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1、焊接结构课程设计任务书学院机械与汽车工程学院专业机械制造与自动化学生姓名卢警浩学号2011062058设计题目液态瀛气储罐设计设计要求及技术参数：参数：直径1.6 m材质16MnDR条件：工作压力1.6MPa设计压力1.6MPa技木要求：1 .写出该结构的几种设计方案2. 强度计算及尺寸选择3. 绘制结构设计图4. 撰写主要工艺过程5. 撰写设计说明书进度安排：1熟悉零件：讲授课程，熟悉零件2天2查阅相关资料，提出可行方案3天3上机画图6天4书写说明书5天5图纸及工艺的检测3天6答辩2天指导教师（签字）：年 月 日学院院长（签字）：月月 日目录第一章. 设计选材及结构 3.1 .设计压力3.2
2、 .筒体的选材及结构 3.3 .封头的结构及选材 3.第二章.设计计算 31 .筒体壁厚及长度计算3.2 .封头壁厚计算 4.3 .压力试验5.第三章.人孔补强设计方法判别 5第四章.接管、法兰、垫片和螺栓的选择 7第五章.鞍座选型和结构设计 10第六章.容器焊缝标准 12第七章.筒体和封头的校核 124 .筒体轴向应力校核 1.4(1)由弯矩引起的轴向应力 14(2)设计压力引起的轴向应力 14(3)轴向应力组合与校核145 .筒体和封头切向应力校核 1.4第八章.焊缝接头的布置 15第九章.外层绝热材料 167总结 错误！未定义书签。参考文献 错误！未定义书签。第一章.设计选材及结构1 .
3、设计压力设计压力：1.6 MPa的压力合适。66Mp3Mp 10MPa属于中压容器5 设计温度：20c为-40 C40c条件下工作，属于低温容器。2 .筒体的选材及结构Q345R3 .封头的结构及选材筒体的公称直径Di有标准选择，而它的长度L可以根据容积要求来决定、一3设计 L/D=4 V =12m公式 -Di 2L = 12m3(1 +5%)4计算出 Di = 1.589mm圆整后Di = 1600mm采用EHA椭圆形封头表2.1 椭圆封头标准公称直径DN/mm总熔深H/mm容积V/ m3质里Kg16004250.5864323.4封头取与筒体相同材料第二章.设计计算1.筒体壁厚及长度计算(
4、1)计算压力Pc:液柱静压力：P1= pgh=1100 父 9.8父 1.6=1.73父 104 paP1/P = 1.73m104/2.16m106 5%故液柱静压力可以忽略，即 Pc= P= 2.16 x 106 Pa查 压力容器材料使用手册-碳钢及合金钢得16MnDR勺密度为7.85t/m 3,熔点 为1430C,许用应力kT列于下表：圆筒的计算压力为2.16 Mpa,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1.00,全部无损探伤。取许用应力为163 Mpa。壁厚:pcDi2 L tPc2.16 16002 163 1-2.1
5、6=10.67 mm钢板厚度负偏差Ci =0.8，取双面腐蚀取腐蚀裕量C2=2mm 设计厚度为：、d = C2 = 12.67mm名义厚度为：、尸、Ci C2=13.47mm圆整后取名义厚度14mm(2)筒体长度计算V=2Di2L+2V封充装系数取0.94即：12 兀 o=父1.62 ML +2M0.58640.94计算得：L= 6.008m 取 L= 6m2 .封头壁厚计算标准椭圆形封头，型号代号为 EHA则： 鸟=22hi封头计算公式：PcDi2kt 0.5pc2.16 16002 163 1 -0.5 2.16= 10.64由力、:2得：直边高度仁*:=25mm可见封头厚度近似等于筒体厚
6、度，则取同样厚度173 .压力试验水压试验，液体的温度不得低于 5C；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 问一般不少于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bPT =1.25p , =1.25 2.16 =2.7Mpa t水压试验的应力校核:水压试验时的应力Pt Di 、e2-：e2.7 1600 14-2.8 12 14-2.8= 194.21 Mpa水压试验时的许用
7、应力为0.9 -s =0.9 1.00 315 = 283.5Mpa。1 0.9仃S故筒体满足水压试验时的强度要求。第三章.人孔补强设计方法判别表4.1人孔标准尺寸表密封面PN/DNdwx sdDD1H1H2总质里型式Mpakg突面2.5500530 X 125007306602701232981.内压容器开孔后所需的补强面积A =d、. 2、et 1- fr式中开孔直径：d = di + 2c =500 + 2 父2.8 = 505.6mm；人孔材料采用16MnDR.许用应力为163MPa所以fr=1壳体开孔的计算厚度为二=10.67mmA=505.6 X 10.67+0=5394.75 m
8、m22 .有效补强范围(1)有效补强B根据GB15必式Bi =2d =2 505.6 = 1011.2mmB2 =d 2、n 2、nt =505.6 2 14 2 12 = 557.6mmB =max(B1,B2) = 1011.2mm(2)外侧有效高度根据GB15淤式h1= dnt = 505.6 12 = 77.89mmhJ=H1 -280mmh1 =min h1, h1” = 77.89mm(3)内侧有效高度根据GB150-1998公式h2= d nt = 505.6 12 =77.89IV =0h2 = min(h2, h?) = 03 .有效补强面积Ae=A A2 A(1).筒体多余
9、面积AAi = (B - d)(、e -、)一 2、et(、e -、.)(1 一 fr)= 505.6x(11.2 10.67) -29.2(11.2 10.67)父0 = 267.97mm2(2),接管多余面积A2 =2h.et -、t) fr 2h2( et -C2) fr=2 父 77,89 父(9.2 3,33)父 1 +0 = 914.43mm2(3),焊缝金属面积焊脚取12八 1 一 2 人 “2A3 =- 122 =144mm2(4),补强面积Ae = A A2 A3 = 267.97 914.43 144 = 1326.4mm2因为Ae |且A Rm/2=762mm故最大轴向应
10、力出现在跨中面，校核跨中面应力。筒体中间截面上最高点处(6.3)M123.14Rm、ee = ；n-C1 -C2 =14-0.8-2 =11.2所以9.1875 10423.94MPa3.14 81411.2最低点处:(6.4)、- T=3.94MPa鞍座截面处最高点处:M2-1.6565 1033.146%2 e3.14 1.0 8142 11.2= 7.1 10 MPa(6.5)最低点处:M23.14 KiRmle 1.6565 10323.14 1.0 814 11.2=-7.1 10-MPa(6.6)(2)设计压力引起的轴向应力pRm2 e(6.7)所以2.16 8142 11.2=
11、78.49MPa(3)轴向应力组合与校核所以最大轴向拉应力出现在筒体中间截面最低处二2 二二- 二 2=78.49 3.94=82.43MPa p p许用轴向拉压应力(rt=163MPa,而(t2(rt合格。最大轴向压应力出现在充满水时，在筒体中间截面最高处t1 = -a1=3.94MPa轴向许用应力：0.094、eRi0.094 11.2800= 0.0013MPa根据A值查外压容器设计的材料温度线图得B=150MP幽许用压缩应力(rac=150MPaI(t1 I (rac ,合格。2.筒体和封头切向应力校核筒体切向应力计算:由化工机械工程手册(上卷，P11-100)查得K3=0.880,
12、K4=0.401。所以K3Rm0.880 89.3604 103814 11.2 10-6= 08.626MPa(6.8)封头切向应力计算:K4 F _ 0.401 89.3604Rm e 814 11.2= 3.93MPa(6.9)1.25 1 t 一入=1.25 b tK P DN2、；e= 1.25 1631 2.16 16002 11.2= 49.46MPa因h h父1.2 5卜L - h所以合格第八章.焊缝接头的布置容器各受压元件的组装通常采用焊接。焊接接头是焊缝、融合线和热影响区的总称，焊缝是焊 接接头的主要部分。焊接接头的形式和坡口形式的设计直接影响到焊接的质量与容器的安全。1 .对接接头：2 .搭接接头3 .角接接头:第九章.外层绝热材料选用泡沫塑料，可发行自熄聚苯乙烯泡沫塑料板，工作温度为 -65 C到70C,厚度 较小。容积密度小，热导率低，耐振动，抗压强度良好，施工方便，保冷性能好。参考文献1赵军，张有忱等编.化工设备机械基础.第二版.北京：化学工业出版社，2007.72压力容器实用技术丛书编写委员会编.压力容器设计知识.北京：化学工业出版社，2005.73刘湘秋编.常用压力容器手册.北京：机械工业出版社， 2004.64董大勤编.化工设备机械基础.北京：化学工业出版社， 2003