5立方米液化石油气储罐设计课程设计(编辑修改稿)

5立方米液化石油气储罐设计课程设计(编辑修改稿)内容摘要：

c 气相口 50 57 1 150 d 出液口 50 57 1 150 e 进液口 50 57 1 150 f 人孔 500 530 1 300 9 g12 液位计口 20 25 2 100 3 h 温度计口 20 25 1 100 3 m 压力表口 20 25 1 100 3 n 安全阀口 50 57 2 150 s 排空口 50 57 1 150 压力容器法兰垫片的选择 储罐盛装液化石油气，根据介质性质选择耐油石棉橡胶垫片，其结构尺寸如下表八： 表八 垫片尺寸表 公称压力 PN， MPa 公称直径 DN， mm D d 1200 1365 1220 接管法兰垫片的选择 储罐盛装液化石 油气，根据介质性质选择耐油石棉橡胶垫片，在 PN= 查资料由 GBT 19006。 22020 标准其结构尺寸如下表九： 图四 表九 石棉橡胶垫片尺寸表 12 公称通径 外径 内径 厚度 20 50 27 50 56 螺柱，螺母的选择 由于螺柱螺母不直接接触介质，仅存在大气腐蚀，且为了保护螺柱，螺母的强度必须比螺柱低一个等级，则可选螺柱螺母材料为普通不锈钢即可。 选用双头螺柱，根据 GB205921997 中对双头螺柱和螺母的相关规定，可选取双头螺柱等级为 ，螺 母等级为 8。 表十 螺柱等级表 等级 规格 形式 等级 螺母 螺母等级 公称压力 工作温度 商品级 M16 双头螺柱 六角螺母 8 小于10MPa 20~250℃ 图五 由 GB205921997，查得双头螺柱的参数如下表十一：（紧固件用平垫圈） 表十一 双头螺柱的参数表 公称通径 螺纹 数量 长度 垫圈外径 垫圈内径 垫圈厚度 20 M12 4 70 24 13 50 M16 4 90 30 17 3 500 M33*2 20 165 25 44 4 支座的结构设计 该卧式容器采用双鞍座式支座，根据工作温度为 2048℃，按 JB/T 47312020 表 51选择鞍座材料为 Q345R，使用温度为 20~250℃，许用应力为 [ς ]sa= 170MPa。 （ 1）估算鞍座的负荷：计算储罐总重量 m=m1+2m2+m3+m4。 m1 为筒体质量：对于 Q345R 普通碳素钢，取ρ = 103kg/m3 ∴ m1=π DLδρ = 4 12 103 103= m2为单个封头的质量：查标准 JB/T 47462020 《钢制压力容器用封头》中标 EHA 椭圆形封头质量，可知 m2=。 m3为充液质量：ρ 液化石油气 ρ 水 13 故 m3（ max） =ρ 水 V=1000V=1000（π /4 4+2 ） = kg。 为附件质量 m4：选取人孔后，查得人孔质量为 300 kg，其他接管质量总和估为 400 kg。 综上述： 总质量 m=m1+2m2+m3+m=+*2++400 ≈ 7162kg。 ∴ 每个鞍座承受的重量为 G/2=mg / 2=7162 10/2= 图六 根据 规定查表一可得鞍座的参数如下表十二： 表十二 鞍座参数表 公称直径 允许载荷KN 鞍座高度 底板 腹板 筋板 垫板 螺栓间距 鞍座质量 增加100mm高度增加的质量 L1 B1 Δ1 L2 B2 B3 δ3 弧长 B4 Δ 4 e l 1200 145 200 880 170 10 6 200 140 200 6 1410 320 6 55 720 56 7 14 （ 2）鞍座位置的选择： 因为当外伸长度 A= 时 因为当外伸长度 A= 时，双支座跨距中间截面的最大弯矩和支座截面处的弯矩绝对值相等，从而使上述两截面上保持等强度，考虑到支座截面处除弯矩以外的其他载荷，面且支座截面处应力较为复杂，故常取支座处圆筒的弯矩略小于跨距中间圆筒的弯矩，通常取尺寸 A不超过 值，为此中国现行标准 JB 4731《钢制卧式容器》规定 A≤ =（ L+2h）， A最大不超过 的作用将使支座截面处的应力过大。 由标准椭圆封头 2)(2 hHDi ，有 h=HDi / 4=3251200 / 4=25 mm 故 A≤ (L+2h)=(4000+2 25)=810 mm 鞍座的安装分为 F型和 S 型两种支座配套使用。 由于接管比较多，所以固定支座位于储罐接管较多的左端。 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，则可充分利用罐体封头对支座处圆筒截 面的加强作用。 因此， JB 4731 还规定 当满足 A≤ 时，最好使 A≤ m（ Rm=Ri+δ n/2），即 Rm=600+12/2=606mm。 A≤ = 606=303 mm ,取 A=300 mm。 综上述： A=300 mm （ A为封头切线至封头焊缝间距离， L为筒体和两封头的总长 ） 安全阀的设计 由操作压力 P=，工作温度为 20~48℃，盛放介质为液化石油气体。 选择安全阀的公称压力 PN=25kg/cm2，最高工温度为 150℃，材料为可锻铸件的弹簧 微启式安全阀，型号为 A41H25。 公称直径 DN=80mm。 尺寸计算：对于椭圆形封头，折算为同直径的长度 32 H的圆筒。 曲面深度： Hi=Hh=32525=300mm ∴ 重量载荷作用的总长度为 L39。 =L+2h+4H/3=4000+2 25+4 300/3=4450mm。 水压试验校核： 试验压力： PT= ][ ][ t MPa 15 圆筒的薄膜 应力： 160 )( )(   e eiTT DP   MPa Rel= 345＝ MPa＞ς T＝ 160MPa ， 合格 第六章 焊接的设计 为保证焊接质量，易于检查。 筒体上的所有焊缝及环向接头、封头上的拼接接头，都采用对接焊。 对于人孔和筒体的焊接部位，因为两板厚度差大于 3m，必须进行削薄加工，以使两侧面厚度基本相等。 容器焊接接头坡口设计 壳体对接接头的坡口设计 因为筒体的厚度δ =12mm∈（ 3,20），所以选用壳体的纵焊缝为内外压对称的Y 形坡口，壳体的环焊缝为内外不对称的 Y形坡口，且内侧较小。 坡口的结构尺寸： b=2mm， p=2mm，α =60176。 人孔焊接用带钝边双面 V 型接口，尺寸： b=2,p=2,β =50。 接管与筒体之间的 焊接用单边 V型接口，尺寸： b=2,p=2,β =50 图七 接管与带补强圈的焊接结构设计 接管与客体及补强圈之间的焊接采用角接，为了保证有良好的强度，选用单面全焊投的焊接形式。 焊接方法与材料 对于一般的压力容器焊接，方法均为手工电弧焊。 焊接材料为焊条。 筒体和接管间的焊接属于低碳钢和低合金钢之间的焊接。 应选用强度较低的钢材等强度的焊条焊接。 16 第七章 强度校核 内压圆筒校核 计算单位 计算条件 筒体简图 计算压力 Pc MPa 设计温度 t  C 内径 Di mm 材料 Q345R(正火 ) ( 板材 ) 试验温度许用应力  MPa 设计温度许用应力 t MPa 试验温度下屈服点 s MPa 钢板负偏差 C1 mm 腐蚀裕量 C2 mm 焊接接头系数  厚度及重量计算 计算厚度  = PD Pc it c2[ ]  = mm 有效厚度 e =n C1 C2= mm 名义厚度 n = mm 重量 Kg 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 = [][]t = (或由用户输入 ) MPa 压力试验允许通过 的应力水平 T T s = MPa 试验压力下 圆筒的应力 T = p DT i ee.( ). 2 = MPa 校核条件 T T 校核结果 合格 压力及应力计算 最大允许工作压力 [Pw]= 2  e ti e[ ]( )D = MPa 设计温度下计算应力 t = P Dc i ee( )2 = MPa t MPa 校核条件 t ≥ t 结论 合格 17 内压椭圆封头校核 计算单位 计算条件 椭圆封头简图 计算压力 Pc MPa 设计温度 t  C 内径 Di mm 曲面高度 hi mm 材料 Q345R(正火 ) (板材 ) 试验温度许用应力  MPa 设计温度许用应力 t MPa 钢板负偏差 C1 mm 腐蚀裕量 C2 mm 焊接接头系数  厚度及重量计算 形状系数 K = 16 2 2 2 Dhii = 计算厚度  = KPD Pc it c2 0 5[ ] .  = mm 有效厚度 e =n C1 C2= mm 最小厚度 min = mm 名义厚度 n = mm 结论 满足最小厚度要求 重量 Kg 压 力 计 算 最大允许工作压力 [Pw]= 2 0 5[ ] . t ei eKD = MPa 结论 合格 18 右封头计算 计算单位 计算条件 椭圆封头简 图 计算压力 Pc MPa 设计温度 t  C 内径 Di mm 曲面高度 hi mm 材料 Q345R(正火 ) (板材 ) 试验温度许用应力  MPa 设计温度许用应力 t MPa 钢板负偏差 C1 mm 腐蚀裕量 C2 mm 焊接接头系数  厚度及重量计算 形状系数 K = 16 2 2 2 Dhii = 计算厚度  = KPD Pc it c2 0 5[ ] .  = mm 有效厚度 e =n C1 C2= mm 最小厚度 min = mm 名义厚度 n = mm 结论 满足最小厚度要求 重量 Kg 压 力 计 算 最大允许工作压力 [Pw]= 2 0 5[ ] . t ei eKD = MPa 结论 合格 19 卧式容器（双鞍座） 计算单位 计 算 条 件 简 图 计算压力 pC MPa 设计温度 t 50 ℃ 圆筒材料 Q345R(正火 ) 鞍座材料 Q345R 圆筒材料常温许用应力 [] 170 MPa 圆筒材料设计温度下许用应力[]t 170 MPa 圆筒材料常温屈服点  345 MPa 鞍座材料许用应力 []sa 170 MPa 工作时物料密度 O 1000 kg/m3 液压试验介质密度 T 1000 kg/m3 圆筒内直径 Di 1200 mm 圆筒名义厚度 n 12 mm 圆筒厚度附加量 C 2 mm 圆筒焊接接头系数  1 封头名义厚度 hn 12 mm 封头厚度附加量 Ch 2 mm 两封头切线间距离 L 4050 mm 鞍座垫板名义厚度 rn 6 mm 鞍座垫板有效厚度 re 6 mm 鞍座轴向宽度 b 170 mm。