安全性、工藝性和經(jīng)濟(jì)性，且核心是安全性要求。由此，可以針對(duì)化工設(shè)備的具體使用情況，優(yōu)先考慮主要要求，再適當(dāng)兼顧次要要求。一、設(shè)計(jì)條件1、工作壓力15MPA2、工作溫度303、物料密度045103KG/M34、設(shè)備材料Q345R5、設(shè)備總?cè)莘e20M36、充裝系數(shù)0857、焊接接頭系數(shù)108、腐蝕裕度15MM9、設(shè)備簡(jiǎn)圖見下圖10、管口表管口符號(hào)公稱尺寸用途管口符號(hào)公稱尺寸用途A1220液面計(jì)G50排污口B500人孔H50氣相平衡口C20溫度計(jì)口I50氣相口D20壓力計(jì)口J50出液口E12100安全閥K50進(jìn)液口F50排空口L20連通管排污口二、方案論證（）、結(jié)構(gòu)方案石油液化氣儲(chǔ)罐是圓筒形容器；具有制造容易，安裝內(nèi)件方便，承壓能力較強(qiáng)等特點(diǎn)。圓筒形容器是由筒體（筒身）、封頭（端蓋）、密封裝置、人孔、接管和支座等個(gè)部件組成。筒體和封頭是用板材卷制而成的具有典型幾何形狀的焊接構(gòu)件，構(gòu)成了整個(gè)壓力容器實(shí)現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)或儲(chǔ)存物料的壓力空間，是壓力容器是主要的受壓元件。壓力容器使用的密封裝置較多，其主要目的是在壓力容器某一可能發(fā)生介質(zhì)泄露而需要加入密封的部位設(shè)置一個(gè)完善的物理壁壘；保證壓力容器正常、安全可靠運(yùn)行的又一個(gè)重要部件。因?yàn)楣に囘^程的要求和檢修的需求，在壓力容器的管體和封頭上開設(shè)有不同尺寸的安裝孔和工藝接管，如人孔、物料進(jìn)出口接管以及安裝壓力表、液面計(jì)、安全閥和各類檢測(cè)儀的接管等。在壓力容器殼體上開孔后，器壁會(huì)因去除一部分承載的材料而強(qiáng)度被削弱，并使容器結(jié)構(gòu)出現(xiàn)局部的的不連續(xù)；對(duì)筒體和封頭上開設(shè)的孔，當(dāng)尺寸超過某一規(guī)定值后，就要進(jìn)行開孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)，選用合理的補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)，確保壓力容器所需的強(qiáng)度。支座是支撐和固定設(shè)備的一個(gè)基礎(chǔ)部件，通常是由板材或成型材組焊而成；該石油液化氣儲(chǔ)罐采用了臥式支座。根據(jù)容器的質(zhì)量、結(jié)構(gòu)、承受的載荷以及操作和維修要求來(lái)選定的，壓力容器采用的是臥式支座中的一種典型結(jié)構(gòu)的，現(xiàn)擬用鞍式支座。（）、材料選用方案儲(chǔ)存壓力容器主要用于儲(chǔ)存或盛裝氣體、液體、液化氣體等介質(zhì)的壓力容器；現(xiàn)為液化石油氣儲(chǔ)罐。根據(jù)固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程采用了既考慮容器的壓力等級(jí)、容積大小，又考慮介質(zhì)危害程度以及在生產(chǎn)過程中的作用的分類方法，將此容器劃分到第二類壓力容器。根據(jù)化工設(shè)備第十頁(yè)，壓力容器用鋼要求根據(jù)工作環(huán)境和操作條件，壓力容器用鋼應(yīng)具有較高的強(qiáng)度，同時(shí)應(yīng)有良好的朔性、韌性和優(yōu)良的焊接性能，另外還要滿足耐腐蝕要求。壓力容器需要承受壓力或其他載荷，鋼材應(yīng)該具有足夠的強(qiáng)度。壓力容器的強(qiáng)度指標(biāo)是確定壁厚的依據(jù)，但鋼材的各項(xiàng)力學(xué)性能相互聯(lián)系又相互制約，因此，選材時(shí)不能單看強(qiáng)度，而要全面分析。材料強(qiáng)度過低，勢(shì)必要增強(qiáng)容器元件的厚度；但無(wú)原則地選用高強(qiáng)度的材料，將會(huì)帶來(lái)材料和制造成本的提高以及抗脆斷能力的降低。在考慮強(qiáng)度要求的同時(shí)，鋼材應(yīng)有良好的韌性。在壓力容器的結(jié)構(gòu)上不可避免地會(huì)有小圓角或缺口結(jié)構(gòu)；在焊接制造中也不可能沒有如氣孔、夾渣、未焊透、未溶合等缺陷，甚至裂紋。這些都會(huì)在容器的局部位置形成應(yīng)力集中，這時(shí)就要求材料應(yīng)具有良好的韌性，以防止因載荷波動(dòng)、沖擊、過載或低溫而造成壓力容器的裂紋。從制造工藝考慮，鋼材還要有良好的焊接性能和較好的冷（熱）加工性能。壓力容器多數(shù)情況下是用鋼材采用冷（熱）卷，熱沖壓成型以及焊接等加工工藝制造出來(lái)的；要求材料應(yīng)具有良好的塑性和焊接性能，以保證冷卷和熱沖時(shí)不斷裂，而且能得到質(zhì)量可靠的焊接結(jié)構(gòu)。為了滿足工藝條件需要，鋼材應(yīng)具有較好的耐腐蝕能力?？紤]到壓力容器的使用性能，鋼中的硫和磷含量應(yīng)較低。因?yàn)榱蚝土资亲钪饕挠泻υ?。硫能促進(jìn)非金屬夾雜物的形成，是塑性和韌性降低；磷元素盡管能夠提高鋼材的強(qiáng)度，但會(huì)增加鋼材的脆性，特別低溫的脆性。壓力容器用鋼的硫和磷含量就要求分別低于002和003。鋼材所具有的各種性能都是通過鋼中化學(xué)成分的設(shè)計(jì)或采用不同的熱處理方法來(lái)獲得的，為了保證鋼材的使用質(zhì)量，壓力容器制造廠在接受鋼廠來(lái)貨時(shí)，都需要按照鋼材的質(zhì)量保證書，對(duì)于保證鋼材基本要求的化學(xué)成分、抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、斷后伸長(zhǎng)率、沖擊功等指標(biāo)進(jìn)行檢查。有必要時(shí)要進(jìn)行100無(wú)損檢測(cè)。壓力容器用碳素鋼和低合金鋼板，這類材料屬于一般壓力容器專用鋼板。其中低合金鋼是在普通結(jié)構(gòu)鋼的基礎(chǔ)上加入了少量或微量的合金元素，如MN、SI、MO、V、NI、CR等，從而使鋼材的強(qiáng)度和綜合力學(xué)性能得到明顯改善。中國(guó)GB7132008鍋爐與壓力容器用鋼板提供了多個(gè)鋼板品種，根據(jù)設(shè)計(jì)條件給出設(shè)備材料為Q345R，工作溫度30C，符合（化工設(shè)備表12壓力容器用碳素鋼和低合金鋼板使用性能）；厚度范圍616MM，使用溫度范圍20475C。Q345R是在低碳鋼的基礎(chǔ)上加入合金元素MN而得到的低合金鋼。與20R鋼相比，含碳量相仿，但加入適量的MN元素后，使Q345R的強(qiáng)度顯著提高。三、筒體設(shè)計(jì)一、強(qiáng)度計(jì)算1、設(shè)計(jì)條件工作壓力15MPA工作溫度30物料密度045103KG/M3設(shè)備材料Q345R設(shè)備總?cè)莘e20M3充裝系數(shù)085焊接接頭系數(shù)10腐蝕裕度15MM2、壓力容器壁厚的計(jì)算設(shè)計(jì)溫度選用（根據(jù)化工設(shè)備第48頁(yè)表33）；設(shè)計(jì)溫度TT20302050CW設(shè)計(jì)溫度T為50C設(shè)計(jì)壓力P根據(jù)化工設(shè)備第47頁(yè)所述當(dāng)容器上裝有安全閥時(shí)考慮到安全閥開啟動(dòng)作的滯后，容器不能及時(shí)泄壓，設(shè)計(jì)壓力P不得低于安全閥的開啟壓力開啟壓力是指閥瓣在運(yùn)行條件下開始升起，介質(zhì)連續(xù)排除的瞬間時(shí)壓力其P2值小于或等于（10511）倍容器的工作壓力PW所以10511PW因此10510515157WMPA根據(jù)化工設(shè)備第8頁(yè)內(nèi)壓容器按壓力大小分等級(jí)可知因157P，所以該容器屬于低壓容器（代號(hào)L）0116。MPAAMA為了對(duì)不同安全要求的壓力容器進(jìn)行更好的技術(shù)管理和監(jiān)督檢查，固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程采用了既考慮容器的壓力等級(jí)、容積大小，又考慮介質(zhì)危害程度以及在生產(chǎn)過程中的作用的分類方法，將壓力容器劃分成了三個(gè)類別。根據(jù)第三類壓力容器情況為易燃或毒性程度為中度危害介質(zhì)，且乘積大于10的中壓儲(chǔ)存容器。因此，該儲(chǔ)存容器屬于第三壓力容器。PVMA3M壓力容器的公稱直徑DN根據(jù)化工設(shè)備第61頁(yè)所述規(guī)定公稱直徑的目的是使容器的直徑成為以系列規(guī)定的數(shù)值，以便零部件的標(biāo)準(zhǔn)化，以符號(hào)DN表示，單位為MM。用鋼卷制而成的筒體，其公稱直徑即等于內(nèi)徑（），現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的壓力容器I公稱直徑系列，封頭的公稱直徑與筒體一致。根據(jù)NB/T470012009鋼制液化石油氣臥式儲(chǔ)罐型式與基本參數(shù)第286頁(yè)，表4所取取壓力容器公稱直徑DN2000MM；根據(jù)JB/T47462002鋼制壓力容器用封頭查得DN2000封頭容積VF11257因此筒體的體積為V202VFV20211257177486M3筒體高H或L為HV/56495MM經(jīng)圓整得H5700MM2R取DN2000MM得H5700MM筒體周長(zhǎng)C6283MM儲(chǔ)存量W容規(guī)宣貫第三章設(shè)計(jì)介質(zhì)為液化氣體（含液化石油氣）的固定式壓力容器設(shè)計(jì)儲(chǔ)存量；W（充裝系數(shù)085，壓力容器的容積；物料密度045103PT3MPTKG/M3W765TT確定筒體厚度根據(jù)化工設(shè)備第59頁(yè)所述雙面焊對(duì)接接頭，100無(wú)損檢測(cè)10。設(shè)計(jì)壓力157MPA設(shè)計(jì)溫度T50C容器公稱直徑DN2000MM腐蝕裕度15MM設(shè)備材料Q345RQ345R鋼板在50C的許用應(yīng)力由（化工設(shè)備第50頁(yè)表36查取，估計(jì)壁厚在616MM之間，故170MPA，將數(shù)據(jù)代入公式T得到儲(chǔ)罐筒體計(jì)算厚度CTIPD2927MMCTI43810設(shè)計(jì)厚度1077MMD2根據(jù)GB7132008鍋爐與壓力容器用鋼板第2頁(yè)52條款查得鋼板厚度的負(fù)偏差03MMC1因而鋼板的名義厚度N1107MMND1根據(jù)鋼板厚度規(guī)格，其取名義厚度圓整為12MMN因此，計(jì)算得出的厚度符合估計(jì)厚度的范圍內(nèi)符合要求。3、筒體強(qiáng)度計(jì)算與板料的選擇直徑之比1012ID024因此101212所以該容器屬于薄壁容器。經(jīng)向應(yīng)力為1根據(jù)化工設(shè)備第25頁(yè)式（21），圓筒橫截面的經(jīng)向應(yīng)力為654MPA14PD830T圓筒橫截面的受力分析環(huán)向應(yīng)力為2根據(jù)化工設(shè)備第25頁(yè)式（22），圓筒縱截面的經(jīng)向應(yīng)力為21308MPA。2PD1T圓筒縱截面的受力分析板料的選擇12MM厚的Q345R鋼板的（寬長(zhǎng)）有18008000MM、20008000MM、200010000MM根據(jù)前面的計(jì)算得到筒體長(zhǎng)度為5700MM，筒體的周長(zhǎng)CDN6283MM，DN2000MM；根據(jù)以上的板材尺寸，選擇20008000MM規(guī)格；計(jì)算如下，板料（N）張3（張）余料為60005700300MM長(zhǎng)度的余料為800062831717MM經(jīng)計(jì)算，規(guī)格為20008000MM剩余的余料最少，因此選該規(guī)格為最佳方案。4、圓筒體的號(hào)料與劃線號(hào)料的方法及要求根據(jù)以上所計(jì)算得尺寸，在遠(yuǎn)離切割線的中間部位進(jìn)行標(biāo)記。如下圖根據(jù)化工設(shè)備制造技術(shù)第51頁(yè)的號(hào)料工序要求如下A、號(hào)料前要核對(duì)所號(hào)原料的材質(zhì)和規(guī)格應(yīng)于施工圖紙及工藝技術(shù)文件一致；B、號(hào)料的標(biāo)記要清晰。劃線的內(nèi)容和要求由于鋼板原材料在寬度及長(zhǎng)度方向上都存在偏差，相鄰兩板邊互相不垂直，不能直接投料來(lái)卷制圓筒，因此首先要對(duì)板邊進(jìn)行“找正”。在找正后的矩形板料上再按筒體展開尺寸進(jìn)行劃線。首先要?jiǎng)澗€實(shí)際用料線，即下料切割并經(jīng)過邊緣加工以后要保證的尺寸線，然后根據(jù)切割方法的不同在實(shí)際用料線外圍放大到一定尺寸后劃出切割線。具體如下圖根據(jù)化工設(shè)備制造技術(shù)第53頁(yè)可得不同切割線方法的切割加工余量；自動(dòng)氣割45MM；手工氣割67MM；手工等離子切割810MM。劃線的具體要求劃線前應(yīng)首先檢查板料的平整度及表面質(zhì)量，檢查板邊是否存在重皮、“缺肉”、彎折、斜邊及裂紋等缺陷。板料上應(yīng)準(zhǔn)確劃出實(shí)際用料線、切割線、檢查線和中心線，其劃線尺寸允許下偏差為零，上偏差為20MM，兩對(duì)角線之差為40MM。確認(rèn)無(wú)誤后方可切割。5、筒體的直線度允差根據(jù)化工設(shè)備制造技術(shù)第111頁(yè)可知?dú)んw直線度是用05MM的鋼絲兩端用滑輪支撐并懸垂重物進(jìn)行度量，在沿圓角0、90、180、270四個(gè)方位測(cè)量。殼體直線度隨殼體長(zhǎng)度的不同而要求不同，具體控制指標(biāo)為筒體直線度為H/1000,因此該直線度為57MM。6、筒體的基本尺寸筒體的長(zhǎng)度L5700MM公稱直徑DN2000MM筒體的壁厚12MM7、筒體的焊接坡口選擇根據(jù)化工設(shè)備制造技術(shù)第139頁(yè)坡口的選擇以及筒體的工藝條件的要求，筒體的焊接坡口為V型坡口；V形坡口形狀簡(jiǎn)單，加工方便，是最常用的坡口形式，12MM以上一般可考慮開單面坡口，雙面焊接，但是背面施焊前應(yīng)清好根。焊接坡口的基本形式如下圖所示以上的V型坡口用于筒體的縱焊縫于環(huán)焊縫，其焊縫工藝施行“焊接工藝卡”上得要求。8、筒體的卷板和校圓工藝（1）、彎卷前的準(zhǔn)備工作鋼材具有良好的塑性、焊接性能和較好的冷（熱）加工性能。壓力容器多數(shù)情況下是用鋼材采用冷卷。卷圓前，鋼板兩端板邊必須首先進(jìn)行預(yù)彎，應(yīng)根據(jù)筒體直徑、材料性能及厚度以及卷板機(jī)的工作能力等因素綜合考慮，選擇卷板機(jī)自預(yù)彎、采用胎板預(yù)彎或采用壓力機(jī)壓頭預(yù)彎工藝。（2）、筒體的校圓縱向焊接接頭焊完后,需清除氧化皮、焊接飛濺及焊疤后，采用滾板機(jī)進(jìn)行校圓。校圓時(shí),應(yīng)調(diào)整好輥間的平行度,并使圓筒中心與中間輥互相平行。校圓用的樣板應(yīng)與滾圓用的樣板一致。9、筒體制造工藝卡（另附）10、筒體焊接工藝卡（另附）11、筒體圖紙（另附）四、封頭設(shè)計(jì)一、封頭結(jié)構(gòu)和計(jì)算1、封頭結(jié)構(gòu)由于橢圓形封頭的橢球部分線曲率變化平滑連續(xù)，故應(yīng)力分布比較均勻。且橢圓形封頭深度半球形封頭小得多，易于沖壓成型，是目前中低壓容器中應(yīng)用較為普遍的一種封頭形式；故選橢圓形封頭。如下圖2、封頭的設(shè)計(jì)計(jì)算、最大綜合應(yīng)力MAX根據(jù)化工設(shè)備第三章第三節(jié)可知受內(nèi)壓的橢圓形封頭最大綜合應(yīng)力與橢圓形封頭長(zhǎng)短軸的比值，即A/BA（）MAXID/2，B（H為封頭曲面深度），故有關(guān)。工程上對(duì)10262IBAIH2BA的橢圓形封頭，引入行狀系數(shù)K，由此得到最大綜合應(yīng)力為（312）MAX2KPD式中K橢圓形封頭形狀系數(shù)，其K值根據(jù)，按化工設(shè)備第BAIHD2三章第三節(jié)表318（橢圓形封頭形狀系數(shù)K值）查取選取標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，其2，K1。BAIHD2取封頭的厚度與筒體的厚度值一樣，其設(shè)計(jì)壓力P與直徑D值一樣，其12MMP157MPAD2024MM因?yàn)?，所以500MMBAIHD2IH將其代入（312）得1308MPAMAX2KPD因封頭的材料與筒體的板材一致，為Q345R；其許用應(yīng)力為170MPA，其單面焊對(duì)接接頭100無(wú)損檢測(cè)10。T因此1308MPAMAXT封頭直邊段高度H及作用根據(jù)化工設(shè)備第三章第三節(jié)表317（橢圓形封頭材料、厚度和直邊高度的對(duì)應(yīng)關(guān)系）查取H25MM直邊段的作用是避免筒體與封頭間的環(huán)向連接焊縫處出現(xiàn)邊緣應(yīng)力與熱應(yīng)力疊加，以改善焊接的受力情況。封頭厚度的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭的厚度計(jì)算公式925MM，CTICPD502腐蝕裕量15MM，2C根據(jù)GB7132008鍋爐與壓力容器用鋼板第2頁(yè)52條款查得鋼板厚度負(fù)偏差03MM1因此1105MMNC2從計(jì)算結(jié)果可以知道，標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭厚度大致和其相連接的圓筒厚度相等；因此，筒體和封頭即可采用等厚度鋼板進(jìn)行制造。這部?jī)H給選材帶來(lái)方便，也方便與筒體和封頭的焊接加工，故工程上多選用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭作為圓筒形容器的端蓋。因此，封頭厚度與筒體的厚度一樣，12MM最大允許工作壓力橢圓形封頭最大允許工作壓力公式WPEITKD502將其數(shù)值代入上式得203MPAWPEITKD502因此P157MPA203MPAWP故符合要求。按上面的計(jì)算公式，橢圓形封頭雖然滿足強(qiáng)度要求，但仍有可能發(fā)生周向屈服。目前，工程上采用限制橢圓形封頭最小厚度的方法解決這一問題，即標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭的有效厚度應(yīng)不小于封頭內(nèi)直徑的015（30MM）。橢圓形封頭的基本尺寸橢圓形封頭的公稱直徑DN2000MM；封頭曲面深度500MM；IH封頭鋼板的厚度12MM；封頭的直邊段H25MM。封頭的容積計(jì)算0130910472M3AV3ID直邊段的容積H007854M3HV2整個(gè)封頭的容積（包括直邊段）；11257M3FAH3、封頭焊接坡口的選擇根據(jù)封頭鋼板的厚度與化工設(shè)備制造技術(shù)第139頁(yè)來(lái)選擇；該封頭的坡口為V形坡口。V形坡口形狀簡(jiǎn)單，加工方便，是最常用的坡口形式，12MM以上一般可考慮開單面坡口，雙面焊接，但是背面施焊前應(yīng)清好根。封頭焊接坡口的基本形式如下圖4、封頭的加工余量的工料展開計(jì)算根據(jù)化工設(shè)備制造技術(shù)第50頁(yè)可知一般沖壓或旋壓的橢圓形封頭都是近似標(biāo)準(zhǔn)的橢圓形封頭，由大半徑R08和小半徑R0146的三段圓弧IDID組成，高度H025，如下圖所示ID其圓板的理論展開計(jì)算直徑為120066（）2H30MM（加工余量）SDID因此249572MMS、內(nèi)直徑公差根據(jù)JB/T47462002鋼制壓力容器用封頭第32頁(yè)表4可知以內(nèi)直徑為對(duì)接基準(zhǔn)的封頭切邊后，在直邊部分實(shí)測(cè)等距離的四個(gè)內(nèi)直徑，取其平均值內(nèi)直徑公差為3MM4MM。、圓度公差根據(jù)JB/T47462002鋼制壓力容器用封頭第32頁(yè)可知封頭切邊后，在直邊部分實(shí)測(cè)等距離分布的四個(gè)內(nèi)直徑，以實(shí)測(cè)最大值與最小值之差作為圓度公差，其圓度公差不得大于05ID（為封頭的內(nèi)徑），且不大于25MM；因此，圓度公差為10MM。、形狀公差根據(jù)JB/T47462002鋼制壓力容器用封頭第33頁(yè)可知封頭成型后的形狀公差，用弦長(zhǎng)相當(dāng)于封頭內(nèi)直徑的間隙樣板，檢查封頭內(nèi)表面的形狀公差。樣板與封頭內(nèi)表面的最大間隙，外凸不得大于125ID，內(nèi)凹不得大于0。625ID；外凸25MM；內(nèi)凹125MM。、封頭總深度公差及直邊段公差根據(jù)JB/T47462002鋼制壓力容器用封頭第32頁(yè)可知封頭切邊后，在封頭端面任意兩面直徑位置上分別放置直尺或拉緊的鋼絲，在兩直尺交叉處或兩根鋼絲交叉處垂直測(cè)量封頭總深度（封頭總高度），其公差為（0206）。當(dāng)封頭公稱直徑DN2000MM時(shí)，直邊段H宜為25MM，直邊段的公差I(lǐng)D為510H。封頭總深度公差為；4MM12MM直邊段公差為125MM25MM五、人孔一、設(shè)計(jì)條件人孔的公稱直徑為500MM二、人孔的計(jì)算及選擇參考化工設(shè)備第六章第三節(jié)1、初步選取人孔類型因該儲(chǔ)罐2500MM，在筒體上開設(shè)一個(gè)人孔，因不需要經(jīng)常開啟，設(shè)ID備工作壓力為低壓，選用回轉(zhuǎn)蓋帶頸對(duì)焊法蘭人孔。2、確定人孔筒節(jié)及法蘭材質(zhì)根據(jù)儲(chǔ)罐的材質(zhì)，可選擇人孔筒節(jié)與法蘭蓋的材質(zhì)為Q345R，法蘭的材質(zhì)為16MN鍛件，其外伸長(zhǎng)量為300MM。3、確定人孔的公稱直徑DN及公稱壓力PN由于該設(shè)備露天放置，且不在寒冷地區(qū)，人孔的公稱直徑DN500MM，人孔設(shè)計(jì)壓力P15105157MPA設(shè)計(jì)溫度T50由人孔的設(shè)計(jì)壓力，設(shè)計(jì)溫度及材質(zhì)查化工設(shè)備表68可確定人孔法蘭的公稱壓力級(jí)別為25MPA。人孔的公稱壓力即為人孔上法蘭的公稱壓力，所以，人孔的PN25MPA。4、確定選用人孔由以上得出的人孔的公稱直徑和公稱壓力查化工設(shè)備表612可知，回轉(zhuǎn)蓋帶頸對(duì)焊法蘭，凹凸面密封面適合該設(shè)備。標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為在生產(chǎn)過程中，為了便于內(nèi)部的附件安裝；檢修和襯里，以及檢查壓力容器和設(shè)備內(nèi)部在使用過程中是否產(chǎn)生裂紋、變形、腐蝕等缺陷而開設(shè)的。5、人孔補(bǔ)強(qiáng)容器開孔后，在開孔處產(chǎn)生較大的附加應(yīng)力，結(jié)果使該區(qū)域的局部應(yīng)力達(dá)到較高的數(shù)量，甚至可以達(dá)到容器壁厚薄膜應(yīng)力的3倍或更大。（1）、確定是否需要補(bǔ)強(qiáng)按照GB150規(guī)定，由于人孔的公稱直徑DN89MM，故此需要補(bǔ)強(qiáng)。（2）、補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算、計(jì)算開孔后被削弱的金屬截面面積A。其人孔材質(zhì)與筒體一致C18MM1C2開孔直徑為D（DN）2C5336MMID根據(jù)化工設(shè)備查表36和37得筒體在設(shè)計(jì)溫度下材料的許用應(yīng)力170MPA，故T強(qiáng)度削弱系數(shù)1RFTO筒體開孔處計(jì)算厚度927MMPDTI257102接管的有效厚度C1218102MMETNA4946D12REFD2M、確定有效補(bǔ)強(qiáng)范圍因B2D10672MM則BD5816MMN2T故取大值，則B10672MM外側(cè)有效高度8001MM1HNTD因8001MM，故人孔的筒節(jié)的內(nèi)側(cè)有效高度取8001MM2H、計(jì)算有效范圍內(nèi)用來(lái)補(bǔ)強(qiáng)的金屬面積EAA、計(jì)算殼體多余金屬截面積1177MMECN則（BD）（）2（）（）（1）1AECNTERF496242MB、計(jì)算人孔筒節(jié)多余的筒壁截面積2A102MM則ET245MMTPDTI2所以ARETRTEFCHFH221263232MC、計(jì)算焊縫金屬截面積3A取焊角高度為20MM，故焊縫截面積為24943A2用來(lái)補(bǔ)強(qiáng)的金屬面積為337794E123A2M由于A4946，故需要另行補(bǔ)強(qiáng)。2（3）、確定標(biāo)準(zhǔn)補(bǔ)強(qiáng)圈尺寸由于上計(jì)算可知，需要由補(bǔ)強(qiáng)圈提供的金屬面積為A1568064AE2M取補(bǔ)強(qiáng)圈厚度10MM，板厚負(fù)偏差03MMC1C由于補(bǔ)強(qiáng)圈與空氣接觸，有輕微腐蝕，取腐蝕裕量15MM，故2C補(bǔ)強(qiáng)圈有效厚度為82MMCE根據(jù)人孔和筒體的公稱直徑DN為500MM，查化工設(shè)備表611得補(bǔ)強(qiáng)圈外徑840MM。2D補(bǔ)強(qiáng)圈的有效面積為177153CA42M由此得到由補(bǔ)強(qiáng)圈提供的有效金屬截面積為177153C42故，此補(bǔ)強(qiáng)圈可用其標(biāo)記為DN50010DQ345RJB/T47362002（4）、確定補(bǔ)強(qiáng)圈的結(jié)構(gòu)根據(jù)設(shè)備的工藝條件，可選擇D型補(bǔ)強(qiáng)圈，查化工設(shè)備圖611中的B型加強(qiáng)圈，內(nèi)徑ID545MM人孔筒節(jié)的公稱直徑DN（500MM）厚度2126ODOD其結(jié)構(gòu)如下圖所示（5）人孔法蘭的尺寸法蘭類型帶頸對(duì)焊法蘭標(biāo)準(zhǔn)號(hào)HG205922009密封面形式MFM公稱壓力范圍25MPA公稱直徑500MM帶頸對(duì)焊法蘭結(jié)構(gòu)圖如下所示法蘭結(jié)構(gòu)圖帶頸對(duì)焊法蘭結(jié)構(gòu)帶頸對(duì)焊法蘭的尺寸根據(jù)HG20592鋼制管法蘭、墊片、緊固件查得公稱直徑DN500MM公稱壓力PN25MPA法蘭外徑D730MM螺栓孔中心圓直徑660MM1D凹面密封面外徑615MM2凹面密封面內(nèi)徑576MM3凸面密封外徑575MM4法蘭盤厚度48MM短節(jié)高H125MM短節(jié)厚度12MM1過渡段圓角R12MM螺栓孔D36MM螺栓規(guī)格M33法蘭標(biāo)記法蘭WN50025FMHG205922009（6）、人孔的焊接及熱處理人孔的焊接工藝與筒體的焊接工藝一致，其焊縫編號(hào)A4；（7）、回轉(zhuǎn)式人孔結(jié)構(gòu)圖如下六、安全閥和接管一、設(shè)計(jì)條件公稱直徑DN100MM二、安全閥接管的計(jì)算參照GB150鋼制壓力容器附錄B超壓泄放裝置1、確定是否要補(bǔ)強(qiáng)按照GB150規(guī)定，由于接管公稱外徑已經(jīng)大于不另行補(bǔ)強(qiáng)的最大直徑89MM。故此開孔需要補(bǔ)強(qiáng)。（2）、補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算計(jì)算開孔后被削弱的金屬截面積A，查GB713鍋爐與壓力容器用鋼板52條款，確定算負(fù)偏差為03MM，其腐蝕裕量為15MM，得壁厚附加量為C18MM1C2開孔直徑D2C1116MMID查化工設(shè)備表36和37得筒體在設(shè)計(jì)溫度下材料的許用應(yīng)力170MPA，鋼管的許用應(yīng)力130MPA，材質(zhì)為20鋼，故TT強(qiáng)度削弱系數(shù)076經(jīng)圓整得1RFTORF筒體開孔處計(jì)算厚度927MMPDTI2接管有效厚度42MMETCNA103453D12REF2M、確定有效補(bǔ)強(qiáng)范圍因B2D2232MM則BD1476MMN2T故取大值，則B2232MM外側(cè)有效高度258MM1HNTD因258MM，故人孔的筒節(jié)的內(nèi)側(cè)有效高度取258MM2H、計(jì)算有效范圍內(nèi)用來(lái)補(bǔ)強(qiáng)的金屬面積EAA、計(jì)算殼體多余金屬截面積1102MMECN則（BD）（）2（）（）（1）1AECNTERF103782MB、計(jì)算人孔筒節(jié)多余的筒壁截面積2A42MM則ET05MMTPDTI2所以ARETRTEFCHFH221330242MC、計(jì)算焊縫金屬截面積3A取焊角高度為8MM，故焊縫截面積為120MM3A用來(lái)補(bǔ)強(qiáng)的金屬面積為55402A103453E123A2M2M由于A103453，故需要另行補(bǔ)強(qiáng)。（3）確定標(biāo)準(zhǔn)補(bǔ)強(qiáng)圈尺寸由于上計(jì)算可知，需要由補(bǔ)強(qiáng)圈提供的金屬截面積為A480514AE2M取補(bǔ)強(qiáng)圈厚度10MM，板厚負(fù)偏差03MMC1C由于補(bǔ)強(qiáng)圈與空氣接觸，有輕微腐蝕，取腐蝕裕量15MM，故2C補(bǔ)強(qiáng)圈有效厚度為82MMCE根據(jù)人孔和筒體的公稱直徑DN為100MM，查化工設(shè)備表611得補(bǔ)強(qiáng)圈外徑200MM。2D補(bǔ)強(qiáng)圈的有效面積為7052CA2M由此得到由補(bǔ)強(qiáng)圈提供的有效金屬截面積為705248051C24A2M故，此補(bǔ)強(qiáng)圈可用其標(biāo)記為DN10010DQ345RJB/T47362002（4）、確定補(bǔ)強(qiáng)圈的結(jié)構(gòu)及接管外伸量根據(jù)設(shè)備的工藝條件，可選擇D型補(bǔ)強(qiáng)圈，查化工設(shè)備圖611中的B型加強(qiáng)圈，內(nèi)徑ID530D其結(jié)構(gòu)圖如下（5）、法蘭的選擇及尺寸公稱直徑DN100MM公稱壓力PN157MPA外徑D108MM根據(jù)工藝設(shè)備的條件，選擇帶頸平焊法蘭，密封面形式為凹凸面（MFM），公稱壓力等級(jí)為25級(jí)根據(jù)HG/T20592鋼制管法蘭、墊片、緊固件查得法蘭外徑D235MM公稱直徑DN100MM螺栓孔中心圓直徑K190MM螺栓孔直徑L22MM螺紋公稱直徑THM20螺栓孔數(shù)量N8個(gè)帶頸平焊法蘭結(jié)構(gòu)圖如下七、排空口、排污口、氣相平衡口、氣相口、出液口、進(jìn)液口接管及法蘭選用一、設(shè)計(jì)條件排空口、排污口、氣相平衡口、氣相口、出液口、進(jìn)液口接管的公稱直徑DN50MM公稱壓力PN157MPA根據(jù)化工設(shè)備第六章第二節(jié)查613，接管的外伸出量長(zhǎng)度L150MM二、確定是否需要補(bǔ)強(qiáng)按照GB150規(guī)定，由于接管的公稱直徑外徑89MM不另行補(bǔ)強(qiáng)的最大直徑，故開孔不需要補(bǔ)強(qiáng)。三、接管的法蘭類型及鏈接尺寸根據(jù)化工設(shè)備第六章表62及設(shè)備工藝條件選擇法蘭類型為帶頸平焊法蘭，密封面形式為凹凸面（MFM）管法蘭的鏈接尺寸法蘭外徑D165MM螺栓孔中心圓直徑K125MM螺栓孔直徑L18MM螺紋公稱直徑THM16螺栓孔數(shù)量N4個(gè)帶頸平焊法蘭結(jié)構(gòu)圖如下四、接管的選用及基本尺寸根據(jù)設(shè)備的工藝及設(shè)計(jì)條件，其管的公稱直徑為DN50MM，長(zhǎng)度L150MM，其接管盡量與筒體的材料一致。五、法蘭及接管的焊接和組裝工藝根據(jù)前面的安全閥及接管的焊接工藝進(jìn)行參照，可以適當(dāng)修訂，其組裝工藝也根據(jù)安全閥及接管的組裝的工藝進(jìn)行參照，在其設(shè)備工藝的條件下可以做適當(dāng)修訂。八、其他接口接管一、根據(jù)設(shè)計(jì)條件可知液面計(jì)口、溫度計(jì)口、壓力計(jì)口接管的公稱直徑DN20MM公稱壓力PN157MPA根據(jù)化工設(shè)備第六章第二節(jié)查表613，接管伸出長(zhǎng)度L100MM。二、確定是否需要補(bǔ)強(qiáng)按照GB150規(guī)定，由于接管的公稱外