低合金钢卧式液氨储存容器设计.doc

山西大同大学
设计题目: 低合金钢卧式液氨储存容器
姓名: 崇镭
学号: 3
专业: 材料成型及控制工程
指导老师: 魏雷
2013. 12. 26
1 前言 1
2 设计总论 2
设计任务 2
材料及结构的选择与论证 2
材料选择 2
封头的选择 3
人孔的选择 3
容器支座的选择 4
密封装置设计 4
开孔和开孔补强 6
3 设计计算 7
确定罐体的形状及内径 7
设计主要技术参数的确定 12
设计压力 12
设计温度 12
厚度及厚度附加量 13
焊接接头系数 14
许用应力 14
筒体厚度设计 15
封头壁厚设计 17
水压试验及强度校核 17
人孔并核算开孔补强 18
人孔的选择 18
开孔补强的计算 19
补强圈设计 22
核算承载能力并选择鞍座 22
承载核算 22
鞍座的选择 23
液面计选择 23
压力计选择 24
安全阀选择 24
接口管选择 25
4 焊接制造工艺 26
容器材料的化学成分与力学性能 26
焊接性分析 26
焊接方法、焊接材料与工艺参数 27
焊接接头形式及坡口设计 27
焊前准备 28
焊前预热 29
焊接顺序 29
焊后热处理 29
焊接检验 29
5 筒体和封头的焊接接头应力校核 30
由弯矩引起的轴向应力的校核 30
筒体和封头切向应力校核 33
6 结论 34
参考文献 35
附录 35
主要设计数据列表 35
接管方位示意图 36
压力容器装配结构简图 37
附录I 焊接工艺卡 38
附录II 焊接工艺卡 39

前言
压力容器是一种密闭的承压容器,通常是由板、壳组合而成的焊接结构。其应用广泛且用量大,但又比较容易发生事故且事故往往是严重的。压力容器的设计一般有筒体、封头、密封装置、支座、接口管、人孔及安全附件等组成。与任何工程设计一样,压力容器的设计目标也是对新的或该进的工程系统和装置进行创新和优化,以满足人们的愿望与需要。具体来说,压力容器的设计人员应根据设计任务的特定要求,遵循设计工作的基本规则或规范,以及材料控制﹑结构细节﹑制造工艺﹑检验及质量管理等方面的规则,并尽可能地采用标准。
液氨储罐是合成氨工业中必不可少的储存容器,所以本设计过程的内容包括容器的材质的选取、容器筒体结构和强度的设计,密封的设计、罐体壁厚设计、封头壁厚设计、确定支座,人孔及接管、开孔补强的情况以及焊接形式的设计与选取。在设计过程中要综合考虑经济性、实用性和安全可靠性。设备的选择大都有相应的执行标准,设计时可以直接选用符合设计条件的标准设备零部件,也有一些设备没有相应标准,则选择合适的非标设备。各项设计参数都正确参考了行业使用标准或国家标准,这样让设计有章可循,并考虑到结构方面的要求,合理地进行设计。
本设计的液料为液氨,它是一种无色液体。氨作为一种重要的化工原料,应用广泛。分子式NH,,,熔点-℃,沸点-℃,℃,(℃)。蒸汽与空气混合物爆炸极限16~25%(最易引燃浓度17%)。氨在20℃水中溶解度34%,25℃时,在无水乙醇中溶解度10%,在甲醇中溶解度16%,溶于***仿、***,它是许多元素和化合物的良好溶剂。水溶液呈碱性。液态氨将侵蚀某些塑料制品,橡胶和涂层。遇热、明火,难以点燃而危险性较低;但氨和空气混合物达到上述浓度范围遇明火会燃烧和爆炸,如有油类或其它可燃性物质存在,则危险性更高。
设计一台具体的容器,必须全面考虑设计对象的工况条件,使其有:
总体结构合理、符合工艺要求,高效、可靠、经济;
保证受压元件强度、刚度和稳定性,密封良好,使用期内具有安全寿命;
力求制造、运输、安装、维修简便,易于实现质量监检与控制;
符合国家设计规定和标准,符合劳动部门法规。
设计概要
强度、稳定性及密封设计
根据设计条件及所造的结构、材料进行强度、稳定性及密封计算,以确定设备或容器的机械尺寸。通过计算,常会对结构加以修改,使之更加合理。
施工图设计根据设计计算的结果,绘制施工图,确定制造技术要求,提出各零件质量及设备总重、材料、品种、规格、用量及标准件、外构