第一章设计参数的选择1.1.设计题目：天然气储气罐1.2.原始数据：设计压力取工作压力的1.1倍，即P c=1.1×1.6=1.76MPa，根据TSG R0004-2009《固定式压力容器安全监察规程》中附件A压力容器类别划分办法中查得，为第Ⅱ类压力容器。
1.4.设计温度：设计温度取60℃。
1.5.主要元件材料的选择：1.5.1.筒体材料的选择：根据GB150-1998《钢制压力容器》表4-1，选用筒体材料为16MnR（钢材标准为GB6654）。
1.5.2.鞍座材料的选择：根据JB/T 4724-1992《支承式支座》中规定，支座选用材料为Q235-A。
1.5.3.地脚螺栓的材料选择：地脚螺栓选用应符合GB/T 700-2006《碳素结构钢》的规定，Q235，其许用应力[]147bt MPaσ=。
第二章 容器的结构设计2.1. 圆筒厚度的设计与校核该容器需100%探伤，所以取其焊接系数为0.85φ=。
假设圆筒的厚度在6~16mm 范围内，查GB150-1998中表4-1，可得：疲劳极限强度510b MPa σ=，屈服极限强度345s MPa σ=，50C 。
下[]t170MPa σ=利用中径公式，[]t1.76MPa 180011.0320.85170 1.762-c i cP D mmmm MPa MPaP δφσ⨯===⨯⨯-查标准HG20580-1998《钢制化工容器设计基础规定》表7-1知，钢板厚度负偏差为0.25mm ，而有GB150-1998《钢制压力容器》中3.5.5.1知，当钢材的厚度负偏差不大于0.25mm ，且不超过名义厚度的6%时，负偏差可以忽略不计，故取10C =。
查标准HG20580-1998《钢制化工容器设计基础规定》表7-5知，对于有轻微腐蚀的介质，腐蚀裕量22C mm =。
则筒体的设计厚度11.030213.03n mm mm mm δ≥++= 圆整后，没有变化，取名义厚度为14n mm δ=。
筒体的有效厚度1214-(02)12e n C C mm δδ=-+=+=（）当一只圆通尺寸D i 、n δ或e δ，需对圆通进行强度校核，其应力强度应满足判别式：即，强度满足。
因此，圆筒的最大允许工作压力[]为2.2. 封头壁厚的设计与校核查标准GB/T25198-2010《压力容器封头》中表1，选用标准椭圆形封头，型号代号为EHA ，取公称直径DN==1800mm i D ，22iD H h =-（），根据GB150-1998《钢制压力容器》中椭圆形封头计算中式7-1计算：[]t1.76MPa 180011.0020.851700.5 1.762-0.5c icP D mmmm MPa MPaP δφσ⨯===⨯⨯-⨯同上，取22C mm =，10C =。
封头的名义厚度11.000213.00n mm mm mm δ≥++= 圆整后，取封头的名义厚度14n mm δ=。
120.15% 2.7e n i C C D mm δδ=-+>=（），满足稳定性要求。
封头标记为 EHA 180014-16MnR GB/T251982010⨯-2.3. 筒体和封头的结构设计由22i D H h =-（），得180045044i D mmH h mm -===封头的容积：查标准GB/T25198-2010《压力容器封头》中表C.1 EHA 和C.2 EHA 表椭圆形封头内表面积、容积、质量，见表1和图1。
表1 封头尺寸表2024i V D L V =⨯+封而充装系数为0.920V D 20.94i L V π=⨯+封 即205 1.820.8270.94L π=⨯⨯+⨯ 算得0L =1.53m. 圆整后，取0L =1.6m.图12.4. 人孔的选择根据HG/T 21518-2005《回转盖带颈对焊法兰人孔》，查表3-3，选用凹凸面的法兰，其明细尺寸见下表：表2 人孔尺寸表 单位：mm 密封面型式凹凸面MFMD6701b410d24公称压力PNMPa 2.51D6002b46 螺柱数量20公称直径DN450 1H250 A 375 螺母数量 40w d s ⨯48010⨯2H121 B 175 螺柱尺寸 332165M ⨯⨯d 456b42L250总质量kg245其标记符号为：人孔MFM Ⅲ S-8.8(NM-XB350)A 450-2.5 HG/T 21518-20052.5. 接管，法兰，垫片和螺栓2.5.1. 接管和法兰天然气储罐应设置排污口，进气口，出气口，人孔，压力表口，安全阀口，排空口，备用口。
查HG/T 20592-2009《钢制管法兰》中表8.2.3-4 PN25带颈平焊钢制管法兰SO ，选取各管口公称直径，查得各法兰的尺寸，选法兰材料为20Ⅱ。
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）。
查GB/T 8163-2008《输送流体用无缝钢管》和GB/T 17395-1998《无缝钢管尺寸、外形、重量及允许偏差》查得接管尺寸和重量。
表3 接管尺寸表查HG/T 20606-2009《钢制管法兰用非金属平垫片》，得：表4 垫片尺寸表CNG储气罐设计说明书表5 各管口法兰尺寸表62.5.3.螺栓和螺母的选择查HG/T 20613-2009 《钢制管法兰用紧固件》中表5.0.7-11、表5.0.8和附录中表A.0.1,得螺栓的长度、螺母和平垫圈尺寸、质量：表5 螺栓及垫片公称直径螺纹螺栓螺母紧固件用平垫圈mm数量（个）L2R(mm）质量（Kg）数量（个）质量（Kg）1d2d Ha 50 M16 4 90 0.144 4 0.05 17 30 3b 40 M16 4 85 0.136 4 0.05 17 30 3c 32 M16 4 85 0.136 4 0.05 17 30 3d 450 M33 20 180 1.224 20 0.429 34 60 5e 20 M12 4 75 0.06 4 0.023 13 24 2.5f 50 M16 4 90 0.144 4 0.05 17 30 3g 50 M16 4 90 0.144 4 0.05 17 30 3h 80 M16 8 95 0.152 8 0.05 17 30 3 注：螺母选用Ⅱ型六角螺母。
2.6.支座的选型设计一、选用B型支座，查看表3，取δ3=10mm，其本体允许载荷[Q]=350KN，风压为q0=300N/m2，选地震设防烈度为7度。
（1）计算支座承受的实际载荷Q地震载荷：P e=0.5αe×m0g=0.5×0.23×2030×9.8=2287.81N；风载荷：其中，=0.85，设备质心所处高度和环境取取；；取3个支座，及n=3，故，满足支座本体允许载荷的要求。
2、由表B2查得允许垂直载荷[F]封头有效厚度：1214-(02)12e n C C mmδδ=-+=+=（）由表B2内插得：[F]=190.9KN因为Q<[F],所以3个B4支座满足封头允许垂直载荷的要求。
B 型支座钢管材料钢号为10，底板材料均为Q235-A·F ，垫板材料为16MnR 。
支座标记方法JB/T 4724-92，支座B4，h=400，310δ= 材料10，Q235-A·F/16MnR 。
2.7. 储罐总质量12342m m m m m =+++1m ——筒体质量：31 3.14 1.8 1.60.0147.8510993.85m DL kg πδρ=•=⨯⨯⨯⨯⨯=2m ——单个封头的质量：查标准JB/T4746-2002《钢制压力容器用封头》中表B.2 EHA 椭圆形封头质量，可知，2475m kg =3m ——附件质量：人孔质量为175kg ，其他接管总和为90Kg ，即3265m kg =4m ——支座质量：432.43=97.2m kg =⨯综上所述，12342993.852********.22270.05m m m m m kg =+++=+⨯++=5m ——充液质量：ρρ水天然气>，水压试验充满水，故取介质密度为31000kg/m ρ=水 5m V ρ=•223i 2V D L+2V 1.8 1.620.827 5.72m 44V V ππ=+=•=⨯⨯+⨯=筒封封则5•1000 5.725720m V kg ρ==⨯=第三章 开孔补强设计根据GB150中8.3，知该储罐中只有人孔需要补强。
3.1. 补强设计方法判别其中开孔直径2245022454i d d C mm =+=+⨯=180090022i D d mm <== 故可以采用等面积法进行开孔补强计算接管材料选用16MnR ，其许用应力[]t170MPa σ= 根据GB150-1998中式8-1，A=d 2(1)et r f δδδ+- 壳体开孔处的计算厚度11.03mm δ=接管的有效厚度-10-19et nt C mm δδ===强度削弱系数1r f =， 所以2A=d 2(1)454146356et r f mm δδδ+-=⨯=3.2. 有效补强范围3.2.1有效补强B 按GB150中式8-7，得：122454908B d mm ==⨯=222454214210502n nt B d mm δδ=++=+⨯+⨯= 12max(,)908B B B mm ==3.2.2外侧有效高度 根据GB150中式8-8，得：1'67.38h mm === 11''H 240h mm ===接管实际外伸高度111min(','')67.38h h h mm ==3.2.3内侧有效高度根据GB150-1998中式8-9，得：2'67.38h mm = 2''0h =222min(','')0h h h ==3.3. 有效补强面积根据GB150中式8-10 ~ 式8-13，分别计算如下：123e A A A A =++3.3.1 筒体多余面积1A21()()2()(1)(908454)(1211.03)0440.38e et e r A B d f mm δδδδδ=-----=---=3.3.2接管的多余面积21222()2()267.38(99)12010et t r et r A h f h C f δδδ=-+-=⨯⨯-⨯+⨯⨯=3.3.3焊缝金属截面积 焊角去6mm223162362A mm =⨯⨯=3.4. 补强面积2123440.38036476.38e A A A A mm =++=++=因为Ae A <，所以开孔需另行补强另行补强面积为246356476.385879.62e A A A mm ≥-=-=第四章 强度计算4.1. 水压试验应力校核试验压力圆筒的薄膜应力() 2.2(180012)166.12212T i e T e P D MPa δσδ+⨯+===⨯0.90.91345310.5s MPa φσ=⨯⨯=即0.9s T φσσ>， 所以水压试验合格。