65立方液氨储罐的设计 课程设计

中北大学课 程 设 计 说 明 书学生姓名： 潘凯 学 号： 1102034232 学 院： 机械与动力工程学院 专 业： 过程装备与控制工程 题 目： （65）M3液氨储罐设计 指导教师： 闫宏伟 、 孟江 职称: 专业课老师 2014年06月16日 中北大学课程设计任务书 2013/2014 学年 第 二 学期学 院： 机械与动力工程学院 专 业： 过程装备与控制工程 学 生 姓 名： 潘凯 学 号： 1102034232 课程设计题目： （65）M3液氨储罐设计 起 迄 日 期： 06 月 16 日06月 27日 课程设计地点： 校内 指 导 教 师： 闫宏伟 、 孟江 基层教学组织负责人： 黄晋英 下达任务书日期: 2014年06月16日课 程 设 计 任 务 书1设计目的：使用国家最新压力容器标准、规范进行设计，掌握典型过程设备设计的全过程。掌握查阅和综合分析文献资料的能力，进行设计方法和设计方案的可行性研究和论证。掌握电算设计计算，要求设计思路清晰，计算数据准确、可靠，且正确掌握计算机操作和专业软件的使用。掌握工程图纸的计算机绘图。2设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：原始数据设计条件表序号项 目数 值单 位备 注1名 称液氨储罐2用 途液氨储存3最高工作压力 2.032MPa由介质温度确定4工作温度 -20485公称容积（Vg） 65M36工作压力波动情况可不考虑7装量系数(V) 0.858工作介质液氨（中度危害）9使用地点太原市室外10安装与地基要求11其它要求管口表接管代号公称尺寸连接尺寸标准连接面形式用途或名称aDN65HG/T20592RF液氨进口管bDN20HG/T20592RF排污阀接口cDN500HG/T21518RF人 孔dDN50HG/T20592RF空气进口管eDN40HG/T20592RF安全阀接管fDN20HG/T20592RF压力表接口gDN25HG/T20592RF液位计接口hDN65HG/T20592RF液氨出口管 设计内容1）设备工艺、结构设计；2）设备强度计算与校核；3）技术条件编制；4）绘制设备总装配图；5）编制设计说明书。3设计工作任务及工作量的要求包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等：1）设计说明书：主要内容包括：封面、设计任务书、目录、设计方案的分析和拟定、各部分结构尺寸的设计计算和确定、设计总结、参考文献等； 2）总装配图设计图纸应遵循国家机械制图标准和化工设备图样技术要求有关规定，图面布置要合理，结构表达要清楚、正确，图面要整洁，文字书写采用仿宋体、内容要详尽，图纸采用计算机绘制。 4主要参考文献：1 国家质量技术监督局，GB150-1998钢制压力容器，中国标准出版社，19982 国家质量技术监督局，压力容器安全技术监察规程，中国劳动社会保障出版社，19993 全国化工设备设计技术中心站，化工设备图样技术要求，2000，114 郑津洋、董其伍、桑芝富，过程设备设计，化学工业出版社，20015 黄振仁、魏新利，过程装备成套技术设计指南，化学工业出版社，20026 国家医药管理局上海医药设计院，化工工艺设计手册，化学工业出版社，19967 蔡纪宁主编，化工设备机械基础课程设计指导书，化学工业出版社，2003年5设计成果形式及要求：1）完成课程设计说明书一份； 2）草图一张（A1图纸一张）3）总装配图一张 (A1图纸一张)； 6工作计划及进度：2014年06月16日：布置任务、查阅资料并确定设计方法和步骤 06月17、18、19、20日：机械设计计算（强度计算与校核）及技术条件编制06月21日06月24日：设计图纸绘制（草图和装配图）06月25日06月26日：撰写设计说明书06月27日：答辩及成绩评定基层教学负责人审查意见： 签字： 年 月 日目录第一章 前言 1.1存储量1.2设备的选型及轮廓尺寸第二章 机械设计2.1结构设计2.1.1筒体及封头设计 材料的选择 筒体壁厚的设计计算 封头壁厚的设计计算第三章 接管及接管法兰设计 接管尺寸选择 管口表及连接标准 接管法兰的选择 垫片的选择 紧固件的选择 第四章 人孔的结构设计 密封面的选择 人孔的设计 核算开孔补强 第五章 支座的设计 支座的选择 支座的位置 液面计及安全阀选择 总体布局 焊接接头设计 第六章 强度校核 第七章参考文献 第一章 前言本设计是针对过程设备设计这门课程所安排的一次课程设计，是对这门课程的一次总结，要综合运用所学的知识并查阅相关书籍完成设计。 本设计的液料为液氨，它是一种无色液体。氨作为一种重要的化工原料，应用广泛。分子式NH3，分子量17.03，相对密度0.7714g/L，熔点-77.7，沸点-33.35，自燃点651.11，蒸汽压1013.08kPa(25.7)。蒸汽与空气混合物爆炸极限为1625%（最易引燃浓度为17%）氨在20水中溶解度34%,25时,在无水乙醇中溶解度10%,在甲醇中溶解度16%,溶于氯仿、乙醚,它是许多元素和化合物的良好溶剂。水溶液呈碱性。液态氨将侵蚀某些塑料制品,橡胶和涂层。遇热、明火，难以点燃而危险性极低，但氨和空气混合物达到上述浓度范围遇火和燃烧或爆炸，如有油类或其它可燃物存在则危险性极高。 设计基本思路：本设计综合考虑环境条件、介质的理化性质等因素，结合给定的工艺参数，机械按容器的选材、壁厚计算、强度核算、附件选择、焊缝标准的设计顺序，分别对储罐的筒体、封头、人孔接管、人孔补强、接管、管法兰、液位计、鞍座、焊接形式进行了设计和选择。设备的选择大都有相应的执行标准，设计时可以直接选用符合设计条件的标准设备零部件，也有一些设备没有相应标准，则选择合适的非标设备。 各项设计参数都正确参考了行业使用标准或国家标准，这样让设计有章可循，并考虑到结构方面的要求，合理地进行设计。第二章 设计选材及结构2.1工艺参数的设定2.1.1存储量由要求可初步确定储罐需满足储存量 W=0.9650.56281000=3292设计压力 根据化学化工物性数据手册查得50蒸汽压为2032.5kpa，可以判断设计的容器为储存内压压力容器，按压力容器安全技术监察规程规定，盛装液化气体无保冷设施的压力容器，其设计压力应不低于液化气50时的饱和蒸汽压力，而且查得当容器上装有安全阀时，取1.051.1倍的工作压力作为设计压力；所以 ，属于中压容器5。设计温度为50摄氏度，在-20200条件下工作属于常温容器。筒体的选材及结构 根据液氨的物性选择罐体材料，碳钢对液氨有良好的耐蚀性腐蚀率在0.1/年以下，且又属于中压储罐，可以考虑Q245R和Q345R这两种钢材。如果纯粹从技术角度看，建议选用Q245R类的低碳钢板， Q345R钢板的价格虽比20R贵，但在制造费用方面，同等重量设备的计价，Q345R钢板为比较经济。所以在此选择Q345R钢板作为制造筒体和封头材料。钢板标准号为GB6654-2011。 筒体结构设计为圆筒形。因为作为容器主体的圆柱形筒体，制造容易，安装内件方便，而且承压能力较好，这类容器应用最广。封头的结构及选材 封头有多种形式，半球形封头就单位容积的表面积来说为最小，需要的厚度是同样直径圆筒的二分之一，从受力来看，球形封头是最理想的结构形式，但缺点是深度大，直径小时，整体冲压困难，大直径采用分瓣冲压其拼焊工作量也较大。椭圆形封头的应力情况不如半球形封头均匀，但对于标准椭圆形封头与厚度相等的筒体连接时，可以达到与筒体等强度。它吸取了蝶形封头深度浅的优点，用冲压法易于成形，制造比球形封头容易，所以选择椭圆形封头，结构由半个椭球面和一圆柱直边段组成。封头取与筒体相同材料。第三章设计计算3.1筒体尺寸的计算 取L/Dn=4 算出=2731.6查标准并圆整取Dn=2800mm，查标准JB/T4746-2002钢制压力容器用封头中表B.1 EHA椭圆形封头内表面积、容积，如下表1 表3.1：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/28007408.85033.1198 算出L=11200mm取L=12000mm,L/DN=4.29(在36之间)满足要求。查 压力容器材料使用手册-碳钢及合金钢得Q345R的密度为7.85t/m3，熔点为1430，许用应力列于下表： 表3.2 Q345R的许用应力钢号板厚/在下列温度（）下的许用应力/ Mpa20100150200250300Q345R6161891891891831671531636185185183170157143366018118117316014713360100181181167150137123 圆筒的计算压力为2.13 Mpa,容器筒体的纵向焊接接头和封头的拼接接头都采用双面焊或相当于双面焊的全焊透的焊接接头，取焊接接头系数为1.00,全部无损探伤。在板厚为1636mm时取许用应力为185Mpa。液柱静压力gh=0.56639.82800=0.016Mpa而gh2.12=0.1% 1000时至少设一个人孔，压力容器上的开孔最好是圆形的，人孔公称直径最小尺寸为400。 综合考虑选择回转盖带颈对焊法兰人孔（HG/T21518-2005）, 48012公称压力Pn2.5、公称直径Dn450、=250、MFM型密封面、采用Q345R材料。其尺寸下表 表4.1 人孔标准尺寸表密封面型式凹凸面MFMD6704124公称压力Pn MPa2.562046螺柱数量20公称直径Dn500250A375螺母数量404812121B175螺柱尺寸M332170d506b42L250总质量kg302 图2人孔结构图开孔补强的计算开孔补强结构：压力容器开孔补强常用的形式可分为补强圈补强、厚壁管补强、整体锻件补强三种。补强圈补强是使用最为广泛的结构形式，它具有结构简单、制造方便、原材料易解决、安全、可靠等优点。在一般用途、条件不苛刻的条件下，可采用补强圈补强形式。但必须满足规定的条件。压力容器开孔补强的计算方法有多种，为了计算方便，采用等面积补强法，即壳体截面因开孔被削弱的承载面积，必须由补强材料予以等面积的补偿。当补强材料与被削弱壳体的材料相同时，则补强面积等于削弱的面积。补强材料采用Q345R。根据GB150中8.3，当设计压力小于或等于2.5MPa时，在壳体上开孔，两相邻开孔中心的间距大于两孔直径之和的两倍，且接管公称外径不大于89mm时，接管厚度满足表4.2要求时，不另行补强。 表4.2 不另外补强的接管最小厚度接管公称外径2532384548 57657689最小厚度3.5 4.05.06.04.2.1 补强设计方法判别按HG/T2158-2005，选用回转盖带颈对焊法兰人孔。开孔直径，在筒体上开孔，可用等面积进行开孔补强计算。内压容器开孔后所需的补强面积 式中 开孔直径：；2强度削弱系数：壳体开孔处的计算厚度接管有效厚度：则 4.2.2 有效补强范围壳体开孔后，在有效补强范围内，可作为补强的截面积（包括来自壳体、接管、焊缝金属、补强元件）根据GB/150式8-7得有效宽度：B=Max()=1023.2mm有效高度：根据GB/150式8-8，（实际外伸高度）故=Max()=95.91mm（实际内伸高度）4.2.3. 有效补强面积有效补强宽度B=2d筒体的有效厚度 筒体上多余金属面积： =（1023.2-511.6）（17.5-16.21）-215.2(17.5-16.21)(1-0.92)=656.83 人孔接管上多余金属面积： 接管计算厚度：所以焊缝金属截面积：按照GB985-80中角焊缝角尺寸的选择规定当材料厚度为1623mm时焊脚取8mm所以则有效补强面积： 比较的 满足以下条件的可选用补强圈补强：刚材的标准常温抗拉强度Mpa；补强圈厚度应小于或等于壳体壁厚的1.5倍；壳体名义厚度；设计压力；设计温度。可知本设计满足要求，则采用补强圈补强。所需另行补强的面积为：4.2.4补强圈的设计 为检验焊缝的紧密型，补强圈上钻M10的螺孔一个，以通入压缩空气检验焊缝质量。按照根据焊接接头分类，接管、人孔等与壳体连接的接头，补强圈与壳体连接的接头取D类焊缝。根据补强圈焊缝要求，并查得结构图为带补强圈焊缝T型接头，补强圈坡口取D型（查化工容器及设备简明设计手册）。查标准JB/T4736-2002得补强圈外径,内径则取490。计算补强圈厚度： 查标准补强圈厚度取16，由JB/T4736-2002查得补强圈质量为46.7kg。4.3 接管及附件的选择4.3.1接管选择： 容器接管一般应采用无缝钢管，所以本设计筒体上接管材料均选择无缝钢管20（GB9948）。查过程设备设计知当壳体上的开孔满足下述全部要求时，可不另行补强。 设计压力小于或等于2.5Mpa。 两相邻开孔中心的距离应不小于两孔直径之和的2倍。 接管公称外径小于或等于89。接管最小壁厚满足以下要求下表为不需另补强的尺寸要求 接管公称外径2532384548 57657689最小厚度3.5 4.05.06.0 根据化工工艺设计手册查得在压力在1.0到2.0Mpa时液氨流速约为2m/s，本设计要求流量约为3L/s根据初步确定进出料管直径d=24mm。根据要求查标准，液氨进出口接管取d7614公称直径为65mmm的接管，空气进出管选用d5712公称直径为50mm的无缝钢管，排污管用20（GB9948）无缝钢管尺寸d256热轧。排污管一端焊接在筒体下方，另一端用螺纹帽密封，制造便宜，操作方便。 表4.3接管尺寸表序号接管名称公称直径DN(mm)ds材料a液氨进出口管65761420（GB9948）b空气进出口管50571220（GB99948）c液位计接管2532820(GB9948)d压力表接管2025620(GB9948)e人孔接管45048012Q345（HG/T21518-2005）g排污管2025620(GB9948)F安全阀接管40451020(GB9948)可见以上所选接管都满足不需另行补强的要求。4.3.2管法兰及螺栓的选择： 由设计压力2.13Mpa查HG20592-20635-97中PN2.5Mpa板式平焊钢制管法兰（PL）知板式平焊钢制管法兰的密封面形式有突面（RF）和全平面（FF）。RF形式适用公称压力范围为0.252.5Mpa而FF形式适用公称压力范围为0.251.6Mpa,本设计压力为2.13Mpa故采用板式平焊钢制管法兰（RF）形式。 钢结构连接用螺栓性能等级分3.6、4.6、4.8、5.6、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9等10余个等级，其中8.8级及以上螺栓材质为低碳合金钢或中碳钢并经热处理（淬火、回火），通称为高强度螺栓，其余通称为普通螺栓。根据设计要求选定法兰后，则会得到与螺栓配套的螺栓。查HG20592-20635-97钢制管法兰中PN2.5板式平焊法兰选择以接管公称直径一致的钢制管法兰，得各法兰的尺寸和质量，详细尺寸将见表4.4表4.4法兰尺寸公称直径DN（mm）接管外径法兰外径法兰厚度法兰内径破口宽度密封面形式螺栓孔直径螺栓数法兰质量202510516264RF1440.94253211516335RF 1441.12404515018465RF1842.12505716520595RF1842.77657618522786RF1883.464504806705048512MFM 362057.6 法兰材料选用Q345R 图3 法兰简图 4.3.3压力表的选择 仪表类型的选用必须满足工艺生产的要求。例如是否需要远传、自动记录或报警；被侧介质的性质（如被测介质的温度高低、粘度大小、腐蚀性、脏污程度、是否易燃易爆等）是否对仪表提出特殊要求，现场环境条件（如湿度、温度、磁场强度、振动等）对仪表类型的要求等。因此根据工艺要求正确地选用仪表类型是保证仪表正常工作及安全生产的重要前提。化工行业所用的压力表有多种型号，根据液氨的性质查化工工艺设计手册常用的压力表型号为YA-100,管螺纹M201.5,压力表一端与带有相应螺纹的接管一端旋合，接管另一端焊接在筒体适合的位置。5.3螺栓（螺柱）的选择 根据要求法兰处用螺栓做紧固件，螺栓有多种材料和多种结构，选择时应考虑到设计的适用性和安全性。查HG/T 20613-2009 钢制管法兰用紧固件中表5.0.7-9和附录中表A.0.1,得螺柱的长度和平垫圈尺寸：表4.5 螺栓紧固件用平垫圈 mm公称直径螺纹螺柱长ha65M167017303b50M167017303c450M2413025444d25M125013242.5e40M166517303f20M125013242.54.3.5垫片的选择 法兰密封常用垫片，垫片有金属垫片、非金属垫片，合成垫片等多种，考虑经济性当非金属垫片能满足要求时首先使用非金属垫片。 由本设计压力和温度要求查化工工艺设计手册HG20606选用石棉橡胶垫片，其使用范围PN4.0 Mpa,t290,密封形式为RF（突面）。其尺寸如表4.6表4.6 垫片尺寸表符号法兰公称直径mm垫片内径D1垫片外径D2密封形式垫片材料垫片厚度mma202558RF石棉橡胶1.5b253268RF石棉橡胶1.5C404588RF石棉橡胶1.5d5057102RF石棉橡胶1.5e6576122RF石棉橡胶1.5f450478555RF石棉橡胶3 图4 垫片结构图4.3.4安全阀的选择 查化工工艺设计手册知液氨常用安全阀有A21H-40其公称直径是15mm到25mm公称压力为1.6-4.0Mpa使用温度t200和A41H-40其公称直径为32mm到48mm公称压力为1.3到4.0Mpa,使用温度t300。根据本设计要求选用公称直径为40mm的弹簧封闭微启式安全阀，材料为不锈钢。 图6安全阀结构4.3.3液面计的设计 液面计的种类很多，常用的有玻璃板液面计和玻璃板液面计。它们都是外购的标准件，只需要选用。玻璃板液面计有三种：透光式玻璃板液面计、反射式玻璃板液面计、视镜式玻璃板液面计。根据设计要求选用查标准HG21589.-1995选用透光式玻璃板液面计，型号T；利用连通器原理，通过液面计的玻璃板视窗可以观察容器内部液面位置的变动情况。结构形式：保温型W,钢板Q345. 图 5磁性液面计 4.7鞍座的选择鞍座结构和材料的选取 卧式容器的支座有三种形式：鞍座、圈座、和支腿，常见的卧式容器和大型卧式储罐、换热器等多采用鞍座，它是应用得最为广泛的一种卧式容器支座。置于支座上的卧式容器，其情况和梁相似，有材料力学分析可知，梁弯曲产生的应力与支点的数目和位置有关。当尺寸和载荷一定时多支点在梁内产生的应力较小，因此支座数目似乎应该多些好。但对于大型卧式容器而言，当采用多支座时，如果各支座的水平高度有差异或地基沉陷不均匀，或壳体不直不圆等微小差异以及容器不同部位受力挠曲的相对变形不同，是支座反力难以为个支点平均分摊，导致课题应力增大，因而体现不出多制作的优点，故一般情况采用双支座。此外，卧式容器由于温度或载荷变化时都会产生轴向的伸缩，因此容器两端的支座不能都固定在基础上，必须有一端能在基础上滑动，以避免产生过大的附加应力。通常的做法是将一个支座上的地脚螺栓孔做成长圆形，并且螺母不上紧，使其成为活动支座，而另一支座仍为固定支座。 所以本设计就采用这种支座结构。根据设备的公称直径和容器的重量参照鞍座标准JB/T4712-2011选取鞍座结构及尺寸。鞍座的材料（除加强垫板除外）为Q235-A，加强垫板的材料应与设备壳体材料相同为Q345。4.7.2鞍座位置的确定 双鞍座卧式容器的受力状态可简化为受均布载荷的外伸梁，由材料力学知，当外伸长度A=0.207L时，跨度中央的弯矩与支座截面处的弯矩绝对值相等，所以一般近似取,其中L取两封头切线间距离，A为鞍座中心线至封头切线间距离。A0.2L=0.212000+252)=2410 当鞍座邻近封头时，则封头对支座处筒体有加强刚性的作用。为了充分利用这一加强效应，在满足下应尽量使.A0.5()=710.23 综合以上取A=710mm则两鞍座间距S=(L+2h)-2A=10710mm,鞍座位置及结构如下图所示。 图5鞍座位置及结构4.7.3鞍座载荷计算 筒体的质量：查得圆筒体材料Q345密度=7850/m,筒体长度加上封头的直边长度为12.04m,则=3.142.8(12+0.04) 0.0207850=5935.48 封头的质量:根据封头的名义厚度查得2:1标准椭圆形封头理论质量为1367.8。故=1367.82=2735.6kg 水压试验时水的质量：由常用压力容器手册查得公称直径2800mm厚20mm的标准椭圆封头的容积为3.1198,则容器容积为： 水重 =80.091000=80090。 附件的质量：人孔重245kg,人孔补强重46.7kg,进出料管约100kg,液面计、安全阀、排污阀等附件总质量约为120kg.故=511.7kg 所以设备总质量为89248.36kg.即G=9.8mg874.63kN1,3,5.每个鞍座所受支座反力F=437.32KN鞍座尺寸标准 查JB/T4712.1-4712.4-2007选公称直径DN=2800mm轻型(A),120包角、焊制、带垫板，高度为250mm的鞍座，允许载荷Q445kN437.32kN。由公称直径查压力容器与化工设备实用手册得具体尺寸如下表：表4.7 鞍座标准尺寸表公称直径DN2800腹板10垫板430允许载荷Q/kN295筋板29510鞍座高度h250260e80底板1280260螺栓间距11202208螺孔/孔长/螺纹D/l24/40M2012垫板弧长2100鞍座质量Kg162 第五章 容器焊缝标准压力容器焊接结构设计要求 焊缝分散原则；避免焊缝多条相交原则；对称质心布置原则；避开应力复杂区或应力峰值去原则；对接钢板的等厚连接原则；接头设计的开敞性原则；焊接坡口的设计原则（焊缝填充金属尽量少；避免产生缺陷；焊缝坡口对称；有利于焊接防护；焊工操作方便；复合钢板的坡口应有利于减少过渡层焊缝金属的稀释率）。筒体与椭圆封头的焊接接头 压力容器受压部分的焊接接头分为A、B、C、D四类，查得封头与圆筒连接的环向接头采用A类焊缝。 焊接方法：采用手工电弧焊，其原理是利用电弧热量融化焊条和母材，由融化的金属结晶凝固而形成接缝，焊接材料为碳钢、低合金钢、不锈钢，应用范围广，适用短小焊缝及全位置施焊，可适用在静止、冲击和振动载荷下工作的坚固密实的焊缝焊接，这种方法灵活方便，适应性强，设备简单，维修方便，生产率低，劳动强度高。 封头与圆筒等厚采用对接焊接。平行长度任取。坡口形式为Y型坡口。 根据Q345R的抗拉强度=490Mpa和屈服点=325Mpa选择E50系列（强度要求：490Mpa；400Mpa）的焊条，型号为E5014.该型号的焊条是铁粉钛型药皮（药皮成分：氧化钛30%，加铁粉），适用于全位置焊接，熔敷效率较高，其结构如下图 Y型坡口筒体和封头的焊接：=620 =6070 b=02 p=2 3管法兰与接管的焊接接头管法兰与接管焊接接头形式和尺寸参照标准HG20605-97,根据公称通经选择相应的坡口宽度结构如附图中为几种常用的管法兰与结接管焊接形式的局部放大图。 接管与壳体的焊接接头 本设计除人孔接管带补强圈外其它接管都是不带补强圈的插入式接管，接管插入壳体，接管与壳体间的焊接有全焊透和部分焊头两种，它们的焊接接头均属T形或角接接头。选择HG20583-1998标准中代号为G2的接头形式，基本尺寸为；，且，它适用于，因为所选接管的厚度都为壳体厚度的一半，壳体的厚度为24mm，所以符合要求。选择全焊透工艺，可用于交变载荷，低温及有较大温度梯度工况。如附图中的局部放大图所示4,5。 图5.1带补强圈焊接接头结构=50+5302 b=2+0.5,51,t ,=8) k0.76各附件接管的布局 为了便于操作及考虑到开孔的安全性要求，本设计中将安全阀接管、进料接管、压力表接管、人孔接管、放空口接管成直线依次布局在筒体上方，其中安全阀、压力表、进料管以及左右接管和筒体左右直边间的距离均为800mm，人孔接管与放空管间距离为2000mm,压力表与人孔接管间距离为2800mm。 排污口接管和出料管布置在筒体下方，排污口接管在左封头与左支座之间，距左封头直边200mm处，出料管在右封头直边与右支座之间距右封头直边250mm处。进料管内伸长度为1650mm，排污管和出料管内伸长度为0，其余的接管内伸长度均为10mm,其中排污管和出料管外伸长度为150mm，人孔接管外伸长度为250mm，液面计外伸长度300mm,其余接管外伸长度均为200mm,具体布局见装配图。第六章校核计算（用SW6软件）7.1封头的校核内压椭圆封头校核计算单位 压力容器专用计算软件 计算条件椭圆封头简图计算压力Pc 2.13MPa设计温度t 50.00 C内径Di 2800.00mm曲面高度hi 450.00mm材料 Q345R(热轧) (板材)设计温度许用应力 st 185.00MPa试验温度许用应力 s 185.00MPa钢板负偏差C1 0.80mm腐蚀裕量C2 2.00mm焊接接头系数 f 0.90厚度及重量计算形状系数 K = = 1.0000计算厚度 d = = 16.21mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 17.70mm最小厚度 dmin = 6.00mm名义厚度 dn = 19.01mm结论 满足最小厚度要求重量 1367.8 Kg压 力 计 算最大允许工作压力 Pw= = 2.09840MPa结论 合格6.2筒体的校核内压圆筒校核计算单位压力容器专用计算软件 计算条件筒体简图计算压力Pc 2.13MPa设计温度t 50.00 C内径Di 2800.00mm材料 Q345R(热轧) ( 板材 )试验温度许用应力 s 185.00MPa设计温度许用应力 st 185.00MPa试验温度下屈服点 ss 345.00MPa钢板负偏差C1 0.80mm腐蚀裕量C2 2.00mm焊接接头系数 f 0.90厚度及重量计算计算厚度 d = = 16.21mm有效厚度 de =dn - C1- C2= 17.7mm名义厚度 dn = 19.01mm重量 5935.48Kg压力试验时应力校核压力试验类型 液压试验试验压力值PT = 1.25P = 2.7000 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力水平 sTsT 0.90 ss = 310.50MPa试验压力下圆筒的应力 sT = = 174.92 MPa校核条件 sT sT校核结果 合格压力及应力计算最大允许工作压力 Pw= = 2.91731MPa设计温度下计算应力 st = = 137.99MPastf 189.00MPa校核条件stf st结论 合格6.3接管的校核开孔补强计算计算单位压力容器专用计算软件 接 管: A1, 7614计 算 方 法 : GB150-1998等 面 积 补 强 法, 单 孔设 计 条 件简 图计算压力pc2.13MPa设计温度50壳体型式圆形筒体壳体材料名称及类型Q345R(热轧)板材壳体开孔处焊接接头系数0.9壳体内直径Di21800mm壳体开孔处名义厚度n20mm壳体厚度负偏差C10.8mm壳体腐蚀裕量C22mm壳体材料许用应力t185MPa 接管实际外伸长度200mm接管实际内伸长度10mm接管材料20(GB9948)接管焊接接头系数0.9名称及类型管材接管腐蚀裕量2mm补强圈材料名称凸形封头开孔中心至封头轴线的距离mm补强圈外径mm补强圈厚度mm接管厚度负偏差C1t 1.75mm补强圈厚度负偏差C1r mm接管材料许用应力t150.1MPa补强圈许用应力tMPa开 孔 补 强 计 算壳体计算厚度 10.2mm接管计算厚度t0.343 mm补强圈强度削弱系数 frr0接管材料强度削弱系数 fr0.794开孔直径d55.5mm补强区有效宽度B115.5 mm接管有效外伸长度h127.87mm接管有效内伸长度h28 mm开孔削弱所需的补强面积A 609.1mm2壳体多余金属面积A1212 mm2接管多余金属面积A2543.6mm2补强区内的焊缝面积A336 mm2A1+A2+A3=791.5 mm2 ，大于A，不需另加补强。补强圈面积A4mm2A-(A1+A2+A3)mm2结论: 补强满足要求,不需另加补强。开孔补强计算计算单位压力容器专用计算软件 接 管: A2, 7614计 算 方 法 : GB150-1998等 面 积 补 强 法, 单 孔设 计 条 件简 图计算压力pc2.13MPa设计温度50壳体型式圆形筒体壳体材料名称及类型Q345R(热轧)板材壳体开孔处焊接接头系数0.9壳体内直径Di2800mm壳体开孔处名义厚度n20mm壳体厚度负偏差C10.80mm壳体腐蚀裕量C22mm壳体材料许用应力t185MPa 接管实际外伸长度150mm接管实际内伸长度0mm接管材料20(GB9948)接管焊接接头系数0.9名称及类型管材接管腐蚀裕量2mm补强圈材料名称凸形封头开孔中心至封头轴线的距离mm补强圈外径mm补强圈厚度mm接管厚度负偏差C1t 1.75mm补强圈厚度负偏差C1r mm接管材料许用应力t150.1MPa补强圈许用应力tMPa开 孔 补 强 计 算壳体计算厚度 10.2mm接管计算厚度t0.343 mm补强圈强度削弱系数 frr0接管材料强度削弱系数 fr0.794开孔直径d55.5mm补强区有效宽度B115.5 mm接管有效外伸长度h127.87mm接管有效内伸长度h20 mm开孔削弱所需的补强面积A 609.1mm2壳体多余金属面积A1212 mm2接管多余金属面积A2438.7mm2补强区内的焊缝面积A336 mm2A1+A2+A3=686.7 mm2 ，大于A，不需另加补强。补强圈面积A4mm2A-(A1+A2+A3)mm2结论: 补强满足要求,不需另加补强。开孔补强计算计算单位压力容器专用计算软件 接 管: A3, 5712计 算 方 法 : GB150-1998等 面 积 补 强 法, 单 孔设 计 条 件简 图计算压力pc2.13MPa设计温度50壳体型式圆形筒体壳体材料名称及类型Q345R(热轧)板材壳体开孔处焊接接头系数0.9壳体内直径Di2800mm壳体开孔处名义厚度n20mm壳体厚度负偏差C10.80mm壳体腐蚀裕量C22mm壳体材料许用应力t185MPa 接管实际外伸长度200mm接管实际内伸长度10mm接管材料20(GB9948)接管焊接接头系数0.9名称及类型管材接管腐蚀裕量2mm补强圈材料名称凸形封头开孔中心至封头轴线的距离mm补强圈外径mm补强圈厚度mm接管厚度负偏差C1t 1.5mm补强圈厚度负偏差C1r mm接管材料许用应力t150.1MPa补强圈许用应力tMPa开 孔 补 强 计 算壳体计算厚度 10.2mm接管计算厚度t0.236 mm补强圈强度削弱系数 frr0接管材料强度削弱系数 fr0.794开孔直径d40mm补强区有效宽度B96 mm接管有效外伸长度h121.91mm接管有效内伸长度h28 mm开孔削弱所需的补强面积A 443.7mm2壳体多余金属面积A1199.5 mm2接管多余金属面积A2370.2mm2补强区内的焊缝面积A336 mm2A1+A2+A3=605.7 mm2 ，大于A，不需另加补强。补强圈面积A4mm2A-(A1+A2+A3)mm2结论: 补强满足要求,不需另加补强。开孔补强计算计算单位压力容器专用计算软件 接 管: A4, 4510计 算 方 法 : GB150-1998等 面 积 补 强 法, 单 孔设 计 条 件简 图计算压力pc2.13MPa设计温度50壳体型式圆形筒体壳体材料名称及类型Q345R(热轧)板材壳体开孔处焊接接头系数0.9壳体内直径Di2800mm壳体开孔处名义厚度n20mm壳体厚度负偏差C10.80mm壳体腐蚀裕量C22mm壳体材料许用应力t185MPa 接管实际外伸长度200mm接管实际内伸长度10mm接管材料20(GB9948)接管焊接接头系数0.9名称及类型管材接管腐蚀裕量2mm补强圈材料名称凸形封头开孔中心至封头轴线的距离mm补强圈外径mm补强圈厚度mm接管厚度负偏差C1t 1.25mm补强圈厚度负偏差C1r mm接管材料许用应力t150.1MPa补强圈许用应力tMPa开 孔 补 强 计 算壳体计算厚度 10.2mm接管计算厚度t0.179 mm补强圈强度削弱系数 frr0接管材料强度削弱系数 fr0.794开孔直径d31.5mm补强区有效宽度B83.5 mm接管有效外伸长度h117.75