液氨储罐设计...docVIP

b ` 第一章 绪论 1. 1设计任务 设计一液氨贮罐。工艺条件：温度为40℃，氨饱和蒸气压，容积为20m3, 使用年限15年。 1.2设计要求及成果 1. 确定容器材质； 2. 确定罐体形状及名义厚度； 3. 确定封头形状及名义厚度； 4. 确定支座，人孔及接管，以及开孔补强情况 5. 编制设计说明书以及绘制设备装配图1张（A1）。 1.3技术要求 本设备按GBl50-1998《钢制压力容器》进行制造、试验和验收 焊接材料，对接焊接接头型式及尺寸可按GB985-80中规定(设计焊接接头系数) 焊接采用电弧焊，焊条型号为E4303 （四）壳体焊缝应进行无损探伤检查，探伤长度为100％ 第二章 设计参数确定 2.1 设计温度 题目中给出设计温度取40 2.2 设计压力 在夏季液氨储罐经太阳暴晒，随着气温的变化，储罐的操作压力也在不断变化。通过查阅资料可知包头最高气温为40.4℃，通过查表可知，在40℃ 时液氨的饱和蒸汽压(绝对压力)为1.55MPa，密度为580kg/m3，而容器设计时必须考虑在工作情况下可能遇到的工作压力和相对应的温度两者相结合中最苛刻工作压力来确定设计压力。一般是指容器顶部最高压力与相应的设计温度一起作为设计载荷条件，其值不低于工作压力。 此液氨储罐采用安全法，依据《化工设备机械基础》若储罐采用安全法时设计压力应采用最大工作压力的倍，取设计压力（已知表压）所以 。 2.3 腐蚀余量 查《腐蚀数据手册》16MnR耐氨腐蚀，其，若设计寿命为15年，则 2.4焊缝系数 该容器属中压贮存容器，技《压力容器安全技术监察规程》规定，氨属中度 毒性介质，容器筒体的纵向焊接接头和封头基本上都采用双面焊或相当于双面焊的全焊透的焊接接头，所以取或常见。得选取按下表选择: 表2.1 焊接接头系数 序号 焊接接头结构 焊接接头系数 全部无损探伤 局部无损探伤 1 双面焊或相当于双面焊的全焊透对接焊接接头 1.0 0.85 2 单面焊的对接焊接接头，在焊接过程中沿焊缝根部全长有紧贴基本金属的垫板 0.9 0.85 此储罐采用100%无损探伤，故 2.5 容器直径 考虑到压制封头胎具的规格及标准件配套选用的需要，容器的筒体和封头的直径都有规定。此储罐设计的公称直径（内径）选择。 表2.2 公称直径 公称直径 300、400、500、600、700、800、900、1000、1200、1400、1600、1800、2000、2200、2400、2600、2800、3000、3200、3400、3600、3800、4000 2.6 许用应力 40oC温度时，16MnR钢材的许用应力表,知 表2.3 温度时，16MnR钢材的许用应力表 钢材厚度 许用应力 屈服极限 ＜16 170 345 16～36 163 325 36～60 157 305 2.7、材料选择 根据液氨贮罐的工作压力（作为设计压力）、工作温度（最高工作温度为40）和介质的性质可知该设备为一中压常温设备，介质对碳钢的腐蚀作用很小,主要考虑的强度指标（指和）和塑性指标适合的材料有：A3R、20g、16MnR、15MnVR、20R。为了节省金属，高压设备应优先选取普通低合金钢、中强度。凡属强度计算为主要的中压设备亦以采用普通低合金钢为宜。因为屈服强度分别为 和的普通低合金钢，其材料价格与碳素钢差不多，但强度比碳素钢约高，采用该类钢材制造压力容器，可以有效地减少设备质量，降低成本，给设备的制造、运输、安装带来很大的方便。所以主要考虑16MnR和20R这两种。 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。 第三章 结构的选择与论证 3.1储罐类型选择 储罐可分为立式储罐、卧式储罐和球式储罐。在本设计中由于设计体积较小（约为）且设计压力较小（）,故可采用卧式圆筒形容器，方形和矩形容器大多在很小设计体积时采用，因其承压能力较小且使用材料较多；而球形容器虽承压能力强且节省材料，但制造较难且安装内件不方便；立式圆筒形容器承受自然原因引起的应力破坏的能力较弱，故选用圆筒形卧式容器。 3.2封头的选择 本液氨储罐的封头选用标准型椭圆形封头。 从应力分布情况考虑：在直径、壁厚、设计压力相同的条件下各种封头应力分布由好到坏的顺序是：半球形、椭圆形、蝶形、锥形、球冠形、平板形。椭圆型封头的最大应力值和与其相连接的圆筒体中的最大应力值相等，便于筒体强度设计；碟心封头有两处连接边界，受力不及椭圆形。 从金属消耗量考虑：在相同设计条件下，各种封头的金属消耗量按下列顺序依次增大：半球形，椭圆形，蝶形，平板形。球形封