φ25×3.5 L=495mm M12×2×80 35CrMoA 8.8级
1 材料 8
1.22 0.48
M12 8级 材料 30CrMo 40×3 材料Q235A
16 4
0．32 现场确定 长度
2.5 鞍座选型和结构设计
该卧式容器采用双鞍式支座，初步选用轻型鞍座，材料选用 16MnDR. 估算鞍座的负荷
3
2.97
GB6479
16Mn
1
1.77
3）焊接结构设计。 1．壳体A，B类焊接接头的设计 该容器上的A,B类接头必须采用对接焊，不允许采用搭接焊。对接 焊易于焊透，质量容易保证，易于作无损检测，可获得最好的焊接接头 质量。 该容器上的接管与壳体以及补强圈之间的焊接一般只能采用角接和搭 接。 2．壳体C，D类焊接接头的设计 平盖，管板与圆筒非对接连接的接头，法兰与壳体，接管连接的接 头，内封头与圆筒的搭接接头以及多层包扎容器层板层纵向接头，均属 C类焊接接头，但已规定为A，B 类的焊接接头除外。 接管、人孔、凸缘、补强圈等与壳体连接的接头均属于D类焊接接 头，但已规定为A，B类的除外。 3．焊接接头坡口设计 容器筒体，封头与接管法兰的厚度均在δ=20～50mm的范围，为了减 小焊接变形和残余应力，因此可取接头坡口形式为U形。 4）常用焊接方法与焊条的选择 采用手工电弧焊，该方法设备简单，便于操作，使用于各种焊接， 在压力容器 制造中应用十分广泛，钢板对接，接管与筒体、封头的连接等都可以采 用。 考虑母材力学性能与化学成分，对低碳钢和低合金钢构件，要求等 强度原则选择焊条，即要求焊缝与母材的强度相等或基本相等，而不要 求焊缝的化学成分与木材相同。不同类型的低合金钢之间进行异种钢焊
4.4.2 圆筒被封头加强时，最大剪应力 4.4.3 切向剪应力的校核 4.5 圆筒周向应力的计算并校核 4.5.1 在横截面的最低点处 4.5.2 周向应力校核 5 防护及使用管理 5.1 防腐 5.2 防静电 5.3 热处理要求 5.4 焊接 5.5 使用及管理
1 设计参数的选择
1.1 设计的题目
表2.4 接管与法兰
标准号
名称
材料
数 总质 备注 量 量/kg 15.55 液相进口 管，液相出 口管，气相 进口管，气 相出口管， 排污管法兰 压力表接管 法兰 液位计接管 法兰 安全阀接管 法兰
HG20592 法兰 WN50(B)-25 FM 16MnⅡ 5 S=5.0
HG20592 法兰 WN25(B)-25 FM 16MnⅡ 1 S=3.5 HG20592 法兰 WN25(B)-25 RF 16MnⅡ 2 S=3.5 HG20592 法兰 WN80(B)-25 FM 16Mn S=6.0 1
1.4 设计压力
设计压力取饱和蒸气压，p=1.5MPa
1.5 设计温度
工作温度为 -45℃～48℃ ，则取 设计温度取50℃
2 容器的结构设计
2.1 筒体的内径和长度的确定
由设计任务书可知：V=300m3 L/D=8 取 L=8D 则有： 取内径为3700mm，由于筒体的内径较大，所以采用钢板卷制，公称直内 径DN3700mm. 选用标准椭圆形封头
名称
标记
数量 总质 量/kg 20 2 2 0.97 1.22 0.48 0．32
备注
液位计 HG/T 21584-95 UZ 2.5-1400-0.45 1 AF 304 C 法兰 垫片 接管 接管 HG/T 20592 法兰WN20-2.5 RF 2 S=3.5 HG 20610 缠绕垫 D 25-25 1232 φ25×3.5 L=395mm φ25×3.5 L=495mm 2 1 1.22 8 16 4
接时，应选与其中强度较低的钢材等强度的焊条 进行焊接，再综合考虑金属进行热处理后，对其力学性能的影响构件的 结构与刚性和经济性，该容器所用焊条使用型号如下表：
表2.5 焊条型号
接头母材 Q345R+Q345R Q235-A+Q235A Q235A+Q345R
焊条型号
焊条牌号
E5016(GB/T5117) J506 E4316(GB/T5117) J426 E4303(GB/T5117) J422
全螺纹 M12×2×80 8.8级 材料 35CrMoA 螺柱 螺母 筋板 M12 8级 材料 30CrMo 40×3 材料Q235A
现场确定 长度
2.4.2 管口设计
1）管口中心线位置的确定 根据管口的性质可确定其安放位置，排污管在筒体的下方，其它在筒体 的上方。 根据GB 150规定，按壳体开孔不另行补强设计要求设计法兰管的位置。 要求如下： a.设计压力小于或等于2.5MPa。 b.两相邻开孔中心线的间距应不小于两孔直径之和的两倍。 c.接管公称外径小于或等于89mm。 d.接管最小壁厚满足下表：
由于介质为液氨，应采用带颈对焊法兰（突面）、带加强环的缠绕 垫（带外环）和专用级高强度螺栓组合，而且它的腐蚀性不大，所以材 料不需要选太好的。为了有良好焊缝，接管材料选16Mn。同时接管伸 出较长，需要支撑结构。 综上所述，储罐其它部件确定如（表2.6）。
表2.6 储罐其他部件
名称 液位 计 法兰 垫片 接管
2.5.1 质量确定
由于接管、人孔、液位计等质量相对于筒体和封头的质量较小，所 以这里主 要考虑筒体和封头质量 容器质量： 正常操作状态下最大质量: 水压试验时最大质量： 综上所述， mmax =364100.6kg 则每个鞍座承受的质量为182050.3kg，即为1785kN。 查JB4712.1-2007容器支座第一部分鞍式支座中表1，首先优先选择轻型 支座。 查JB4712.1-2007容器支座第一部分鞍式支座中表2得（表3.7）
1）液位计类型 由于该储罐的介质为液氨，工作温度常温，所以选用磁性液位 计。 2）液位计中心距 可简化容器为一圆筒，液体达到总体积的90%（本储罐的装量系
数为0.9），可近似认为截面面积达到全面积的90%，所以下图所示的阴 影面积为全面积的10%。即：
即 迭代求解得：θ=46.6° 所以最高液面到筒体中心线的距离为： 所以选用中心距为1400mm的液位计不对
可不考虑 0.9 液化石油气 16MnDR 单面焊，100%无损探伤 20年 0.1mm/a
13
其他要求
1.3 储存量
盛装液化气体的压力容器设计存储量： W=ΦVρt 式中，装载系数Φ=0.9 压力容器设计V=300m³ 设计温度下的饱和液体密度ρt =562.87㎏/m³ 则：存储量W=15.20t
1.26 3.0 5.0
GB6479
接管φ57×5.0 16Mn L=1500,L=12340,L=155 接管φ32×5.0 L=150 L=495 L=395 接管φ89×7.0 L=145 16Mn
5
24.76
其中L=155 取3条，其它 一条 压力表接 管，液位计 接管 安全阀接管
GB6479
300m3液氨储罐设计
1.2 原始数据
表1.1 设计条件
序号 1 2 3
项目 名称 用途 最高工作压力 工作温度 公称容积 工作压力波情况 装量系数 工作介质 材料 焊接要求 设计寿命 腐蚀速率
数值 液氨储罐 液氨储存 1.36 -45～48 300
单位
备注
MPa ℃ m3
液氨在50℃下的 压力
4 5 6 7 8 9 10 11 12
表2.1 EHA椭圆形封头内表面积及容积
公称直径（mm） 总深度H/mm 3700 则筒体长度： 圆整：L =26610mm 则实际体积： 则体积相对误差为： 965
内表面积A/m2 容积V/m3 15.3047 7.0605
符合设计要求。
2.2 筒体和封头的厚度设计计算
（1）设计压力取：p=1.5MPa 液柱压力（安装满时计算）： ％＜5％ 所以可以忽略液柱的压力。单面焊，100%无损探伤，焊接接头系数=0.9 筒体厚度： 计算压力： 计算厚度： 查表2-5得，厚度负偏差C1=0.8mm。 设计寿命20年，腐蚀速率0.1mm/a，所以腐蚀裕量C2=2mm。 设计厚度=19.75+2=21.75mm； 名义厚度=24mm。 标准椭圆形封头厚度： 计算厚度： 设计厚度： td=t+C1+C2+圆整值=24mm
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《化工容器设计》课程设计说明书
液氨储罐设计
专业：过程装备与控制工程 班级：13级过控1班 学号： 姓名：
目 录
1 设计参数的选择 1.1 设计的题目 1.2 原始数据 1.3 储存量 1.4 设计压力 1.5 设计温度 2 容器的结构设计 2.1 筒体的内径和长度的确定 2.2 筒体和封头的厚度设计计算 2.3 人孔设计 2.4 其他零部件的设计 2.4.1 液位计的设计 2.4.2 管口设计 2.5 鞍座选型和结构设计 2.5.1 质量确定 2.5.2 鞍座的安装位置 3 开孔补强设计 3.1 补强设计方法判别 3.2 补强圈计算 3.2.1 圆筒开孔所需补强面积 3.2.2 壳体有效厚度减去计算厚度之外的多余面积 3.2.3 接管有效厚度减去计算厚度之外的多余面积 3.2.4 焊缝金属面积 3.2.5 另加补强面积 4 强度计算 4.1 液压试验 4.2 圆筒轴向弯矩 4.2.1 载荷分布 4.2.2 筒体弯矩 4.3 圆筒轴向应力计算并校核 5.3.1 筒体应力 4.3.2 筒体轴向应力校核 4.4 切向剪应力的计算并校核 4.4.1 圆筒切向剪应力的计算
标记 HG/T 21584-95 UZ 2.5-14000.45 AF 304 C
数量 总质 量/kg 1 20 2 2 0.97
备注
HG/T 20592 法兰WN20-2.5 RF 2 S=3.5 HG 20610 缠绕垫 D 25-25 1232 2 φ25×3.5 L=395mm 1
接管 全螺 纹螺 柱 螺母 筋板