卧式储罐人孔设计.doc

Hefei University《化工机械与设备》过程考核之二——常用零部件设计题 目：2.5MPa卧式储罐人孔设计系 别：化学材料与工程系班 级：10化工（三）姓 名：何文龙学 号：1003023004队 别：Team 5队 员：朱广佳（队长）、吴凯、何文龙教 师：胡 科 研日 期：2011-12-02《化工机械与设备》过程考核之二1一 前言31.1 设计人孔的目的31.2 人孔附图3二 人孔的机械设计32.1选择人孔32.2核算人孔补强42.3机械设计标准参数5.碳素钢、低合金钢类 52.3.2 不锈钢类 62.3.3 人孔的PN2.5DN明细表6三 人孔工艺设计：73.1人孔的功能类型：73.2材料的选择73.3人孔种类的划分 83.3.1、以通信管块容量划分 83.3.2、以人孔的通向划分 83.3.3、以人孔上覆承受负荷能力划分 83.4 人孔直径及人孔中心距底板尺寸8四 总结9五 参考文献9一 前言1.1 设计人孔的目的人孔是安装在卧式储罐上部的安全应急装置通常与防火器、机械呼吸阀配套使用，既能避免因意外原因造成罐内急剧超压或真空时，损坏储罐而发生事故，又有起到安全阻火作用，是保护储罐的安全装置。

具有方便维修，定压排放、定压吸入、开闭灵活、安全阻火、结构紧凑、密封性良好、安全可靠等优点1.2 人孔附图 图—1 人孔俯视图 图2——人孔开关侧面图 图3——人孔主视图设计条件：管经480mm×12；工作介质：水蒸气；表压：<2.5MPa 二人孔的机械设计2.1选择人孔根据储罐是在常温下及最高工作压力为 2.5MPa 条件下工作,人孔的标准按公称压力为 2.5 MPa 等级选取，考虑到人孔盖直径较大较重,故选用回转盖对焊法兰（GH21518-2005）,公称直径 450，榫槽面密封面（TG型）和石棉橡胶板垫面 该人孔标记为：人孔 RF Ⅳ(A·G)450-2.5 GH21518-2005 另外还要考虑人孔补强,确定补强圈尺寸,由于人孔的筒节不是采用无缝钢管,故不能直接选用补强圈标准本设计所选用的人孔筒节内径为 d i = 484mm ,壁 厚 δ m = 12mm 立式储罐为腐蚀介质压力容器，故其所有焊缝（包括角焊缝）均采用全焊透结构 查表得人孔的筒体尺寸为 Φ 480×12，由标准 JB/T 4736-2002 查得补强圈尺寸为：内径 Di= 490mm 外径 Do= 760mm 2.2核算人孔补强补强圈坡口取D型立式储罐设计说明书 开孔补强的有关计算参数如下： 1 筒体的计算壁厚： 2. 计算开孔所需补强的面积 A： 开孔直径：d = di + 2C = 480 + 2 × (0.0 + 2.0) = 484mm 补强的面积： A = d -δ = 484 × 2.1 = 1016.4mm23 有效宽度：B = 2 *d = 2 × 484 = 968mm B = d + 2 -δn + 2-δm = 484 + 2 ×12+ 2 ×12 = 1016mm 取最大值 B = 1016mm 4 有效高度： 外侧高度 h1 = d -δ m = 484 ×12 = 58.04mm 或 h1 = 接管实际外伸高度 = 250mm 两者取较小值 h1 = 58.04mm 内侧高度 h2 = d -δ m = 484 ×12= 58.04mm h2 = 接管实际内伸高度 = 0mm 两者取较小值 h2 = 0mm 5筒体多余面积 A1： 筒体有效厚度： δ e = δ n -C = 12- 2.0 = 10mm 选择与筒体相同的材料（16MnR）进行补偿，故 f r =1，所以 Ai = ( B -d )(δ e -δ ) -2δ m (δ e -δ )(1 -f γ ) = (1016-484)(10.0-2.1) -2 ×12×(10.0 -2.1)(1 *1) = 4013.2mm26 接管多余金属的截面积 A2： Pc -d 0.594 × 454 = = 0.80mm t 2[σ ] -Pc× 170 × 1 -0.594 接管计算厚度 δ t = A2 = 2 -h1 (δ et -δ t ) f γ + 2 -h2 (δ et -C 2 ) f γ 8立式储罐设计说明书 = 2 -h1 (δ m -C -δ t ) f γ + 0 = 2 × 52.19 × (6 -2.0 -0.80) = 334.02mm2补强区内焊缝截面积 A3： 1 A3 = 2 ×× 6 × 6 = 36mm2有效补强面积 Ae： Ae = A1 + A2 + A3 = 862.6 + 334.02 + 36 = 1232.62mm2因为 Ae > A ，所以不需要补强 2.3机械设计标准参数.碳素钢、低合金钢类标准号适用通经 DN适用压力 MPa常压人孔HG21515400～600常压回转盖板平焊法兰人孔HG21516400～6000.6回转盖带颈平焊法兰人孔HG21517400～6001.0，1.6回转盖带颈对焊法兰人孔HG21518400～6002.5，4.0，6.3垂直吊盖板式平焊法兰人孔HG21519400～6000.6垂直吊盖带颈对焊法兰人孔HG21520400～600垂直吊盖带颈对焊法兰人孔HG21521400～6002.5，4.0，6.3水平吊盖板式平焊法兰人孔HG21522400～6000.6水平吊盖带颈平焊法兰人孔HG21523400～6001.0，1.6水平吊盖带颈对焊法兰人孔HG21524400～6002.5，4.0，6.3常压旋柄快开人孔HG21525400～500常压椭圆形回转盖快开人孔HG21526450×3500.6回转拱盖快开人孔HG21527400～5000.6常压手孔HG21528150，250常压板式平焊法兰手孔HG21529150，2500.25带颈平焊法兰手孔HG21530150，2501.0，1.6带颈对焊法兰手孔HG21531150，2502.5，4.0，6.3回转盖带颈对焊法兰手孔HG215322504.0，6.3常压快开手孔HG21533150，250常压旋柄快开手孔HG21534150，2500.25回转盖快开手孔HG21535150，2500.62.3.2 不锈钢类标准号适用通经 DN适用压力MPa适用压力 MPa常压不锈钢人孔HG21595450600常压回转盖不锈钢人孔HG215964506001.0～4.0回转拱盖快开不锈钢人孔HG215974505000.6～4.0水平吊盖不锈钢人孔HG21598450，5000.6～4.0垂直吊盖不锈钢人孔HG21599450～6000.6～4.0椭圆快开不锈钢人孔HG21600450×3500.6常压快开不锈钢手孔HG21601150，250常压平盖不锈钢手孔HG21602150，2500.6～4.0回转盖快开不锈钢手孔HG21603150，2500.6旋柄快开不锈钢手孔HG21604150，2500.252.3.3 人孔的PN2.5DN明细表件号标准号名称数量材料尺寸/mm1GB/T 713--2008筒节1Q345Rdw=480*12δ=3b1=39,b2=44M33*2*175M33Do=362HG20592法兰116Mn（锻件）3HG20592垫片1石棉橡胶板4HG20592法兰片1Q345R5HG20613螺栓2035CrMoA6HG20613螺母4030CrMo7吊环1Q235-A.F8转臂1Q235-A.F9GB/T 95--垫圈201100HV10GB/T 6170--2000螺母M2025级11吊钩1Q235-A.F12环1Q235-A.F13GB/T 8163--2008无缝钢管12014支撑板1Q345三人孔工艺设计：3.1人孔的功能类型：人孔分为紧急泄压人孔、防爆阻火呼吸人孔、罐顶人孔、罐壁人孔和带芯人孔等。

3.2材料的选择根据提供的压力1MPa 温度200℃ 直径2000mm，根据前面的机械设计，可选择Q245R类型的钢板，其化学成分包括C Si Mn Cr Ni Nb V P S等其屈服强度一般为200左右，实验温度为200-400℃，故符合所给是数据要求3.3人孔种类的划分3.3.1、以通信管块容量划分按人孔可容纳规格为宽360mm、高250mm（标准的六孔管孔内径90mm水泥管块，简称标准块）的管道断面管块或单孔管道管孔内径90mm的数量，分为大、中、小三类通信管道所设置人孔的大小，应以通信管道的远期容量设置不应只考虑本期建设通信管道容量 3.3.2、以人孔的通向划分以人孔的通向划分可分为直通人孔、三通人孔、四通人孔和斜通人孔，具体详见下表1其中，斜通人孔又分为15°、30°、45°、60°、75°共五种每种斜通人孔的角度，可适用于±7.5°范围以内3.3.3、以人孔上覆承受负荷能力划分以人孔上覆承受负荷能力划分可分为汽-20级和汽-10级两种3.4 人孔直径及人孔中心距底板尺寸人孔已有成型产品，直径通常为600mm人孔中心距地板一般为750mm便于工作人员在安装、清洗、维护时进出油罐和通风。

考虑到人孔盖直径较大较重,故选用回转盖对焊 法兰人孔（GH21518-2005）,公称直径 450 ，突面法兰密封面我们可选择储存液体为油类，做案例分析非金属油罐的人孔设在罐顶上，金属油罐的人孔设在罐壁最下圈板上大都为直径600mm的圆孔，其中心距底板750mm，为油罐清洗或维修人员进出油罐用，又称作道门检修清理油罐时刻利用人孔进行采光和通风立式油罐的容量在5000m³以下时设1~2个人孔，5000m³以上的设2个人孔人孔的安装应与进出油管线相隔不大于90°当只设一个人孔时，应将其置于罐顶透光孔的对面；当设2个人孔时，其中一个设在透光孔的对面，另一个应至少与第一个人孔相隔90°人孔应有一个设在进出油管右侧附近，并尽量使人孔正对罐室密闭门，以便人员进出、维修油罐和通风接管用由于人孔安装在油罐的最下层体圈上，防渗漏就显得特别重要要求两法兰结合面必须保证其平直度，无飘扭现象加强板和法兰应尽量在整块钢板上切割而不拼接法兰和盖板上加工有密封圈，在施工中要特别注意保护密封用3mm厚石棉橡胶垫片，不允许有折裂安装人孔盖板上紧螺栓时，要成对角均与用。