壓縮空氣儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)方案第一章緒論1.1設(shè)計(jì)背景所謂容器是指用于儲(chǔ)存氣體、液化氣體、液體和固體原料、中間產(chǎn)品或成品的設(shè)備。壓力容器是容器的一種，是指最高工作壓力P>O.IMPa容積V》25L,工作介質(zhì)為氣體、液化氣體或最高工作溫度高于或等于標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)液體的容器。它廣泛地用于化工、煉油、機(jī)械、動(dòng)力、輕工、紡織、冶金、核能及運(yùn)輸?shù)裙I(yè)部門，是生產(chǎn)過(guò)程中必不可少的設(shè)備⑴。隨著石油化工、電站鍋爐和原子能工業(yè)的迅猛發(fā)展，壓力容器制造技術(shù)也有了很大的發(fā)展，它主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面：一是壓力容器向大型化過(guò)渡，容器直徑和壁厚成倍增長(zhǎng)；二是低合金高強(qiáng)度鋼的廣泛應(yīng)用，大部分壓力容器均采用了各種級(jí)別的低合金高強(qiáng)度鋼；三是焊接新工藝、新技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使得焊接質(zhì)量進(jìn)一步提高，從而提高了這些大型產(chǎn)品質(zhì)量的可靠性。其中以壓力容器產(chǎn)品大型化、高參數(shù)化的趨勢(shì)尤為明顯。1OOO噸級(jí)的儲(chǔ)氣罐、2000噸級(jí)的煤液化反應(yīng)器、10000立方米的天然氣球罐（日本最大的天然氣球罐為3OOOO立方米）等已經(jīng)在我國(guó)大量應(yīng)用。壓力容器在石油化工、核工業(yè)、煤化工等領(lǐng)域中的應(yīng)用場(chǎng)合也日益苛刻。因此，耐高溫、高壓和耐腐蝕的壓力容器用材料的研制與開(kāi)發(fā)一直是壓力容器行業(yè)所面臨的重大課題。對(duì)此，各國(guó)均投入了大量的人力物力從事相關(guān)的研究工作。目前，壓力容器用材料的主要研究成果和技術(shù)進(jìn)步表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①材料的高純凈度：冶金工業(yè)整體技術(shù)水平和裝備水平的提高，極提高了材料的純凈度，提高了壓力容器用材料的力學(xué)性能指標(biāo)，提高了壓力容器的整體安全性；②材料的介質(zhì)適應(yīng)性：針對(duì)各種腐蝕性介質(zhì)和操作情況，已研究開(kāi)發(fā)出超級(jí)不銹鋼、雙相鋼、特種合金等金屬材料，使之適合各種應(yīng)用條件，給容器設(shè)計(jì)者以更多選擇的空間，為長(zhǎng)期安全生產(chǎn)提供了保證；③材料的應(yīng)用界限：針對(duì)高溫蠕變、回火脆化、低溫脆斷所進(jìn)行的研究，準(zhǔn)確地給出材料的適用圍；④更高強(qiáng)度材料的應(yīng)用：在設(shè)備大型化的要求下，傳統(tǒng)的材料已經(jīng)無(wú)法解決，諸如30000立方米天然氣球罐、200000立方米原油儲(chǔ)罐以及超高壓容器的選材問(wèn)題。目前b》800MPa高強(qiáng)材料的應(yīng)用正在引起國(guó)研究人員的廣泛關(guān)注罔。近年來(lái)，壓力容器制造業(yè)在裝備投資中，焊接設(shè)備的比例占了40%以上。正由于這些先進(jìn)高效焊接設(shè)備及工藝的采用，使壓力容器制造技術(shù)有了更大的提高和發(fā)展。就具體的壓力容器焊接而言，焊條電弧焊的比例已逐步縮小，而埋弧自動(dòng)焊、氬弧焊、CO氣體保護(hù)焊等先進(jìn)的焊接技術(shù)已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用；帶極堆焊、窄間隙埋弧焊和藥芯焊絲氣體保護(hù)焊等高效率的焊接方法設(shè)備已成為一些大型壓力容器廠必備的焊接設(shè)備；小管徑壁堆焊、管子-管板自動(dòng)旋轉(zhuǎn)氬弧焊、馬鞍形接管自動(dòng)焊等一系列新型焊機(jī)也在不少工廠中得到了應(yīng)用。這對(duì)于穩(wěn)定地提高壓力容器焊接質(zhì)量，提高壓力容器制造工藝水平，無(wú)疑將起到很大推動(dòng)作用。壓力容器是一個(gè)涉及多行業(yè)、多學(xué)科的綜合性產(chǎn)品，其建造技術(shù)涉及到冶金、機(jī)械加工、腐蝕與防腐、無(wú)損檢測(cè)及安全防護(hù)等眾多行業(yè)。隨著冶金、機(jī)械加工、焊接和無(wú)損檢測(cè)等技術(shù)的不斷進(jìn)步，特別是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為代表的信息技術(shù)的飛速發(fā)展，帶動(dòng)了相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在世界各國(guó)投入了大量人力物力進(jìn)行深入研究的基礎(chǔ)上，壓力容器技術(shù)領(lǐng)域也取得了相應(yīng)的進(jìn)展。為了生產(chǎn)和使用更安全、更具有經(jīng)濟(jì)性的壓力容器產(chǎn)品，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造、焊接和檢驗(yàn)方法已經(jīng)和正在不同程度地為新技術(shù)、新工藝所代替、而冶金機(jī)械加工、焊接和無(wú)損檢測(cè)等壓力容器相關(guān)行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，是壓力容器行業(yè)整體制造技術(shù)水平提高的前提條件。中國(guó)是壓力容器的生產(chǎn)大國(guó)，目前生產(chǎn)的目的主要是滿足國(guó)的需求。生產(chǎn)廠家的數(shù)量（約3200家）和相應(yīng)的裝備能力均為世界領(lǐng)先，從以儲(chǔ)氣罐為代表的重型容器到高壓氣體運(yùn)輸容器等特殊的容器，中國(guó)都有很強(qiáng)的生產(chǎn)能力，并且產(chǎn)品的價(jià)格和質(zhì)量都具有一定的競(jìng)爭(zhēng)力。多年的生產(chǎn)實(shí)踐和國(guó)家的規(guī)化管理，使我國(guó)的壓力容器行業(yè)形成了裝備齊全、人員配套、管理嚴(yán)格的生產(chǎn)格局，為我國(guó)的壓力容器產(chǎn)品走向世界奠定了基礎(chǔ)。隨著我國(guó)加入WT和國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速發(fā)展，壓力容器制造業(yè)今后也必然會(huì)有一個(gè)很大的發(fā)展，只有認(rèn)清發(fā)展趨勢(shì)，才能把握住自己的發(fā)展方向，才會(huì)使壓力容器制造業(yè)有更好的發(fā)展。1.2儲(chǔ)罐的用途及分類儲(chǔ)存設(shè)備又稱儲(chǔ)罐，主要是指用于儲(chǔ)存或盛裝氣體、液體、液化氣體等介質(zhì)的設(shè)備，在化工、石油、能源、輕工、環(huán)保、制藥及食品等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，如氫氣儲(chǔ)罐、液化石油氣儲(chǔ)罐、石油儲(chǔ)罐、液氨儲(chǔ)罐等。儲(chǔ)罐的壓力直接受溫度影響，且介質(zhì)往往易燃、易爆或有毒。儲(chǔ)罐的結(jié)構(gòu)形式主要有臥式儲(chǔ)罐、立式儲(chǔ)罐和球形儲(chǔ)罐。1.3儲(chǔ)存介質(zhì)的性質(zhì)儲(chǔ)存介質(zhì)的性質(zhì)，是選擇儲(chǔ)罐形式和儲(chǔ)存系統(tǒng)的一個(gè)重要因素。介質(zhì)最重要的特性有：可燃性、飽和蒸汽壓、密度、腐蝕性、毒性程度、化學(xué)反應(yīng)活性（如聚合趨勢(shì)）等。儲(chǔ)存介質(zhì)可燃性的分類和等級(jí)，可在有關(guān)消防規(guī)中查得。飽和蒸汽壓是指在一定溫度下的密閉容器中，當(dāng)達(dá)到氣液兩相平衡時(shí)氣液分界面上的蒸汽壓，它隨溫度而變化，但與容積的大小有關(guān)。對(duì)于液化石油氣和液化天然氣之類，都不是純凈物，而是一種混合物，此時(shí)的飽和蒸汽壓與混合比例有關(guān)，可根據(jù)道爾頓定律和拉烏爾定律進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)儲(chǔ)存的介質(zhì)為具有高粘度或高冰點(diǎn)的液體時(shí)，為保持其流動(dòng)性，就需要對(duì)儲(chǔ)存設(shè)備進(jìn)行加熱或保溫，使其保持便于輸送的狀態(tài)。儲(chǔ)存液體的密度，直接影響制造工藝和設(shè)備造價(jià)。而介質(zhì)的毒性程度則直接影響設(shè)備制造與管理的等級(jí)和安全附件的配置。儲(chǔ)存設(shè)備若盛裝液化氣體時(shí)，除了應(yīng)該考慮上述條件外，還應(yīng)注意液化氣體的膨脹性和壓縮性。液化氣體的體積會(huì)隨溫度的上升而膨脹，溫度的降低而收縮。如果環(huán)境溫度變化較大，儲(chǔ)罐就可能因超壓而爆破。為此，在儲(chǔ)存設(shè)備使用時(shí)必須嚴(yán)格控制儲(chǔ)罐的充裝量。當(dāng)儲(chǔ)罐的金屬溫度受大氣環(huán)境溫度影響時(shí)，其最低設(shè)計(jì)溫度可按該地區(qū)氣象資料，取氣象局實(shí)測(cè)的10年逐月平均最低溫度的最小值。隨著液化氣體溫度的下降，罐壓力也將較大幅度下降，此時(shí)罐體的應(yīng)力水平就有較大的降低。為此，在確定儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)溫度時(shí)，可按有關(guān)規(guī)定進(jìn)行低溫低應(yīng)力分析。當(dāng)儲(chǔ)罐部因溫度降低而使壓低于大氣壓時(shí)，還應(yīng)進(jìn)行罐體的穩(wěn)定性校核，以免發(fā)生失穩(wěn)失效。1.4設(shè)計(jì)任務(wù)針對(duì)化工廠中常見(jiàn)的氣體儲(chǔ)罐，完成主體設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)和附屬設(shè)備的選型設(shè)計(jì)，繪制總裝配圖和零件圖，并編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。1.5設(shè)計(jì)思想設(shè)計(jì)儲(chǔ)存設(shè)備，首先必須滿足各種給定的工藝要求，考慮儲(chǔ)存介質(zhì)的性質(zhì)、容量的大小、設(shè)置的位置、鋼材的耗量以及施工的條件等來(lái)確定儲(chǔ)罐的形式；在設(shè)計(jì)中還必須考慮場(chǎng)地的條件：環(huán)境溫度、風(fēng)載荷、地震載荷、雪載荷、地基條件等，因此設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)儲(chǔ)存設(shè)備時(shí)必須針對(duì)上述條件進(jìn)行綜合的考慮，以確定最佳的設(shè)計(jì)方案。綜合運(yùn)用所學(xué)的機(jī)械基礎(chǔ)課程知識(shí)，本著認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度，對(duì)儲(chǔ)罐進(jìn)行設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中綜合考慮了經(jīng)濟(jì)性，實(shí)用性，安全可靠性。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)。1.6設(shè)計(jì)特點(diǎn)壓力容器的外殼由筒體、封頭、密封裝置、開(kāi)孔接管、支座及安全附件六大部件組成。常、低壓化工設(shè)備通用零部件大都有標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)時(shí)可直接選用。本設(shè)計(jì)書(shū)主要介紹了儲(chǔ)氣罐的的筒體、封頭的設(shè)計(jì)計(jì)算，低壓通用零部件的選用。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)。1.7設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)詳見(jiàn)表1-1表1-1序號(hào)名稱指標(biāo)1設(shè)計(jì)壓力MPa:==^=340.62設(shè)計(jì)溫度C903最高工作壓力MPa0.554最高工作溫度C<905工作介質(zhì)壓縮空氣6主要受壓兀件的材料Q235-A7焊接接頭系數(shù)0.858腐蝕裕度mm2.09全容積3.010容器類別第一類第二章容器主要原件的設(shè)計(jì)2.1筒厚度的設(shè)計(jì)2.1筒厚度的設(shè)計(jì)全容積為3的臥式壓縮空氣儲(chǔ)罐，焊接系數(shù)為，根據(jù)HGT3154-1985=1000mm設(shè)計(jì)壓力Pc=0.6,此儲(chǔ)罐的最高工作溫度為90C,圓筒材料為Q235-A假設(shè)圓筒的厚度在6~16mr圍，查GB150-1998中表4-1,可得：疲勞極限強(qiáng)度=375,屈服極限強(qiáng)度=235,在90E時(shí)近似取為100C時(shí)的=113MPa利用公式，===3.13mm(2-1)查標(biāo)準(zhǔn)HG20580-1998《鋼制化工容器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)規(guī)定》及其中表7-3查得壓力容器專用鋼板厚度負(fù)偏差不大于0.25mm鋼板厚度負(fù)偏差為可以忽略，即，而有GB150-1998中知，腐蝕裕量=.2:則筒體的名義厚度3.13+0+2=5.13:根據(jù)鋼板的厚度規(guī)格，查《鋼板的常用厚度表》，圓整為=6mm

2.2封頭的設(shè)計(jì)從受力與制造角度分析，球形封頭是最理想的結(jié)構(gòu)形式，但其缺點(diǎn)是深度大，沖壓較困難;而橢圓形封頭深度比半徑小，易于沖壓成型，是目前低壓容器中用的較多的，故采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，各參數(shù)與筒體相同，則封頭的設(shè)計(jì)厚度：dPD.°.610003.32mm2[]c10.5F>21(2-2)考慮到鋼板負(fù)偏差，所以封頭厚度應(yīng)再加上C=C1+C2=2即Sn3.32+2=5.32mm根據(jù)鋼板的厚度規(guī)格，查《鋼板的常用厚度表》，圓整為Sn=6mm可見(jiàn)跟筒體等厚。由，得=/4=1000/4=250mm圭寸頭的容積：查標(biāo)準(zhǔn)JB/T4746-2002《鋼制壓力容器用封頭》中表1和表B.1、表B.2,選擇封頭的型號(hào)為EHA10006-Q235A橢圓形封頭表面積、容積、質(zhì)量見(jiàn)表2-1和圖1。表2-1封頭尺寸表公稱直徑DNmm總深度Hmm表面積A2m容積m3質(zhì)量Kg10002751.16250.150553.82.3人孔的選擇根據(jù)HG/T21518-2005《回轉(zhuǎn)蓋帶頸對(duì)焊法蘭人孔》，查表3-3,選用凹凸面的法蘭，其明細(xì)尺寸見(jiàn)下表：表2-2人孔尺寸表單位：mm密圭寸面型式凹凸面MFMD670b55do30公稱壓力PNMPa0.6D1585b260螺柱數(shù)量16公稱直徑DN400H1280A385螺母數(shù)量32dws42618H2135B175螺柱尺寸M210d386b60L250總質(zhì)量kg3662.4接管和法蘭表口：安全閥口，排廢口日如圖2所示:壓縮空氣氣儲(chǔ)罐應(yīng)設(shè)置排污口，進(jìn)氣口，出氣口，人孔，，溫度計(jì)口，壓力查HG/T20592-2009《鋼制管法蘭》中表8.23-3PN帶頸對(duì)焊鋼制管法蘭，選取各管口公稱直徑，查得各法蘭的尺寸。查HG/T20592-2009《鋼制管法蘭》中附錄D中表D-5,得各法蘭的質(zhì)量。查HG/T20592-2009《鋼制管法蘭》中表3.2.2,法蘭的密封面均采用MFM（凹凸面密封）。

表2-3選擇工藝接管序號(hào)工稱尺寸連接尺寸標(biāo)準(zhǔn)形式用途或名稱a200PN1.6DN200HG20592-97RF出氣口b16M161.5YB231-70螺紋進(jìn)氣口c32PN1.6DN32HG20592-97RF安全閥口d20M201.5YB231-70螺紋壓力表口e400人孔f2531YB231-70螺紋排污口2.5螺栓（螺柱）的選擇查HG/T20613-2009《鋼制管法蘭用緊固件》中表5.0.7-11和附錄中表A.0.1，得螺柱的長(zhǎng)度和平墊圈尺寸，見(jiàn)表2-4表2-4序號(hào)工稱直徑mm螺紋mm螺柱長(zhǎng)mm數(shù)量（個(gè)）螺柱長(zhǎng)mmha200M241301225444c32M16854173032.6鞍座選型和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)鞍座選型該臥式容器采用雙鞍式支座，初步選用輕型鞍座，材料選用首Q235-B先粗略計(jì)算支座負(fù)荷儲(chǔ)罐總質(zhì)量：W=W,W2W3（2-3）式中：W!—罐體的質(zhì)量，KgW2—水壓試驗(yàn)時(shí)水的質(zhì)量，KgW3—附件的質(zhì)量，Kg1罐體質(zhì)量W儲(chǔ)罐公稱容積為3m3,筒體公稱直徑DN=1000mm，由（2-4）,封頭容積0.1505m3,解得L=3.44m，即取L=3440mm罐體的自重由《壓力容器設(shè)計(jì)手冊(cè)》可查得，公稱直徑Dn1000mm，壁厚6mm,筒體重：m=(2-5),封頭自重為160Kg,故罐體自重W1508.762160829Kg830Kg水壓試驗(yàn)時(shí)水的質(zhì)量W儲(chǔ)罐的總?cè)莘eV3.0m3水壓試驗(yàn)充滿水，故取介質(zhì)密度為水1000kg/m3,故水壓試驗(yàn)時(shí)罐水重W3000Kg。其他附件質(zhì)量W人孔質(zhì)總量為366Kg，加上其他的附件總重約為600K?設(shè)備總質(zhì)量WWW1W2W383030006004430Kg，約為43.4KN則每個(gè)鞍座承受的重量為21.7kN。查JB4712.1-2007容器支座第一部分鞍式支座中表1,首先優(yōu)先選擇輕型支座。查JB4712.1-2007容器支座第一部分鞍式支座中表2。表2-5鞍座尺寸表公稱直徑DN1000腹板26墊板b4320允許載荷QkN140筋板l317046鞍座高度h200b2140e55底板L760d200螺栓間距婦600lb17036鞍座質(zhì)量Kg47110墊板弧長(zhǎng)1180增加100mm增加的質(zhì)量Kg7該對(duì)鞍座標(biāo)記為JB/T4712.1-2007鞍座A2000-S和JB/T4712.1-2007鞍座A2000-F。第三章開(kāi)孔強(qiáng)度設(shè)計(jì)根據(jù)GB15C中8.3，知該儲(chǔ)罐中只有人孔需要補(bǔ)強(qiáng)。3.1補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)方法的判斷其中開(kāi)孔直徑d=+2C=400+22=404mm(3-1)d</2=1000/2=500mm故可以采用等面積法進(jìn)行開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算(3-2)4043.321342mm22接管材料選用Q235-A其許用應(yīng)力=113根據(jù)GB150-1998中式8-1,A=d2et(1fr)殼體開(kāi)孔處的計(jì)算厚度=3.32mm強(qiáng)度削弱系數(shù)fr1,所以補(bǔ)強(qiáng)的面積：Ad(3-3)3.2有效補(bǔ)強(qiáng)圍1有效補(bǔ)強(qiáng)B(3-2)4043.321342mm22有效寬度B2d2404808mm(3-4)Bd2n2m4042626428mm(3-5)取最大值B808mm2外側(cè)有效高度根據(jù)GB15C中式8-8,得：TOC\o"1-5"\h\z===49.23mm(3-6)h1''接管實(shí)際外伸高度H1280mm(3-7)取最小的=49.23mm3側(cè)有效高度根據(jù)GB150-1998中式8-9,得：===50mm(3-8)h2''0h2min(h2',h2'')0(3-9)3.3有效補(bǔ)強(qiáng)面積根據(jù)GB15C中式8-10~式8-13,分別計(jì)算如下:=++(3-10)1筒體多余面積A(3-11)=(B-d)(-)-2()(1-)=(808-404)(4-3.32)-0=4052接管的多余面積(3-11)=2()+2()=20(3-12)3焊角去6mm焊縫金屬截面積162236=20(3-12)3焊角去6mm焊縫金屬截面積162236mm22(3-13)4補(bǔ)強(qiáng)面積=++=405+0+36=441mm因?yàn)锳eA,所以開(kāi)孔需另行補(bǔ)強(qiáng)另行補(bǔ)強(qiáng)面積為A-=1342-44仁901(3-14)3.4補(bǔ)強(qiáng)圈得設(shè)計(jì)根據(jù)管道公稱直徑=400mm&擇補(bǔ)強(qiáng)圈參照J(rèn)B/T4736取補(bǔ)強(qiáng)圈外徑=680;徑=426mm因?yàn)锽>,補(bǔ)償圈在有效補(bǔ)強(qiáng)圍；補(bǔ)償圈厚度為：===3.55mm(3-15)考慮到鋼板的負(fù)偏差故圓整為6mm第四章強(qiáng)度設(shè)計(jì)4.1水壓試驗(yàn)校核(4-1)試驗(yàn)壓力=1.25P=1.250.6=0.75M|a根據(jù)管道公稱直徑=400mm&擇補(bǔ)強(qiáng)圈(4-1)筒的薄膜應(yīng)力===93.375Mpa

(4-2)0.9=0.90.85235=180MPa鞍座(4-3)(4-4)即0.9>鞍座(4-3)(4-4)4.2圓筒軸向應(yīng)力彎矩計(jì)算圓筒的平均半徑=/2+/2=1000/2+6/2=503mm反力F=mg/2=21.7kN。1圓筒中間截面上的軸向彎矩剪力圖根據(jù)JB/T4731-2005中式7-2，得:=1.27N(4-5)2=1.27N(4-5)2鞍座平面上的軸向彎矩根據(jù)JB/T4731-2005中式7-3，得:=-21700220=-1.43Nmm(4-6)4.3筒的軸向應(yīng)力及校核根據(jù)JB/T4731-2005中式7-4~式7-7計(jì)算4.3筒的軸向應(yīng)力及校核1圓筒中間截面上由壓力及軸向彎矩引起的軸向應(yīng)力最高點(diǎn)處：=-=-=37.73Mpa（4-7）最低點(diǎn)處：=-=+=37.73Mpa（4-8）由壓力及軸向彎矩引起的軸向應(yīng)力計(jì)算并校核鞍座平面上，由壓力及軸向彎矩引起的軸向應(yīng)力，按下式計(jì)算：a）.當(dāng)圓筒在鞍座平面上或靠近鞍座處有加強(qiáng)圈或被封頭加強(qiáng)（即ARa/2）

時(shí)，軸向應(yīng)力3位于橫截面最高點(diǎn)處Q1.0,&1.0.則:=■=+=37.73MPa(4-9)b).在橫截面最低點(diǎn)處的軸向應(yīng)力4:=-=+=37.73MPa(4-10)3.圓筒軸向應(yīng)力校核A=0.00075(4-11)查《過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)》中圖4-8得，E2.00Q1.0,&1.0.則:=■=+=37.73MPa(4-9)b).在橫截面最低點(diǎn)處的軸向應(yīng)力4:=-=+=37.73MPa(4-10)3.圓筒軸向應(yīng)力校核A=0.00075(4-11)查《過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)》中圖4-8得，E2.00105，則B=EA=2.00.00075=100MPa(4-12)37.73MPa(4-13)113MPa(4-14)滿足條件＞4.4切向剪應(yīng)力的計(jì)算機(jī)校核1圓筒切向剪應(yīng)力的計(jì)算根據(jù)JB/T4731-2005中式7-9計(jì)算查JB/T4731-2005中表7-2,得：=0.880=0.401==9.5MPa(4-15)2圓筒被封頭加強(qiáng)(ARa/2)時(shí)，其最大剪應(yīng)力h根據(jù)JB/T4731-2005中式7-10，計(jì)算得:==4.33MPa(4-16)3切向剪應(yīng)力的校核圓筒的切向剪應(yīng)力不應(yīng)超過(guò)設(shè)計(jì)溫度下材料許用應(yīng)力的0.8倍，即0.8封頭的切向剪應(yīng)力，應(yīng)滿足1.25th而=9.5MPa0.8=0.8113=90.4MPa即0.81故圓筒滿足強(qiáng)度要求。K===1(4-17)===75MPa=1.57MPa1.25-=1.25113-4.33=137MPa(4-18)即1.25-故封頭滿足強(qiáng)度要求。4.5圓筒周向應(yīng)力的計(jì)算及校核b+1.56(4-20)所以鞍座墊片作為加強(qiáng)用的鞍座1在橫截面的最低點(diǎn)處：(4-22)其中k=0.1(容器焊在支座上)查JB/T47312005,表7-3知，K50.760F=3780N,=4mm,=4mm,=140mm=-=1.5MPa(4-23)2在鞍座邊角處當(dāng)L/=3440/503=6.84<8(4-24)A/凡=0.000987/1.008<0.5查JB/T47312005，表7-3知，心0.013=--=-7.3Pa(4-25)3鞍座墊板邊緣處圓筒中的周向應(yīng)力根據(jù)《過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)》第二版式5-25a:當(dāng)L/=21700/503=43.148=--=--=-27.65MPa(4-26)4周向應(yīng)力校核根據(jù)JB/T4731-2005中進(jìn)行校核由于=113MPa所以」1川故均滿足強(qiáng)度要求4.6鞍座應(yīng)力計(jì)算及校核1腹板水平分力及強(qiáng)度校核FsK9F鞍座包角120，查表JBT47312005中表7-5相應(yīng)K90.204則=0.20421700=4426.8N當(dāng)墊板起加強(qiáng)作用時(shí)：

貝ij==168mm(4-28)2.33MPa2查JB/T4731-2005中表5-1,得：sa147Mpa§貝ij==168mm(4-28)2.33MPa2查JB/T4731-2005中表5-1,得：sa147Mpa§3滿足要求92sa,即其強(qiáng)度合格。98Mpasa2鞍座壓縮應(yīng)力及強(qiáng)度校核查JBT47312005表7-6，因當(dāng)?shù)氐卣鸢l(fā)生幾率小，取!0.08^=mg=0.08=3473N(4-29)鋼底板對(duì)水泥基礎(chǔ)f0.4因?yàn)镕evmgf所以壓力按下式計(jì)算：=R+H=1000/2+168=668mm面積==1406=840(4-30)(4-31)(4-32)筋板腹板面積:=()=(760-50)6=4260=6+=6840+4260=9300x=-6-6--=-6-6-6-170=192mm；(4-45)(4-46)(4-48)(4-49)(4-50)=腹板與筋板組合截面斷面系數(shù)：(4-51)(4-52)(4-53)(4-54)(4-55)代入公式=-(4-56)=1.2(4-59)根據(jù)JB/T4731-2005中式7-32進(jìn)行校核滿足式IsaKosa和式satsa,即滿足強(qiáng)速要求4.7地震引起的地腳螺栓應(yīng)力1傾覆力矩計(jì)算==3473668=Nm（4-60）2由傾覆力矩引起的地腳螺栓拉應(yīng)力n=2,l==760mm,==314（4-61）地腳螺栓拉應(yīng)力為：==4.86MPa（4-62）載荷組合系數(shù)=1.2=147MPa滿足式即符合強(qiáng)度要求。3由地震引起的地腳螺栓剪應(yīng)力地腳螺栓剪應(yīng)力計(jì)算N=4（4-63）（4-64）即滿足式bt0-8bt符合強(qiáng)度要求。第五章焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.1焊接方法焊接技術(shù)就是高溫或高壓條件下，使用焊接材料（焊條或焊絲）將兩塊或兩塊以上的母材（待焊接的工件）連接成一個(gè)整體的操作方法。焊接技術(shù)主要應(yīng)用在金屬母材上，常用的有電弧焊，氬弧焊，CO2保護(hù)焊，氧氣-乙炔焊，激光焊接，電渣壓力焊等多種，塑料等非金屬材料亦可進(jìn)行焊接。金屬焊接方法有40種以上，主要分為熔焊、壓焊和釬焊三大類。熔焊是在焊接過(guò)程中將工件接口加熱至熔化狀態(tài)，不加壓力完成焊接的方法。熔焊時(shí)，熱源將待焊兩工件接口處迅速加熱熔化，形成熔池。熔池隨熱源向前移動(dòng)，冷卻后形成連續(xù)焊縫而將兩工件連接成為一體。在熔焊過(guò)程中，如果大氣與高溫的熔池直接接觸，大氣中的氧就會(huì)氧化金屬和各種合金元素。大氣中的氮、水蒸汽等進(jìn)入熔池，還會(huì)在隨后冷卻過(guò)程中在焊縫中形成氣孔、夾渣、裂紋等缺陷，惡化焊縫的質(zhì)量和性能。壓焊是在加壓條件下，使兩工件在固態(tài)下實(shí)現(xiàn)原子間結(jié)合，又稱固態(tài)焊接。常用的壓焊工藝是電阻對(duì)焊，當(dāng)電流通過(guò)兩工件的連接端時(shí)，該處因電阻很大而溫度上升，當(dāng)加熱至塑性狀態(tài)時(shí)，在軸向壓力作用下連接成為一體。各種壓焊方法的共同特點(diǎn)是在焊接過(guò)程中施加壓力而不加填充材料。多數(shù)壓焊方法如擴(kuò)散焊、高頻焊、冷壓焊等都沒(méi)有熔化過(guò)程，因而沒(méi)有象熔焊那樣的有益合金元素?zé)龘p，和有害元素侵入焊縫的問(wèn)題，從而簡(jiǎn)化了焊接過(guò)程，也改善了焊接安全衛(wèi)生條件。同時(shí)由于加熱溫度比熔焊低、加熱時(shí)間短，因而熱影響區(qū)小。許多難以用熔化焊焊接的材料，往往可以用壓焊焊成與母材同等強(qiáng)度的優(yōu)質(zhì)接頭。5.2焊接工藝及技術(shù)要求一、焊接技術(shù)對(duì)于壓力容器來(lái)說(shuō)，壓力容器各受壓部件的組裝大多采用焊接方式，焊縫的接頭形式和坡口形式的設(shè)計(jì)直接影響到焊接質(zhì)量與容器的安全，因而必須對(duì)容器的焊接接頭的結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。焊接是一個(gè)局部的迅速加熱和冷卻過(guò)程，焊接區(qū)由于受到四周工件本體的拘束而不能自由膨脹和收縮，冷卻后在焊件中便產(chǎn)生焊接應(yīng)力和變形。重要產(chǎn)品焊后都需要消除焊接應(yīng)力，矯正焊接變形。現(xiàn)代焊接技術(shù)已能焊出無(wú)外缺陷的、機(jī)械性能等于甚至高于被連接體的焊縫。被焊接體在空間的相互位置稱為焊接接頭，接頭處的強(qiáng)度除受焊縫質(zhì)量影響外，還與其幾何形狀、尺寸、受力情況和工作條件等有關(guān)。接頭的基本形式有對(duì)接、搭接、丁字接（正交接）和角接等。對(duì)接接頭焊縫的橫截面形狀，決定于被焊接體在焊接前的厚度和兩接邊的坡口形式。焊接較厚的鋼板時(shí)，為了焊透而在接邊處開(kāi)出各種形狀的坡口，以便較容易地送入焊條或焊絲。坡口形式有單面施焊的坡口和兩面施焊的坡口。選擇坡口形式時(shí)，除保證焊透外還應(yīng)考慮施焊方便，填充金屬量少，焊接變形小和坡口加工費(fèi)用低等因素。厚度不同的兩塊鋼板對(duì)接時(shí)，為避免截面急劇變化引起嚴(yán)重的應(yīng)力集中，常把較厚的板邊逐漸削薄，達(dá)到兩接邊處等厚。對(duì)接接頭的靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度比其他接頭高。在交變、沖擊載荷下或在低溫高壓容器中工作的聯(lián)接，常優(yōu)先采用對(duì)接接頭的焊接。搭接接頭的焊前準(zhǔn)備工作簡(jiǎn)單，裝配方便，焊接變形和殘余應(yīng)力較小，因而在工地安裝接頭和不重要的結(jié)構(gòu)上時(shí)常采用。一般來(lái)說(shuō)，搭接接頭不適于在交變載荷、腐蝕介質(zhì)、高溫或低溫等條件下工作。采用丁字接頭和角接頭通常是由于結(jié)構(gòu)上的需要。丁字接頭上未焊透的角焊縫工作特點(diǎn)與搭接接頭的角焊縫相似。當(dāng)焊縫與外力方向垂直時(shí)便成為正面角焊縫，這時(shí)焊縫表面形狀會(huì)引起不同程度的應(yīng)力集中；焊透的角焊縫受力情況與對(duì)接接頭相似。角接頭承載能力低，一般不單獨(dú)使用，只有在焊透時(shí)，或在外均有角焊縫時(shí)才有所改善，多用于封閉形結(jié)構(gòu)的拐角處。焊接產(chǎn)品比鉚接件、鑄件和鍛件重量輕，對(duì)于交通運(yùn)輸工具來(lái)說(shuō)可以減輕自重，節(jié)約能量。焊接的密封性好，適于制造各類容器。發(fā)展聯(lián)合加工工藝，使焊接與鍛造、鑄造相結(jié)合，可以制成大型、經(jīng)濟(jì)合理的鑄焊結(jié)構(gòu)和鍛焊結(jié)構(gòu)，經(jīng)濟(jì)效益很高。采用焊接工藝能有效利用材料，焊接結(jié)構(gòu)可以在不同部位采用不同性能的材料，充分發(fā)揮各種材料的特長(zhǎng)，達(dá)到經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)。焊接已成為現(xiàn)代工業(yè)中一種不可缺少，而且日益重要的加工工藝方法。在近代的金屬加工中，焊接比鑄造、鍛壓工藝發(fā)展較晚，但發(fā)展速度很快。焊接結(jié)構(gòu)的重