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卧式容器计算单位计算条件简图设计压力p0.11 MPa设计温度t110 ℃筒体材料名称S30408封头材料名称S30408封头型式椭圆形筒体内直径 Di 2400 mm筒体长度L 6000 mm筒体名义厚度δn 8mm 支座垫板名义厚度δrn mm 筒体厚度附加量C 2.3mm 腐蚀裕量C1 2 mm 筒体焊接接头系数Φ1封头名义厚度δhn6mm 封头厚度附加量 C h 2.3mm 鞍座材料名称鞍座宽度 b mm 鞍座包角θ°支座形心至封头切线距离A mm 鞍座高度H mm 地震烈度度内压圆筒校核 计算单位计算所依据的标准GB 150.3-2011计算条件筒体简图计算压力 p c 0.11 MPa设计温度 t 110.00 ︒ C 内径 D i 2400.00mm 材料S30408 ( 板材 ) 试验温度许用应力 [σ]137.00 MPa 设计温度许用应力 [σ]t137.00 MPa 试验温度下屈服点 σs 205.00 MPa 钢板负偏差 C 1 0.30 mm 腐蚀裕量 C 2 2.00 mm 焊接接头系数 φ1.00厚度及重量计算计算厚度 δ = ct ic ][2P D p -φσ = 0.96mm 有效厚度 δe =δn - C 1- C 2= 5.70 mm 名义厚度 δn = 8.00 mm 重量2850.40Kg压力试验时应力校核压力试验类型 液压试验试验压力值 p T = 1.25p [][]σσt = 0.1375 (或由用户输入)MPa 压力试验允许通过 的应力水平 [σ]T [σ]T ≤ 0.90 σs = 184.50MPa试验压力下 圆筒的应力 σT = p D T i e e .().+δδφ2 = 29.02 MPa校核条件 σT ≤ [σ]T 校核结果合格压力及应力计算最大允许工作压力 [p w ]= 2δσφδe t i e []()D += 0.64921MPa 设计温度下计算应力 σt= ee i c 2)(δδ+D p = 23.21 MPa [σ]tφ 137.00 MPa校核条件 [σ]tφ ≥σt结论 合格计算所依据的标准GB 150.3-2011 计算条件椭圆封头简图计算压力 p c 0.11 MPa设计温度 t 110.00 ︒ C 内径 D i 2400.00 mm 曲面深度 h i 640.00mm 材料S30408 (板材) 设计温度许用应力 [σ]t137.00 MPa 试验温度许用应力 [σ] 137.00 MPa 钢板负偏差 C 1 0.30 mm 腐蚀裕量 C 2 2.00 mm焊接接头系数 φ 1.00压力试验时应力校核压力试验类型 液压试验 试验压力值p T = 1.25pt][][σσ= 0.1375 (或由用户输入)MPa 压力试验允许通过的应力[σ]t [σ]T ≤ 0.90 σs = 184.50MPa 试验压力下封头的应力σT = φδδ.2)5.0.(eh eh i T KD p += 41.03 MPa校核条件 σT ≤ [σ]T 校核结果合格厚度及重量计算形状系数K = ⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+2i i 2261h D = 0.9193 计算厚度 δh = ct ic 5.0][2p D Kp -φσ = 0.89mm 有效厚度 δeh =δnh - C 1- C 2= 3.70 mm 最小厚度 δmin = 3.60 mm 名义厚度 δnh = 6.00 mm 结论 满足最小厚度要求 重量309.61Kg压 力 计 算最大允许工作压力 [p w ]= eh i eht 5.0][2δφδσ+KD = 0.45913MPa结论 合格计算所依据的标准GB 150.3-2011 计算条件椭圆封头简图计算压力 p c 0.11 MPa设计温度 t 110.00 ︒ C 内径 D i 2400.00 mm 曲面深度 h i 640.00mm 材料S30408 (板材) 设计温度许用应力 [σ]t137.00 MPa 试验温度许用应力 [σ] 137.00 MPa 钢板负偏差 C 1 0.30 mm 腐蚀裕量 C 2 2.00 mm焊接接头系数 φ 1.00压力试验时应力校核压力试验类型 液压试验 试验压力值p T = 1.25pt][][σσ= 0.1375 (或由用户输入)MPa 压力试验允许通过的应力[σ]t [σ]T ≤ 0.90 σs = 184.50MPa 试验压力下封头的应力σT = φδδ.2)5.0.(eh eh i T KD p += 41.03 MPa校核条件 σT ≤ [σ]T 校核结果合格厚度及重量计算形状系数K = ⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+2i i 2261h D = 0.9193 计算厚度 δh = ct ic 5.0][2p D Kp -φσ = 0.89mm 有效厚度 δeh =δnh - C 1- C 2= 3.70 mm 最小厚度 δmin = 3.60 mm 名义厚度 δnh = 6.00 mm 结论 满足最小厚度要求 重量309.61Kg压 力 计 算最大允许工作压力 [p w ]= eh i eht 5.0][2δφδσ+KD = 0.45913MPa结论 合格。
压力容器卧式储罐设计1.容器材质选择：常见的材质有碳钢、不锈钢等，需要根据介质的性质和工艺要求选择合适的材质。
对于易腐蚀或有害物质，应采用耐腐蚀材质以确保容器的长期运行。
2.储罐容量：容器的容量应根据工艺流程和生产需求确定。
需要考虑介质的储存量、流量、储罐的占地面积以及储罐的横向或纵向布置等因素，确保容器的容量能够满足生产需要。
3.设计压力和温度：根据介质的压力和温度，确定容器的设计参数。
除了正常工作状态下的压力和温度外，还需要考虑到临界情况、突发事件等特殊情况下的压力和温度。
4.设计标准和规范：容器的设计应符合国家相关标准和规范要求，如中国石油和化学工程学会发布的《储罐设计规范》、美国石油学会发布的《储罐设计与施工规范》等。
在设计过程中，需要根据相应的标准和规范进行计算和验证。
5.结构设计：容器的结构设计包括底部、壁板和顶部等方面。
底部结构可以选择圆底、锥底、承重底或平底等形式，需要保证底部的稳定性和均布载荷。
壁板的设计考虑到介质的承载能力、装载条件和温度应力等因素。
顶部结构可以选择平顶、圆顶、锥顶等形式，并配备相应的防漏装置和压力释放装置。
6.安全防护设施：压力容器卧式储罐需要配备安全阀、爆破片、压力表、温度计等设备，用于保证容器内介质的安全运行。
同时，还需要考虑到火灾、震动、地震等突发情况的防护措施。
7.液体搅拌和排液系统设计：对于需要搅拌的介质，需要设计相应的搅拌设备和搅拌系统，以确保介质的均匀搅拌。
排液系统需要考虑到介质的流动性和排液效率，并配备应急排液装置。
8.耐候和抗震设计：容器在室外运行时，需要考虑到材料的耐候性和抗风压能力。
对于地震区域，还需要进行抗震设计，确保容器在地震发生时能够安全运行。
在进行容器的卧式储罐设计时，需要综合考虑以上因素，采用适当的设计参数并进行计算和验证。
设计过程中应密切与用户和相关部门的沟通，确保容器能够满足工艺流程和生产需求，并符合相关的安全要求。
此外，还要定期对容器进行检查和维护，以确保容器的长期安全运行。
卧式容器设计张哲峰蒋润华（中国石油工程建设公司新疆设计分公司、第一建设分公司）摘要：本文通过一个具体事例，对卧式容器中内压圆筒容器的受力、计算、分析，及其双鞍式支座的受力、计算、分析，描述了内压圆筒容器的整个设计计算过程，计算过程描述比较详细，可为以后的相关设计人员提供参考。
关键词：卧式容器内压圆筒容器设计计算分析1 主要设计参数设计压力p= 1.298Mpa 设计温度t= 190 ℃壳体内径Di =3600mm 筒体长度L0 =6320mm焊缝系数φ=0.85 腐蚀裕量C2 =2mm物料密度ρ=908.8KG/m3 设备充装系数ψ0 = 0.9鞍座JB/T 4712-2007 BⅠ3600-S δ4 =22 Q345R/Q345R2 计算圆筒、封头材质及厚度2.1 材质判断根据常规容器的常规经验，一般情况下，容器内部H2S含量偏高的话可选用Q245R 钢板，H2S含量不高或没有的话可选用Q345R钢板，同时通过厚度计算，判断选用比较经济的钢材。
2.2 厚度计算（1）采用Q345R板材时由GB150补充文件“关于《固定式压力容器安全技术监察规程》的实施意见”中钢板的许用应力表，利用插值法求得Q345R钢材厚度在16-36温度在190℃时的许用应力为[σ[t=172.6 Mpa。
0.4[σ]t φ = 0.4×172.6×0.85 = 58.684 MpaP c = 1.298 Mpa< 0.4[σ]t ψ = 58.684Mpa,按照GB150-1998中式（5-1）计算圆筒厚度：计算厚度1.2983600162[]2172.60.85 1.298c i t c P D mm P δσφ⋅⨯===-⨯⨯-最小厚度σmin = 2D i /1000 = 7.2 mm由于最小厚度小于计算厚度，故设计厚度为σd =σ+C 2 =16+2 = 18 mm由《石油化工设备设计便查手册》中查得厚度为8-25的钢板的厚度负偏差为C 1 = 0.8，故名义厚度为：σn =σd +C 1 = 18+0.8 = 18.8 mm ，圆整至20 mm（2）采用Q245R 板材时由GB150补充文件“关于《固定式压力容器安全技术监察规程》的实施意见”中钢板的许用应力表，利用插值法求得Q245R 钢材厚度在16-36温度在190℃时的许用应力为[σ]t =125.8 Mpa 。
JB/T4731-2005 <<钢制卧式容器>>1.适用范围JB/T 4731适用于设计压力不大于35MPa，在均布载荷作用下，由两个对称的鞍式支座支承的常压及受压卧式容器，它不适用于：——直接火焰加热及受核辐射作用的卧式容器；——经常搬运的卧式容器；——带夹套的卧式容器；一一作疲劳分析的卧式容器：卧式容器设计是先根据操作压力(内压、外压)确定壁厚，再依据自重、风、地震及其他附加载荷来校核轴向、剪切、周向应力及稳定性，卧式容器设计还包括支座位置的确定及支座本身的设计。
3设计的一般规定3.5设计载荷（a）.长期载荷设计压力——内压、外压；液体静压力；容器质量载荷——自身质量，容器所容纳的物料质量，保温层、梯子平台、接管等附件质量载荷。
(b).短期载荷风载、地震载荷(一般取地震载荷)，水压试验充水重。
关于风载荷的考虑：卧式容器高度较低，风载荷与地震载荷相比较小。
另外，卧式容器支座在轴线方向的承载能力远小于垂直轴线方向的承载能力，故仅校核鞍座轴线方向的外载荷。
而卧式容器在筒体轴线方向的风载荷一般小于垂直轴线方向的风载荷，故本标准对风载荷予以忽略。
但对于平坦，开阔且风载荷较大的地方，对垂直卧式容器筒体方向的风载荷引起的的地脚螺栓载荷应考虑予以校核。
(c).附加载荷在JB/T 4731的附录A中增加有卧式容器上的附加载荷。
这是考虑卧式容器上设有立式设备，如换热器、精馏柱、除氧头、液下泵、搅抖器等附属设备(高度均小于10m)时，它对卧式容器圆筒体产生附加弯矩及支座反力。
实质上，附加载荷也是一种长期载荷。
3.6 厚度附加量CC=C1+C2C1----钢材厚度负偏差，mm;C2----腐蚀裕量，mm.钢板或钢管的厚度负偏差按相应钢材标准的规定。
当钢材的厚度负偏差不大于0.25mm,且不超过名义厚度的0.6%时，在计算中负偏差可忽略不计。
3．6．1 腐蚀裕量C2为防止容器元件由于腐蚀、机械磨损而导致厚度削弱减薄,应考虑腐蚀裕量.具体规定如下：a）对有腐蚀或磨损的元件，应根据预期的设计寿命和介质对金属材料的腐蚀速率确定腐蚀裕量；b）卧式容器各元件受到的腐蚀程度不同时，可采用不同的腐蚀裕量；c）碳素钢或低合金钢卧式容器，腐蚀裕量不小于1mm。
目录第一章绪论 (2)1.1设计任务 (2)1.2设计思想 (2)1.3设计特点 (2)第二章储罐简介 (3)2.1储罐的用途 (3)2.2储罐的分类 (3)第三章材料及结构的选择与论证 (4)3.1材料选择 (4)3.2结构选择与论证 (4)3.2.1.封头的选择 (4)3.2.2.法兰的选择 (4)3.3.液面计的选择 (5)3.4.鞍座的选择 (5)第四章结构设计 (6)4.1壁厚的确定 (6)4.2 封头厚度设计 (7)4.2.1 计算封头厚度 (7)4.3储罐零部件的选取 (8)4.3.1储罐支座 (8)4.3.2人孔的选择 (10)4.3.3接管和法兰的选择 (13)第五章强度校核 (14)5.1筒体强度校核 (14)5.2封头强度校核 (14)5.3鞍座受载分析和强度校核 (15)5.3.1双鞍座的筒体的轴向应力 (15)5.3.2筒体的轴向弯矩的计算 (16)5.3.3圆筒轴向应力计算及校核 (17)5.3.3切向剪应力的计算及校核 (18)5.3.4圆筒周向应力的计算和校核 (19)5.3.5 鞍座腹板应力校核 (20)5.4容器开孔补强 (20)5.4.1补强设计方法判别 (21)5.4.2有效补强范围 (21)5.4.3有效补强面积 (22)5.4.4补强面积 (22)参考文献 (23)第一章绪论1.1设计任务针对化工厂中的储罐，完成主体设备的工艺设计和附属设备的选型设计，绘制总装配图，并编写设计说明书。
1.2设计思想综合运用所学的机械基础课程知识，本着认真负责的态度，对储罐进行设计。
在设计过程中综合考虑了经济性，实用性，安全可靠性。
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。
1.3设计特点容器的设计一般由筒体、封头、法兰、支座、接口管等组成。
常、低压化工设备通用零部件大都有标准，设计时可直接选用。
本设计书主要介绍了液罐的的筒体、封头的设计计算，低压通用零部件的选用。
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 储罐简介2.1储罐的用途用于储存液体或气体的钢制密封容器即为钢制储罐，钢制储罐工程是石油、化工、粮油、食品、消防、交通、冶金、国防等行业必不可少的、重要的基础设施，我们的经济生活中总是离不开大大小小的钢制储罐，钢制储罐在国民经济发展中所起的重要作用是无可替代的。
钢制储罐是储存各种液体（或气体）原料及成品的专用设备，对许多企业来讲没有储罐就无法正常生产，特别是国家战略物资储备均离不开各种容量和类型的储罐。
我国的储油设施多以地上储罐为主，且以金属结构居多，故本网站将着重介绍在国内普遍使用的拱顶储罐、内浮顶储罐以及卧式储罐的一些基础知识。
2.2储罐的分类由于储存介质的不同，储罐的形式也是多种多样的。
按位置分类：可分为地上储罐、地下储罐、半地下储罐、海上储罐、海底储罐等。
按油品分类：可分为原油储罐、燃油储罐、润滑油罐、食用油罐、消防水罐等。
按用途分类：可分为生产油罐、存储油罐等。
按形式分类：可分为立式储罐、卧式储罐等。
按结构分类：可分为固定顶储罐、浮顶储罐、球形储罐等。
按大小分类： 3100m 以上为大型储罐，多为立式储罐； 3100m 以下的为小型储罐，多为卧式储罐。
第三章材料及结构的选择与论证3.1材料选择物料腐蚀轻微,贮罐可选用一般钢材,可以考虑Q345R这种钢板。
如果纯粹从技术角度看，建议选用低碳钢板，Q345R钢板的价格虽比低碳钢板贵，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，且Q345R机械加工性能、强度和塑性指标都比较好，所以在此选择Q345R钢板作为制造筒体和封头材料。
3.2结构选择与论证3.2.1.封头的选择从受力与制造方面分析来看，球形封头是最理想的结构形式。
但缺点是深度大，冲压较为困难；椭圆封头浓度比半球形封头小得多，易于冲压成型，是目前中低压容器中应用较多的封头之一。
平板封头因直径各厚度都较大，加工与焊接方面都要遇到不少困难。
从钢材耗用量来年：球形封头用材最少，比椭圆开封头节约，平板封头用材最多。
因此，从强度、结构和制造方面综合考虑，采用椭圆形封头最为合理。
3.2.2.法兰的选择法兰连接主要优点是密封可靠、强度足够及应用广泛。
缺点是不能快速拆卸、制造成本较高。
压力容器法兰分平焊法兰与对焊法兰。
平焊法兰又分为甲型与乙型两种。
甲型平焊法兰有PN0.25 MPa 0.6 MPa 1.0 MPa1.6 MPa，在较小范围内（DN300 mm ～2000 mm）适用温度范围为-20℃～300℃。
乙型平焊法兰用于PN0.25 MPa～1.6 MPa压力等级中较大的直径范围，适用的全部直径范围为DN300 mm ～3000 mm，适用温度范围为-20℃～350℃。
对焊法兰具有厚度更大的颈，进一步增大了刚性。
用于更高压力的范围（PN0.6 MPa～6.4MPa）适用温度范围为-20℃～450℃。
法兰设计优化原则：法兰设计应使各项应力分别接近材料许用应力值，即结构材料在各个方向的强度都得到较充分的发挥。
法兰设计时，须注意以下二点：管法兰、钢制管法兰、垫片、紧固件设计参照原化学工业部于1997年颁布的《钢制管法兰、垫片、紧固件》标准（HG20592～HG20635-1997）的规定。
3.3.液面计的选择液面计是用以指示容器内物料液面的装置，其类型很多，大体上可分为四类，有玻璃板液面计、玻璃管液面计、浮子液面计和浮标液面计。
在中低压容器中常用前两种。
玻璃板液面计有透光式和反射式两种结构，其适用温度一般在0～250℃。
但透光式适用工作压力较反射式高。
玻璃管液面计适用工作压力小于1.6MPa，介质温度在0～250℃的范围。
液面计与容器的连接型式有法兰连接、颈部连接及嵌入连接，分别用于不同型式的液面计。
液面计的选用：（1）玻璃板液面计和玻璃管液面计均适用于物料内没有结晶等堵塞固体的场合。
板式液面计承压能力强，但是比较笨重、成本较高。
（2）玻璃板液面计一般选易观察的透光式，只有当物料很干净时才选反射式。
（3）当容器高度大于3m时，玻璃板液面计和玻璃管液面计的液面观察效果受到限制，应改用其它适用的液面计。
在此选用玻璃管液面计3.4.鞍座的选择鞍式支座是应用最广泛的一种卧式支座。
从应力分析看，承受同样载且具有同样截面几何形状和尺寸的梁采用多个支承比采用两个支承优越，因为多支承在粱内产生的应力较小。
所以，从理论上说卧式容器的支座数目越多越好。
但在是实际上卧式容器应尽可能设计成双支座，这是因为当支点多于两个时，各支承平面的影响如容器简体的弯曲度和局部不圆度、支座的水平度、各支座基础下沉的不均匀性、容器不同部位抗局部交形的相对刚性等等，均会影响支座反力的分布。
因此采用多支座不仅体现不出理论上的优越论反而会造成容器受力不均匀程度的增加，给容器的运行安全带来不利的影响。
所以一台卧式容器支座一般情况不宜多于二个。
在此选择鞍式双支座，一个S型，一个F型。
第四章 结构设计4.1壁厚的确定 根据壁厚公式c t i c p D p -=φσδ][2 在设计温度下，设计压力为0.25MPa （绝对压力），液柱静压力为Pa gD p i 264608.18.915001=⨯⨯==ρ，%6.1025.0/02646.0/1==p p 液体静压力已大于设计压力的5%，故应计入计算压力中。
则计算压力为MPa p p p c 27646.002646.025.01=+=+=，容器的内径mm D i 1800=，在设计温度下，假设材料的许用应力为MPa t 189][=σ（厚度为3-16mm 时），Q345R 的密度33/1085.7m kg ⨯=ρ,筒体材料在实验温度下的屈服强度为MPa s 345=σ， 采用双面焊对接接头，100%无损检测焊接接头系数0.1=φ。
mm p D p c t i c 32.127646.011892180027646.0][2≈-⨯⨯⨯=-=φσδ 物料为轻微腐蚀性，腐蚀裕量由筒体封头腐蚀裕量表查取取()222.01c mm c mm =≥设计壁厚为mm C d 32.30.232.12=+=+=δδ对Q345R,钢板厚度负偏差mm C 3.01=，因而可取名义厚度mm C d n 62.33.032.31=+=+=δδ可圆整至mm n 4=δ，但对低合金钢制的容器，规定不包括腐蚀裕量的最小的厚度应不小于3mm ，若加上2mm 的腐蚀裕量，名义厚度至少应取5mm 。
由钢材标准规格，名义厚度取为6mm 。
mm n 6=δ，t ][δ没有变化，故取名义厚度6mm 合适。
确定选用壁厚为6mm 的Q345R 钢板制作罐体4.2 封头厚度设计采用标准椭圆封头4.2.1 计算封头厚度 根据厚度公式ct i c p D p 5.0][2-=φσδ 焊接接头系数取0.1=φ，钢板最大宽度为3m,而此储罐为直径1.8米，股风头需将钢板拼焊后冲压成型 于是封头厚度mm p D p ct i c 32.127646.05.00.11892180027646.05.0][2≈⨯-⨯⨯⨯=-=φσδ 物料为轻微腐蚀性，腐蚀裕量由筒体封头腐蚀裕量表查取取()222.01c mm c mm =≥设计壁厚为mm C d 32.30.232.12=+=+=δδ对Q345R,钢板厚度负偏差mm C 3.01=，因而可取名义厚度mm C d n 62.33.032.31=+=+=δδ可圆整至mm n 4=δ，但对低合金钢制的容器，规定不包括腐蚀裕量的最小的厚度应不小于3mm ，若加上2mm 的腐蚀裕量，名义厚度至少应取5mm 。
由钢材标准规格，名义厚度取为6mm 。
mm n 6=δ，t ][δ没有变化，故取名义厚度6mm 合适。
确定选用mm n 6=δ厚的Q345R 钢板制作罐体封头4.3储罐零部件的选取4.3.1储罐支座此容器为卧式压力容器，可以选用鞍式支座首先粗略计算鞍座的负荷储罐总质量m1234m m m m m =+++m 1m ----罐体质量2m ----封头质量3m -----物料质量4m -----附件质量（1）罐体质量kg L D m i 13311085.75006.08.114.331=⨯⨯⨯⨯⨯==ρδπ（2）封头质量公称直径为mm DN 1800=，壁厚为mm n 6=δ，选用直边高度为mm h 252=的标准椭圆封头，曲面高度mm h 4501=， 容积3826.0m V =封，内表面积364.3m S =，封头质量kg m 8.1712=。
（JB1154-73）（3）物料质量3m V ϕρ=ϕ 装量系数ρ 物料密度V 容器体积装量系数取0.9ϕ=储罐容积322i 369.1458.1414.3652.14826.022m L D V V V =⨯⨯+=+⨯=+=π筒封 物料的密度3/kg 1500m =物ρ则溶剂质量3m kg V m 15.19398369.1415009.03=⨯⨯==ϕρ（4）附件质量4m有人孔、无手孔，其他接管法兰等质量按400kg 计储罐总质量mkg m m m m m 75.2147240015.193988.1712133124321=++⨯+=+++= kN N mg F 22.105475.10521628.975.214722==⨯== 每个鞍座只承受的106kg 负荷根据鞍座负荷，选择鞍座，可以选择轻型带垫板，包角为120的鞍座， 该卧式容器采用双鞍式支座，初步选用轻型鞍座，材料选用Q235-B 。
