液氨气体储罐设计方案.doc

液氨气体储罐设计方案目录1 设计 41.1工艺参数的设定 41.1.1设计压力 41.1.2筒体的选材及结构 41.1.3封头的结构及选材 51.2 设计计算 51.1.1 筒体壁厚计算 51.1.2 封头壁厚计算 61.3压力实验 71.3.1水压试验 71.3.2水压试验的应力校核： 71.4 附件选择 71.4.1 人孔选择及人孔补强 71.4.3 进出料接管的选择 91.4.4 液面计的设计 111.4.5 安全阀的选择 111.4.6 排污管的选择 111.4.7 鞍座的选择 111.4.8 鞍座选取标准 121.4.9 鞍座强度校核 131.4.10 容器部分的焊接 141.5 筒体和封头的校核计算 141.5.1 筒体轴向应力校核 141.5.2 筒体和封头切向应力校核 16 液化气体储罐设计方案1.1 工艺参数的设定1.1.1 设计压力液化气体储罐装安全阀，设计压力可取最大操作压力的1.05-1.10倍通过公式，因此我们的设计压力表2-1 设计参数设计要求参数设计压力1.3Mpa设计温度50 ℃储存物料液氨储罐体积50 m31.1.2 筒体的选材及结构根据液氨的物性选择罐体材料，碳钢对液氨有良好的耐蚀性腐蚀在0.1以下，且又属于中压储罐，可以考虑20R和16MnR这两种钢材。

如果纯粹从技术角度看，建议选用20R类的低碳钢板，16MnR钢板的价格虽比20R贵，但在制造费用方面，同等重量设备的计价，16MnR钢板为比较经济所以在此选择16MnR钢板作为制造筒体和封头材料钢板标准号为GB6654-1996常温储罐有两种形式：球形贮罐和圆筒形贮罐球形储罐具有投资少,金属耗量少,占地面积少等优点,但是加工制造及安装复杂,焊接工作量大,因此安装费用较高一般用于储存总量大于500或单罐容积大于200时；圆筒形贮罐具有加工制造安装简单, 承压能力较好，安装费用少等优点,但是金属耗量大占地面积大,所以在总贮量小于500,单罐容积小于100时选用卧式贮罐比较经济由于圆筒形贮罐按安装方式可分为卧式和立式两种根据工艺要求，液氨储量为50，因此，液氨储罐可设计为卧式圆筒形[1]1.1.3 封头的结构及选材封头有多种形式，半球形封头就单位容积的表面积来说为最小，需要的厚度是同样直径圆筒的二分之一，从受力来看，球形封头是最理想的结构形式，但缺点是深度大，直径小时，整体冲压困难，大直径采用分瓣冲压其拼焊工作量也较大椭圆形封头的应力情况不如半球形封头均匀，但对于标准椭圆形封头与厚度相等的筒体连接时，可以达到与筒体等强度。

它吸取了蝶形封头深度浅的优点，用冲压法易于成形，制造比球形封头容易，所以选择椭圆形封头，结构由半个椭球面和一圆柱直边段组成查椭圆形封头标准（JB/T4737-95）以内直径为公称直径的封头封头取与筒体相同材料[4]表2-2 椭圆封头标准内径曲面高度h1直边高度h2内面积Fi/m2容积V/m32600650407.631.51图2-1 封头1.2 设计计算1.1.1 筒体壁厚计算确定容器的公称直径、筒体长度已知：设计的液化石油气储罐的理论体积为 装量系数设：容器的公称直径为筒体的长度为L当则推出根据GB/9019-2001查表可知：容器的公称直径DN=2600长度L=8500mm查《压力容器材料使用手册-碳钢及合金钢》得16MnR的密度为7.85t/m3，熔点为1430℃，许用应力 列于下表：表2-3 16MnR许用应力钢号板厚/㎜在下列温度（℃）下的许用应力/ Mpa 16MnR 201001502002503006～167017017017015614416～366316316315914713436～6057157157150138125>60～10053153150141128116圆筒的计算压力为1.3Mpa,容器筒体的纵向焊接接头和封头的拼接接头都采用双面焊或相当于双面焊的全焊透的焊接接头，取焊接接头系数为1.0,全部无损探伤。

取许用应力为170 Mpa，则：筒体计算厚度为：钢板厚度负偏差mm,查材料腐蚀手册得50℃下液氨对钢板的腐蚀速率小于0.1 mm/y，所以双面腐蚀取腐蚀裕量 mm所以设计厚度为：圆整后取名义厚度为：图2-2 筒体的相关尺寸1.1.2 封头壁厚计算根据标准椭圆形封头得 封头计算公式故封头厚度近似等于筒体厚度，取同样厚度，则名义厚度tn1=24 mm因为封头壁厚≥20mm则标准椭圆形封头的直边高度h0=40mm1.3 压力试验1.3.1 水压试验试验方法：试验时容器顶部应设排气口，充液时应将容器内的空气排尽，试验过程中，应保持容器外表面的干燥试验时压力应缓慢上升，达到规定试验压力后，保压时间一般不少于30min然后将压力降至规定试验压力的80%，并保持足够长的时间以便对所有焊接接头和连接部位进行检查如有渗漏，修补后重新试验水压试验时的压力1.3.2 水压试验的应力校核：水压试验时的应力查《化工容器设计》得16MnR钢板的常温强度指标，水压试验时的许用应力为故σT＜0.9ФσS筒体满足水压试验时的强度要求1.4 附件选择1.4.1 人孔选择及人孔补强人孔的作用：为了检查压力容器在使用过程中是否产生裂纹、变形、腐蚀等缺陷。

人孔的结构：既有承受压力的筒节、端盖、法兰、密封垫片、紧固件等受压元件，也有安置与启闭端盖所需要的轴、销、耳、把手等非受压件人孔的筒节不采用无缝钢管,故不能直接选用补强圈标准因此设计所选用的人孔筒节内径为,壁厚故补强圈尺寸如下：图2-3 人孔结构示意图查表得人孔的筒体尺寸为480×10，由标准查得补强强圈内公式D1=484mm,外径D2=760mm，开孔补强的有关计算参数如下：1.不计焊缝系数的筒体计算壁厚： （1.4）1.开孔所需补强的面积A：开孔直径： （1.5）补强的面积： 3.有效宽度B： 取最大值 B=907.2mm4.有效高度h：外侧高度或两者取较小值内侧高度或h2=接管实际内伸高度=0mm两者取较小值5.筒体多余面积A1：筒体有效厚度： 选择与筒体相同的材料（16MnR）进行补偿，故=1，所以 （1.6） 6.接管多余金属的截面积A2：接管计算厚度 （1.7） 7.补强区内焊缝截面积A3：8.有效补强面积Ae：因为，所以需要补强9.所需补强截面积A4:10.补强圈厚度：（补强圈内径，外径）考虑圆整问题=26mm尺寸表如下表2-4: 人孔标准尺寸表密封面型式PN/MpaDNdw×sdDD1H1H2总质量kg突面1.5450480×124506706003202142561.4.3 进出料接管的选择材料：容器接管一般应采用无缝钢管，所以液体进料口接管材料选择无缝钢管，采用无缝钢管标准GB8163-87。

材料为16MnR接管的壁厚要求：接管的壁厚除要考虑上述要求外，还需考虑焊接方法、焊接参数、加工条件、施焊位置等制造上的因素及运输、安装中的刚性要求一般情况下，管壁厚不宜小于壳体壁厚的一半，否则，应采用厚壁管或整体锻件，以保证接管与壳体相焊部分厚度的匹配图2-4 罐上的各接管位置不需另行补强的条件：当壳体上的开孔满足下述全部要求时，可不另行补强1）设计压力小于或等于1.5Mpa；（2）两相邻开孔中心的距离应不小于两孔直径之和的2倍；（3）接管公称外径小于或等于89mm；（4）接管最小壁厚满足以下要求表2-5: 接管最小壁厚要求接管公称直径/mm57766589最小壁厚/mm5.06.0因此热轧无缝钢管的尺寸为φ89×12mm 钢管理论重量为21.79㎏/m取接管伸出长度为150mm管法兰的选择：根据平焊法兰适用的压力范围较低（PN<4.0Mpa）,选择突面板式平焊管法兰，标记为：HG20592-1997法兰RF(A)80-1.5,其中D=190,管法兰材料钢号（标准号）:20（GB711）根据（欧洲体系）钢制管法兰、垫片、垫片、紧固件选配表（HG20614-1997）选择：垫片型式为石棉橡胶板垫片(尚无标准号)，密封面型式为突面，密封面表面为密纹水线，紧固件型式为六角螺栓双头螺柱全螺纹螺柱。

在离筒体底以上250mm处安装容器出料管，容器内的管以弯管靠近容器底，这种方式用于卧式容器出料口的基本尺寸以及法兰与进料口相同因此进出料接管满足不另行补强的要求所以不再另行补强1.4.4 液面计的设计液面计的种类很多，常用的有玻璃板液面计和玻璃管液面计它们都是外购的标准件，只需要选用玻璃板液面计有三种：透光式玻璃板液面计、反射式玻璃板液面计、视镜式玻璃板液面计根据选用表选用：选用反射式玻璃板液面计，标准号HG21590-95，法兰形式及其代号C型（长颈对焊突面管法兰HG20617-97）,液面计型号R型公称压力PN4.0,使用温度0～250℃，液面计的主题材料代号：锻钢（16Mn）液面计标记为：液面计CR4.0-Ⅰ-1450V根据筒体公称直径2600mm选择两个同样的液面计，单个质量为90kg左右两个液面计接口管的安装位置如装配图所画液面计接管：无缝钢管GB8163-87热轧钢管，尺寸为φ89×12mm1.4.5 安全阀的选择安装位置：在离右封头切线处1150mm处安装一安全阀由操作压力决定安全阀的公称压力，由操作温度决定安全阀的使用温度范围，所以由本设计的温度、压力、介质等基本参数可以查得标准型号A21H-40,公称通径DN取20mm，质量约为80kg。

与安全阀和接管连接的法兰选择突面板式平焊管法兰HG20592-1997法兰RF(A)80-1.5，与壳体连接的接管为无缝钢管GB8163-87热轧钢管，尺寸为φ89×12mm1.4.6 排污管的选择排污阀是利用装在阀杆下面的阀盘与阀体的突缘部分相配合，控制阀的启闭结构较闸阀简单，制造、维修方便可以调节流量，应用广泛安装位置：在离右鞍座的左侧1000 mm处安装一个排污管选择无缝钢管GB8163-87热轧钢为材料的排污管焊接在容器底部，尺寸为φ89×12mm管端法兰：突面板式平焊管法兰HG20592-1997法兰RF(A)80-1.5，法兰一端连接排污阀（截止阀），型号J41H-40，取公称通径为80mm，对应质量为44.4kg1.4.7 鞍座的选择 卧式容器的支座有三种形式：鞍座、圈座和支腿，常见的卧式容器和大型卧式储罐、换热器等多采用鞍座，它是应用得最为广泛的一种卧式容器支座置于支座上的卧式容器，其情况和梁相似，有材料力学分析可知，梁。