2022年液氯卧式储罐设计.pdf

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1、液氯卧式储罐设计目录第 1 章 绪论 . 1 第 2 章 工艺设计 . 3 2、1 储罐存储量 . 3 2、2 储罐设备的选型 . 3 第 3 章 结构设计 . 4 3、1 筒体及封头设计 . 4 3、1、1 材料的选择 . 4 3、1、2 筒体壁厚设计 . 4 3、1、3 封头壁厚设计 . 6 3、2 接管的选取 . 6 3、3 法兰的选取 . 7 3、4 垫片的选取 . 8 3、5 螺栓的选取 . 9 3、6 人孔的选取 . 10 3、6、1 人孔的结构设计 . 10 3、6、2 核算开孔补强 . 11 3、7 安全阀、液位计与压力表的选取. 13 3、8 容器支座的设计 . 16 3、8

2、、1 支座的选择 . 16 3、8、2 鞍座位置的确定 . 17 3、9 总体布局 . 18 第 4 章 强度计算 . 18 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 1 页，共 29 页 - - - - - - - - - - 液氯卧式储罐设计4、1 弯矩与剪力的计算 . 18 4、2 圆筒轴向应力计算及校核. 20 4、2、1 圆筒轴向应力计算 . 20 4、2、2 圆筒轴向应力校核 . 21 4、3 圆筒与封头切应力计算及校核. 21 4、4 鞍座截面处圆筒的周向应力计算及校核. 22 第 5

3、 章 焊接结构设计 . 24 5、1 焊接接头设计 . 24 5、2 焊条的选择 . 26 设计心得 . 26 参考文献 . 27精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 2 页，共 29 页 - - - - - - - - - - 液氯卧式储罐设计第 1 章 绪论在固定位置使用、 以介质储存为目的的容器称为储罐,如加氢站用高压氢气储罐、 液化石油气储罐、战略石油储罐、天然气接收站用液化天然气储罐等; 储罐有多种分类方法 ,按几何形状分为卧式圆柱形储罐、 立式平底筒形储罐、 球形储罐 ;按温度划分为

4、低温储罐 (或称为低温储槽 )、常温储罐 (90) 与高温储罐 (90250 );按材料可划分为非金属储罐、 金属储罐与复合材料储罐 ;按所处的位置又可分为地面储罐、地下储罐、半地下储罐与海上储罐等。单罐容积大于1000m3 的可称为大型储罐。金属制焊接式储罐就是应用最多的一种储存设备,目前国际上最大的金属储罐的容量已达到2 105m3。储罐通常就是由板、壳组合而成的焊接结构。圆柱形筒体、球形封头、椭圆形封头、碟形封头、球冠形封头、锥形封头与膨胀节所对应的壳分别就是圆柱壳、球壳、椭球壳、球冠+环壳、球冠、锥壳与环形板 +环壳,而平盖 (或平封头 )、环形板、法兰、管板等受压元件分别对应于圆平板

5、、环形板(外半径与内半径之差大10 倍的板厚 )、环(外半径与内半径之差小于 10 倍的板厚 )以及弹性基础圆平板。上述7 种壳与板可以组合成各种储罐结构形式,再加上密封元件、支座、安全附件等就构成了一台完整的储罐。图1、1 为一台卧式储罐的总体结构图 ,下面结合该图对储罐的基本组成作简单介绍。图 1、1 储罐总体结构(1) 筒体筒体的作用就是提供工艺所需的承压空间,就是储罐最主要的受压元件之一,其内直径与容积往往需由工艺计算确定。 圆柱形筒体 (即圆筒 ) 与球形筒体就是工程中最常用的筒体精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - -

6、- - - - - - - -第 3 页，共 29 页 - - - - - - - - - - 液氯卧式储罐设计结构。圆筒按其结构可分为单层式与组合式两大类。(2) 封头根据几何形状的不同 , 封头可以分为球形、椭圆形、碟形、球冠形、锥壳与平盖等几种, 其中球形、椭圆形、碟形与球冠形封头又统称为凸形封头。(3) 法兰储罐上需要有许多密封装置,如封头与筒体间的可拆式连接、 容器接管与外管道间的可拆连接以及人孔、 手孔盖的连接等 ,储罐能否正常、 安全地运行在很大程度上取决于密封装置的可靠性。(4) 开孔与接管由于工艺要求与检修的需要,常在储罐的筒体或封头上开设各种大小的孔或安装接管,如人孔、手孔

7、、视镜孔、物料进出口接管以及安装压力表、液面计、安全阀、测温仪表等接管开孔。筒体或封头上开孔后 ,开孔部位的强度被削弱,并使该处的应力增大。这种削弱程度随开孔直径的增大而加大,因而容器上应尽量减少开孔的数量,尤其要避免开大孔。对容器上已开设的孔 ,还应进行开孔补强设计 ,以确保所需的强度。(5) 支座储罐靠支座支承并固定在基础上。 圆筒形容器与球形容器的支座各不相同,圆筒形容器支座分立式容器支座与卧式容器支座两类,其中立式容器支座又有腿式支座、支承式支座、耳式支座与裙式支座四种;而球形容器多采用柱式或裙式支座。(6) 安全附件由于储罐的使用特点及其内部介质的化学工艺特性,往往需要在容器上设置一

8、些安全装置与测量、控制仪表来监控工作介质的参数,以保证储罐的使用安全与工艺过程的正常进行。储罐的安全附件主要有安全阀、爆破片装置、紧急切断阀、安全联锁装置、压力表、液面计、测温仪表等。上述六大部件 (筒体、封头、法兰、开孔接管、支座及安全附件) 即构成了一台储罐的外壳。对于储存用的容器,这一外壳即为容器本身;对于用于化学反应、传热、分离等工艺过程的容器 ,则须在外壳内装入工艺所要求的内件,才能构成一个完整的产品。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 4 页，共 29 页 - - - - - -

9、- - - - 液氯卧式储罐设计第 2 章 工艺设计2、1 储罐存储量盛装液氯的储罐设计存储量tVW式中:W-存储量 ,t; -装量系数 ; V-储罐容积 ,m3; t-设计温度下的饱与溶液的密度,t/m3。由某些无机物重要物理性质表查得,液氯的密度为 1314kg/m3 。根据设计条件t282631412580.VWt2、2 储罐设备的选型目前我国普遍采用常温压力储罐一般有两种形式,球形储罐与圆筒型储罐。 因为圆筒形储罐加工制造安装简单,安装费用少 ,但金属耗量大 ,占地面积大 ,所以在总储量小于500m3,单罐容积小于 100m3时,选用卧式储罐比较经济。粗略计算储罐的内径 :LDi24=

10、25m3一般DL=36,取DL=4, 得1997iDmm,圆整为 2000mm。就力学性能而言 ,半球形封头效果较好 ,但就是冲压工艺较难 ,不易成型。根据 GB/T25198-2010储罐封头 选用 EHA 椭圆形封头 ,公称直径ND=2000mm,总深度 H=525mm,内表面积 A=4、493m2,容积 V=1、1257m3 。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 5 页，共 29 页 - - - - - - - - - - 液氯卧式储罐设计图 2、1 椭圆形封头储罐体积 V=32m252

11、4封头VLDi则m24.7241257.12254222iDVVL封头,圆整得 L=7800mm。90.320007800iDL符合设计要求32m75.261257.128.74424封头实VLDVi7%1002525754.26%100VVV实5% 符合设计要求综上所述 ,筒体的公称直径为iD=2000mm,长度 L=7800mm。第 3 章 结构设计3、1 筒体及封头设计3、1、1 材料的选择考虑液氯的特性以及材料的综合机械性能与使用的经济性,根据过程设备设计 选择Q345R 作 为 制 造 筒 体 与 封 头 的 材料 。Q345R 为 储 罐 专 用 钢 板 ,50 时的 许 用 应

12、力MPa170t(=616mm)。3、1、2 筒体壁厚设计(1)设计压力 P精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 6 页，共 29 页 - - - - - - - - - - 液氯卧式储罐设计液氯储罐的工作温度 -1050,故取设计温度t=50。由储罐介质手册查得该温度下的绝对饱与蒸气压为1、401MPa。在本次设计中的液氯储罐上装有安全阀,通常认为设计压力为工作压力的1、051、1 倍,所以设计压力 P=1、1 (1、4010、1)=1、432MPa。(2)液柱静压力静PMPa026.0281

13、.91314igDP静（3）计算压力cP%82.1100432.1026.0PP静5%, 可忽略液柱静压力影响 ,所以cP=P=1、432MPa。（4）焊接接头系数本次液氯储罐的设计采用双面焊对接接头,100%无损检测 ,焊接接头系数取 1。（5）筒体计算厚度mm46.8432.1117022000432.12cticPDP取厚度负偏差mm25.01C,腐蚀裕度mm22C; 设计厚度mm71.10225.046.821CCd查钢材标准规格 , 将其圆整为 12mm; 即名义厚度mm12n,有效厚度mm75.9225.01221CCne。检查:mm12n在 616mm范围,故名义厚度取 12mm

14、 合适。（6）水压试验水压试验时 ,液体的温度不低于5,取 20; Q345R:170tMPa,345sMPa。79.11432.125.125.1tTPPMPa 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 7 页，共 29 页 - - - - - - - - - - 液氯卧式储罐设计水压试验时应力 : 48.18475.92)75.92000(79.12)(eeiTTDPMPa 水压试验许用应力 :50.31034519.09.0sMPa Ts9.0故筒体满足水压试验要求。3、1、3 封头壁厚设计标

15、准椭圆形封头形状系数k=1。mm44.8432.15.0117022000432.115 .02cticPDKP取厚度负偏差mm25.01C,腐蚀裕度mm22C; 设计厚度mm69.10225.044.821CCd查钢材标准规格 , 将其圆整为 12mm 与筒体相等 ; 即名义厚度mm12n,有效厚度mm75.9225.01221CCne。检查:mm12n在 616mm范围,故名义厚度取 12mm 合适。3、2 接管的选取液氯储罐应设置物料进口,物料出口 ,安全阀口 ,排污口 ,进气口 ,放气口 ,液位计口 ,压力表口,人孔。根据5.2NPMPa 查无缝钢管标准 GB/T8163-2013,材

16、料为 20 钢时,各接管尺寸如表 3-1。表 3-1 接管表名称公称直径外径 壁厚连接尺寸标准理论质量kg/m 物料进管50 57 12 HG20595-2009 12、48 物料出管50 57 12 HG20595-2009 12、48 安全阀管50 57 12 HG20595-2009 12、48 排污管50 57 12 HG20595-2009 12、48 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 8 页，共 29 页 - - - - - - - - - - 液氯卧式储罐设计进气管50 57

17、12 HG20595-2009 12、48 放气管50 57 12 HG20595-2009 12、48 液位计管40 45 10 HG20595-2009 11、21 压力表管40 45 10 HG20595-2009 11、21 人孔450 480 12 HG2 3、3 法兰的选取查 HG/T20592-2009钢制管法兰 ,NP=2、5MPa时,法兰材料用 20 钢。设计温度为50时,最大允许工作压力为2、25MPa,故公称压力选用2、5MPa。查 HG/T20592-2009 钢制管法兰 ,根据公称压力 2、5MPa,公称直径 50mm 与 40mm选择法兰 ,但考虑到连接面形式与剧毒

18、介质液氯的密封要求较高,综合各种因素 ,故选用带颈对焊法兰 , 如图 3、1 所示,密封面型式为 FM。法兰参数如表 3-2 所示。图 3、1 带颈对焊法兰表 3-2 法兰尺寸表管口名称公称直径DN钢管外径A1法兰外径D 螺栓孔中心圆直径K 螺栓孔直径L 螺栓孔数量n 螺栓Th 法兰厚度C 法兰高度H 法兰颈法兰理论质量(kg) N S H1R B B 物料进管5 4 M16 20 48 74 4 8 5 3、11 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 9 页，共 29 页 - - - - -

19、- - - - - 液氯卧式储罐设计物料出管5 4 M16 20 48 74 4 8 5 3、11 安全阀管5 4 M16 20 48 74 4 8 5 3、11 排污管5 4 M16 20 48 74 4 8 5 3、11 进气管5 4 M16 20 48 74 4 8 5 3、11 放气管5 4 M16 20 48 74 4 8 5 3、11 液位计管4 4 M16 18 45 64 2、 6 7 6 2、05 压力表管4 4 M16 18 45 64 2、 6 7 6 2、05 3、4 垫片的选取因为公称压力为2、5MPa,而且工作温度不就是太高 ,液氯的腐蚀性可以忽略 ,该密封属于静密

20、封 ,压紧面安装时易于对中 ,还能有效的防止金属垫片被挤出压紧面,所以垫片选用石棉橡胶垫片即可满足要求,查 HG/T20606-2009钢制管法兰用非金属平垫片得垫片尺寸,如表 3-3。垫片结构如图 3、2 所示。图 3、2 垫片结构表 3-3 垫片尺寸表管口名称公称直径DN(mm) 内径D1(mm)外径D2(mm) 厚度 (mm)物料进管50 61 87 1、5 物料出管50 61 87 1、5 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 10 页，共 29 页 - - - - - - - - -

21、- 液氯卧式储罐设计安全阀管50 61 87 1、5 排污管50 61 87 1、5 进气管50 61 87 1、5 放气管50 61 87 1、5 液位计管40 45 75 1、5 压力表管40 45 75 1、5 3、5 螺栓的选取根据密封所需压紧力大小计算螺栓载荷, 选择合适的螺柱材料。计算螺栓直径与个数,按螺纹与螺栓标准确定螺栓尺寸。选择螺栓材料为Q235-A。查 HG20613-2009钢制管法兰用紧固件的螺栓长度与平垫片尺寸,如表 3-4。表 3-4 螺栓及垫圈尺寸管口名称公称直径螺纹螺柱长紧固件用平垫圈mm d1d2h 物料进管50 M16 90 17 30 3 物料出管50 M

22、16 90 17 30 3 安全阀管50 M16 90 17 30 3 排污管50 M16 90 17 30 3 进气管50 M16 90 17 30 3 放气管50 M16 90 17 30 3 液位计管40 M16 90 17 30 3 压力表管40 M16 90 17 30 3 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 11 页，共 29 页 - - - - - - - - - - 液氯卧式储罐设计3、6 人孔的选取3、6、1 人孔的结构设计查储罐与化工设备实用手册,采用回转盖带颈对焊法兰人孔

23、。人孔的公称直径ND=450mm,以方便工作人员的进入检修。配套法兰与上面的法兰类型相同,根据 HG/T 21518-2005 回转盖带颈对焊法兰人孔,由NP=2、5MPa 选用突面的密封形式RF 型,采用8、8 级 35CrMoA 等长双头螺柱连接。人孔尺寸如表3-5,结构如图 3、3。表 3-5 人孔尺寸结构密封面型式公称压 MPa 公称直径dW S d D D1RF 2、5 450 480 12 456 670 600 H1H2b b1b2A B 25 75 175 L d0螺柱数量螺母数量螺柱尺寸总质量kg 回转盖250 24 20 40 M332 165 265 带颈对焊法兰精品资料

24、 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 12 页，共 29 页 - - - - - - - - - - 液氯卧式储罐设计图 3、3 人孔结构示意图3、6、2 核算开孔补强根据 GB150,当设计压力小于或等于2、 5MPa时,在壳体上开孔 ,两相邻开孔中间的间距大于两孔直径之与的2、 5 倍,且接管公称外径不大于89mm 时,接管厚度满足要求 ,不另行补强。本次设计人孔的公称外径为450mm,大于 89mm,所以进行补强圈补强。(1)补强设计方法判别开孔直径mm5 .45425.224502Cddimm1

25、000220002iDd满足等面积开孔补强计算的适用条件,故采用等面积法进行开孔补强计算。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 13 页，共 29 页 - - - - - - - - - - 液氯卧式储罐设计(2)开孔所需补强面积接管材料选用 20 号钢,根据材料许用应力表查得t137 MPa; )1(2retfdA其中:壳体开孔处计算厚度=8、4592mm。接管有效厚度mm75.9225.01221CCntet强度削弱系数81.0170137ttnrf开孔所需补强面积为71.3876)81.0

26、1 (75.94592.824592.85 .454)1(2retfdAmm2(3)有效补强范围有效补强范围的宽度B mm50.5021221225.45422mm9095.45422ntndBdB取二者中较大值 ,故 B=909mm。有效补强范围的外侧高度1hmm200mm85.73125.45411接管实际外伸高度hdhnt取二者中较小值 ,故1h=73、85mm。有效补强范围的内侧高度2hmm0mm85.73125.45422接管实际外伸高度hdhnt取二者中较小值 ,故2h=0mm。(4)补强范围内补强金属面积eA1A-壳体有效厚度减去计算厚度之外的多余面积。精品资料 - - - 欢迎

27、下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 14 页，共 29 页 - - - - - - - - - - 液氯卧式储罐设计2111mm79.581)81.01)(4592.875.9(75.29)4592.875. 9)(5.454909()1)(2)(AAfdBAreete2A-接管有效厚度减去计算厚度之外的多余面积。接管计算厚度mm36.2432.111372450432.12ctictPDP2222212mm28.879081.0364.275.985.732)(2)(2AAfChfhAretrtet）（3A-有效补强

28、区内焊缝金属截面积。由于本次设计的储罐就是存放有毒介质的,所以选用 D 类接头形式焊接 ; 223mm366221A2321mm07.14973629.87988.581AAAAe（5）补强圈的选取因为eAA,所以需另加补强 ,其补强面积为 : 24mm64.237907.149771.3876eAAAmm93.7460760635.2379124DDAn查表 JB/T4736-2012规定的补强圈尺寸系列 ,应选用的补强圈厚度为10mm,补强材料与筒体材料相同 ,为 Q345R。3、7 安全阀、液位计与压力表的选取(1)安全阀的选用安全阀的作用就是通过阀的自动开启排出气体来降低容器内过高的压

29、力。其优点就是仅排放容器内高于规定值的部分压力, 当容器内的压力降至稍低于正常操作压力时, 能自动关闭 , 避免一旦容器超压就把全部气体排出而造成浪费与中断生产; 可重复使用多次 , 安装调整也比较容易。但密封性能较差, 阀的开启有滞后现象 , 泄压反应较慢。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 15 页，共 29 页 - - - - - - - - - - 液氯卧式储罐设计安全阀主要由阀座、阀瓣与加载机构组成。阀瓣与阀座紧扣在一起形成一密封面, 阀瓣上面就是加载机构。图3、4 为弹簧式安全阀。

30、图 3、4 弹簧式安全阀当容器内的压力处于正常工作压力时, 容器内介质作用于阀瓣上的力小于加载机构施加在它上面的力 , 两力之差在阀瓣与阀座之间构成密封比压, 使阀瓣紧压着阀座 , 容器内的气体无法排出 ; 当容器内压力超过额定的压力并达到安全阀的开启压力时, 介质作用于阀瓣上的力大于加载机构加在它上面的力, 于就是阀瓣离开阀座 , 安全阀开启 , 容器内的气体通过阀座排出。如果容器的安全泄放量小于安全阀的额定排放量, 经一段时间泄放后 , 容器内压力会降到正常工作压力以下(即回座压力 ), 此时介质作用于阀瓣上的力已低于加载机构施加在它上面的力 , 阀瓣又回落到阀座上 , 安全阀停止排气 ,

31、 容器可继续工作。安全阀通过作用在阀瓣上的两个力的不平衡作用, 使其关闭或开启 , 达到自动控制储罐超压的目的。安全阀的选用应综合考虑储罐的操作条件、介质特性、载荷特点、容器的安全泄放量、防超压动作的要求 (动作特点、灵敏性、可靠性、密闭性) 、生产运行特点、安全技术要求 ,以及维修更换等因素。对于易燃、毒性程度为中度以上危害的介质, 必须选用封闭式安全阀, 如需带有手动提升机构 , 须采用封闭式带扳手的安全阀; 对空气或其她不会污染环境的非易燃气体 , 可以选用敞开式安全阀 ; 高压容器及安全泄放量较大而壳体的强度裕度又不太大的容器 , 应选用全启式安全阀 ; 微启式安全阀宜用于排量不大,

32、要求不高的场合 ; 高温容器宜选用重锤杠杆式安全阀或带散热器的安全阀, 不宜选用弹簧式安全阀。由于液氯属于有毒介质 ,高度危害 ,所以需要气体全部通过排气管排放,介质不能向外泄漏故选用弹簧全启全封闭安全阀。根据由本设计的温度、压力、介质等基本参数,选择型号为 A42H- 16C 的安全阀。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 16 页，共 29 页 - - - - - - - - - - 液氯卧式储罐设计(2)液位计的选用本次设计选用磁性浮子液位计。 由于工作温度最低 -10最高 50, 密度粘

33、度也随之变化,又根据简体内径iD=2000mm,公称压力NP=1、6MPa,所以选用此液位计。采用磁性浮子液位计 ,普通型 ,压力等级为 1、6 MPa。根据实际要求 ,选用液位计的长度为2400mm。 标记 HG/T21584-1995UZ1、 6M-2400- 1、314 BF321C。(3)压力表的选择压力表就是用来测量压力的仪表,在储罐上装设压力表后,可直接测出容器内介质的压力值,以便一旦发生异常情况时,可及时发现与作出处理。图3、5 为 Y-B 系列压力表。图 3、5 Y-B 系列全不锈钢压力表压力表的最大量程 ,即表盘刻度极限值应与容器的工作压力相适应。压力表的量程一般为容器最高工

34、作压力的1、53 倍,最好取 2 倍。在稳定压力下 ,最高工作压力不应超过刻度极限的 70%;在波动压力下 ,不应超过 60%。如果压力表的量程与容器的工作压力相比过大,则由于同样精确度的压力表,量程越大时 ,其允许误差的绝对值与肉眼观察的偏差就越大,会影响压力读数的准确性。 反之如果容器的工作压力接近或等于压力表刻度的极限值,则会使压力表中的弹性元件长期处于最大的变形状态下,容易产生永久变形 ,引起压力表的误差较大与使用寿命降低。更值得注意的就是,选择量程过小的压力表后,万一储罐超压运行 ,压力表指针转一圈接近零位会误认为无压力,从而造成不应发生的事故。储罐用压力表必须具有足够的精度,低压容

35、器上装设的压力表精度应不低于2、5 级,中、高压与超高压容器上应不低于1、5 级。根据压力表选型手册与经济耐用性原则,首先选用通用型压力表,又由于工作地点在室外 ,容易腐蚀 ,所以选择全不锈钢压力表。根据尺寸表与压力值,故最后确定选用Y-60B 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 17 页，共 29 页 - - - - - - - - - - 液氯卧式储罐设计型号的全不锈钢压力表。3、8 容器支座的设计3、8、1 支座的选择本卧式容器采用双鞍式支座,材料选用 Q235-A、F。(1)估算鞍座的

36、负荷 : 储罐总质量 :43212mmmmm1m筒体质量 :63.46167850012.08 .7214.31DLmkg 2m单个封头的质量 :查标准 JB/T4746-2002 钢制储罐用封头 ,3 .3452mkg 3m充液质量 :756.35154754.2613143实Vmkg 4m附件质量 :人孔质量为 265kg,其她接管质量总与估100kg,即4m= 365kg 所以,986.40826365756.351543.345263.461624321mmmmmkg 40051381.9986.40826mgGN, 每个鞍座承受的重量为200257N,查 JB/T4712、1-200

37、7容器支座 ,选取轻型 ,焊制为A,包角为 120,有垫板的鞍座。鞍座尺寸如表3-6,结构如图 3、6。表 3-6 鞍座结构尺寸公称直径允许载荷鞍座高度底板腹板筋板DNQ/kN h l1b112l3b2b332 2 190 260 8 垫板螺栓配置鞍座质量增加 100mm 高度增加的质量kg 弧长b44e l2d l 螺纹233 0 20 40 M16 160 17 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 18 页，共 29 页 - - - - - - - - - - 液氯卧式储罐设计图 3、6

38、鞍式支座3、8、2 鞍座位置的确定中国现行标准 JB/T 4731-2005钢制卧式容器规定A0 、2(L+2h),A 最大不超过 0、25L,否则由于容器外伸端的作用将使支座截面处的应力过大。由标准椭圆封头2)(2hHDi,255005254iDHhmm 故 A 0 、2(L+ 2h)=0、2 (7800+ 2 25)= 1750mm 由于封头的抗弯刚度大于圆筒的抗弯刚度,故封头对于圆筒的抗弯刚度具有局部的加强作用。若支座靠近封头,则可充分利用封头对支座处圆筒截面的加强作用。因此 JB/T 4731 还规定当满足 A0 、2(L+2h)时,最好使 A0 、5iR, 即 A0 、5 1000=

39、500mm 综上所述 : A=500mm 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 19 页，共 29 页 - - - - - - - - - - 液氯卧式储罐设计鞍座标记为 :JB/T4712、1-2007 支座 A 2000-F JB/T4712、1-2007 支座 A 2000-S 3、9 总体布局液氯卧式储罐总体布局如图3、7 所示。液氯进口管外伸高度150mm,液氯出口管外伸高度 150mm,排污管外伸高度 150mm,进/出气管外伸高度 150mm;安全阀管外伸高度 150mm,压力表管

40、外伸高度150mm,液位计管外伸 300mm,人孔外伸高度 400mm。接管与接管间距 700mm,接管与封头间距 900mm,接管与人孔间距 1100mm,与焊缝距离不小于 150mm,鞍座距封头切线 500mm。图 3、7 卧式储罐第 4 章 强度计算4、1 弯矩与剪力的计算双鞍座卧式储罐结构简图如图所示。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 20 页，共 29 页 - - - - - - - - - - 液氯卧式储罐设计图 4、1 双鞍座卧式储罐鞍座的反力 :2002572GFN 圆筒内半

41、径 :1000220002iiDRmm 封头曲面深度 :H=500 mm封头切线间距离 :L=7850 mm鞍座离封头切线距离 :A=500 mm (1)鞍座跨中截面处的弯矩）（ALCFM11278.0785035004147850500785010002134142122221LHLHLRCi8111037.35007850278.0200257）（）（ALCFMN mm(2)鞍座截面处的弯矩23221CARCLACFAMi精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 21 页，共 29 页 - -

42、- - - - - - - - 液氯卧式储罐设计085. 178503500413412LHC048.07850100025001000222223LRHRCiimmN108.5085.15001000048.078505001085.1500200257172322CARCLACFAMi(3)鞍座截面处的剪力因为鞍座离封头切线距离iRA5 .0,故鞍座截面处的剪力N200257FV。剪力图、弯矩图如图所示。图 4、2 剪力图图 4、3 弯矩图4、2 圆筒轴向应力计算及校核4、2、1 圆筒轴向应力计算(1)两鞍座跨中截面处圆筒的轴向应力精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - -

43、 - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 22 页，共 29 页 - - - - - - - - - - 液氯卧式储罐设计跨中截面最高点98.15275. 9100014.31037. 375. 921000432. 1228211eieicRMRPMPa跨中截面最低点50.8475. 9100014.31037. 375.921000432.1228212eieicRMRPMPa(2)鞍座截面处圆筒的轴向应力鞍座截面最高点33.7575.9100014. 31108 .575.921000432.12272123eieicRKMRPMPa鞍座截面最底点5

44、4.7175.9100014. 31108.575. 921000432. 12272224eieicRKMRPMPa4、2、2 圆筒轴向应力校核在操作工况条件下 ,轴向拉应力不得超过材料在设计温度下的许永应力t,压应力不应超过轴向许用临界应力cr与材料的t。1,170tMPaMPa54.71MPa33.75MPa50.84MPa98.1524321，,均小于t,故满足强度要求。4、3 圆筒与封头切应力计算及校核(1)鞍座截面处无加强圈但iRA5 .0被封头加强的圆筒最大切应力401.0880.043KK，; 07.1875.9100020025788.03eiRFKMPa精品资料 - - -

45、 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 23 页，共 29 页 - - - - - - - - - - 液氯卧式储罐设计(2)封头切应力24.875.91000200257401.04heihRFKMPa(3)圆筒与封头切应力校核圆筒的切应力不应超过设计温度下的材料许永应力的0、8 倍,即满足。t8 .0一般情况下 ,封头与筒体材料均相同 ,其有效厚度往往小于筒体的有效厚度,故封头中的切应力不会超过筒体 ,所以不必单独对封头中的切应力另行校核。MPa1368.0MPa07.18t故满足强度要求。4、4 鞍座截面处圆筒

46、的周向应力计算及校核(1)圆筒截面最低点处的周向压应力；，013.0760.065KK43112100056.126056.13niRbbmm 22.3675. 9431120025776.055bFkKMPa (2)无加强圈圆筒鞍座处最大周向应力 鞍座边角处的最大周向应力78.5375.978501000200257013.01243175.942002571242266LFRKbFiMPa 鞍座垫板边缘处圆筒中周向应力5375.92200257013.0343175.942002572342266eeFKbFMPa(3)周向应力的校核周向压应力5不得超过材料的许用应力 ,即t5;6、6应不

47、大于材料许用应力的1、25 倍,即t25. 16,t25. 16。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 24 页，共 29 页 - - - - - - - - - - 液氯卧式储罐设计MPa170MPa22.365tMPa50.21225.1MPa78.536tMPa50.21225.1MPa536t故满足强度要求。8111037.35007850278.0200257）（）（ALCFMN mmmmN108.5085.15001000048.078505001085.15002002571723

48、22CARCLACFAMiN200257FV98.15275.9100014.31037.375.921000432.1228211eieicRMRPMPa50.8475. 9100014.31037. 375.921000432. 1228212eieicRMRPMPa33.7575.9100014.31108 .575. 921000432. 12272123eieicRKMRPMPa54.7175. 9100014.31108. 575.921000432.12272224eieicRKMRPMPa07.1875.9100020025788.03eiRFKMPa24.875.910002

49、00257401.04heihRFKMPa22.3675.9431120025776.055bFkKMPa78.5375. 978501000200257013. 01243175.942002571242266LFRKbFiMPa精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 25 页，共 29 页 - - - - - - - - - - 液氯卧式储罐设计5375.92200257013.0343175.942002572342266eeFKbFMPa综上所述 ,本次设计的容器弯矩与剪力、圆筒轴向应力、

50、圆筒与封头切应力、鞍座截面处圆筒的周向应力经校核均满足强度要求。第 5 章 焊接结构设计5、1 焊接接头设计由于筒体、封头与筒体焊接为A 类、B 类,不允许采用搭接焊 ,所以采用对接接头焊接。对接接头焊接特点 :受热均匀、受力对称、便于无损检测,焊接质量容易得到保证。该容器上的接管与壳体以及补强圈之间的焊接一般只能采用角接与搭接。综合考虑各种因素 ,针对本次设计储存的介质就是高毒性介质,容器筒体 ,封头与接管法兰的厚度均在 326mm 的范围内 ,为了减小焊接变形与残余应力,因此可取接头坡口为V 型。而对于法兰与壳体、接管连接的接头,应采用全焊透接头。接管与筒体的焊接接头坡口为550。人孔处接