{压力容器管理}压力容器的焊接接头

课程设计用纸前言第1部分 储罐设计分析2第1章 储罐总体分析21.1 储罐基本设计要求21.2 储罐材料21. 储罐用钢板31.4 配用锻件51.5 配用螺栓、螺母5第2章 储罐罐底设计62.1 储罐罐底板尺寸62.2 罐底结构7第3章 罐壁结构设计103.1 罐壁的排板与连接103.2 罐壁厚度113.3 罐壁加强圈12第4章 罐顶结构设计一三第2部分 储罐的焊接工艺分析14第5章 压力容器的焊接接头145.1 压力容器焊接接头的分类145.2 圆筒形容器焊接接头的设计一五第6章 压力容器的焊接方法176.1 熔化极氩弧焊176.2 气体保护焊176.3埋弧焊19第7章 压力容器的焊接工艺21第3部分 储罐的组装与检验22第8章 储罐的安装施工顺序228.1储罐底板的焊接顺序228.2储罐壁板的焊接顺序228.3储罐固定顶的焊接顺序23第9章 储罐焊缝的检验与修补249.1焊缝检测249.2焊缝修补25设计体会26参考文献27第 31 页 前言大型油气储罐是油气产品储存运输最方便、廉价的方式之一。储罐的形式可跟据盖顶的样式不同分为浮顶式储罐（包括气柜）和固定顶式储罐（包括内浮顶式储罐），而固定顶式储罐又包括锥顶式储罐和拱顶式储罐两种。目前原油的储罐使用中浮顶式储罐在不断减少，液化气储运主要是球罐和立式筒形低压储罐。常用的几种灌顶形式为双子午线网客机构拱顶、辐射网壳结构拱顶、短程线网壳结构拱顶和梁柱支撑结构拱顶，见图1。 本次课程设计主要讨论立式固定顶筒形钢制焊接储罐的施工工艺。其中包括储罐的材料选择、加工工艺路线选择、相关组件形式选择、机械加工装配、施焊成型、焊后检测调试等相关生产内容。 第1部分 储罐设计分析第1章 储罐总体分析1.1 储罐基本设计要求由石油化工立式筒形钢制焊接储罐设计规范SH 3046-1992， 储罐的设计条件不得少于以下内容：（一） 地震设防烈度、风载、雪载等气候条件及地质条件；（二） 储罐的操作温度及操作压力（正负压）；（三） 介质的种类及密度；（四） 腐蚀裕量；（五） 储罐的容积；（六） 灌顶形式；（七） 开口接管尺寸、形式、数量及法兰规格；（八） 附件的安装位置。对于固定顶式储罐，设计压力范围一般为-490Pa6000Pa，设计温度不超过250C，而最低设计温度应大于-2C。1.2 储罐材料储罐用钢的选择必须考虑到储罐的使用条件，材料的焊接性能、加工制造工艺以及经济的合理性.由液化石油气钢瓶国标GB 5842-2006一般规定钢瓶主体（指筒体、封头等受压元件）材料，必须采用平炉、电炉或氧气转炉冶炼的镇静钢，具有良好的冲压和焊接性能。材料必须有相关制造许可证书和质量合格证书（原件）。主体材料力学性能应符合国标GB 6654压力容器用碳素钢和低合金钢厚钢板的规定，主体材料的屈强比不得大于0.80。主体材料的化学成分应符合下列范围：碳C 不大于0.一八% 硅Si 不大于0.10%锰Mn 0.701.50% 硫S 不大于0.020%磷P 不大于0.025% 硫S+磷P不大于0.040%根据上述要求并考虑储罐压力不是很大和制造成本的问题，选择16MnR钢代替焊接钢瓶专用钢板。它是一种普通低合金钢,是锅炉压力容器专用钢，锅炉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。它的主要化学成分如表1-1。表1-1 16MnR低合金结构钢的主要化学成分钢号化学成分（%）CSiMnS1. 储罐用钢板储罐用钢板的适用范围应符合表1-2.表 1-2 钢板的适用范围序号钢号钢板标准适用范围机械性能检测项目许用温度（C）许用板厚（mm）1Q235-AFGB700GB3274>-208bs50122Q235-AGB700GB3274>-2016bs5034320RGB6654>-2034bs5Akv冷弯416MnGB一五91GB3274>-2012bs5冷弯>-1020516MnRGB6654>-2034bs5Akv冷弯16MnR钢的屈服强度见表1-3。表 1-3 钢板的许用应力序号钢号板厚（mm）常温强度（MPa）非常温下许用应力bs90一五02002501Q23516375235一五7一三7一三0121216MnR616510345230196一八31671725490325217一八3170一五726364903052031731601473860470285190163一五01401.4 配用锻件储罐用锻件应符合JB 755压力容器用锻件技术条件的要求。见表1-4。表 1-4 锻件的许用应力序号钢号截面尺寸（mm）常温强度非常温许用应力bs90一五02002501201003702一五1191一三10495>100/3003702951101049889216Mn450275一五0147一三512931Gr一八Ni9Ti一三1一三11281211.5 配用螺栓、螺母螺栓、螺母的用钢标准及许用温度标准，见表1-5。表 1-5 螺栓螺母材料的许用温度序号钢号材料标准许用温度（C）1Q235-AGB 700>-20235GB 699>-20335GrMoAGB 3077>-100第2章 储罐罐底设计2.1 储罐罐底板尺寸储罐罐底板尺寸不包括腐蚀裕量的罐底中幅板的钢板规格厚度应不小于一定尺寸，见表2-1。表 2-1 螺栓螺母材料的许用温度储罐内径（mm）中幅板钢板规格厚度（mm）碳素钢不锈钢D<100054D200064D>200064.5不包括腐蚀裕量的罐底边缘钢板规格厚度应不小于表2-2的规定，其材质应与底圈罐壁相同。表 2-2 螺栓螺母材料的许用温度底圈罐壁板厚（mm）边缘板钢板规格厚度（mm）碳素钢不锈钢66同底圈71066112087罐底边缘板沿罐半径方向的尺寸应不小于700mm，对于软弱地基，边缘板的径向尺寸应适当加大。2.2 罐底结构罐内径小于12.5m时，罐底宜采用条形排板，如图4-1。 图 2-1 条形排板罐底罐内径大于或等于12.5m时，罐底宜采用弓形边缘板，如图4-2。 图2-3 弓形边缘板罐底罐底边缘板伸出罐壁外表面的宽度应不小于50mm。罐底板的焊接接头可采用搭接、对接或者搭接与对接组合，如图4-3。 图 2-4(a) 罐底板的搭接接头图 2-4(b) 罐底板的对接接头边缘板与罐壁相焊接的部分应做成平滑支撑面，如图4-5。 图2-5(a) 搭接罐底边缘板图2-5(b) 对接罐底边缘板 三层底板重叠处，应将上层底板切角，如图4-6. 图2-6 对接罐底边缘板罐底板任意两个相邻焊接接头之间的距离以及边缘板焊接接头距底圈罐壁焊缝的距离均不应小于300mm。底圈罐壁板与边缘板之间的链接应采用两侧连续角焊，焊脚高度等于二者中较薄件的厚度，且不应大于一三mm。如图2-7 图2-7 焊脚第3章 罐壁结构设计3.1 罐壁的排板与连接上层壁板的厚度不得大于下层壁板的厚度，相邻两层壁板的纵向接头应相互错开，最小间距应大于下层壁板厚度的5倍，且不得小于100mm。罐壁纵向接头、环向接头均应采用全熔透的对接形式，顶部包边角钢与最上一圈罐壁板之间可采用搭接接头连接。对于固定顶罐及内浮顶罐的罐壁上端，应设的包边角钢的选用最小尺寸见表3-1。表3-1 包边角钢最小尺寸储罐内径（m）包边角钢最小尺寸（mm）D55055<D1063610<D2075820<D60909D>6010012包边角钢自身的对接焊缝必须全焊透、全熔合，接头对接、搭接均可。对于浮顶罐，角钢的水平肢必须向外，而固定顶罐不做严格要求。如图3-1 图3-1 包边角钢3.2 罐壁厚度罐壁设计厚度按下列公式计算，且取其中较大值。t1=0.0049H-0.3Dt+C1+C2 （3.2-1）t2=4.9H-0.3D+C1 （3.2-2）式中 t1 储存介质时的设计厚度（mm） t2 储存水时的设计厚度（mm） 储液密度（kg/m3）H 罐高（m）D 储罐内径（m）t设计温度下罐壁钢板许用应力（MPa）常温下罐壁钢板许用应力（MPa） 焊缝系数，一般取0.9 罐壁的设计厚度应向上圆整至钢板的规格厚度，且不小于表3-2中的规定。表3-2 罐壁最小壁厚储罐内经（m）钢板最小规格厚度（mm）碳素钢不锈钢D165416<D356535<D60860<D7510D>75123.3 罐壁加强圈 罐壁筒体的临界压力计算： Pcr=16000DHE(tminD)2.5 (3.3-1) HE=Hei (3.3-2) Hei=hi(tminti)2.5 (3.3-3)式中 Pcr罐壁筒体的临界压力（Pa）HE罐壁筒体的当量高度（m）tmin顶层罐壁板的规格厚度（mm）Hei第i圈罐壁板的当量高度（m）hi第i圈罐壁板的实际高度（m）ti第i圈罐壁板的规格厚度（mm）