柴油储罐设计说明书
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. . . .. .. 钢制焊接常压容器 设计说明（计算）书
编写： 郭 攀 审核： 曾淦伟 批准： 庆东 日期 2018年3月21日
省博来特石油设备安装分公司 . . .
.. .. 一、 设计概述
该产品为钢制焊接常压容器，盛装介质为柴油。柴油的理化特性包括：外观与性状：稍有粘性的棕色液体，熔点(℃)：-18，相对密度(水=1)：0.87-0.9，沸点(℃)：282-338，闪点(℃)：38，引燃温度(℃)：257。该产品罐体为卧式单层容器，罐体横截面为圆形，封头为标准椭圆形，主体材质为Q235B，设计容积为1m3。 该产品设计按照NB/T 47003.1-2009《钢制焊接常压容器》的要求进行，设计计算按照NB/T 47042-2014《钢制卧式容器》的有关规定进行。 . . .
.. .. 二、 基本参数表
参数名称 数值 单位 参数名称 数值 单位 设计压力p 0.09 MPa 圆筒直径Di 1000 mm 计算压力pc 0.09 MPa 圆筒平均半径Ra 500 mm 圆筒材料 Q235B 圆筒名义厚度δo 6 mm 封头材料 Q235B 圆筒有效厚度δe 4.5 mm 鞍座材料 Q235B 封头名义厚度δhn 7.75 mm 圆筒材料常温许用应力[σ] 160 MPa 封头有效厚度δhe 6.25 mm 封头材料常温许用应力[σ]h 160 MPa 鞍座垫板名义厚度δre 6 mm
圆筒材料设计温度下许用应力[σ]ht 160 MPa 鞍座腹板名义厚度bo 6 mm
鞍座材料许用应力[σ]sa 160 MPa 两封头切线间距离L 1540 mm 地脚螺栓材料许用应力[σ]bt 59 MPa 圆筒长度Lc 1500 mm
圆筒材料常温屈服强度ReL 235 MPa 封头曲面深度hi 250 mm 圆筒材料常温弹性模量E 2.06×105 MPa 鞍座轴向宽度b 200 mm
圆筒材料设计温度下弹性模量E1 2.06×105 MPa 鞍座包角θ 120 （°）
圆筒材料密度ρS 7.85×10-6 kg/mm3 鞍座底板中心至封头切线距离A 200 mm 封头材料密度ρh 7.85×10-6 kg/mm3 焊接接头系数φ 0.85 操作时物料密度ρo 8.4×10-7 kg/mm3 设计温度 20 ℃ 物料填充系数φo 0.90 试验压力PT 常压 MPa . . . .. .. 液压试验介质密度ρT 1.0 kg/mm3
三、 强度计算表 支座反力计算 筒体质量（两切线间）m1 m1=π(Di+δn)LδnρS = 223 kg
封头质量（曲面部分）m2 m2=142 kg 附件质量m3 m2= 90.8 kg
封头容积（曲面部分）VH VH=1.51×108 mm3 容器容积 V=π4Di2L+2VH =1.17×109 mm3
容器充液质量m4 操作工况m4=Vρoφo=1058 kg m4′=VρT=1400 kg 隔热层质量m5 m5= 0 kg
总重量m 操作时 m=m1+m2+m3+m4+m5=1513.8 kg
试压压力 m′= m1+m2+m3+m4′=1855.8 kg
支座反力F 操作时 F′=12mg=7417.6 N
试压压力 F′′=12m′g=9093.4 N F=max{F′，F′′}=9093.4 N
系数确定 系数确定条件 A≤Rn/2或（A＞Ra/2） θ=120˚
系数 查表2得：K1=1.0 查表2得：K2=1.0 查表4得：K3=0.880 查表4得：K4=0.401 查表5得：K5=0.760 查表5得：K6=0.013 查表6得：K7=/ 查表6得：K8=/ 查表8得：K9=0.204 查表6得：C4=/ 查表6得：C5=/ 圆筒轴向应力及校核 轴向弯矩 圆筒中间截面
操作工况 M1=F′L4[1+2(Ra2−hi2)/L21+43·hiL−4𝐴𝐴]=1.36 ×107 N·mm
水压试压工况 MT1=F′′L4[1+2(Ra2−hi2)/L21+43·hiL−4𝐴𝐴]=1.67 ×107 N·mm . . . .. .. 鞍座平面
操作工况 M2=−F′A[1−1−AL+Ra2−hi22Al1+43·hiL]= -4.1 ×107 N·mm
水压试压工况 MT2=−F′′A[1−1−AL+Ra2−hi22Al1+43·hiL]= -5.05 ×107 N·mm
强度计算表(续)
轴向应力
操作工况 （盛装物料）
压未加压
圆筒中间横截面最高点处 σ
1=−M13.14Ra2δe= -0.78
MPa 鞍座平面最低点处 σ4=M23.14K2Ra2δC = -0.02 MPa
压加压
圆筒中间横截面最低点处 σ2=pcRa2δe+M13.14Ra2δe = / MPa
鞍座平面最高点处 σ3=pcRa2δe−M23.14K1Ra2δe= / MPa
外压加压
圆筒中间横截面最高点处 σ
1=pcRa2δe−M13.14Ra2δe= / MPa
鞍座平面最低点处 σ4=pcRa2δe+M23.14K2Ra2δe= / MPa
水压试压工况（充满水） 外压未加压 圆筒中间横截面最低点处 σ2=−M13.14Ra2δe = / MPa 鞍座平面最高点处 σ3=−M23.14K1Ra2δe= / MPa 未加压
圆筒中间横截面最高点处 σ
T1=−MT13.14Ra2δe= -0.23 MPa
鞍座平面最低点处 σT4=−MT23.14K2Ra2δe = -0.07 MPa
加压加压
圆筒中间横截面最低点处 σ
T2=pTRa2δe+MT13.14Ra2δe= / MPa
鞍座平面最高点处 σT3=pTRa2δe+MT23.14K1Ra2δe = / MPa
应力校核
许用压缩应力[σ]ac
外压应力系数B A=0.094δe/Ro=0.009根据圆筒材料，按GB 150.3规定求取B=0.77MPa，B0=0.79 MPa
操作工况 [σ]act=min{[σ]t，B} =0.77 MPa、
充满水未加压状态 [σ]ac=min{0.9ReL(Rp0.2)，B0} =0.79 MPa
操作工况
压加压（外压未加压） max{σ1,σ2,σ3,σ4}=0.31≤φ[σ]t=1.21 合格
压未加压（外压加压） |min{σ1,σ2,σ3,σ4}|=0.04≤[σ]act=0.77 合格 . . . .. .. 水压试压工况（充满水）
加压 max{σT1,σT2,σT3,σT4}≤0.9φReL(Rp0.2) /
外加压 |min{σT1,σT2,σT3,σT4}|≤[σ]ac /
强度计算表(续) 圆筒切向剪应力 圆筒未被封头加强（A＞Ra2时） τ=K3FRaδe(L−2AL+4hi
)= / MPa
圆筒被封头加强（A≤Ra2时） τ=K3FRaδe
= 0.21 MPa
封头应力 圆筒被封头加强（A≤Ra2时） τ=K4FRaδhe
= 0.06 MPa
应力校核
圆筒切向剪应力 τ=0.21≤0.8[σ]t=128 合格
封头应力 椭圆 σh=KpcDi2δhe = 0.72 MPa K=
16[2+(D
i
2hi
)2]
蝶形 σh=MpcRb2δhe =/ MPa M=
1
4[3+√Rτr] =/
半球形 σh=pcDi4δhe =/ MPa τh=0.06≤1.25[σ]t−σh=199.28 合格 圆筒周向应力及校核
无加强圈圆筒
圆筒的有效宽度 b2=b+1.56√Raδn=296.7 mm
鞍座垫板厚度 δre= 6 mm 鞍座垫板包角 (132°)≥θ+12° 取k=0.1 无垫板或垫板不起加强作用b≤b4≤b2 横截面最低点处 σ5=−kK5Fδeb2= -0.3 MPa 鞍座边角处 L/Ra≥8时 σ
6=−F4δeb2−3K6F2δe2= / MPa
L/Ra＜8时 σ
6=−F4δeb2−12K6FRaLδe2= -104 MPa
垫板起加强作用b4＞b2δm≥
横截面最低点处 σ
5=−kK5F(δe+δre)δeb2= / MPa
鞍座边角处 L/Ra≥8时 σ
6=−F4(δe+δre)b2−3K6F2(δe2+δre2)= / MPa
