1. 卧式储罐结构简介
液氮低温储罐是广泛应用于空分系统中的产品储罐，由于其特殊的工作环境，工作温度为-196℃，致使其结构及材料的应用必须满足超低温的要求，工业生产中具有特定的工艺功能并承受一定压力的设备，称压力容器。设计温度为-20℃以下的压力容器被称为低温压力容器，对于低温压力容器首先要选用合适的材料，材料在使用温度下应具有良好的韧性。致使低于-196℃时可选用奥氏体不锈钢。罐体分内罐，外罐两层，因此内罐材质选用不锈钢为0Cr18Ni9，外罐材质选用碳钢为Q235-B。内外罐中间填充绝热材料，即内筒壁与外筒壁之间用珠光砂填充绝热。本储罐结构示意图见图1.1。
图1.1卧式储罐结构示意图
表1.1 设计数据
依据表1.1设计参数得出卧式储罐结构尺寸见表1.2。
封头即是容器的端盖。根据形状的不同，分为球形封头、椭圆形封头、蝶形封头和平板封头等结构形式。本储罐选择椭圆形封头，其内胆封头与外胆封头尺寸见表1.3。
表1.3 EHA椭圆形封头内表面积、容积
储罐还有人孔、支座以及各种接管组成。接管主要设有排污管、安全阀、压力表、温度计、进料口和出料口等。
根据HG/T21517-2005回转盖带颈平焊法兰人孔，查表3-3，选用凹凸面型，其明细尺寸见表1.4。
查JB4712.1-2007《容器支座》，选取轻型，焊制为BⅠ,包角为120°，有垫板的鞍座。设计鞍座结构尺寸如下表1.5。
接管的材料为0Cr18Ni9，长度根据实际情况选择，查得接口管口参数见表1.6。
表1.6 接口管口表
查HG/T 20592-2009《钢制管法兰》中表8.2.2-2 PN10带颈对焊焊钢制管法兰，选取各管口公称直径，查得各法兰的尺寸见表1.7。
表1.7 法兰表
密封垫片选择非金属软垫片系列中的石棉橡胶板。
2. 卧式储罐工艺审查
2.1材料焊接性分析
本次课程设计的母材为0Cr18Ni9和Q235B，根据国家标准《钢铁产品牌号表示方法》（GB/T221-200）查得0Cr18Ni9属于奥氏体不锈钢。0Cr18Ni9不锈钢作为不锈钢耐热钢使用最广泛，用于食品用设备，一般化工设备，原子能用工业设备。通俗的讲0Cr18Ni9不锈钢就是304不锈钢板。而Q235B碳素钢，含碳量适中，综合性能较好，强度、塑性和焊接等性能得到较好的配合，用途广泛。常用于制作钢筋或厂房房架、高压输电铁塔、桥梁、车辆、锅炉、容器、船舶等，也大量用作对性能要求不高的机械零件。
2.1.1 内胆材料焊接性的分析
1. 0Cr18Ni9材质性能分析
根据《焊接手册》第二版《材料的焊接》查得母材化学成分见表2.1。
表2.1 0Cr18Ni9的化学成分
根据成分可知0Cr18Ni9奥氏体钢具有良好的耐蚀性、耐热性；低温强度和机械性能；冲压弯曲等热加工性好；无热处理硬化现象，无磁性；单相奥氏体组织，无热处理硬化现象。0Cr18Ni9钢的力学性能见表2.2。
2.母材碳当量估测
根据化学成分进一步分析0Cr18Ni9是奥氏体不锈钢，故具有较高的变形能力并不可淬硬，没有冷裂纹缺陷，所以总的来说焊接性良好。当采用国际焊接学会碳当量估测公式计算时：
)()(C C eq ?=+
6n)(M ?+5)(o)()(V M Cr ???+++15
)
(i)(Cu N ??+ =0.06+0.33+3.8+0.73
=4.92
但是，为由于碳当量比较大，其焊接性也存在一些问题，如接头各种形式的腐蚀、焊接热裂纹、铁素体含量的控制及σ相脆化等。
3. 奥氏体不锈钢的焊接特点 (1）焊接接头的晶间腐蚀
奥氏体不锈钢焊接件容易在焊接接头处发生晶间腐蚀，根据贫铬理论, 其原因是焊接时焊缝和热影响区在加热到450～850℃温度范围停留一定时间的接头部位，在晶界处析出高铬碳化物（Cr 23C 6），引起晶粒表层含铬量降低，形成贫铬区，在腐蚀介质的作用下，晶粒表层的贫铬区受到腐蚀而形成晶间腐蚀。这时被腐蚀的焊接接头表面无明显变化，受力时则会沿晶界断裂，几乎完全失去强度。为防止和减少焊接接头处的晶间腐蚀，采取的防止措施有：
1)采用低碳或超低碳的焊材,如A002等，或采用含钛、铌等稳定化元素的焊条,如A137、A132等；
2)由焊丝或焊条向焊缝熔入一定量的铁素体形成元素,使焊缝金属成为奥氏体+铁素体的双相组织 (铁素体一般控制4-12%)；
3)减少焊接熔池过热,选用较小的焊接电流和较快的焊接速度,加快冷却速度； 4)对耐晶间腐蚀性能要求很高的焊件进行焊后稳定化退火处理。 (2）焊接热裂纹
热裂纹产生的主要原因是焊缝中的树枝晶方向性强，有利于S 、P 等元素的低熔点共晶产物的形成和聚集。另外，此类钢的导热系数小（约为低碳钢的1/3），线胀系数大（比低碳钢大50%），所以焊接应力也大，加剧了热裂纹的产生。防止措施: 1)选用含碳量低的焊接材料，采用含适量Mo 、Si 等铁素体形成元素的焊接材料，使焊缝形成奥氏体加铁素体的双相组织，减少偏析；
2)尽量选用碱性药皮的优质焊条,以限制焊缝金属中S、P、C等的含量。
(3）应力腐蚀开裂
应力腐蚀开裂是焊接接头在特定腐蚀环境下受拉伸应力作用时所产生的延迟开裂现象。奥氏体不锈钢焊接接头的应力腐蚀开裂是焊接接头比较严重的失效形式,表现为无塑性变形的脆性破坏。应力腐蚀开裂采取的防止措施:
1) 采取合适的焊接工艺，保证焊缝成形良好,不产生任何应力集中或点蚀的缺陷,如咬边等;采取合理的焊接顺序,降低焊接残余应力水平；
2)合理选择焊材，焊缝与母材应有良好的匹配,不产生任何不良组织,如晶粒粗化及硬脆马氏体等；
3)消除应力处理:焊后热处理,如焊后完全退火或退火;在难以实施热处理时采用焊后锤击或喷丸等。
(4）焊缝金属的低温脆化。
对于奥氏体不锈钢焊接接头,在低温使用时,焊缝金属的塑韧性是关键问题。此时,焊缝组织中的铁素体的存在总是恶化低温韧性。一般可以通过选用纯奥氏体焊材和调整焊接工艺获得单一的奥氏体焊缝的方法来防止焊缝金属的低温催化。
(5）焊接接头的σ相脆化。
焊件在经受一定时间的高温加热后会在焊缝中析出一种脆性的σ相,导致整个接头脆化,塑性和韧性显著下降。σ相的析出温度范围650-850℃。在高温加热过程中,σ相主要由铁素体转变而成。加热时间越长,σ相析出越多。防止措施:
1)限制焊缝金属中的铁素体含量(小于15%)，采用超合金化焊接材料,即高镍焊材；
2)采用小规范,以减小焊缝金属在高温下的停留时间；
3)对已析出的σ相在条件允许时进行固溶处理,使σ相溶入奥氏体。
2.1.2 外胆材料焊接性的分析
1. Q235B材质性能分析
根据《焊接手册》第二版《材料的焊接》查得母材化学化学成分见表 2.3与力学性能见表2.4。
表2.3 Q235B的化学成分
表2.4 Q235B 钢的力学性能
2.母材碳当量估测
采用国际焊接学会碳当量估测公式计算：
)()
(C C eq ?=+6n)(M ?+5)(o)()(V M Cr ???+++15
)(i)(Cu N ??+ =0.2+0.12 =0.32
Q235B 中
C
eq )
(=0.32<0.4，焊接热影响区的淬硬及冷裂倾向较小，其焊接性良好，
焊前不需预热。
3. Q235B 焊接性特点
Q235钢是一种普通碳素结构钢，含碳量低，锰、硅含量又少，所以，通常情况下不会因焊接而引起严重的硬化组织或淬火组织。这种钢材的塑形和冲击韧性良好，焊成的接头塑形和冲击韧性和很良好，焊接时，一般不需预热、层间温度后后热，焊后不必采用热处理改善组织，可以说，整个焊接过程中毋须特殊的工艺措施，其焊接性优良。但在少数的情况下，低碳钢的焊接性也会不好，焊接时出现困难。例如：
（1）采用旧冶炼方法生产的转炉钢，这种钢的含氮量高，其他的杂质也较多，从而冷脆性大，时效敏感性大，焊接接头质量低，表现为焊接性差。对于转炉钢要根据其冶炼方法不同而不同评价和不同对待。旧法冶炼的转炉钢不能用重要的焊接结构，如果应用于重要结构，则必须进行焊接性鉴定，其中特别注意冷脆敏感性、时效敏感性等的检测，以保证焊接结构质量，防止破坏性事故发生。
（2）沸腾钢脱氧不完全而含氧量较高，硫、磷等杂质的分布不均匀，局部区域硫、磷含量大大超过平均含量，时效敏感性及冷脆敏感性大，热裂纹倾向大。因此一般不宜用承受动载荷和严寒下的工作的重要焊接结构。
（3）低碳钢母材成分不合格时，含碳量过高，含硫量过高，焊接时候可能出现裂
纹。
（4）采用质量不符合要求的焊条，使焊缝金属中的碳、硫含量过高会导致裂纹。
（5）某些焊接方法可能会给低碳钢的焊接质量带来麻烦，例如埋弧焊线能量较大，会使焊接热影响区的粗晶粒过于粗大，降低焊接接头的质量。
2.2焊材的消耗及耗时
根据《焊接手册》第一版《焊接方法与设备》查得焊条消耗量按照以下公式计算：W=A×ρ×L×1/η×1.2
W-------------------------焊条的消耗量(g)
L---------------------------焊道长度（cm）
ρ-------------------------密度（g/cm3）
A-----------------------截面积（cm2）
η-------------------------熔敷效率
1.原设计焊缝消耗质量计算
（1）纵向焊缝消耗质量W1：
1）内胆纵向焊缝
A=δ×b=8×2=16mm2 ；L=4920mm；ρ=7.9；η=99%
W11=A×ρ×L×1/η×1.2 =0.16×7.9×492×1/0.99×1.2=753.80g
2）外胆纵向焊缝
A=δ×b=10×3=30mm2；L=πD=6136mm；ρ=7.8；η=99%
W12=A×ρ×L×1/η×1.2 =0.30×7.8×613.6×1/0.99×1.2=1740.49g
W1=W11+W12=753.80+1740.49=2494.29g
（2）环向焊缝消耗质量W2：
1）内胆环向焊缝
A=δ×b=8×2=16mm2 ；L=πD=3.14×2200=6908mm；ρ=7.9；η=99%
W21=A×ρ×L×1/η×1.2 =0.16×7.9×690.8×1/0.99×1.2=1058.39g
2）外胆环向焊缝
A=δ×b=10×3=30mm2 ；L=πD=3.14×2300=7222mm；ρ=7.8；η=99%
W22=A×ρ×L×1/η×1.2 =0.30×7.8×722.2×1/0.99×1.2=2048.42g
W2=3W21+3W22=3175.17+6145.27=9320.44g
（3）人孔焊缝消耗质量W3：
A内=103.21mm2 ；A外=82mm2；L=πD=3.14×530=1664.2mm；ρ=7.9；η=55%
W31=A内×ρ×L×1/η×1.2 =1.2049×7.9×166.42×1/0.55×1.2=2960.56g
W32=A外×ρ×L×1/η×1.2 =0.82×7.85×166.42×1/0.55×1.2=2337.26g
W3=W31+W32=2960.56+2337.26=5297.82g
（4）补强圈焊缝消耗质量W4：
A=18mm2；L=πD=3.14×840=2637.6mm；ρ=7.9；η=55%
W4=A×ρ×L×1/η×1.2 =0.18×7.9×263.76×1/0.55×1.2=818.33g
（5）接管焊缝消耗质量W5：
1）压力表口和温度计口焊缝
A内=55.45mm2 ；A外=82mm2；L=πD=3.14×25=78.5mm；ρ=7.85；η=55%
W内51=A内×ρ×L×1/η×1.2 =0.5545×7.9×7.85×1/0.55×1.2=75.03g
W外51=A外×ρ×L×1/η×1.2 =0.82×7.85×7.85×1/0.55×1.2=107.56g
2）排空口焊缝
A内=55.45mm2 ；A外=82mm2；L=πD=3.14×45=141.3mm；ρ=7.85；η=55%
W内52=A内×ρ×L×1/η×1.2 =0.5545×7.9×14.13×1/0.55×1.2=135.05g
W外52=A外×ρ×L×1/η×1.2 =0.82×7.85×14.13×1/0.55×1.2=193.61g 3）安全阀口、排污口、液料进出口焊缝
A内=55.45mm2 ；A外=82mm2；L=πD=3.14×76=238.64mm；ρ=7.85；η=55%
W内53= A内×ρ×L×1/η×1.2 =0.5545×7.9×23.864×1/0.55×1.2=228.08g
W外53=A外×ρ×L×1/η×1.2 =0.82×7.85×23.864×1/0.55×1.2=326.98g
W5=2W内51+ 2W外51+W内52+W外52+4W内53+ 4W外53=2914.08g
（6）故所有焊缝消耗量总计为
W总=W1+ W2+W3+W4+W5=2494.29+9320.44+5736.49+818.33+2914.08=20787.96g 2.坡口角度增加一度时焊缝消耗质量计算
（1）纵向焊缝消耗质量W1：
W1=2494.29g
（2）环向焊缝消耗质量W2：
W2=9320.44g
（3）人孔焊缝消耗质量W3：
A内=104.89mm2 ；A外=84.8mm2；L=πD=3.14×530=1664.2mm；ρ=7.9；η=55%
W31=A内×ρ×L×1/η×1.2 =1.0489×7.9×166.42×1/0.55×1.2=3008.75g
W32=A外×ρ×L×1/η×1.2 =0.848×7.85×166.42×1/0.55×1.2=2360.07g
W3=W31+W32=3008.75+2360.07=5368.82g
（4）补强圈焊缝消耗质量W4：
W4=818.33g
（5）接管焊缝消耗质量W5：
1）压力表口和温度计口焊缝
A内=56.23mm2 ；A外=84.8mm2；L=πD=3.14×25=78.5mm；ρ=7.85；η=55%
W内51=A内×ρ×L×1/η×1.2 =0.5623×7.9×7.85×1/0.55×1.2=76.09g
W外51=A外×ρ×L×1/η×1.2 =0.848×7.85×7.85×1/0.55×1.2=111.32g 2）排空口焊缝
A内=56.23mm2 ；A外=84.8mm2；L=πD=3.14×45=141.3mm；ρ=7.85；η=55%
W内52=A内×ρ×L×1/η×1.2 =0.5623×7.9×14.13×1/0.55×1.2=136.95g
W外52=A外×ρ×L×1/η×1.2 =0.848×7.85×14.13×1/0.55×1.2=200.39g 3）安全阀口、排污口、液料进出口焊缝
A内=56.23mm2 ；A外=84.8mm2；L=πD=3.14×76=238.64mm；ρ=7.85；η=55%
W内53= A内×ρ×L×1/η×1.2 =0.5623×7.9×23.864×1/0.55×1.2=231.29g
W外53=A外×ρ×L×1/η×1.2 =0.848×7.85×23.864×1/0.55×1.2=338.42g
W5=2W内51+ 2W外51+W内52+W外52+4W内53+ 4W外53=2991g
（6）故所有焊缝消耗量总计为
W总=W1+ W2+W3+W4+W5=2494.29+9320.44+5368.82+818.33+2991=20992.88g （7）坡口增加一度时焊缝消耗量增加量了204.92g。
3.间隙值增加1mm时焊缝消耗质量计算
（1）纵向焊缝消耗质量W1：
1）内胆纵向焊缝
A=δ×b=8×3=24mm2 ；L=4920mm；ρ=7.9；η=99%
W11=A×ρ×L×1/η×1.2 =0.24×7.9×492×1/0.99×1.2=1130.71g
2）外胆纵向焊缝
A=δ×b=10×4=40mm2；L=πD=6136mm；ρ=7.8；η=99%
W12=A×ρ×L×1/η×1.2 =0.40×7.8×613.6×1/0.99×1.2=2320.52g
W1=W11+W12=1130.71+2320.52=3451.23g
（2）环向焊缝消耗质量W2：
1）内胆环向焊缝
A=δ×b=8×3=24mm2 ；L=πD=3.14×2200=6908mm；ρ=7.9；η=99%
W21=A×ρ×L×1/η×1.2 =0.24×7.9×690.8×1/0.99×1.2=1587.58g
2）外胆环向焊缝
A=δ×b=10×3=40mm2 ；L=πD=3.14×2300=7222mm；ρ=7.8；η=99%
W22=A×ρ×L×1/η×1.2 =0.40×7.8×722.2×1/0.99×1.2=2731.23g
W2=3W21+3W22=4762.74+8193.69=12956.43g
（3）人孔焊缝消耗质量W3：
A内=120.21mm2 ；A外=109mm2；L=πD=3.14×530=1664.2mm；ρ=7.9；η=55%
W31=A内×ρ×L×1/η×1.2 =1.20421×7.9×166.42×1/0.55×1.2=3456.23g
W32=A外×ρ×L×1/η×1.2 =1.09×7.85×166.42×1/0.55×1.2=3106.85g
W3=W31+W32=3456.23+3106.85=6563.08g
（4）补强圈焊缝消耗质量W4：
W4=818.33g
（5）接管焊缝消耗质量W5：
1）压力表口和温度计口焊缝
A内=63.45mm2 ；A外=109mm2；L=πD=3.14×25=78.5mm；ρ=7.85；η=55%
W内51=A内×ρ×L×1/η×1.2 =0.6345×7.9×7.85×1/0.55×1.2=85.85g
W外51=A外×ρ×L×1/η×1.2 =1.09×7.85×7.85×1/0.55×1.2=146.55g
2）排空口焊缝
A内=63.45mm2 ；A外=109mm2；L=πD=3.14×45=141.3mm；ρ=7.85；η=55%
W内52=A内×ρ×L×1/η×1.2 =0.6345×7.9×14.13×1/0.55×1.2=265.47g
W外52=A外×ρ×L×1/η×1.2 =1.09×7.85×14.13×1/0.55×1.2=263.79g 3）安全阀口、排污口、液料进出口焊缝
A内=63.45mm2 ；A外=109mm2；L=πD=3.14×76=238.64mm；ρ=7.85；η=55%
W内53= A内×ρ×L×1/η×1.2 =0.6345×7.9×23.864×1/0.55×1.2=260.98g
W外53=A外×ρ×L×1/η×1.2 =1.09×7.85×23.864×1/0.55×1.2=445.51g
W5=2W内51+ 2W外51+W内52+W外52+4W内53+ 4W外53=3820.02g
（6）故所有焊缝消耗量总计为
W总=W1+ W2+W3+W4+W5=3451.23+12956.4+6563.08+818.33+3820.02=27609.09g （7）焊缝间隙增加1mm时焊缝消耗量增加了6821.13g。
4.焊接耗时计算
（1）埋弧焊焊缝耗时：
内筒4920+3×6908=25644mm，所需时间约为T1=2564.4/56.7=45.23min
外筒6136+3×7222=27802mm，所需时间约为T2=2780.2/50=55.60min
（2）焊条电弧焊焊缝耗时：
1664.2+2637.6+4×78.5+2×141.3+8×238.64=6807.52mm
焊条电弧焊所需时间约为T3=680.752/30=22.69min
（3）故所有焊缝总耗时为
T总=+T1 T2+T3=45.23+55.60+22.69=123.52min
3. 卧式储罐焊接工艺设计
3.1焊接方法的确定
为保证产品的焊接质量,提高生产效率,在有关规程及标准指导下,结合生产实际,还需考虑到焊接性、厚度、适用性、焊接材料、焊接设备和焊接成本等多方面因素的综合影响，决定采用手工电弧焊,埋弧自动焊及二者组合焊接。
1.埋弧焊
（1）生产效率高这是因为，一方面焊丝导电长度缩短，电流和电流密度提高，因此电弧的溶深和焊丝溶敷效率都大大提高。（一般不开坡口单面一次溶深可达20mm）另一方面由于焊剂和溶渣的隔热作用，电弧上基本没有热的辐射散失,飞溅也少，虽然用于熔化焊剂的热量损耗有所增大，但总的热效率仍然大大增加。
（2）焊缝质量高熔渣隔绝空气的保护效果好，焊接参数可以通过自动调节保持稳定，对焊工技术水平要求不高,焊缝成分稳定，机械性能比较好。
（3）劳动条件好除了减轻手工焊操作的劳动强度外，它没有弧光辐射，这是埋弧焊的独特优点。
2. 手工电弧焊
（1）设备简单，可用成本较低的交流或直流焊接电源。
（2）灵活方便，不需要辅助气体保护可用焊接各种位置、各种厚度和形状的焊件。
（3）应用范围广，适用于大多数工业用的金属和合金的焊接。
（4）焊接质量主要取决于焊工的熟练程度和焊条的质量。
3.2 焊接材料选择
1.埋弧焊焊丝与焊剂的选择
（1）对于0Cr18Ni9与0Cr18Ni9同种材料的焊接
根据GB/T14957—1994焊接用钢丝规定，埋弧焊的焊丝选择牌号为H0Cr21Ni10，焊剂牌号为HJ260。
表3.1 H0Cr21Ni10不锈钢焊丝化学成分
表3.2 HJ260熔炼型焊剂成分
（2）对于Q235B与Q235B同种材料的焊接
根据GB/T14957—1994焊接用钢丝规定，埋弧焊的焊丝选择牌号为H08A，焊剂牌号为HJ431。
表3.3 H08A碳素结构钢焊丝化学成分
表3.4 HJ431熔炼型焊剂成分
2.手工电弧焊焊条的选择
（1）对于0Cr18Ni9于0Cr18Ni9同种材料的焊接
根据GB/T983—1995不锈钢焊条规定，手工电弧焊焊条选择牌号为A107的低氢型不锈钢焊条。
表3.5 A107不锈钢焊条化学成分
（2）对于Q235B与Q235B同种材料的焊接
根据GB/T5117—1995碳钢焊条规定，手工电弧焊焊焊条选择牌号为J422的钛钙型碳钢焊条。
表3.6 J422碳钢焊条化学成分
（3）对于0Cr18Ni9与Q235B异种材料的焊接
根据GB/T983—1995不锈钢焊条规定，手工电弧焊焊条选择牌号为A302的钛钙型不锈钢焊条。
表3.7 A302不锈钢焊条化学成分
3.3焊接参数的选择
（1）焊条电弧焊焊接参数选择
根据焊接手册（第二版）第一卷焊接方法及设备中表3-20和表3-21查得焊条电弧焊焊接参数见表3.8和表3.9。
根据表得焊件的厚度8mm和10mm ，焊条的直径4~5mm；
根据表得焊条直径4~5mm ，选择焊条电弧焊焊接电流范围在160~210、200~270；
根据焊接手册（第二版）第一卷焊接方法及设备中表3-25查得焊条电弧焊焊接参数见表3.10。
表3.10 焊条电弧焊焊接工艺参数
（2）埋弧焊焊接参数选择
根据焊接手册（第二版）第一卷焊接方法及设备中表4-23和表4-24查得埋弧焊焊接参数见表3.11。
表3.11 埋弧焊电弧焊焊接工艺参数
3.4接头的分类与坡口形式
按GB 150-1998《钢制压力容器》的规定，压力容器受部分的焊接接头分为A，B，C，D四类：
A 类焊缝：受压部分的纵向接头（多层包扎压力容器层板层纵向接头除外）球形封头与圆筒联接的环向接头，各类凸形封头中所有拼焊接头以及嵌入式接管与圆筒，封头联接的对接接头等。
B 类焊缝：受压部分的环向接头，椭圆形封头小端与接管连接的接头。长颈法兰与接管连接的接头。但已规定的A，C，D类焊缝除外。
C类焊缝：平盖，管板与圆筒非对接连接的接头，法兰与壳体接管的接头，内封头与圆筒的搭接填角接头以及多层包扎压力容器层板层纵向接头。
D类焊缝：接管孔与壳体非对接连接的接头凸缘，补强圈与壳体连接的接头。但已规定的A，B类的焊接接头除外。
由上述四类接头的说明设计如下：
筒体在圆周方向上,用一张板材卷成形圆柱形筒节形成对接接头，对接处的焊缝属于受压部分的纵向焊缝，按GB 150-1998《钢制压力容器》的规定，此类焊缝属于A类焊缝。
内外筒在轴向上，筒节之间的焊缝属于受压部分的环向焊缝，按GB 150-1998《钢制压力容器》的规定，此类焊缝属于B类焊缝。
筒体的纵缝与环焊缝为A，B类焊缝，其焊接采用单面埋弧焊，根据埋弧焊坡口加工要求其坡口形式，查HGT20583-2011：由于外胆壁厚10mm，内胆壁厚8mm，可选I 形坡口见图3.1；
图3.1 A,B类焊缝的坡口形式
法兰与接管、人孔的焊接均采用搭接角焊缝，形成环焊缝，此类属于C类焊缝。采用焊条电弧焊。查HGT20583-2011选择角接接头，坡口形式见图3.2；
图3.2 C类焊缝的坡口形式
接管和筒体采用带顿边的单边V形坡口对焊，形成环焊缝，接管与人孔等与壳体非对接的接头属于D类,采用焊条电弧焊，查HGT20583-2011选择搭接接头，坡口形式见图3.3；
图3.3 D类焊缝的坡口形式
3.5 焊前准备
3.5.1 钢材的预处理
钢材的预处理是对钢板、型钢、管子等材料在画线下料之前进行矫正及清理、表面防护等表面处理工作的总称。预处理的目的是为后序加工做好准备。
3.5.2 钢材的矫正
矫正是使材料在加工之前保持一种力学性能良好、有利于零件加工的平直状态。钢材的矫正是钢材进行加工并保证加工质量的前提和基础。钢材的矫正方法分为手工矫正、机械矫正、火焰矫正和高频热点矫正四种。对于板厚10mm的钢板，采用火焰矫正，火焰矫正方法简单，灵活，快速，效率高，效果好，适用于单件及小批量结构件的二次
毕 业 设 计 容器施工图设计—导热油储罐 完成日期 2014 年 6 月 10 日 院系名称： 化学工程学院 专业名称： 过程装备与控制工程 学生姓名： 陈培培 学 号： 2010032306 指导教师： 邓春 企业指导： 马程鹤、武彦巧
容器施工图设计—导热油储罐 摘要 导热油是用于间接传递热量的一类热稳定性较好的专用油品，属于烃类有机物，导热油具有抗热裂化和化学氧化的性能，传热效率好，散热快等特性。钢制储罐作为重要的基础设施，广泛应用于石油化工行业，本毕业设计主要依据《钢制卧式容器》[1]进行导热油储罐的机械设计计算。计算部分包括：设备的选材和焊接的确定、强度及稳定性的设计计算和校核、支座和法兰的选用。最后，利用AutoCAD绘图软件绘制出满足机械强度设计计算要求的导热油储罐的设备总图。 关键词：导热油、储罐、机械设计
Design of h eat transfer oil storage tank Abstract Heat transfer oil is a type of special oil product with excellent thermal stability and is widely used indirect heat transfer .It belongs to the hydrocarbon organics . Heat transfer oil has good performance of thermal cracking and chemical oxidation , high heat transfer effect and fast heat dissipation .Steel storage tank as an important infrastructure ,is widely utilized in petrochemical industry .This paper aims to do the mechanical design of heat transfer oil storage tank on the basis of ―JB/T 4731-2005 Steel horizontal vessels on saddle supports ‖The design includes the selection of equipment material and determination of welding , design and examination of strength and stability ,selection of support and flange .Finally , software ,general drawing for the heat transfer oil storage tank is plotted via AutoCAD. Key words: h eat transfer oil . storage tank . mechanical design
第一章绪论 1. 1设计任务 设计一液氨贮罐。工艺条件：温度为40℃，氨饱和蒸气压MPa .1，容积 55 为20m3, 使用年限15年。 1.2设计要求及成果 1. 确定容器材质； 2. 确定罐体形状及名义厚度； 3. 确定封头形状及名义厚度； 4. 确定支座，人孔及接管，以及开孔补强情况 5. 编制设计说明书以及绘制设备装配图1张（A1）。 1.3技术要求 （一）本设备按GBl50-1998《钢制压力容器》进行制造、试验和验收 （二）焊接材料，对接焊接接头型式及尺寸可按GB985-80中规定(设计焊接φ) 接头系数0.1 = （三）焊接采用电弧焊，焊条型号为E4303 （四）壳体焊缝应进行无损探伤检查，探伤长度为100％ 第二章设计参数确定 2.1 设计温度 O 题目中给出设计温度取40C
2.2 设计压力 在夏季液氨储罐经太阳暴晒，随着气温的变化，储罐的操作压力也在不断变化。通过查阅资料可知包头最高气温为40.4℃，通过查表可知，在40℃ 时液氨的饱和蒸汽压(绝对压力)为1.55MPa ，密度为580kg/m3，而容器设计时必须考虑在工作情况下可能遇到的工作压力和相对应的温度两者相结合中最苛刻工作压力来确定设计压力。一般是指容器顶部最高压力与相应的设计温度一起作为设计载荷条件，其值不低于工作压力。 此液氨储罐采用安全法，依据《化工设备机械基础》若储罐采用安全法时设计压力应采用最大工作压力w P 的1.105.1-倍，取设计压力w P P 05.1=（已知 MPa P w 55.1=表压）所以 MPa P P w 6.105.1==。 2.3 腐蚀余量 查《腐蚀数据手册》16MnR 耐氨腐蚀，其y mm /1.0<λ，若设计寿命为15年，则mm 5.11.0152=?==αλC 2.4焊缝系数 该容器属中压贮存容器，技《压力容器安全技术监察规程》规定，氨属中度 毒性介质，容器筒体的纵向焊接接头和封头基本上都采用双面焊或相当于双面焊的全焊透的焊接接头，所以φ取0.1或85.0常见。φ得选取按下表选择: 表2.1 焊接接头系数 序号 焊接接头结构 焊接接头系数φ 全部无损探伤 局部无损探伤 1 双面焊或相当于双面焊的全焊透对接 焊接接头 1.0 0.85 2 单面焊的对接焊接接头，在焊接过程中沿焊缝根部全长有紧贴基本金属的 垫板 0.9 0.85
目录 摘要 ............................................................................................................................... I ABSTRACT ................................................................................................................. I I 第一章绪论 (1) 1.1液化石油气储罐的用途与分类 (1) 1.2液化石油气特点 (1) 1.3液化石油气储罐的设计特点 (2) 第二章工艺计算 (3) 2.1设计题目 (3) 2.2设计数据 (3) 2.3设计压力、温度 (3) 2.4主要元件材料的选择 (4) 第三章结构设计与材料选择 (5) 3.1筒体与封头的壁厚计算 (5) 3.2筒体和封头的结构设计 (6) 3.3鞍座选型和结构设计 (7) 3.4接管，法兰，垫片和螺栓的选择 (10) 3.5人孔的选择 (15) 3.6安全阀的设计 (15) 第四章设计强度的校核 (19) 4.1水压试验应力校核 (19) 4.2筒体轴向弯矩计算 (20) 4.3筒体轴向应力计算及校核 (20) 4.4筒体和封头中的切向剪应力计算与校核 (21) 4.5封头中附加拉伸应力 (22) 4.6筒体的周向应力计算与校核 (22) 4.7鞍座应力计算与校核 (23) 第五章开孔补强设计 (26) 5.1补强设计方法判别 (26) 5.2有效补强范围 (26) 5.3有效补强面积 (27) 5.4.补强面积 (28)
目录 一工程概况 二现场焊接执行标准、规三坡口加工与接头形式四一般要求 五焊接施工要点 六防变形措施 七质量检验 八无损探伤程序 九安全技术措施
一、工程概述 上海孚宝漕泾罐储罐区共计47台储罐，详见储罐安装工艺方案： 二、现场焊接执行标准、规 1、 API650标准 2、《立式圆桶形钢制焊接油罐施工及验收规》GBJ128-90 三、坡口加工与接头形式 坡口加工与接头形式应符合施工图纸的要求，其中坡口、碳钢采用半自动氧烟切割机、不锈钢采用等离子切割机加工，加工后用角向磨光机打磨表面硬化层。碳钢用砂轮片不得与不锈钢混用。 四、一般要求： 1、焊工必须持有技术监督局颁发的焊工证（在有效期），并通过孚宝现场检验考试，取得孚宝发放的合格证书。焊工施焊的相应位置应与此次考试合格证的合格项目相符。上岗必须佩戴专用标识，并在焊缝附近用记号笔标出焊工编号。 2、焊接设备完好，接线牢固。 3、严格遵守所给定的工艺参数施焊，不得改变和随意突破。 4、储罐主体主要使用三种焊材 碳钢Q235-A采用J422酸性焊条（不需烘烤） 不锈钢304、304L采用A002焊条 碳钢+不锈钢（Q235-A+304L）采用 焊条的烘烤、发放、回收由我公司负责。焊条烘烤温度150℃，烘烤时间1小时。各焊工班组应于前一天下班提出焊条用量，并负责
领出新焊条，放入焊条烘箱，现场使用焊条（包括J422）必须采用保温筒携带，焊条放在保温筒最多6个小时。当天未用完的焊条应交回焊条库保管或复烘。 5、焊前应将坡口表面及其周边不小于20mm围的油、锈迹、漆、垢、水分、毛刺等清理干净，并检查确认其坡口角度、对口间隙、错边量等。 6、引弧、收弧均应在焊道上或用引弧板，禁止随意在母材上打火，试电流。 7、点固焊、工卡具焊接应采用与正式焊接相同的焊条和焊接工艺。工卡具及其他临时焊点拆除时，严禁用大锤强力打下，宜采用氧-乙炔焰切割或砂轮机打磨，避免损伤母材。 8、焊接环境出现下列任一情况时，无有效防护措施，禁止施焊： 风速大于8m/s； 相对湿度大于90%； 气温低于0℃； 雨、雪天气。 附：储罐WPS选用图（见图1） 储罐焊接用WPS
安徽工程大学 课程设计说明书 题目名称：卧式储罐设计 专业班级：食品122班 学生姓名：王飞腾 指导教师：季长路 完成日期： 2015-09-24
目录 摘要 (3) 第一章绪论 (4) 1.1设计任务： (4) 1.2设计思想： (4) 1.3设计特点： (4) 第二章材料及结构的选择与论证 (5) 2.1材料选择 (5) 2.2结构选择与论证 (5) 2.2.1 封头的选择 (5) 2.2.2容器支座的选择 (5) 2.3法兰型式 (6) 2.4液面计的选择 (6) 第三章结构设计 (7) 3.1壁厚的确定 (7) 3.2封头厚度设计 (7) 3.2.1计算封头厚度 (7) 3.2.2水压试验及强度校核 (8) 3.3储罐零部件的选取 (8) 3.3.1储罐支座 (8) 3.3.2 罐体质量 (8) 3.3.3封头质量 (9) 3.3.4液氨质量 (9) 3.3.5附件质量 (9) 第四章接管的选取 (10) 4.1液氨进料管 (10) 4.2平衡口管 (10) 4.3液位指示口管 (10) 4.4放空口管 (10) 4.5液体进口管 (11) 4.6液体出口管 (11) 第五章压力计选择 (12) 符号说明 (13) 总结 (14)
摘要 本说明书为《1.2m3液氨储罐设计说明书》。扼要介绍了卧式储罐的特点及在工业中的广泛应用，详细的阐述了卧式储罐的结构及强度设计计算及制造、检修和维护。 本文采用分析设计方法，综合考虑环境条件、液体性质等因素并参考相关标准，按工艺设计、设备结构设计、设备强度计算的设计顺序，分别对储罐的筒体、封头、鞍座、接管进行设计，然后采用1SW6-1998对其进行强度校核，最后形成合理的设计方案。 设计结果满足用户要求，安全性与经济性及环保要求均合格。 关键词：压力容器、卧式储罐、结构设计、强度校核、开孔补强
湖南大学 《压力容器与管道安全》课程设计 专业安全工程 姓名刘恶 学号023412229 课程名称压力容器与管道安全 指导教师杨有豪马莲 市政与环境工程学院 2019年12月
目录 1. 目的与任务 (2) 2. 储罐的设计要求 (2) 2.1 设计题目 (2) 2.2 设计要求 (2) 3. 卧式液氨储罐的结构设计 (3) 3.1储罐主要结构的设计 (3) 3.1.1筒体和封头的结构选择 (3) 3.1.2用方案一计算筒体和封头的厚度 (4) 3.1.3用方案二计算筒体和封头的厚度 (5) 3.1.4两种方案的比较 (6) 3.2计算鞍座反力 (7) 3.3支座及其位置选取 (8) 3.3.1鞍座数量的确定 (8) 3.3.2鞍座安装位置的确定 (8) 3.3.3鞍座标准的选用 (10) 3.4储罐应力校核 (10) 3.4.1筒体轴向应力校核 (10) 3.4.2筒体和封头切向剪应力校核 (12) 3.4.3筒体周向应力校核 (12) 3.4.4鞍座有效断面的平均应力校核 (13) 3.5 入孔设计 (13) 3.6开孔补强计算 (14) 3.7接管与法兰联结设计 (16) 参考文献 (19)
1. 目的与任务 本课程设计是在学完《压力容器与管道安全》之后综合利用所学知识完成一个压力容器设计。该课程设计的主要任务 1.是通过解决一、两个实际问题，巩固和加深对压力容器的结构、原理、特性的认识和基本知识的理解，提高综合运用课程所学知识的能力。 2.培养根据课题需要选学参考书籍，查阅手册、图表和文献资料的自学能力。通过独立思考，深入钻研有关问题，学会自己分析解决问题的方法。 3.通过实际设计方案的分析比较，设计计算，元件选择等环节，初步掌握工程中压力容器设计方法。 4.培养严肃认真的工作作风和科学态度。通过课程设计实践，逐步建立正确的生产观点、经济观点和全局观点，获得初步的应用经验，为以后从事生产和科研工作打下一定的基础。 2. 储罐的设计要求 2.1 设计题目 某厂需添置一台液氨贮罐，设计原始数据：设计压力P=1.9Mpa，设计温度T=43℃，容器内径D=1230mm,容积V=3.1m3，设备充装系数0.9。采用鞍式支座。试设计该设备。 2.2 设计要求 根据已知的条件，按照以下顺序进行设计： 1.主要结构设计—筒体、封头、接管、法兰密封、鞍座及其位置。 2.主要材料—焊缝和探伤 3.筒体和封头的厚度计算 4.计算鞍座反力
《化工容器设计》课程设计说明书 题目： 学号： 专业： 姓名： I 目录 1 设计 (1) 1.1工艺参数的设定 (1) 1.1.1设计压力 (1) 1.1.2筒体的选材及结构 (1) 1.1.3封头的结构及选材 (2) 1.2 设计计算 (2) 1.2.1 筒体壁厚计算 (2) 1.2.2 封头壁厚计算 (3)
1.3压力实验 (4) 1.3.1水压试验 (4) 1.3.2水压试验的应力校核： (4) 1.4附件选择 (4) 1.4.1 人孔选择及人孔补强 (4) 2.4.3 进出料接管的选择 (6) 1.4.4 液面计的设计 (8) 1.4.5 安全阀的选择 (8) 1.4.6 排污管的选择 (8) 1.4.7 鞍座的选择 (8) 1.4.8鞍座选取标准 (9) 1.4.9鞍座强度校核 (10) 1.4.10容器部分的焊接 (11) 1.5 筒体和封头的校核计算 (11) 1.5.1 筒体轴向应力校核 (11) 1.5.2 筒体和封头切向应力校核 (13) 2 液氨储罐的泄漏及处理方法............................................................. 错误!未定义书签。 2.1 液氨泄漏的危害 .............................................................................. 错误!未定义书签。 2.2 泄漏的危害 ...................................................................................... 错误!未定义书签。 2.2 .1 生产运行过程中危险性分析······································错误!未定义书签。 2.2.2 设备、设施危险性分析 ············································错误!未定义书签。 2.3液氨储罐泄漏事故的应急处置措施 .............................................. 错误!未定义书签。
概述 在当前已经开发的复合材料制品中，玻璃纤维增强树脂基复合材料（俗称玻璃钢）的贮罐占有相当的比重。玻璃钢贮罐有较好的耐腐蚀性和承载能力，与金属贮罐相比，制造工艺比较简单且容易修补，所以，在石油，化工等部门已有逐步替代金属贮罐的趋势。近几年来，我国生产的玻璃钢贮罐已由中小吨位向大吨位发展，最大的玻璃钢贮罐容积已达到3 m 1500。 目前玻璃钢贮罐的设计方法有两种，一种是以强度为标准，在已经的安全系数下，使贮罐的应力小于材料的许用应力；另一种是以变形为标准，使贮罐的应变不超过规定值。在实际产品设计中，由于材料强度极限的数据积累较充分，而且能方便的使用最大应力失效准则及相应的设计标准，所以第一种方法较通用，而应变设计方法在变形需严格控制时才使用。 玻璃贮罐按使用功能与放置场地的不同，可以有多种结构形式。按使用压力不同，有压力贮罐和常压贮罐之分；按形状不同有圆柱形、球形、箱形等结构形式；按置于地面或运输车上有静置贮罐和运输贮罐之分。 由于玻璃钢贮罐具有耐腐蚀性、质量轻、强度高、易制造、运输安装费用低等特点，已广泛应用与化工、石油，造纸、医药、食品、冶金、粮食、饲料等领域。 （1）玻璃钢贮罐化学应用：贮存酸、碱、盐及各类化学用品。 （2）玻璃钢地下油罐：用于汽车加油站代替钢油罐。 （3）玻璃钢运输贮罐：分为汽车运输和火车运输贮罐两种。 & 本文着重讨论了卧式玻璃钢贮罐的造型设计、性能设计、结构设计、工艺设计、安装、及检 验等各方面。 {
2.性能设计 原材料的选择原则 （）比强度，比刚度高的原则 （）材料与结构的使用环境相适应的原则 】 （）满足结构特殊性能的原则 （）满足工艺要求的原则 （）成本低效益高的原则 树脂基体的选择 树脂的选择按如下要求选取： （）要求基体材料能在结构使用温度范围内正常工作； （）要求基体材料具有一定的力学性能； （）要求基体材料的断裂伸长率大于或者接近纤维的断裂伸长率； ( （）要求基体材料具有满足使用要求的物理、化学性能； （）要求基体材料具有一定的公益性。 玻璃钢制品所用的树脂原料有：聚酯、环氧、酚醛、呋喃树脂及改性树脂等。目前可供选择的的树脂主要有两类：一类为热固性树脂，其中包括环氧树脂、聚酰亚胺是指、酚醛树脂和聚酯树脂。连一类为热塑性树脂，如聚醚醚酮、尼龙、聚苯乙烯、聚醚酰亚胺等。 目前树脂基复合材料中用得较多的基体是热固性树脂，它们有较高的力学性能，但工作温度低。对于需耐高温的复合材料，主要是用聚酰亚胺作为基体材料，目前较新的树脂基体有双马来酰胺、聚醚醚酮等，能满足一般高温的要求，且韧性好，有较大的复合材料强度许用值。 贮罐储存质量分数的硫酸，根据耐酸性，力学性能和经济效益综合考虑，可选用酚醛树脂。 增强材料的选择 目前已有多种纤维可作为复合材料的增强材料，如加各种玻璃纤维、凯夫拉纤维、氧化铝纤维、硼纤维、碳纤维等，有些纤维已经有多种不同性能的品种。 选择纤维类别，是根据结构的功能选取能满足一定的力学、物理和化学性能的纤维。
1. 卧式储罐结构简介 液氮低温储罐是广泛应用于空分系统中的产品储罐，由于其特殊的工作环境，工作温度为-196℃，致使其结构及材料的应用必须满足超低温的要求，工业生产中具有特定的工艺功能并承受一定压力的设备，称压力容器。设计温度为-20℃以下的压力容器被称为低温压力容器，对于低温压力容器首先要选用合适的材料，材料在使用温度下应具有良好的韧性。致使低于-196℃时可选用奥氏体不锈钢。罐体分内罐，外罐两层，因此内罐材质选用不锈钢为0Cr18Ni9，外罐材质选用碳钢为Q235-B。内外罐中间填充绝热材料，即内筒壁与外筒壁之间用珠光砂填充绝热。本储罐结构示意图见图1.1。 图1.1卧式储罐结构示意图
表1.1 设计数据 依据表1.1设计参数得出卧式储罐结构尺寸见表1.2。 封头即是容器的端盖。根据形状的不同，分为球形封头、椭圆形封头、蝶形封头和平板封头等结构形式。本储罐选择椭圆形封头，其内胆封头与外胆封头尺寸见表1.3。 表1.3 EHA椭圆形封头内表面积、容积 储罐还有人孔、支座以及各种接管组成。接管主要设有排污管、安全阀、压力表、温度计、进料口和出料口等。 根据HG/T21517-2005回转盖带颈平焊法兰人孔，查表3-3，选用凹凸面型，其明细尺寸见表1.4。
查JB4712.1-2007《容器支座》，选取轻型，焊制为BⅠ,包角为120°，有垫板的鞍座。设计鞍座结构尺寸如下表1.5。 接管的材料为0Cr18Ni9，长度根据实际情况选择，查得接口管口参数见表1.6。 表1.6 接口管口表
查HG/T 20592-2009《钢制管法兰》中表8.2.2-2 PN10带颈对焊焊钢制管法兰，选取各管口公称直径，查得各法兰的尺寸见表1.7。 表1.7 法兰表 密封垫片选择非金属软垫片系列中的石棉橡胶板。
目录 一、前言 (3) 二、摘要 (4) 三、绪论 (5) 3.1 设计任务： (5) 3.2设计思想： (5) 3.3 设计特点： (5) 四、设备材料及结构的选择 (6) 4.1材料选择 (6) 4.2结构选择 (6) 4.2.1 封头的选择 (6) 4.2.2容器支座的选择 (6) 4.3法兰型式 (6) 4.4液面计的选择 (7) 4.4.1 (7) 4.4.2 (7) 4.4.3 (7) 五、结构计算 (8) 5.1罐体壁厚设计 (8) 5.2封头厚度设计 (9) 5.2.1计算封头厚度 (9) 5.2.2校核罐体与封头水压实验强度 (9) 5.3选择人孔并核算开孔补强 (10) 5.4储罐零部件的选取 (12) 5.4.1储罐支座 (12) 5.4.2罐体质量 (12) 5.4.3封头质量 (12) 5.4.4液氨质量 (13) 5.4.5附件质量 (13) 六、接管的选取 (14) 6.1液氨进料管 (14) 6.1.1接管的计算厚度为： (14) 6.1.2开孔有效补强宽度B，有效补强高度的确定 (14) 6.1.3需要补强的金属面积和可以作为补强的金属面积的计算 (14) 6.2 平衡口管 (14) 6.3 液位指示口管 (15) 6.4 放空口管 (15) 6.5 液体进口管 (15) 6.6 液体出口管 (15) 七、压力计选择 (16) 八、符号说明 (17) 九、致谢 (18)
十、参考文献 (19)
一、前言 压力容器是一种密闭的承压容器，通常是由板、壳组合而成的焊接结构。其应用广泛且用量大，但又比较容易发生事故且事故往往是严重的。压力容器的设计一般有筒体、封头、密封装置、支座、接口管、人孔及安全附件等组成。与任何工程设计一样，压力容器的设计目标也是对新的或该进的工程系统和装置进行创新和优化，以满足人们的愿望与需要。具体来说，压力容器的设计人员应根据设计任务的特定要求，遵循设计工作的基本规则或规范，以及材料控制﹑结构细节﹑制造工艺﹑检验及质量管理等方面的规则，并尽可能地采用标准。 液氨储罐是合成氨工业中必不可少的储存容器，所以本设计过程的内容包括容器的材质的选取、容器筒体结构和强度的设计，密封的设计、罐体壁厚设计、封头壁厚设计、确定支座，人孔及接管、开孔补强的情况以及焊接形式的设计与选取。在设计过程中要综合考虑经济性、实用性和安全可靠性。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。此次设计主要原理来自《化工设备机械基础》一书以及其他参考资料。 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7.03，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16～25%(最易引燃浓度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，难以点燃而危险性较低；但氨和空气混合物达到上述浓度范围遇明火会燃烧和爆炸,如有油类或其它可燃性物质存在，则危险性更高。 本次设计的所有参数都严格按照国家标准，让设计有章可循。但由于知识水平有限，又是第一次做关于化工设备机械基础的设计，难免会有很多缺陷和不足，还请老师给予批评和指正，最后感谢老师能在百忙之中抽出时间进行评阅 兰亚军2014年1月5日
茂名学院课程设计 目录 一、绪论 (1) 1．1设计任务、设计思想、设计特点 (1) 1．2主要设计参数的确定记说明 (1) 二、材料及结构的选择与论证 (2) 2．1 材料选择与论证 (2) 2．2 结构选择与论证 (3) 2．2．1 封头形式的确定 (3) 2．2．2 人孔的选择 (3) 2．2．3 法兰的选择 (3) 2．2．4 液面计的选择 (4) 2．2．5 鞍式支座的选择与确定 (4) 三、设计计算 (5) 3．1筒体厚度的计算 (5) 3．2封头壁厚的计算 (5) 3．3水压试验压力及其强度的计算 (6) 3．4人孔的选择及核算开孔补强 (6) 3．5鞍座的选择及核算承载能力 (8) 3．6液位计的选择 (9) 3．7选配工艺接管 (9) 四．设备总装备图（附录） (10) 五．小结 (10) 六．设计参考书目 (10)
液氨储罐机械设计 一. 绪论 1. 1 设计任务、设计思想、设计特点 （1）设计任务 按要求设计一压力容器，液氨储罐的公称直径为1400mm，罐体的公称容积为20m3，制造地点：广东省广州市。 （2）设计思想 液氨储罐通常由卧式圆柱形圆筒和两端椭圆封头组成，按照化学生产工艺的要求设置进料口，出料口，放空口，排污口，压力表，安全阀和液面计等，为了检修方便开设人孔，用鞍式支座支撑于混凝土基座上。 综合运用化工过程设备机械基础及所学的知识，联系实际，进而巩固加深和发展所学的知识，提高分析实际问题和解决问题的能力。 （3）设计特点 液氨对钢材的腐蚀作用很小，但是，至于室外的液氨储罐，其工作温度为环境温度，其工作压力为该环境温度下的饱和蒸汽压，随着气温的变化，液氨储罐的操作温度和操作压力也会变化，所以其材料的钢材必须应能承受这种变化，在我国的北方严寒地区，冬季气温很低，普通钢材就可能出现低温脆性，所以选用低温设备用钢。 ①壁厚分类———薄壁容器 工程上的容器外径和内径的比值K=D0/D i小于等于1.2的压力容器称为薄壁容器。 ②受压状况的分类——内压容器 容器器壁承受的拉应力，通过强度条件计算壁厚。 ③安装方式分类——卧式容器 在自重和内部充满液体等载荷作用下在壳体一些特殊部位产生各种局部应力，加以考虑。 ④容器工作温度的确定——常温容器 设计温度在－200C～2000C的压力容器，根据本次设计的容器的工作温度为－400C～400C，确定为常温容器。 ⑤设计压力的分类——中压容器 压力1.6MPa到10MPa的容器为中压容器，本次设计的容器工作的压力为1.55MPa，设计压力稍大于工作压力，所以为中压容器。 ⑥容器在生产中的用途和分类——贮存容器 ⑦按《压力容器安全技术监察视程》分类——第二类容器 1. 2主要设计参数的确定和说明 （1）工作温度的确定 贮罐常至于室外，在夏天经过太阳的曝晒，温度可达400C，所以工作温度应低于400C （2）工作压力的确定
管道及储罐强度设计（第二次） 改动的地方:简答题第三题，计算题第一题，计算题第十一题 名词解释 1.工作压力 在正常操作条件下，容器可能达到的最高压力 2．材料强度 是指载荷作用下材料抵抗永久变形和断裂的能力。屈服点和抗拉强度是钢材常用的强度判据。 3．储罐的小呼吸 罐内储液(油品)在没有收、发作业静止储存情况下，随着环境气温、压力在一天内昼夜周期变化，罐内气相温度、储液(油品)的蒸发速度、蒸气(油气)浓度和蒸气压力也随着变化，这种排出或通过呼吸阀储液蒸气(油气)和吸入空气的过程叫做储罐的小呼吸 4.自限性 局部屈服或小量塑性变形就可以使变形连续条件得到局部或全部的满足，塑性变形不再继续发展并以此缓解以致完全消除产生这种应力的原因。 5．无力矩理论(薄膜理论)
假定壁厚与直径相比小得多，壳壁象薄膜一样，只能承受拉(压)应力弯曲内力的影响，而不能承受弯矩和弯曲应力，或者说，忽略这样计算得到的应力，称薄膜应力。 6．壳体中面 壳体厚度中点构成的曲面，中面与壳体内外表面等距离。 7．安全系数 考虑到材料性能、载荷条件、设计方法、加工制造和操作等方面的不确定因素而确定的质量保证系数。 8．容器最小壁厚 由刚度条件确定，且不包括腐蚀裕量的最小必须厚度。 (1)对碳素钢、低合金钢制容器： (2)对高合金钢制容器： 不小于2mm (3)对封头：
9.一次应力 一次应力:由于压力和其他机械荷载所引起与内力、内力矩平衡所产生的，法向或切向应力，随外力荷载的增加而增加。 10.储罐的小呼吸损耗 罐内储液(油品)在没有收、发作业静止储存情况下，随着环境气温、压力在一天内昼夜周期变化，罐内气相温度、储液(油品)的蒸发速度、蒸气(油气)浓度和蒸气压力也随着变化，这种排出或通过呼吸阀储液蒸气(油气)和吸入空气的过程所造成的储液(油品)损耗称作储罐小呼吸损耗 11耦联振动周期和波面晃动周期 耦联振动周期：罐内液体和储罐结合在一起的第一振动周期。 波面晃动周期：罐内储液的晃动一次的时间 12压力容器工艺设计 工艺设计 1.根据原始参数和工艺要求选择容器形式，要求能够完成生产任务、有较好的经济效益;
目录 任务书 (2) 第一章空气储罐产品概要 (3) 第二章空气储罐材料的选择 (4) 第三章空气储罐的结构设计 (4) 3.1圆筒厚度的设计 (5) 3.2封头厚度的计算 (5) 3.3接管的设计 (5) 3.4支座的设计 (6) 3.4.1支座选型 (5) 3.4.2鞍座定位 (5) 第四章强度计算 (6) 5.1水压试验应力校核 (5) 5.2工作应力计算及校核 (6) 5.2.1圆筒轴向应力计算及校核 (7) 5.2.3周向应力计算及校核 (8) 第五章空气储罐的制造工艺 (10) 5.1空气储罐的制造工艺流程 (10) 5.2空气储罐的焊接工艺 (11) 5.2.1接管焊接 (11) 5.2.2纵缝和环缝焊接 (12) 5.3空气储罐的焊接检验 (13) 5.3.1无损检测 (14) 5.3.2耐压试验 (14) 第六章课程设计心得体会 (15) 参考文献 (16)
任务书 2m3空气储罐的焊接工艺设计 设计参数 序号名称指标 1 设计压力P c（MPa） 1.0 2 设计温度（℃）100 3 最高工作压力（MPa）0.95 4 最高工作温度（℃）95 5 工作介质压缩空气 6 主要受压元件的材料Q235-B 7 焊接接头系数Φ0.9 8 腐蚀裕度C2（mm） 1.2 9 厚度负偏差（C1）0.8 9 全容积（） 2.0 10 容器类别第一类 设计要求 （1）更具给定的条件来选定容积的几何尺寸，即确定筒体的内径、长度、封头类型等，然后确定有关的参数，如容器材料、需用应力、壁厚附加量、焊缝系数等。 （2）设计筒体和封头壁厚；进行强度计算；焊接接头设计；附件设计等。 （3）撰写设计说明书：能以“工程语言和格式”阐明自己的设计观点、设计方案的优劣以及设计数据的合理性；按照设计步骤、进程，科学地编排设计说明书的格式与内容叙述简明。
广东石油化工学院《化工机械基础》课程设计说明书 二级学院：化工学院 系别：石油化工系 专业：石油化工生产技术 姓名：张福彬 班别：石化专10-2班学号：48 指导教师：陈志静 过程装备与控制工程教研室 2012年04月
广东石油化工学院 《化工机械基础》课程设计任务书1.设计题目：液氨储罐机械设计 工艺条件图
3.计算及说明部分内容（设计内容）： 第一部分绪论： （1）设计任务、设计思想、设计特点； （2）主要设计参数的确定及说明。 第二部分材料及结构的选择与论证 （1）材料选择与论证； （2）结构选择与论证：封头型式的确定、人孔选择、法兰型式、液面计的选择、鞍式支座的选择确定。 第三部分设计计算 （1）计算筒体的壁厚； （2）计算封头的壁厚； （3）水压试验压力及其强度校核； （4）选择人孔并核算开孔补强； （5）选择鞍座并核算承载能力； （6）选择液位计； （7）选配工艺接管。 4．绘图部分内容： 总装配图一张（A1） 5．设计期限：1周（2012 年 4月 26日—— 2012 年 5月 4日） 6、设计参考进程： (1)设计准备工作、选择容器的型式和材料半天 (2)设计计算筒体、封头、选择附件并核算开孔补强等一天
(3)绘制装配图二天 (4)编写计算说明书一天 (5)答辩半天7．参考资料： [1]《化工设备机械基础》，汤善甫朱思明主编，华东理工大学出版社。 [2]《化工设备机械基础课程设计指导书》，蔡业彬宣征南主编。 [3]《金属化工设备·零部件》第四卷 [4]《钢制压力容器》GB150-98 学生：张福彬指导教师：陈志静 2012 年4月26日注：此任务书应附于所完成的课程设计说明书中
液化石油气卧式储罐课 程设计精编版 MQS system office room 【MQS16H-TTMS2A-MQSS8Q8-MQSH16898】
前言 随着我国石油化工行业的快速发展，液化石油气作为炼油化工的副产品，以其经济高效、清洁环保以及灵活方便的优势占据着城乡能源市场，储配站的液化石油气通常采用球形储罐或卧式储罐进行储存。 液化石油气是一种低碳的烃类混合物，主要由乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、丁烷、丁烯及少量的戊烷、戊烯等组成。常温常压下是气态，在加压和降低温度的条件下变成液体。气态相对密度为空气的2倍，液化石油气的饱和蒸气压随温度升高而急剧增加，其膨胀系数较大,一般为水的10倍以上，气化后体积膨胀250～ 300倍。液化石油气是一种极易燃烧、爆炸的石油化工原料，其储罐属于具有较大危险的储存容器之一。因此，在满足设施功能要求下，储罐具有良好的安全性是设计的首要问题。 目前我国普遍采用的常温压力贮罐一般有两种形式：球形储罐和圆筒形储罐。球形储罐与圆筒形储罐相比，前者具有投资少，金属耗量少，占地面积少等优点，但加工制造及安装复杂，焊接工作量大，故安装费用较高。一般储存总量大于500m3或单罐容积大于200m3时选用球形储罐比较经济。而圆筒形贮罐具有加工制造安装简单，安装费用少等优点，但金属耗量大占地面积大。所以在总贮量小于500m3，单罐容积小于100m3时选用卧式贮罐比较经济。圆筒形贮罐按安装方式可分为卧式和立式两种。在一般中、小型液化石油气站内大多选用卧式圆筒形贮罐,，只有某些特殊情况下（站内地方受限制等）才选用立式。 本次设计对液化石油气卧式储罐进行设计计算。主要内容包括储罐工艺参数计算、储罐的结构设计、储罐的强度计算、应力校核、绘制设备总图以及针对一些安全问题提出对策措施。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。 目录
设计任务书 课程设计题目：103m液氯储罐设计 课程设计要求及原始数据（资料） 一、课程设计要求： 1、使用国家最新压力容器和换热器标准、规范进行设计，掌握典型过程设备设计的全过程。 2、广泛查阅和综合分析各种文献资料，进行设计方法和设计方案的可行性研究和论证。 3、设计计算尽量采用电算，要求设计思路清晰，计算数据准确、可靠，正确掌握计算机操作和专业软件的使用。 4、工程图纸要求尽量采用手工绘图。 5、课程设计全部工作由学生本人独立完成。 6、按照标准格式编写说明书并装订成册。 二、原始数据： 设计条件表 序号项目数值单位备注 1 名称液氯储罐 2 用途液氯储存 3 最高工作压力MPa由介质温度确定 4 工作温度-20~4 5 ℃ 5 公称容积( V) 10 3m g 6 工作压力波动情况可不考虑 7 ) 0.9 装量系数（ V 8 工作介质液氯（高度危害） 9 使用地点太原市，室外 10 安装与地基要求 11 其他要求
课程设计主要内容： 1、设备工艺设计 2、设备结构设计 3、设备强度计算 4、技术条件编制 5、绘制设备总装配图 6、编制设计说明书 学生应交出的设计文件（论文）： 1、设计说明书一份 2、总装配图一张（折合A1图纸一张）
绪论 本设计是针对《化工设备机械基础》这门课程所安排一次课程设计，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相关设计。 本设计的液料为液氯，它是一种黄绿色油状液体。分子式为Cl2 ,分子量：70.91。沸点-34.6℃，溶点-103℃，在常压下即气化成气体，吸入人体能严重中毒，有剧烈刺激作用和腐蚀性，在日光下与其它易燃气体混合时发生燃烧和爆炸，氯是很活泼的元素，可以和大多数元素(或化合物)起反应。液氯为黄绿色的油状液体，有毒，在15℃时比重为1.4256，在标准状况下，-34.6℃沸腾。在-101.5℃时凝固，如遇有水份对钢铁有强烈腐蚀性。液氯为基本化工原料，可用于冶金、纺织、造纸等工业，并且是合成盐酸、聚氯乙烯、塑料、农药的原料。用高压钢瓶包装，净重500kg、1000kg，贮于阴凉干燥通风处，防火、防晒、防热。 液氯不会燃烧，但可助燃。一般可燃物大都能在氯气中燃烧，一般易燃气体或蒸汽也都能与氯气形成爆炸性混合物。氯气能与许多化学品如乙炔、松节油、乙醚、氨、燃料气、烃类、氢气、金属粉末等猛烈反应发生爆炸或生成爆炸性物质。它几乎对金属和非金属都有腐蚀作用。
中北大学 课程设计说明书 学生姓名：詹锋学号：0603044238 学院：材料科学与工程学院 专业：复合材料与工程 题目：容积为60m3贮存质量分数为37%的硝酸 卧式玻璃钢储罐设计 指导教师：陈剑楠曹杨职称: 讲师讲师 2009年 12月 31日
中北大学 课程设计任务书 学年第一学期 学院：材料科学与工程学院 专业：复合材料与工程 学生姓名：学号： 课程设计题目：容积为60m3贮存质量分数为37%的硝酸 卧式玻璃钢储罐设计 起迄日期：2009年12月21日～2009年12月31日课程设计地点：中北大学材料科学与工程学院 指导教师：陈剑楠曹杨 系主任：李迎春
下达任务书日期: 2009年12月18日课程设计任务书
课程设计任务书
目录 1.前言 (1) 2.造型设计 (2) 2.1储罐构造尺寸确定 (2) 2.2封头的选择 (2) 2.3伸臂长度确定 (3) 2.4支座及间距 (3) 3.性能设计 (4) 3.1基体材料性能及其特点介绍 (5) 3.2增强材料介绍 (6) 4.节构设计 (7) 4.1储罐荷载计算和设计简图 (7) 4.2由储罐的轴向应力计算壁厚 (8) 4.3由储罐的剪力计算储罐的壁厚 (8) 4.4由储罐的环形应力计算储罐壁厚 (8) 4.5由蝶形封头设计壁厚 (10) 4.6设计结果 (10) 5.工艺设计 (11) 5.1筒身设计 (11) 5.2封头的制造工艺及模具制造方法 (12) 6.玻璃钢卧式贮罐零部件设计 (14) 6.1贮罐的开孔与补强 (14) 6.2排气孔 (14) 6.3贮罐进出口管和人孔设计 (14) 6.4排液管 (16) 6.5支座设计 (16) 7.安装设计 (17) 8.制品检验 (18)
前言 随着我国石油化工行业的快速发展，液化石油气作为炼油化工的副产品，以其经济高效、清洁环保以及灵活方便的优势占据着城乡能源市场，储配站的液化石油气通常采用球形储罐或卧式储罐进行储存。 液化石油气是一种低碳的烃类混合物，主要由乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、丁烷、丁烯及少量的戊烷、戊烯等组成。常温常压下是气态，在加压和降低温度的条件下变成液体。气态相对密度为空气的2倍，液化石油气的饱和蒸气压随温度升高而急剧增加，其膨胀系数较大,一般为水的10倍以上，气化后体积膨胀250～ 300倍。液化石油气是一种极易燃烧、爆炸的石油化工原料，其储罐属于具有较大危险的储存容器之一。因此，在满足设施功能要求下，储罐具有良好的安全性是设计的首要问题。 目前我国普遍采用的常温压力贮罐一般有两种形式：球形储罐和圆筒形储罐。球形储罐与圆筒形储罐相比，前者具有投资少，金属耗量少，占地面积少等优点，但加工制造及安装复杂，焊接工作量大，故安装费用较高。一般储存总量大于500m3或单罐容积大于200m3时选用球形储罐比较经济。而圆筒形贮罐具有加工制造安装简单，安装费用少等优点，但金属耗量大占地面积大。所以在总贮量小于500m3，单罐容积小于100m3时选用卧式贮罐比较经济。圆筒形贮罐按安装方式可分为卧式和立式两种。在一般中、小型液化石油气站大多选用卧式圆筒形贮罐,，只有某些特殊情况下（站地方受限制等）才选用立式。 本次设计对液化石油气卧式储罐进行设计计算。主要容包括储罐工艺参数计算、储罐的结构设计、储罐的强度计算、应力校核、绘制设备总图以及针对一些安全问题提出对策措施。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。
10万吨丙烯腈厂丙烯腈储罐的设计 一、设计背景 此储罐设计针对工艺末端的丙烯腈产品的存储。该丙烯腈厂生产的产品定位是高纯度丙烯腈。纯丙烯腈沸点77.3℃，常温下为无色的有刺激性气味液体。对于丙烯腈的储罐国家和行业并无专门的设计规范，本设计参照《中华人民共和国国家标准工业用丙烯腈》以及其他工业的设计案例，并结合此工业自身特点进行设计。 二、安全要求 1. 丙烯腈属高度危险品，具有燃烧、爆炸性质，闪点-5℃，自燃点481℃，蒸气密度 1.83（相对于空气），与空气的爆炸极限3.05%~17.5%（V/V ），遇明火、高热能一起燃烧爆炸，因此，在储罐设计中需要考虑如何避免形成燃烧、爆炸气氛。 2. 丙烯腈剧毒而且易挥发，能通过皮肤及呼吸道为人体吸收，应尽可能减少丙烯腈的挥发。 3. 工作区域空气中丙烯腈最大允许浓度不超过2mg/m 3。 三、整体设计 1. 工厂生产能力为10万吨/年，每年开车时间按8000h 计，则每小时体积流量为： 4333/10*10*10/800016.34/765.021/M t kg h v m h kg m ρ=== 考虑到丙烯腈产品作为中间产品，后续还会增加其他产品的生产工艺，以及产品的输出、市场价格的波动，设计丙烯腈在储罐中的停留时间为72h ，于是储罐的体积为： 316.34*721176.48V v m τ=== 为方便计算，取丙烯腈储罐的体积为1200m 3 进行设计。 2. 储罐种类选择 丙烯腈储罐设计要求有：储存容量1200m 3，工作压力：常压，工作温度： 0~30℃。丙烯腈产品理化性质有：密度：765.021kg/m 3,纯度：>99.9%。 根据设计的储罐体积，以及介质易燃、易挥发、剧毒的涂点，结合现运行的《石油化工储运系统罐区设计规范》（SH/T 3007），设计采用常压立式圆筒形拱顶储罐。 3. 储罐材料选择 储罐材料的选取根据储罐的使用工况、储存介质特性，以及材料的机械性能等因素决定。参考《碳素结构钢和低合金结构钢热轧钢钣和钢带》(GB ／T3274)以及丙烯腈属于高毒介质，罐体选择Q345R 材质。 4. 储罐高度和直径 本储罐容积大于1000m 3，应采用不等壁厚设计。 储罐的最省材料的经济尺寸： H ＝(( [ ] (S1+S2))/ )1/2 D ＝((4V)/ (π H))1/2 其中 罐壁板厚度－S 贮罐高度－H