目录1绪论 (1)1.1目的和任务 (1)1.2压力容器简介、分类及储气罐作用 (2)1.2.1压力容器简介 (2)1.2.2压力容器分类 (2)1.2.3 储气罐作用 (2)2压力容器的设计 (5)2.1筒体 (5)2.2封头 (9)2.2.1相关计算 (9)2.2.2封头几何形状 (10)3压力容器附件 (11)3.1进料管、人孔、安全法接口、排气管、压力表接口、出料管 (11)3.2法兰的选择 (11)3.3人孔的选择： (12)3.4垫片的选择 (12)4补强圈设计 (14)4.1补强设计方法判别 (14)4.1.1补强的确定 (14)4.1.2开孔所需补强面积： (15)4.1.3有效补强范围 (15)4.1.4有效高度的确定 (15)4.1.5有效补强面积 (16)4.1.6补强面积 (16)5容器设计的计算校核 (17)5.1压力试验 (17)5.1.1水压试验 (17)5.1.2三向应力校核 (17)6焊接材料和方法的选择 (18)6.1焊接方法的选择 (18)6.1.1焊缝接头的布置 (18)6.2焊接材料的选择 (19)7总结 (21)参考文献 (22)摘要储气罐安装空压机之后，不仅能储存压缩空气，减少由于压缩机排气不连续产生的压力脉动，实现供气和用气的平衡，而且能降低压缩空气的温度，减少过虑器和干燥剂的负荷。
储气罐的选择要注意如下问题：1、壳体材料：储气罐属于压力容器，壳体常用的材料有Q235-B、16MnR、16MnDR2、储气罐总高：气源房房体的高度在2.9米左右，考虑到气源经常移动运输，3结构编辑在城市供燃气工程中用于储存燃气的容器结构。
容器的作用见储气罐，它也用于石油、化工和冶金等工业中。
按储气压力不同分为低压和高压两类，前者按构造又有湿式和干式之分。
湿式储气罐储气罐的主要荷载是内部气体压力、风荷载及地震作用。
在风荷载中应考虑风振系数。
高压球形罐的风荷载体型系数一般可取0.30～0.35。
湿式罐的水平地震作用包括水槽和各塔节自重所产生的地震力，以及水槽内的水因振动所引起的动水压力。
干式罐的水平地震作用包括筒身自重和活塞重量所产生的地震力。
计算雪荷载时要考虑雪在罐顶的局部堆积所引起的偏心力矩。
在各种荷载和内压作用下，罐的外壳壁板及顶板按薄壳结构无矩理论分析其内力。
低压储气罐的壁板和顶板厚度一般并不由强度决定，而是由构造和防腐要求决定。
导柱式储气罐的导柱架承受由导轮传来的塔节上的风力和水平地震力，可按平面桁架分析方法将导轮压力分解到各个平面，求出其杆件内力。
螺旋导轨式储气罐塔节上的内立柱、上下圈板和导轨构成空间框架，承受导轮传来的风荷载和地震力的水平分力。
干式储气罐的筒体在风荷载、水平地震力和内压作用下要验算其局部和整体稳定。
球形罐在内压作用下抗拉能力较强，但在负压下其稳定性很差，因此需要规定最低使用压力，以保证在气温下降而内压随之下降时不出现负压。
制作低压储气罐时，将罐体分为若干部件在加工厂内预制，然后进行现场总安装，这样可减少现场安装焊缝。
1绪论1.1目的和任务焊接结构设计目的是在完成焊接结构生产理论教学课程后，进行的综合运用所学基本知识和技能的一个非常重要的实践教学环节。
通过课程设计，可以培养学生解决焊接生产实际问题的能力，检验学生对所学基本知识的综合运用能力；使学生进一步了解典型焊接结构（压力容器）的基本知识及相关焊接工艺，掌握焊接结构的整体设计、焊接工艺规程、焊接工艺卡的编制要领；最终使学生具有根据生产实际独立制定焊接结构焊接工艺的能力。
要求每一位学生在课程设计完成后，能达到独立完成中等复杂程度的焊接结构（主要是压力容器）的任务。
使学生掌握压力容器设计的基本技能，具有查阅和运用标准资料、手册等有关技术的能力。
本次焊接结构设计任务是：高沸物罐的焊接结构设计具体要求：1).每组合作完成储气罐的整体装配图；2).将储气罐根据结构划分成筒体、封头、接管三部分，并使每个同学独立完成；每个同学根据自己的课题设计相应的焊接工艺规程和焊接工艺卡；3).编写课程设计说明书（参考附件二）。
工作压力：1.96MPa设计压力：2.16MPa主要受压元件材质：16MnDR直径：1.6m1.2压力容器简介、分类及储气罐作用1.2.1压力容器简介压力容器是内部或外部承受气体或液体压力、并对安全性有较高要求的密封容器。
压力容器主要为圆柱形，少数为球形或其他形状。
圆柱形压力容器通常由筒体、封头、接管、法兰等零件和部件组成，压力容器工作压力越高，筒体的壁就应越厚。
1.2.2压力容器分类（一）.按压力等级分类：压力容器可分为内压容器与外压容+器。
内压容器又可按设计压力（p）大小分为四个压力等级，具体划分如下：①低压(代号L)容器 0.1 MPa≤p＜1.6 MPa;②中压(代号M)容器 1.6 MPa≤p＜10.0 MPa;③高压(代号H)容器 10 MPa≤p＜100 MPa;④超高压(代号U)容器 p≥100MPa。
（二）.按容器在生产中的作用分类:①反应压力容器(代号R):用于完成介质的物理、化学反应。
②换热压力容器(代号E):用于完成介质的热量交换。
③分离压力容器（代号S):用于完成介质的流体压力平衡缓冲和气体净化分离。
④储存压力容器（代号C，其中球罐代号B）：用于储存、盛装气体、液体、液化气体等介质。
1.2.3储气罐作用储气罐是指专门用来储存气体的设备，同时起稳定系统压力的作用，根据储气罐的承受压力不同可以分为高压储气罐，低压储气罐，常压储气罐。
储气罐不同分：碳素钢储气罐、低合金钢储气罐、不锈钢储气罐。
按照压力分：低压储气罐、中压储气罐、高压储气罐。
储气罐（压力容器）一般由筒体、封头、法兰、接管、密封元件和支座等零件和部件组成。
此外，还配有安全装置、表计及完成不同生产工艺作用的内件。
储气罐的作用是维持压缩空气系统的管网压力不要出现大的波动。
由于压缩空气系统末端的用气量一般不可能是任何时候都是平稳的，所以要利用储气罐来平衡系统压力的平稳和减少空压机的频繁加载和卸载。
另外一个作用是对经干燥后的压缩空气再次进行冷却，以减少压缩空气中水份的含量。
因此咸阳移山压缩机公司提示您：最好给压缩机配备储气罐。
1.3压力容器的选材——二氧化碳储气罐由于所设计的压力容器—储气罐内部发生腐蚀，因此应选用耐蚀的材料。
这次选用的是主要受压元件材质：16MnDR，是普通低合金钢,是锅炉压力容器专用钢，压力容器的常用材料。
它的强度较高、塑性韧性良好。
常见交货状态为热轧或正火。
属低合金高强度钢，含Mn量较低。
性能与20G（412-540）近似，抗拉强度为（450-655）稍强，伸长率为19-21%，比20G的大于24%差。
16MnR 钢是屈服强度为340MPa级的压力容器专用板，它具有良好的综合力学性能和工艺性能。
磷、硫含量略低于普16Mn钢，除抗拉强度、延伸率要求比普通16Mn 钢有所提高外，还要求保证冲击韧性。
它是目前我国用途最广、用量最大的压力容器专用钢板。
化学成分具体如表1.1《压力容器高合钢板的化学成分（摘自GB4237, GB4238）》。
2压力容器的设计2.1筒体筒体的公称直径i D 有标准选择，而它的长度L 可以根据容积要求来决定。
根据公式 V 42i =L D π 取 3.75i=D L 将 3.75i=D L 代入得： 1600=i D 采用标准椭圆封头，查标准JB/T4746-2002《椭圆形封头内表面、容积》中表2.1，表2.1椭圆形封头内表面、容积（JB/T4746-2002）得公称直径1600mm ==i n D D ，深度H 为425mm ，容积为123m 。
根据 1.12g ⨯=+V V V 筒体封头 代入数据得： 1.10.0830.3540.0162⨯=⨯⨯+L π 解得6m =L 3.75i =D L 在2.5-4之间 。
筒体的厚度计算：由设计厚度公式[]c t i -2P D P C φσδ=可得 设计温度也是压力容器的设计载荷条件之一，指容器在正常工作情况下，设定元件的金属温度。
当元件金属温度不低于0℃时，设计温度不得低于元件可能达到的最高温度;当元件金属温度低于0℃时，其值不得高于元件金属可能达到的最高温度。
所以设计温度选择为150℃。
[]tσ的数值根据设计温度和材料表2.2《压力容器用高合金钢板的许用应力》，查出。
表2.3压力容器用钢板厚度偏差 (GB6694-1996)根据表中数据得出：1C =0.25 mma 、计算厚度：()()67.101621163216002.16=-⨯⨯÷⨯=。
δmm ，圆整得mm 11=δ。
（钢板厚度负偏差5.21=C ，腐蚀裕度mm 12=C ，）b 、名义厚度：。
mm 67.112n =+=C δδc 、有效厚度：92.1121n e =--=C C δδmm ，圆整得mm 12=δ。
2.2封头2.2.1相关计算椭圆形封头的厚度计算：由封头厚度[]CC PD P 5.02kt i -=φσδ 可得:标准椭圆形封头k 值取1，[]t σ的数值根据表2-1-6《压力容器用高合金钢板的许用应力》，查出。
表2.5压力容器用钢板厚度偏差（GB6694-1996）根据表中数据得出：1C =0.25 mma 、计算厚度：mm 64.1016.25.0116321160016.2=⨯-⨯⨯⨯⨯=δ， 圆整取mm 11=δ（钢板厚度负偏差25.01=C ，腐蚀余量mm C 12=，）b 、名义厚度：mm C n 1267.112≈=+=δδc 、有效厚度：mm C C n e 42.1021=--=δδ，圆整取mm 11=δ 2.2.2封头几何形状标准椭圆形封头如图2.6。
Dn 为公称直径Dn=1600mm ，深度H=425mm ，mm h 1061=。
图2.6标准椭圆形封头3压力容器附件高沸物罐要开设进料管、人孔、排气管、压力表接口、出料管，并根据各接口的大小选择相对应的法兰及垫片。
3.1进料管、人孔、安全法接口、排气管、压力表接口、出料管表3.1管口表接管代号公称尺寸公称压力连接尺寸标准连接面形式用途或名称a DN80 PN1.6MPa HG20595-1997 MFM 进料管b DN80 PN1.6MPa HG20592-1997 MFM 安全阀接口c DN500 PN1.6MPa HG/T21523-2005 MFM 人孔d DN65 PN1.6MPa HG20595-1997 MFM 排气口e DN25 PN1.6MPa HG20595-1997 MFM 压力表接口f DN80 PN1.6MPa HG20595-1997 MFM 出料管注意：安全阀、空气进出口管、压力表接管高度均为150mm3.2法兰的选择根据管口公称直径选择相应的法兰，1.6MPa时选用带颈对焊榫槽法兰，主要参数如表3.2：表3.2法兰尺寸表公称通径钢管外径连接尺寸法兰厚度C法兰颈法兰高度H B法兰外径D螺栓孔中心圆直径K螺栓孔直径L螺栓孔数量n螺纹ThNS H RB25 32 115 85 14 4 M12 16 46 2.6 6 4 40 65 76 185 145 18 4 M12 20 92 2.9 10 6 48 80 89 200 160 18 8 M16 20 110 3.2 10 6 50500 530 715 650 33 20M30×234 578 11 16 12903.3人孔的选择：根据HG／T 21523-2005 水平吊盖带颈平焊法兰人孔结构及选材如图表3.3：图表3.3水平吊盖带颈平焊法兰人孔结构及选材人孔的选型3.4垫片的选择参照HG/T 20592-20635-2009 钢制管法兰、垫片和紧固件，当压力等级≤1.6MPa 且有剧毒介质时，选择缠绕垫片。