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齐齐哈尔大学设备设计课程设计题目名称：空气储罐设计学院：机电工程学院专业班级：过控102学生姓名：王国涛指导教师：刘岩完成日期： 2013-12-20目录摘要3绪论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4第一章压缩空气的特性5第二章设计参数的选择6第三章容器的结构设计73.1圆筒厚度的设计73.2封头厚度的计算73.3筒体和封头的结构设计83.4人孔的选择93.5接管，法兰，垫片和螺栓（柱）93.6鞍座选型和结构设计12第四章开孔补强设计154.1补强设计方法判别154.2有效补强范围154.3有效补强面积164.4补强面积17第五章强度计算185.1水压实验应力校核185.2圆筒轴向弯矩计算185.3圆筒轴向应力计算及校核205.4切向剪应力的计算及校核225.5圆筒周向应力的计算和校核235.6鞍座应力计算及校核25第六章归纳总结28参考文献29摘要本说明书为《3.0m3空气储罐设计说明书》。
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规范，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技术方案。
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、开孔补强绪论1.1 设计任务：针对化工厂中常见的液氨储罐，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，并便携设计说明书。
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规范或国家规范，这样设计有章可循，并考虑到结构方面的要求，综合的进行设计。
设计要求1、设计题目：空气储罐的机械设计2、最高工作压力：0.8MPa3、工作温度：常温4、工作介质：空气5、全容积：163m设计参数的选择：设计压力：取1.1倍的最高压力，0.88MP<1.6属于低压容器。
筒体几何尺寸确定：按长径比为 3.6，确定长L=640000mm,D=1800mm设计温度取50因空气属于无毒无害气体，材料取Q345为低合金钢，合金元素含量较少，其强度，韧性耐腐蚀性，低温和高温性能均优于同含量的碳素钢，是压力容器专用钢板，主要用于制造低压容器和多层高压容器！封头设计：椭圆形封头是由半个椭圆球面和短圆筒组成，球面与筒体间有直边段。
直边段可以避免封头和和筒体的连接焊缝处出现经向曲率突变，以改善曲率变化平滑连续，故应力分布比较均匀；且椭圆形封头深度较半球形封头小得多，易冲压成型，在实际生产中多有模具，是目前中低压容器应用较多的封头。
因此选用以内径为基准的标准型椭圆形封头为了防止热应力和边缘应力的叠加，减少应力集中，在封头和筒体连接处必须有一段过渡的直边段，直边段的高度依据标准选择。
封头材料与筒体相同，选用头和筒体连接处必须有一段过渡的直边段，直边段的高度依据标准选择。
选材和筒体一致Q345R接管设计3.4接管设计优质低碳钢的强度较低，塑性好，焊接性能好，因此在化工设备制造中常用作热交换器列管、设备接管、法兰的垫片包皮。
优质中碳钢的强度较高，韧性较好，但焊接性能较差，不宜用作接管用钢。
由于接管要求焊接性能好且塑性好。
故选择20 号优质低碳钢的普通无缝钢管制作各型号接管3.5 法兰设计法兰连接的强度和紧密性比较好，装拆也比较方便，因而在大多数场合比螺纹连接、承插式连接、铆焊连接等型式的可拆连接显得优越，从而获得广泛应用。
平焊法兰连接刚性较差，只能在低压，直径不太大，温度不高的情况下使用。
由于Q345R 为碳素钢，设计温度50℃<300℃，且介质无毒无害，可以选用带颈平焊法兰，即SO 型法兰。
机电工程学院空气储罐设计1. 简介空气储罐是一种用于存储和输送压缩空气的设备，被广泛应用于机械、化工、制药等领域。
机电工程学院准备设计一种新型的空气储罐，以满足特定需求和提高效率。
本文档将详细介绍机电工程学院空气储罐的设计方案、工作原理、材料选择和结构设计。
2. 设计方案2.1 工作原理机电工程学院空气储罐采用压缩空气作为动力源，通过将空气储存于罐内来实现压力的稳定和供应。
当压缩空气从压缩机进入储罐时，首先经过过滤除水和杂质，然后进入储罐进行储存。
在使用时，通过控制阀门可以将储罐内的空气输送到需要的设备或系统。
2.2 结构设计机电工程学院空气储罐采用圆柱体结构，通过优化计算确定合适的直径和高度。
为了增加储罐的稳定性和强度，储罐壁采用高强度钢材制造，并在内部进行防腐处理，以防止腐蚀和氧化。
此外，储罐的顶部设有进气口和出气口，并配备安全阀、压力表等设备，以确保储罐的安全使用。
3. 材料选择机电工程学院空气储罐的材料选择是设计中的重要考虑因素。
主要考虑以下几个方面：1.强度：材料必须具有足够的强度和刚度，能够承受储罐内部压力和外部负荷。
2.耐腐蚀性：由于储罐长期接触储存的空气，材料需要具有良好的耐腐蚀性，以防止腐蚀和氧化。
3.可焊性：材料必须能够良好的焊接，以确保储罐的密封性。
综合考虑以上因素，机电工程学院选择了高强度不锈钢作为储罐的主要材料。
不锈钢具有优异的耐腐蚀性和可焊性，同时具有足够的强度来承受储罐内部的压力。
4. 结论本文档详细介绍了机电工程学院空气储罐的设计方案、工作原理、材料选择和结构设计。
该设计方案旨在满足机电工程学院的特定需求，提高整体效率和安全性。
通过采用高强度不锈钢，储罐具有良好的耐腐蚀性和可焊性，同时保证了储罐的强度和稳定性。
机电工程学院空气储罐的设计方案可以为其他类似项目提供参考，同时也为机电工程学院的相关研究和实践工作提供了指导和基础。
![空气储罐设计手册-...[1]](https://uimg.taocdn.com/904511cd19e8b8f67c1cb9ef.webp)
空气储罐设计手册1.设计参数设计常温空气储罐，23m，P=0.9MPa。
设计压力：取1.1倍的最高压力，为0.99MPa<1.6MPa属于低压容器。
筒体几何尺寸确定：按长径比为2.5，确定长L=2500mm,D=1000mm 设计温度：取50℃材料选择：因空气属于无毒无害气体，材料取Q235B设计参数表设计压力MPa 0.99 设计温度 ℃ 50 最高工作压力MPa 0.9工作温度 ℃常温介质名称 空气 设备主要材质 Q235B 介质性质无毒无害设备容积3m22.结构设计2.1 容器类别设计压力MPa p c 99.0=，设计温度t=50℃，介质性质无毒无害。
压力MPa p 6.11.0<≤的容器为低压容器，本储罐为低压容器，属于Ⅰ类压力容器。
2.2 筒体设计筒体材料选择Q235B ，许用应力为113MPa 。
选择用钢板卷焊的圆筒，焊缝为双面焊局部无损探伤，85.0=ϕ。
取钢板负偏差 C1=0.3mm ，腐蚀裕量C2=1mm 。
筒体壁厚： []mm 2.515.585.01132100099.02ti ≈=⨯⨯⨯==φσδD p c ，取mm7n =δ，则 mm 7.5-C -mm 2.612.521n e 2d ===+=+=C C δδδδ筒体总体尺寸：筒体公称直径D=1000mm ，长度L=2500mm ， 壁厚δ=7mm ， 质量G=435Kg 。
2.3 封头设计选择标准椭圆形封头，材料选择Q235B ，选择双面焊全部无损伤，即φ=1.0曲面深度h=250mm ，封头的直边高度25mmh 0=封头壁厚：[]mm 4.40.11132100099.02ti =⨯⨯⨯==φσδD p c 设计壁厚mm C t t d 4.514.42=+=+=mm C C t 7.53.014.421=++=++取圆整后名义厚度为mm t n 6=有效厚度mm C C t t n e 7.413.0621=--=--=封头壁厚选择6mm ，两个封头质量G=108Kg 。
立式贮罐设计前言玻璃钢罐分为立式、卧式机械缠绕玻璃钢储罐、运输罐、反应罐、各种化工设备，玻璃钢卧式罐、立式贮罐、运输罐、容器及大型系列容器、根据所用（贮存或运输)介质选用环氧呋喃树脂、改性或聚酯树脂、酚醛树脂为粘结剂,由高树脂含量的耐腐蚀内衬层、防渗层、纤维缠绕加强层及外表保护层组成。
玻璃钢具有耐压、耐腐蚀、抗老化、使用寿命长、重量轻、强度高、防渗、隔热、绝缘、无毒和表面光滑等特点。
机械缠绕玻璃钢容器可以通过改变树脂系统或采用不同的增强材料来调整产品的物理化学性能以适应不同介质和工作条件需要,通过结构层厚度、缠绕角和壁厚设计制不同压力，是纤维缠绕复合材料的显著特点。
由于有以上的特点，玻璃钢贮罐可广泛应用于石油、化工、纺织、印染、电力、运输、食品酿造、给排水、海水淡化、水利灌溉及国防工程等行业。
储存各种腐蚀性介质可以耐多种酸、碱、盐和有机溶剂，主要应用于石油、化工、制药、印染、酿造、给排水、运输等行业，适应于盐酸、硫酸、硝酸、醋酸、双氧水、污水、次氯酸钠等多种产品的贮存、运输，也可作地下油槽、保温储槽、运输槽车等［1］。
本设计为容积180，贮存质量分数为的硫酸，使用温度为90℃的立式贮罐，设计中分别从造型、性能、结构、工艺、零部件、防渗漏、安装、检验等八个方面做了说明、计算和设计,整体介绍了立式贮罐的设计流程、方法及主要事项,最终设计出了满足设计要求的立式贮罐。
1．造型设计1.1设计要求立式玻璃设计，容积为140，贮存质量分数为的醋酸，使用温度为常温,拱形顶盖设计.1.2贮罐构造尺寸确定贮罐容积V140,取公称直径为D3800，则贮罐高度为 (式1。
1）初定贮罐结构尺寸为 D H1.3拱形顶盖尺寸设计与锥形顶盖相比，其结构简单、刚性好、承载能力强，是立式贮罐广为使用的一种形式.为取得罐顶和罐壁等强度，罐顶的曲率半径与贮罐直径差值不超过20%。
即（式1.2）式中——拱顶球面曲率半径，;——贮罐内径，,等于.取罐顶高为h，r为转角曲率半径，r小则h 小，一般取此时［1］。
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） 1.02 设计温度（℃）1003 最高工作压力（MPa）0.954 最高工作温度（℃）955 工作介质压缩空气6 主要受压元件的材料Q235-B7 焊接接头系数Φ0.98 腐蚀裕度C2（mm） 1.29 厚度负偏差（C1）0.89 全容积（） 2.010 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。
第一章空气储罐概要空气储罐的特点空气储罐主要是指用于储存或盛装气体、液体、液化气体等介质的设备，在化工、石油、能源、轻工、环保、制药及食品等行业得到广泛应用，如氢气储罐、液化石油气储罐、石油储罐、液氨储罐等。
立式储罐施工方案1. 引言本文档旨在介绍立式储罐施工方案，该方案适用于储存液体或气体的工业设施。
立式储罐采用垂直放置的设计，占地面积小，具有良好的密封性和稳定性。
本方案将从选址、基础施工、储罐组装以及测试与验收等方面进行详细阐述。
2. 选址储罐选址是施工方案中的重要环节，合理的选址能够确保储罐的稳定和安全运行。
选址应考虑以下几个因素：•稳定的地质条件，避免选址在地震、地滑等不稳定区域；•空气质量良好的区域，避免有害气体对储罐的腐蚀；•近水源，方便供水和消防用途；•远离居民区，以减少储罐的安全风险。
选址完成后，需要进行地勘工作，确保地质条件符合设计要求。
3. 基础施工储罐的基础是其稳定性的保证，基础施工关系到储罐的使用寿命和安全性。
基础施工需要完成以下几个步骤：1.清理选址区域，清除杂物和坚硬物体；2.进行地面平整和夯实，确保基础坚实；3.按照设计图纸进行基础浇筑，采用优质的混凝土；4.设置基础的排水系统，确保排水正常。
基础施工完成后，需进行质量验收，确保基础符合设计要求。
4. 储罐组装储罐组装是施工中的核心环节。
组装前需要做好安全措施，确保施工人员的安全。
储罐组装的具体步骤如下：1.将储罐的组件逐一运输至工地，并进行排列组合；2.使用吊车等设备将组件按照设计要求进行吊装；3.使用专业工具进行组件的连接和固定；4.完成主体结构的组装后，进行密封性测试，确保没有泄漏。
储罐组装完成后，需进行结构稳定性和密封性的测试及验收。
5. 测试与验收完成储罐组装后，需要进行测试与验收，确保其安全合格。
测试与验收包括以下方面：1.结构稳定性测试，使用压力等设备检测储罐的稳定性；2.密封性测试，使用专业仪器检测储罐的密封性；3.抗震性能测试，检测储罐在地震力作用下的表现；4.安全装置的调试和测试。
测试与验收完成后，需编制相应文件，包括测试报告和验收证书。
6. 安全措施在施工过程中，需要严格遵守安全规范，采取必要的安全措施。
过程设备设计课程设计说明书二氧化碳立式储罐设计学生姓名xx专业xxx学号xxx指导教师xxxx学院xxxxx二〇一四年六月过程设备课程设计任务书一、设计题目：二氧化碳立式储罐二、技术特性指标设计压力：1.71MPa 最高工作压力：1.5MPa 设计温度：162℃工作温度：≤120℃受压元件材料：16MnR 介质：二氧化碳气体腐蚀裕量：1.0mm 焊缝系数：0.85全容积：8m3 装料系数：0.9三、设计内容1、储罐的强度计算及校核2、选择合适的零部件材料3、焊接结构选择及设计4、安全阀和主要零部件的选型5、绘制装配图和主要零部件图四、设计说明书要求1、字数不少于5000字。
2、内容包括：设计参数的确定、结构分析、材料选择、强度计算及校核、焊接结构设计、标准零部件的选型、制造工艺及制造过程中的检验、设计体会、参考书目等。
3、设计说明书封面自行设计（计算机打印），要求有设计题目、班级、学生姓名、指导教师姓名、设计时间。
（全班统一）4、设计说明书用A4纸横订成册，封面和任务书在前。
目录第一章绪论 (1)1.1储罐的分类 (1)1.2立式二氧化碳储罐设计的特点 (2)1.3设计内容及设计思路 (2)第二章零部件的设计和选型 (4)2.1材料用钢的选取 (4)2.1.1容器用钢 (4)2.1.2附件用钢 (4)2.2封头的设计 (5)2.2.1封头的选择 (5)2.2.2封头的设计计算 (5)2.3筒体的设计 (6)2.4人孔的设计 (6)2.4.1人孔的选择 (6)2.4.2人孔的选取 (7)2.5容器支座的设计 (9)2.5.1支座选取 (9)2.5.2支座的设计 (9)2.5.3支座的安装位置 (10)2.6接管、法兰、垫片和螺栓的选取 (122)2.6.1接管的选取 (122)2.6.2法兰的选取 (122)2.6.3垫片的选取 (144)2.6.4螺栓的选取 (144)第三章强度设计与校核 (166)3.1圆筒强度设计 (166)3.2封头强度设计 (166)3.3人孔补强设计 (177)第四章试验校核 (200)4.1水压试验 (200)4.1.1试验目的 (200)4.1.2试验强度校核 (200)4.2气密性试验 (211)设计总结 (222)参考文献 (23)第一章绪论1.1 储罐的分类压力储罐的组成部分根据文献[1]一般由筒体、封头、法兰、密封元件、开孔和接管、支座等六大部分构成容器本体。
前言玻璃钢贮罐是树脂基复合材料制品中应用最广泛的产品之一，与传统的金属、钢筋混凝土贮罐相比，它具有耐腐蚀性能好、强度高、自重轻、隔热保温效果好、成型容易、维修方便、耐久性好及安装、运输方便的特点[1]。
由于玻璃钢贮罐具有这些特点，它已广泛用于化工、石油、造纸、医药、食品、冶金、粮食、饲料等领域。
我国玻璃钢贮罐的发展十分迅速，已经颁布了纤维增强塑料贮罐的标准，规定了贮罐用原材料、生产工艺、结构形式、产品性能和几何尺寸、验收条件等等，规范了玻璃钢产品市场，对提高玻璃钢贮罐产品质量起到了促进作用。
国产玻璃钢贮罐主要采用机械化缠绕成型工艺，手糊成型已基本淘汰。
工厂缠绕成型玻璃钢贮罐容积可达150；现场缠绕成型的贮罐直径达15m、容积可达2500玻璃钢贮罐向着抗渗漏性、多功能（阻燃性、防静电、结构强度）、复合化（热塑性内衬、玻璃钢结构层）低成本的方向发展。
玻璃钢贮罐设计要求适应这一发展方向，不断拓展玻璃钢贮罐的应用领域，根据使用条件和结构要求，合理选择材料，确定产品结构形式和制造工艺方法，达到降低成本，满足使用要求的目的[2]。
1.造型设计1.1贮罐的构造尺寸确定初取贮罐的直径3.6m，则贮罐高度H===11.8m，故可初选贮罐的结构尺寸为：D=3.6m；H=12m。
1.2贮罐顶盖的设计玻璃钢贮罐顶盖有平顶盖、锥形顶盖和椭圆形顶盖三种形式。
本设计采用拱形顶盖，与锥形顶盖相比，其结构简单、刚性好、承载能力强，是立式贮罐广为使用的一种形式。
为取得罐顶与罐壁等强度，罐顶的曲率半径与贮罐直径差值不超过20%。
即=（0.8。
1.3贮罐罐底设计立式贮罐罐底采用平底，罐体与罐底的拐角处理，对贮罐设计极为重要。
尤其是立式贮罐底部受力较为复杂，应引起足够的重视。
一般在拐角处都应设计成一定的圆弧过渡区，圆弧半径不应小于38mm。
1.4支座设计常用立式贮罐支座有床式、悬挂式、角环支撑式和裙式4钟形式。
床式支座是将贮罐直接置于基础上，属于直接支撑形式。
材料工程设计报告学生姓名学号教学院系专业年级指导教师完成日期2014 年 1 月10 日设计任务书设计题目：0.5m3的立式压缩空气储罐已知工艺参数如下：介质：空气设计压力：0.5MPa使用温度：0--100℃几何容积：0.5 m3规格：600*6*2050设计要求：（1）根据给定条件确定筒体内径、长度、封头类型等，然后确定有关参数（容器材料、许用应力、壁厚附加量、焊缝系数等）（2）进行焊接接头设计，附件设计等。
（3）撰写说明书，按照设计步骤、进程，科学地安排设计说明书的格式和内容叙述简明1、设计数据 (4)2、容器主要元件的设计 (5)2.1封头的设计2.2人孔的选择2.3接管和法兰3、强度设计 (8)3．1水压试验校核3.2圆筒轴向应力弯矩计算4、焊接结构分析 (10)4．1储气罐结构分析4.2零件工艺分析4.3焊缝位置的确定5、焊接材料和方法选择 (11)5.1母材选择5.2焊料选择5.3焊接工艺及技术要求6、焊接工艺工程 (12)6.1焊前准备6.2 储罐的安装施工顺序6.3装配和焊接6.4质量检验、修整处理、外观检查6.5 焊缝修补7、焊接工艺参数 (15)8、焊接工艺设计心得体会 (16)9、参考文献 (16)1.设计数据表1-1序号名称指标1 设计压力MPa 1.02 设计温度℃1003 最高工作压力MPa 1.04 最高工作温度℃<1005 工作介质压缩空气6 主要受压元件的材料Q235-A7 焊接接头系数0.858 腐蚀裕度mm 2.09 全容积0.510 规格600*6*2050主要元件材料的选择：全容积为0.5m3的立式压缩空气储罐，焊接系数为∅=0.85，根据HGT3154-1985≪立式椭圆形封头贮罐系列≫表6。
设计压力Pc =1.1MPa，此储罐的最高工作温度为100℃，圆筒材料为Q235-A。
圆筒的厚度6mm，查GB150-1998中表4-1，可得：疲劳极限强度σb=375B a，屈服极限强度σs=235MPa，在90℃时近似取为100℃时的σ t =113MPa进出料接管的选择材料：容器接管一般应采用无缝钢管，所以液体进料口接管材料选择无缝钢管，采用无缝钢管标准GB8163-87。
1 储罐及其发展概况油品和各种液体化学品的储存设备—储罐是石油化工装置和储运系统设施的重要组成部分。
由于大型储罐的容积大、使用寿命长。
热设计规范制造的费用低，还节约材料。
20世纪70年代以来，内浮顶储油罐和大型浮顶油罐发展较快。
第一个发展油罐内部覆盖层的施法国。
1955年美国也开始建造此种类型的储罐。
1962年美国德士古公司就开始使用带盖浮顶罐，并在纽瓦克建有世界上最大直径为187ft （61.6mm）的带盖浮顶罐。
至1972年美国已建造了600多个内浮顶罐。
1978年国内3000m3铝浮盘投入使用，通过测试蒸发损耗标定，收到显著效果。
近20年也相继出现各种形式和结构的内浮盘或覆盖物[1]。
世界技术先进的国家，都备有较齐全的储罐计算机专用程序，对储罐作静态分析和动态分析，同时对储罐的重要理论问题，如大型储罐T形焊缝部位的疲劳分析，大型储罐基础的静态和动态特性分析，抗震分析等，以试验分析为基础深入研究，通过试验取得大量数据，验证了理论的准确性，从而使研究具有使用价值。
近几十年来，发展了各种形式的储罐，尤其是在石油化工生产中大量采用大型的薄壁压力容器。
它易于制造，又便于在内部装设工艺附件，并便于工作介质在内部相互作用等。
故取2ζ=1.85-0.08W T =1.85-0.08×5.86=1.3；m h V 22.43.1323.03.11=⨯⨯⨯=3.3 罐壁结构3.3.1 截面与连接形式罐壁的纵截面由若干个壁板组成，其形状为从下至上逐级减薄的阶梯形，一般上壁板的厚度不超过下壁板的厚度，各壁板的厚度由计算可得，按标准规范，16MnDR 的最小厚度为6mm ，为由于该罐壁是不等壁厚度的且较厚，因此各板之间采用对接，这样可以减轻自重。
罐壁的下部通过内外角焊缝与罐底的边缘板相连，上部有一圈包边角钢，这样既可以增加焊缝的强度，还可以增加罐壁的刚性。
在液压作用下，罐壁中的纵向应力是占控制地位的。
即罐壁的流度实际上是罐壁的纵焊缝所决定的。
设计任务书设计题目： 0.5m3 的立式压缩空气储罐已知工艺参数以下：介质：空气设计压力：使用温度： 0--100 ℃几何容积： 0.5 m3规格： 600*6*2050设计要求：（ 1）依据给定条件确立筒体径、长度、封头种类等，而后确立有关参数（容器械料、许用应力、壁厚附带量、焊缝系数等）（2）进行焊接接头设计，附件设计等。
1、数据⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯42、容器主要元件的⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯52.1 封头的设计2.2 人孔的选择2.3 接收和法兰3、度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯83． 1 水压试验校核3.2 圆筒轴向应力弯矩计算4、接构剖析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯104． 1 储气罐构造剖析4.2 零件工艺剖析4.3 焊缝地点确实定5、接资料与方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯115.1 母材选择5.2 焊料选择5.3 焊接工艺及技术要求6、焊接工艺工程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯126.1 焊前准备储罐的安装施工次序6.3 装置与焊接6.4 质量查验、修整办理、外观检查焊缝修理7、接工参数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯158、接工心得领会⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯169、参照文件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯161.设计数据表 1-1序号名称指标1设计压力 MPa2设计温度℃1003最高工作压力 MPa4最高工作温度℃<1005工作介质压缩空气6主要受压元件的资料Q235-A7焊接接头系数8腐化裕度 mm9全容积10规格600*6*2050出入料接收的选择资料：容器接收一般应采纳无缝钢管，因此液体进料口接收资料选择无缝钢管，采缝钢管标准GB8163-87。
资料为16MnR。
构造：接收伸进设施切成45度，可防止物料沿设施壁流动，减少物料对壁的蚀。
设计任务书设计题目:0、5m3的立式压缩空气储罐已知工艺参数如下:介质:空气设计压力:0、5MPa使用温度:0--100℃几何容积:0、5 m3规格:600*6*2050设计要求:(1)根据给定条件确定筒体内径、长度、封头类型等,然后确定有关参数(容器材料、许用应力、壁厚附加量、焊缝系数等)(2)进行焊接接头设计,附件设计等。
1、设计数据 (4)2、容器主要元件的设计 (5)2、1封头的设计2、2人孔的选择2、3接管与法兰3、强度设计 (8)3.1水压试验校核3、2圆筒轴向应力弯矩计算4、焊接结构分析 (10)4.1储气罐结构分析4、2零件工艺分析4、3焊缝位置的确定5、焊接材料与方法选择 (11)5、1母材选择5、2焊料选择5、3焊接工艺及技术要求6、焊接工艺工程 (12)6、1焊前准备6、2 储罐的安装施工顺序6、3装配与焊接6、4质量检验、修整处理、外观检查6、5 焊缝修补7、焊接工艺参数 (15)8、焊接工艺设计心得体会 (16)9、参考文献 (16)1、设计数据表1-1进出料接管的选择材料:容器接管一般应采用无缝钢管,所以液体进料口接管材料选择无缝钢管,采用无缝钢管标准GB8163-87。
材料为16MnR。
结构:接管伸进设备内切成 45 度,可避免物料沿设备内壁流动,减少物料对壁的磨损与腐蚀。
接管的壁厚要求:接管的壁厚除要考虑上述要求外,还需考虑焊接方法、焊接参数、加工条件、施焊位置等制造上的因素及运输、安装中的刚性要求。
一般情况下,管壁厚 不宜小于壳体壁厚的一半,否则,应采用厚壁管或整体锻件,以保证接管与壳体相焊部 分厚度的匹配。
不需另行补强的条件:当壳体上的开孔满足下述全部要求时,可不另行补强。
① 设计压力小于或等于2、5Mpa 。
② 两相邻开孔中心的距离应不小于两孔直径之与的2倍。
③ 接管公称外径小于或等于89㎜。
④ 接管最小壁厚满足以下要求。
手孔的选择根据HG/T 21531-2005-1《回转盖带颈对焊法兰手孔》,查表3-3,选用凹凸面的法兰,其明细尺寸见下表:表2-2 手孔尺寸表 单位:mm 密封面型式 凹凸面MFM D3001b23、5d30公称压力PN MPa 0、51D2502b28 螺柱数量 8公称直径DN2501H180 A 385 螺母数量 16w d s159 62H89、5 B 175 螺柱尺寸 M24*120d146、4b28L250总质量kg34、1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。
补强圈补强就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。
2容器主要元件的设计 2、1封头的设计从受力与制造角度分析,球形封头就是最理想的结构形式,但其缺点就是深度大,冲压较困难;而椭圆形封头深度比半径小,易于冲压成型,就是目前低压容器中用的较多的,故采用标准椭圆形封头,各参数与筒体相同,则封头的设计厚度也为6mm压缩空气气储罐应设置排污口,进气口,出气口,手孔,压力表口,安全阀口2、2接管设计1、1进气管φ273×6接管采用φ273×6的无缝钢管,伸出长度为200mm 。
本储罐的设计压力为1Mpa,设计温度为100℃,板式平焊法兰可满足此要求,由于设计压力为1Mpa,所以选2、5 Mpa等级的板式平焊凸面法兰。
法兰标记为:DN100-PN2、5 RF1、2 出气管φ108×5;采用φ108×5的无缝钢管,内伸长度为10mm,钢管弯制R100mm的圆弧。
配用板式平焊凸面法兰。
法兰标记: DN100-PN2、5 RF1、3 排污管φ38×3采用Q235A号钢无缝钢管,内伸10mm,弯制R100mm的圆弧。
配用板式平焊凸面法兰。
法兰标记:DN30-PN2、5RF1、4 安全阀接管157×5的无缝钢管。
安全阀尺寸由安全阀泄放量决定。
本贮罐选用,配用板式平焊凸面法兰。
接管伸出筒体外200mm。
法兰为标记:DN150-PN2、5 RF1、5 压力表接管,采用管螺纹接管。
配用凸面螺纹法兰。
法兰为:DN15-PN2、5 RF2、3接管与法兰压缩空气气储罐应设置排污口,进气口,出气口,手孔,,温度计口,压力表口,安全阀口。
查HG/T 20592-2009《钢制管法兰》中表8、2 3-3 PN带颈对焊钢制管法兰,选取各管口公称直查HG/T 20592-2009《钢制管法兰》中附录D中表D-5,得各法兰的质量。
查HG/T 20592-2009《钢制管法兰》中表3、2、2,法兰的密封面均采用MFM(凹凸面密封)。
表2-3 选择工艺接管外伸长度工称尺寸连接尺寸标准形用途或名称式200 100 PN1、6 DN200 HG20592-97 RF 出气口200 100RF 进气口M161、5 YB231-70150 40 PN1、6 DN32 HG20592-97 RF 安全阀口RF 压力表口100 25M201、5 YB231-70200 150 RF 手孔100 25 31 YB231-70 RF 排污口压力容器焊接接头的分类A类接头:圆柱形壳体筒节的纵向对接接头,球形容器与凸形封头瓜片之间的对接接头,球形容器的环向对接接头,与筒体封头之间的对接接头,大直径焊接三通支管与母管相接的对接接头。
B类接头:圆柱形、锥形筒节之间的环向对接接头,接管与筒节间及其与法兰相接的环向对接接头,除球形封头外的各种凸形封头与筒身相接的环形接头。
C类接头:法兰、平封头、端盖、管板与筒身、封头与接管相连的角接接头,内凹封头与筒身间的搭接接头以及多层包扎容器层板间纵向接头等。
D类管、人孔圈、手孔盖、加强圈、法兰与筒身及封头相连接的T形或角接接头。
3、强度设计3、1水压试验校核试验压力=1、25P=1、250、5=0、625Mpa (3-1) 圆筒的薄275=210、375 MPa即0、9>所以水压试验合格。
3、2圆筒轴向应力弯矩计算圆筒的平均半径=/2 +/2=600/2+4/2=302mm (3-3)鞍座反力F=mg/2=13、02kN。
(3-4)1圆筒中间截面上的轴向弯矩如图3-1:根据JB/T 4731-2005中式7-2,得:===1、47N (4-5) 2鞍座平面上的轴向弯矩根据JB/T 4731-2005中式7-3,得:==-21700220=-5、25N mm4焊接结构分析4.1储气罐结构分析储气罐属于一类压力容器,它就是由钢制气瓶(以下简称钢瓶)、多孔性填料、溶剂、溶解乙炔及附件等组成。
钢瓶按照国家劳动部颁布的《气瓶安全监察规程》与GBS100 《钢质焊接气瓶设计、制造与检验》,在制造过程中对焊接质量的要求很高。
根据国家劳动部1993年颁布的《储气罐安全监察规程》及GBl1638-89《溶解乙炔气瓶》的规定.钢瓶主体材料必须采用平炉、电炉或氧气转炉抬炼的镇静钢,以获得良好的成形与焊接性能。
4.2 零件工艺分析如零件图所示,其结构不复杂,就是大量生产,体积适中,应选用焊接。
焊接制造该零件的过程中,虽然零件结构简单,在焊接过程中,主要考虑就是零件的氧化。
上、下封头拉伸成型后,因开口端变形大,冷变形强化严重,加上板材纤维组织的影响,在残余应力作用下很容易发生断裂。
为防止裂纹产生,拉伸后应进行再结晶退火。
为了减少焊接缺陷,焊件接缝附件必须严格清理铁锈、油污;为去除残余应力并改善焊接接头的组织与性能,瓶体焊接后应该进行整体正火处理,至少要进行去应力退火。
4.3 焊缝位置的确定有关锅炉、压力容器规程中对焊缝的数量与布置做了具体的规定(1)筒体拼接时,筒节的长度2000mm;每节筒体,纵向焊缝的数量:筒体内径Ｄi=600mm,拼接焊缝1条;相邻筒节的纵向焊缝应相互错开,两焊缝中心线间的外圆弧长不得小于钢板厚度的3倍,且不得小于100mm。
(2)封头应尽量用整块钢板制成。
封头、的内径Ｄi=600mm,拼接焊缝不多于1条;封头拼接焊缝离封头中心线距离应不超过0、3Ｄi,并不得通过扳边人孔,且不得布置在人孔扳边圆弧上;管板上整条拼接焊缝不得布置在扳边圆弧上,且不得通过扳边孔;由中心圆板与扇形板组成的凸形封头,焊缝的方向只允许就是径向与环向的。
径向焊缝之间的最小距离应不小于壁厚的3倍,且不小于100mm。
(3)受压元件主要焊缝及其邻近区域,应避免焊接零件。
如不能避免时,焊接零件的焊缝可穿过主要焊缝,而不要在焊缝及其邻近区域中止。
(4)开孔、焊缝与转角要错开。
开孔边缘与焊缝的距离应不小于开孔处实际壁厚的3倍,且不小于100mm。
在凸形封头上开孔时,孔的边缘与封头周边间的投影距离应不小于封头外径的10％。
开孔及焊缝不允许布置在部件转角处或扳边圆弧上,并应离开一定距离。
5焊接材料与方法选择5、1母材选择根据容器的工作条件确定对材料与制造工艺的要求。
对于一般容器重量大小不就是主要问题,所以用焊接性好的低碳钢或低合金结构钢。
本设计选用Q235-A,其化学成分与力学性能如下。
化学成分力学性能5、2焊料选择焊接采用焊条电弧焊,焊条型号为J422,图中未标明焊接接头形式与尺寸按GB985-88《气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊逢坡口的基本形式与尺寸》进行选用。
所有角焊缝焊脚高度,除注明者外,均为两相焊较薄者的厚度,且须连续焊。
5、3焊接工艺及技术要求焊缝分散原则;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)。
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、冲击与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I型坡口。
6、焊接工艺工程6、1焊前准备焊前,坡口两侧各10mm范围内的铁锈,应打磨干净,露出金属光泽。
用丙酮清洗坡口附近的油污。
焊剂与焊条按规定烘干,300~350℃保温2h。
注意焊剂中不要混入铁屑、碎石等杂物。
不要强行组装,避免应力过大;引弧板要对齐焊缝,地线连接牢固。
上、下封头的焊接采用对接接头,为保证环焊缝开设60°的正面V形坡口,在钢瓶内部装上衬垫,用手工电弧焊完成封头的定位焊接与衬垫与筒体的连接,装配时间隙为0~1mm,如图7-1。
然后清理干净手工电弧焊药皮,并且将焊点用磨光机打磨平整。
