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 (6)3.4.2鞍座定位 (6)第四章强度计算 (6)5.1水压试验应力校核 (6)5.2工作应力计算及校核 (7)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。
储罐内的压力直接受温度影响，且介质往往易燃、易爆或有毒。
储罐的结构形式主要有卧式储罐、立式储罐和球形储罐。
压力容器的外壳由筒体、封头、密封装置、开孔接管、支座及安全附件六大部件组成。
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储气罐的的筒体、封头的设计计算，低压通用零部件的选用。
第二章 空气储罐材料的选择2.1 材料选择原则在选择压力容器用钢时，需根据容器的工作条件、工作压力、介质的腐蚀性、介质对钢的脆化影响选择具有合适的力学性能、物理性能和耐蚀性能的材料。
同时考虑它的加工工艺性能、经济性。
2.2 材料确定根据板厚和工作条件，选择Q235-B表2-1 母材的化学成分及力学性能化学成分 力学性能C/%Mn/%Si/% S% P%σb Mpaσs MpaQ235-B 0.12-0.20 0.30-0.70 ≤0.30 ≤0.45/≤0.045/375 235第三章 空气储罐的结构设计3.1圆筒厚度的设计由于该容器储存压缩空气，所以该容器的焊缝都要采用全焊透结构，需要对该储罐进行100%探伤，由于尺寸限制，不开人孔只能采取单面焊，所以取焊缝系数为Φ=0.9。
Q235-B 在100℃下，许用应力 =113MPa ：利用中径公式 ==5.93mm （3-1）查标准GB6654－1996《压力容器用钢板》知，钢板厚度负偏差为0.8mm ，故取。
设计任务说明书给定腐蚀裕量C 2=1.2mm,厚度附加量C =C 1+C 2=0.8+1.2=2.0mm 。
则筒体的名义厚度 5.93+2.0=7.93mm圆整后取为=8.0mm3.2封头的设计从受力与制造角度分析，球形封头是最理想的结构形式，但其缺点是深度大，冲压较困难；而椭圆形封头深度比半径小，易于冲压成型，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:计算结果是与筒体等厚δn =8mm 由封头长短轴之比为2，即22=ii h D ，得mm mm D h i i 300412004=== 表3-1 封头尺寸表公称直径Di mm总深度H mm内表面积A 2m容积3m质量Kg12003251.65520.2545106.7图3-1 封头尺寸3.3接管的设计根据实际情况，开一个孔焊接接管同时作为进料孔出料孔，查询标准[7]，接管尺寸如下：Di=50mm, H=60mm, δ=8mm3.4支座的设计3.4.1支座选型该产品为卧式设备，采用鞍式支座，查[6]《鞍式支座标准》JB1167-81，得表3-2 鞍座尺寸表鞍座质量m 鞍座边角θ公称直径Di 鞍座长度L0 鞍座高度H1200m m 1080mm 200mm 40㎏120°3.4.2鞍座定位应尽量使支座中心到封头切线的距离A 小于等于0.5a R ，当无法满足A 小于等于0.5a R 时，A 值不宜大于L 2.0。
a R 为圆筒的平均内径。
mm D R n i a 60428212002δ2=+=+=即mm R A a 3026045.05.0≤=⨯= 所以A=300mm图3-2 鞍座安装位置第四章 强度计算4.1水压试验应力校核试验压力Pt=1.25Pc=1.25Mpa 圆筒的薄膜应力为MPa D P e e i T T 625.12562)61200(25.1δ2)δ(σ=⨯+⨯=+=0.9φσs=169.2Mpa即T s σφσ9.0>，所以水压试验合格4.2工作应力计算及校核由于该空气储罐壁厚8mm ，属于薄壁，只需计算校核轴向和周向应力。
圆筒的平均半径为mm D R n i a 60428212002δ2=+=+=m=筒体质量+封头质量+空气质量+接管质量=594.77kg 鞍座反力为N mg F 35.297128.977.5942=⨯==4.2.1圆筒轴向应力计算及校核根据[2]中公式，计算圆筒截面轴向弯矩，公式（4-1）51064.216003004-16003003411600)300-604(214160035.29714-341)-(214222221∧⨯=⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡⨯⨯+⨯+⨯⨯=⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡++=L A L h L h R FL M i i a鞍座平面上的轴向弯矩，公式（4—2）mmN L h AL h R L A FA M ii a •⨯=⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡⨯⨯+⨯⨯+++⨯⨯=⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡++++=6222221094.1160033004116003002300-60416003001130035.2971341211 圆筒中间截面上由压力及轴向弯矩引起的轴向应力，最高点处：MPa R M R p ea e a c 97.473.6604.014.31064.23.62604101δπδ2σ256211=⨯⨯⨯+⨯⨯⨯=+= 最低点处：MPa R M R p ea e a c 96.473.6604.014.35^1094.13.62604100.1δπδ2σ26222=⨯⨯⨯+⨯⨯⨯=+= 由压力及轴向弯矩引起的轴向应力计算及校核鞍座平面上，由压力及轴向弯矩引起的轴向应力，按下式计算： a).当圆筒在鞍座平面上或靠近鞍座处有加强圈或被封头加强（即2aR A ≤）时，轴向应力3σ位于横截面最高点处.MPa R K M R p ea e a c 21.483.6604.0114.3101.943.62604100.1δπδ2σ2662123=⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯=+= 取鞍座包角 120=θ，在[6]中查表7-1（JB/T4731-2005）得，0.1,0.121==K K .则b).在横截面最低点处的轴向应力4σ：MPa R K M R p ea e a c 21.483.6604.0114.31094.13.62604101δπδ2σ2662224=⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯=+=圆筒轴向应力校核4108.93.6/604094.0δ094.0-∧⨯===e i R A（5-3）查表得，51086.1×=E ,则 MPa EA B 58.121)4(108.91086.132325=-∧⨯⨯⨯⨯==[][]MPa 21.48σ,σ,σ,σσmax 4321max ==[]MPa B ac 58.121σ==满足条件[][]max σσ>ac 4.2.2 圆筒周向应力的计算和校核在横截面的最低点处： 根据公式()255δδσb FkK re e +=其中1.0=k （容器焊在支座上）查表知，76.05=K 则()MPa12.01406835.297176.01.0σ5=⨯+⨯⨯=在鞍座边角处 由于873.36042250<==a R L ，根据公式: ()()22626δδ12δδ4σree a re e L FR K b F+++=由于5.049.0604.03.0<==a R A查表知，013.06=K ()()MPa 12.8868160060435.2971013.01214068435.2971σ26=+⨯⨯⨯⨯+⨯+⨯=周向应力校核[]MPa MPa t113σ12.0σ5=<=[]MPa MPa t25.14111325.1σ25.188.12σ6=⨯=<=故圆筒周向应力强度满足要求。
第五章空气储罐制造工艺5.1 2m3 空气储罐制造工艺流程5.2 2m3空气储罐的焊接工艺分析5.2.1 接管焊接1、焊接方法本次2m3空气储罐设计，考虑到结构尺寸限制，在接管焊接时，采用手工电弧焊。
手工电弧焊是工业应用最广泛的焊接方法。
它的原理是利用电弧放电产生的热量来熔化母材金属和焊条，从而获得牢固的焊接接头的过程。
手工电弧焊的特点：（1）操作灵活。
焊条电弧焊应用最广泛的主要原因是它的灵活性，它适用于各种空间位置各种接头形式构件的焊接。
（2）焊接接头装配要求低。
由于人工操作，可以在焊接工程实时调整，以保证跟踪焊缝和均匀焊透。
（3）可焊金属材料广。
焊条电弧焊可广泛应用与低碳钢、低合金钢的焊接。
（4）熔敷率低。
焊条电弧焊因使用的电流密度小，每焊完一根焊条后必须换焊条以及清渣，熔敷率低，生产率低。
（5）依赖性强。
焊接质量更多地取决于焊工的水平。
（6）劳动条件差。
2 、坡口制备坡口设计主考虑接头壁厚、焊接方法、对接头质量的要求，如压力容器，选用手工电弧焊焊接筒体上的接管，厚度δ=8mm，为保证焊透，开单边V形坡口。
3、焊接材料设计压力容器，为了保证焊缝的塑性和韧性，采用碱性焊条。
根据母材是Q235-B,焊条选用J421。
4、焊接参数查[3]表4-7，可以得到需要的手工电弧焊参数。