(30)M3液氯储罐设计.pdf

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1、- 1 - 前言 本说明书为30m3液氯储罐设计说明书。本文采用常规设计 方法，综合考虑环境条件、液体性质等因素并参考相关标准，按 工艺设计、设备结构设计、设备强度计算的设计顺序，分别对储 罐的筒体、封头、鞍座、人孔、接管进行设计， 然后采用 SW6-1998 对其进行强度校核，最后形成合理的设计方案。由于能力有限， 不足之处敬请指正。 朱晓娜 0902034106 - 2 - 中北大学 课程设计任务书 2012 年第二学期 学院：机械工程与自动化学院 专业：过程装备与控制工程 学生姓 名：学 号： 课程设计题目：（30）M 3 液氯储罐设计 起迄 日期：06 月 12 日06 月 25 日

2、课程设计地点：校内 指导 教师： 系主任： 下达任务书日期: 2012年 6 月 12 日 - 3 - 课 程 设 计 任 务 书 1设计目的： 设计目的 1)使用国家最新压力容器标准、规范进行设计，掌握典型过程设备设计的全过程。 2)掌握查阅和综合分析文献资料的能力， 进行设计方法和设计方案的可行性研究和 论证。 3)掌握电算设计计算，要求设计思路清晰，计算数据准确、可靠，且正确掌握计算 机操作和专业软件的使用。 4)掌握工程图纸的计算机绘图。 2设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）： 1原始数据 设计条件表 序号项目数值单 位备注 1 名称液氯储罐 2 用途液氯储存站

3、 3 最高工作压力MPa 由介质温度确定 4 工作温度-20 45 5 公称容积（ Vg）10/16/20/25 M 3 6 工作压力波动情况可不考虑 7 装量系数 ( V) 0.9 8 工作介质液氯（高度危害） 9 使用地点室内 10 安装与地基要求 11 其它要求 管口表 接管代号公称尺寸连接尺寸标准连接面形式用途或名称 a DN80 PJ-HG205 99 TG 液氯进口管 b DN80 PJ-HG205 99 TG 安全阀接口 c DN500 PJ-HG205 99 TG 人孔 d DN40 PJ-HG205 99 TG 空气进口管 e DN40 PJ-HG205 99 TG 空气出口

4、管 f DN20 PJ-HG205 99 TG 压力表接口 - 4 - g DN20 PJ-HG205 99 TG 液位计接口 h DN80 PJ-HG205 99 TG 液氯出口管 2设计内容 1）设备工艺、结构设计； 2）设备强度计算与校核； 3）技术条件编制； 4）绘制设备总装配图； 5）编制设计说明书。 3设计工作任务及工作量的要求包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、 实物样品等： 1）设计说明书： 主要内容包括：封面、设计任务书、目录、设计方案的分析和拟定、各部分结构尺 寸的设计计算和确定、设计总结、参考文献等； 2）总装配图 设计图纸应遵循国家机械制图标准和化工设备图样技术要求有

5、关规定，图面布置要 合理，结构表达要清楚、正确，图面要整洁，文字书写采用仿宋体、内容要详尽，图纸 采用计算机绘制。 4主要参考文献： - 5 - 1 国家质量技术监督局， GB150-1998钢制压力容器，中国标准出版社， 1998 2 国家质量技术监督局， 压力容器安全技术监察规程 ，中国劳动社会保障出版社， 1999 3 全国化工设备设计技术中心站， 化工设备图样技术要求 ，2000，11 4 郑津洋、董其伍、桑芝富， 过程设备设计，化学工业出版社， 2001 5 黄振仁、魏新利，过程装备成套技术设计指南 ，化学工业出版社， 2002 6 国家医药管理局上海医药设计院， 化工工艺设计手册

6、，化学工业出版社， 1996 7 蔡纪宁主编，化工设备机械基础课程设计指导书 ，化学工业出版社， 2003 年 5设计成果形式及要求： 1）完成课程设计说明书一份； 2）草图一张（ A1图纸一张） 3）总装配图一张 (A1 图纸一张 ) ； 6工作计划及进度： 2010 年 06 月 12 日：布置任务、查阅资料并确定设计方法和步骤 06月 13 日06 月 17 日：机械设计计算（强度计算与校核）及技术条件编制 06 月 18 日06 月 22 日：设计图纸绘制（草图和装配图） 06 月 23 日06 月 24 日：撰写设计说明书 06 月 25 日：答辩及成绩评定 系主任审查意见： 签字：

7、 年月日 - 6 - 目录 1、设计温度7 2、筒体和封头设计7 3、材料选择7 4、设计压力8 5、厚度设计8 6、接管及接管法兰设计9 7、人孔的选择10 8、液面计的选择11 9、压力表的选择11 10、补强圈设计12 11、鞍座的设计13 12、焊接16 3、校核16 14、参考资料16 15、内压圆筒校核17 16、内压椭圆形封头校核18 17、开孔补强计算 20 18、卧式容器（双鞍座）26 - 7 - 一、 设计温度 设计温度为压力容器的设计载荷条件之一，指容器在正常工作情况下， 设定 元件的金属温度。当元件金属温度不低于0时，设计温度不得低于元件可能达 到的最高温度 ; 当元件

8、金属温度低于0时，其值不得高于元件金属可能达到的 最高温度。所以设计温度选择为50。 二、筒体和封头的结构设计 筒体直径一般由工艺条件决定，但是要符合压力容器的公称直径。标准椭圆 型封头是中低压容器经常采用的封头形式。封头公称直径必须与筒体的公称直径 相一致。 根据公式： 3 m%5130 4 DiL L/D=4 得 Di=2156mm, 圆整得 Di=2200mm. 根据筒体直径 DN=2200mm，由压力容器与化工设备实用手册可得封头的曲边 高度为 550mm ，直边高度为 40mm ，封头容积为 1.5459 3 m 据： LV D 筒封筒 2 g ) 2 (5459.12%51302%

9、51 VV 得mm L 7116 筒 , 圆整得7200 L筒 mm ， 7200 3.27 2200 g L D （在 3-6 之间） 2 27.37 4 g VD L 筒筒 3 45.312mVV 封筒 所以计算容积为 31.45 3 m，工作容积为 31.45x0.9=27.41 3 m。 三、选择材料 根据液氯的特性，选择16MnR 。16MnR 是压力容器专用钢。 50时的许用应 力Mpa t 170, 钢板标准 GB6645 。 - 8 - 四、设计压力 t=50时, 根据压力容器介质手册可得液氯的密度是1.314 3 / cmg，饱 和蒸汽压 Pv=1.4327Mpa,大气压 P

10、a=0.1Mpa. 设计压力为容器的设计载荷条件之一，其值不得低于最高工作压力， 而最高 工作压力指容器顶部在正常工作过程中可能产生的最高表压。装设安全阀的容 器，考虑到安全阀开启动作的滞后，容器不能及时泄压， 设计压力不得低于安全 阀的开启压力，通常可取最高工作压力的1.05 1.10 倍。 计算压力是指在相应的设计温度下，用以确定元件最危险截面厚度的压力， 其中包括液柱静压力。通常情况下，计算压力等于设计压力与液柱静压力之和， 当元件所承受的液柱静压力小于5% 设计时，可忽略不计。 设计压力Mpapp4659. 11. 0-4327.11 .11 .1 工作设 液柱静压力 6 13149.

11、82.2 100.0309 i gDMpa 因为 0.0309 2.11%5% 1.4659 gh p设 ， 所以液柱静压力可以不考虑，计算压力与设计压力相等。 水压试验 1.251.25 1.46591.8323 tC Mpa TPP 五、厚度设计 由中径公式 2 ci t c p D p 可得筒体的计算厚度为9.55mm ，钢板厚度负偏差 1 0C，腐蚀余量 2 4Cmm，故筒体的名义厚度为mmn15。 由椭圆封头厚度计算公式可得10.56 2 0.5 t PcDi mm Pc 腐蚀裕度 2 4Cmm，钢板负偏差 1 0C，取名义厚度 12 15 c nCCmm - 9 - 六、接管及接管

12、法兰设计 螺栓法兰连接是一种应用最广泛的密封装置，它的作用是通过螺栓连接， 并 通过拧紧螺栓使密封元件压紧而保证密封。由于工艺要求和检修的需要， 在筒体 上直接开孔安装接管，分别有液面计接口、人孔、压力表孔、空气进口、安全阀 接孔、空气出口、液体进口、液体出口。根据各接口的大小选择相对应的法兰及 垫片。 1. 选择液位计接口： 液氯储罐液位计接口采用无缝热轧钢管203.5mm （管壁加厚，具有补强 作用） ，接管外伸高度为 120mm 。 2. 液氯进口管 采用无缝钢管 YB231-70 808mm ,管的一端伸入罐切成45, 管长 1500mm 。配用凹面式平焊管法兰GH20595-97 ，

13、凸面管法兰盖（ GB9123.9-88）和 石棉橡胶垫片（ GB9126.2-88） 。 3. 液氯出口管 采用可拆的压出管808mm, 伸入到罐内离罐底约150 mm,外套无缝钢管 898mm( 管壁加厚，具有补强作用 ), 都配用凹面板式平焊管法兰 （GH20595-97 ） ，凸面管法兰盖（GB9123.9-88）和石棉橡胶垫片 （GB9126.2-88） 。 4. 安全阀接口管 安全阀接口管尺寸由安全阀泄放量决定。本贮罐选用808mm 的无缝钢管 , 管法兰 HG 5010-58 Pg16Dg70 5. 压力表接口管 压力表接口管由最大工作压力决定, , 因此选用采用203.5mm无缝

14、钢管 , 管法兰采用 HG 5010-58 Pg16Dg50 。各接管外伸高度都是150mm 。 - 10 - 管口表 接管代号公称尺寸公称压力连接尺寸标准连接面形式用途或名称 a DN80 PN1.6MPa HG20595-1997 TG 液氯进口管 b DN80 PN1.6MPa HG21524-2005 TG 安全阀接口 c DN500 PN1.6MPa TG 人孔 d DN40 PN1.6MPa HG20595-1997 TG 空气进口管 e DN40 PN1.6MPa HG20595-1997 TG 空气出口管 f DN20 PN1.6MPa HG20595-1997 TG 压力表接

15、口 g DN20 PN1.6MPa HG20595-1997 TG 液位计接口 h DN80 PN1.6MPa HG20595-1997 TG 液氯出口管 接管及接管补强详细数据见强度校核书。 跟据管口公称直径选择相应的法兰，1.6MPa 时选用带颈对焊榫槽法兰，主要参 数如下： 表 5.2 法兰尺寸表 公称 通径 钢管 外径 连接尺寸 法兰 厚度 C 法兰颈 法兰 高度 H B 法兰外 径 D 螺栓孔 中心圆 直径 K 螺栓 孔直 径 L 螺栓 孔数 量 n 螺纹 Th N S H R B 20 25 105 75 14 4 M12 16 40 2.3 6 4 40 40 45 150 11

16、0 18 4 M16 18 64 2.6 7 5 45 80 89 200 160 18 8 M16 20 110 3.2 10 6 50 七、人孔的选择 根据 HG/T 21518-2005 回转盖带颈对焊法兰人孔，查表 3-1，选用凹凸面的法兰，其明细 尺寸见下表： - 11 - 人孔尺寸表单位： mm 密封面型 式 凹凸面 MFM D 730 b 43 0d 48 公称压力 PN MPa 10 660 b 48 螺柱数量20 公称直径 DN 500 1 H 340 A 415 螺母数量40 w ds 530 12 2 H 216 B 200 螺柱尺寸332170M d 506 b 44

17、L 300 总质量 kg 302 八. 液面计的选择： 液面计是用以指示容器内物料液面的装置，其类型很多，大体上可分为四类， 有透光式玻璃板液面计、 玻璃管液面计、 反射式玻璃板液面计、 浮标式玻璃板液 面计、防霜液面计、磁性液面计等。因为本次设计要承装毒性为高度介质的容器， 所以不能需啊弄玻璃管液面计。 又因为要储存的介质稍有色泽， 所以不能选用透 光式玻璃板液面计。 本次设计的高度小于3 米，因而不能选用浮标式玻璃板液面 计。本次设计的工作温度为 -20-45 ，所以不能用防霜液面计。 综上所述的内容， 结合经济效益，本次设计选用反射式玻璃板液面计。 九、压力表的选择 压力容器上的压力表的

18、最大量程应与设备的工作压力相适应。压力表的量程 一般为设备工作压力的1.3-1.5倍，压力表的使用压力范围， 应不超过刻度极限 的 60%-70% 又考虑到液氯是高毒性的介质，所以综合考虑应选用钽材料的压力 表，压力测量范围0-1.5MPa - 12 - 十、补强圈设计 根据 GB150 ，当设计压力小于或等于2.5Mpa 时，在壳体上开孔，两相邻开孔中心的间 距大于两孔直径之和的2.5 倍，且接管公称外径不大于89mm时，接管厚度满足要求，不另 行补强，故该储罐中只有DN=500mm 的 人孔需要补强。 补强设计方法判别 按 HG/T 21518-2005, 选用水平吊盖带颈对焊法兰人孔。

19、开孔直径mmcd5082d 2i i D2200 1100mm 22 d 采用等面积法进行开孔补强计算。 接管材料选用20 号钢，其许用应力 t 137MPa 根据 GB150-1998，A=d2(1) r etf 其中：壳体开孔处的计算厚度mm55.9 接管的有效厚度mmC ntet 11415 强度削弱系数 137 0.806 170 t n r r f 所以开孔所需补强面积为 2 852.7171806.011155.9255. 950812mmfdA ret 有效补强范围 有效宽度B的确定 按 GB150中式 8-7 ，得： 1 225081016Bdmm 2 225082 142 1

20、5566 nnt Bdmm 12 max(,)1016BB Bmm 有效高度的确定 (1）外侧有效高度 1 h的确定 根据 GB150 ，得： 1 508 1587.3 nt hdmm 11 H240hmm接管实际外伸高度 - 13 - 111 min(,)87.3hhhmm (2）内侧有效高度 2 h的确定 根据 GB150-1998，得： 2 508 1587.3 nt hdmm 2 0h 222 min(,)0hhh 有效补强面积 根据 GB150 ，分别计算如下： 123e AAAA 封头的多余金属面积： 2 1 7 .2648)55.915(112)55. 915)(5081016(

21、 )1)(2)(- mm fdBA reete ）（ 接管的多余面积： 接管厚度： 1.4659500 2.4 20.521700.90.5 1.4659 ttPcDi mm Pc 2 2212 26.1210806.0)4 .211(3.872 )(2)(2 mm fChfhA retrtet 焊缝金属截面积： （焊角取6.0mm ） 22 3 1 6236 2 Amm 补强面积 2 321 96.3894mmAAAA 因为 eAA，所以开孔需另行补强 所需另行补强面积： 2 4 892.327696.3894852.7171mmAAA 补强圈设计：根据DN500取补强圈外径D=840mm

22、。因为 BD ，所以在有效补强范围。补强 圈内径 d=530mm。 补强圈厚度： mm dD A 57.10 530840 892.3276 - 4 圆整后名义厚度取12mm. 十一、鞍座的设计 - 14 - 查得 16MnR 单位面积的质量为7.81 3 /cmg 筒体总质量 M=m1+m2+m3+m4 m1:筒体质量 m1=DL5125kg m2:封头质量 =1193kg m3:液氯质量 =40011.3kg m4:附件质量 =847 kg M=m1+m2+m3+m4=47176.3kg G=462.327KN 每个鞍座承受的压力F=G/2=462.327/2=231.164KN 选鞍座

23、B/T4712-1992，标准尺寸为： DN=2200, 许用载荷 405KN,包角 120， 带垫板， A型，鞍座间距 6100mm 。详细数据见鞍座强度校核书。 由此查 JB 4712.1-2007 容器支座。选取轻型，焊制BI，包角为 120，有垫板的鞍座.， 筋板数为4。查 JB 4712.1-2007 表 6 得鞍座尺寸，示意图如图B。 鞍座支座结构尺寸 公称直径DN 2200 腹板 210 垫板 b4500 允许载荷Q/KN 405 筋板 l3245 4 10 鞍座高度h 250 b2 208 e 100 底板 l11580 b3290 螺栓间距l21380 b1240 3 8 螺

24、孔 /孔长D/L 24/40 114 弧长2570 鞍座质量kg 205 - 15 - 鞍座位置确定 因为当外伸长度A=0.207L 时（ A 为封头切线至封头焊缝间距离），因为当外伸长度 A=0.207L 时，双支座跨距中间截面的最大弯矩和支座截面处的弯矩绝对值相等，从而使上 述两截面上保持等强度，考虑到支座截面处除弯矩以外的其他载荷，面且支座截面处应力较 为复杂，故常取支座处圆筒的弯矩略小于跨距中间圆筒的弯矩，通常取尺寸A 不超过 0.2L 值，中国现行标准JB 4731 钢制卧式容器 规定 A0.2L=0.2（L+2h ） ， A 最大不超过0.25L.， 否则由于容器外伸端的作用将使支

25、座截面处的应力过大。 由标准椭圆封头2 )-(2hH Di ，有h=H- i D/ 4=590-2200 / 4=40 mm 故 A0.2(L+2h)=0.2(7200+2 40)=1456mm 由于封头的抗弯刚度大于圆筒的抗弯刚度，故封头对于圆筒的抗弯刚度具有局部的加 - 16 - 强作用。若支座靠近封头，则可充分利用罐体封头对支座处圆筒截面的加强作用。 因此， JB 4731 还规定当满足A 0.2L 时，最好使A0.5R m（其中， m R=Ri+n/2） A0.5Rm=0.51107.5=553.75mm , 取 A=550 mm 。 十一、焊接 焊接是两件或两件以上零件，在加热或（和

26、）加压的状态下，通过原子或 分子之间的结合和扩散，形成永久性连接的工艺过程。 筒体、封头之间的焊接结构： 根据筒体及封头的厚度以及设计压力和液化 石油气的特性， 焊缝采用对接接头， A型坡口。焊接接头的检验采用100% 无损检 验。接管和筒体之间的焊接形式采用带补强圈插入式接管T型接头形式， 坡口形 式为 D形。 十三、校核 如附录。 参考资料 1、 中华人民共和国行业标准钢制管法兰、垫片、紧固件； 2、 压力容器与化工设备实用手册董大秦，袁凤隐，化学工业出版社，2000 3、 HG T 21523-2005 水平吊盖带颈平焊法兰人孔 ，中国天辰化学工程公司， 2005 - 17 - - 18

27、 - 内压圆筒校核计算单位全国化工设备设计技术中心站 计算条件筒体简图 计算压力Pc 1.50MPa 设计温度t50.00 C 内径 Di2200.00mm 材料16MnR( 热轧 ) ( 板材) 试验温度许用应力170.00MPa 设计温度许用应力 t 170.00MPa 试验温度下屈服点 s345.00MPa 钢板负偏差C1 0.00mm 腐蚀裕量C2 4.00mm 焊接接头系数0.90 厚度及重量计算 计算厚度 = P D P ci t c 2 = 10.81 mm 有效厚度 e =n - C1- C2=11.00 mm 名义厚度 n = 15.00mm 重量5899.36Kg 压力试验

28、时应力校核 压力试验类型液压试验 试验压力值 PT = 1.25P t= 1.83230 (或由用户输入 ) MPa 压力试验允许通过 的应力水平 T T 0.90 s =310.50MPa 试验压力下 圆筒的应力 T = pD Tie e .() .2 = 147.74 MPa 校核条件 TT 校核结果合格 压力及应力计算 最大允许工作压力 Pw= 2 e t ie ()D= 1.52239 MPa 设计温度下计算应力 t = PD cie e () 2 = 150.43 MPa t 153.00MPa 校核条件 t t 结论合格 - 19 - 内压椭圆左封头校核计算单位全国化工设备设计技术

29、中心站 计算条件椭圆封头简图 计算压力Pc 1.50 MPa 设计温度t15.00 C 内径Di 2200.00 mm 曲面高度hi 550.00 mm 材料16MnR( 热轧) (板材 ) 试验温度许用应力170.00 MPa 设 计 温 度 许 用 应 力 t 170.00 MPa 钢板负偏差C1 0.00 mm 腐蚀裕量C2 4.00 mm 焊接接头系数0.90 厚度及重量计算 形状系数 K = 1 6 2 2 2 D h i i = 1.0000 计算厚度 = KP D P ci t c20 5. = 10.79 mm 有效厚度 e =n - C1- C2=11.00mm 最小厚度 m

30、in = 3.30 mm 名义厚度 n =15.00 mm 结论满足最小厚度要求 重量639.79Kg 压力计算 最大允许工作压力 Pw= 2 0 5 . t e ie KD = 1.52618 MPa 结论合格 - 20 - 右封头计算计算单位全国化工设备设计技术中心站 计算条件椭圆封头简图 计算压力Pc 1.50 MPa 设计温度t15.00 C 内径Di 2200.00 mm 曲面高度hi 550.00 mm 材料16MnR( 热轧) (板材 ) 试验温度许用应力170.00 MPa 设 计 温 度 许 用 应 力 t 170.00 MPa 钢板负偏差C1 0.00 mm 腐蚀裕量C2

31、4.00 mm 焊接接头系数0.90 厚度及重量计算 形状系数 K = 1 6 2 2 2 D h i i = 1.0000 计算厚度 = KP D P ci t c20 5. = 10.79 mm 有效厚度 e =n - C1- C2=11.00mm 最小厚度 min = 3.30 mm 名义厚度 n =15.00 mm 结论满足最小厚度要求 重量639.79Kg 压力计算 最大允许工作压力 Pw= 2 0 5 . t e ie KD = 1.52618 MPa 结论合格 - 21 - 开孔补强计算 计算单位 全国化工设备设计技术中心站 接 管: A1, 53010计 算 方 法 : GB1

32、50-1998 等 面 积 补 强 法, 单 孔 设计条件简图 计算压力pc1.497MPa 设计温度50 壳体型式圆形筒体 壳体材料 名称及类型 16MnR(热轧) 板材 壳体开孔处焊接接头系数0.9 壳体内直径Di2200mm 壳体开孔处名义厚度n 15mm 壳体厚度负偏差C1 0mm 壳体腐蚀裕量C2 4mm 壳体材料许用应力t 170MPa 接管实际外伸长度300mm 接管实际内伸长度0mm 接管材料16MnR(热轧) 接管焊接接头系数1 名称及类型板材 接管腐蚀裕量4mm 补强圈材料名称16MnR(热轧) 凸形封头开孔中心至 封头轴线的距离 mm 补强圈外径840mm 补强圈厚度20

33、mm 接管厚度负偏差C1t 0mm 补强圈厚度负偏差C1r0mm 接管材料许用应力 t 170MPa 补强圈许用应力 t 170MPa 开孔补强计算 壳体计算厚度 10.81mm 接管计算厚度 t 2.078mm 补强圈强度削弱系数frr 1接管材料强度削弱系数fr1 开孔直径d478mm 补强区有效宽度B956mm 接管有效外伸长度h1 84.68mm 接管有效内伸长度h20mm 开孔削弱所需的补强面积A5169mm 2 壳体多余金属面积A188.81mm 2 接管多余金属面积A21511 mm 2 补强区内的焊缝面积A3 64 mm 2 A1+A2+A3=1664 mm 2 ，小于 A，需

34、另加补强。 补强圈面积A4 3900mm 2 A-(A1+A2+A3) 3505mm 2 结论 : 补强满足要求。 - 22 - 开孔补强计算 计算单位 全国化工设备设计技术中心站 接 管: A2, 256计 算 方 法 : GB150-1998 等 面 积 补 强 法, 单 孔 设计条件简图 计算压力pc1.497MPa 设计温度50 壳体型式圆形筒体 壳体材料 名称及类型 16MnR(热轧) 板材 壳体开孔处焊接接头系数0.9 壳体内直径Di2200mm 壳体开孔处名义厚度n 15mm 壳体厚度负偏差C1 0mm 壳体腐蚀裕量C2 4mm 壳体材料许用应力t 170MPa 接管实际外伸长度

35、100mm 接管实际内伸长度10mm 接管材料16MnR(热轧) 接管焊接接头系数0.9 名称及类型板材 接管腐蚀裕量2mm 补强圈材料名称16MnR(热轧) 凸形封头开孔中心至 封头轴线的距离 mm 补强圈外径50mm 补强圈厚度6mm 接管厚度负偏差C1t 0mm 补强圈厚度负偏差C1r0mm 接管材料许用应力 t 170MPa 补强圈许用应力 t 170MPa 开孔补强计算 壳体计算厚度 10.81mm 接管计算厚度 t 0.064mm 补强圈强度削弱系数frr 1接管材料强度削弱系数fr1 开孔直径d17mm 补强区有效宽度B59mm 接管有效外伸长度h1 10.1mm 接管有效内伸长

36、度h28mm 开孔削弱所需的补强面积A183.8mm 2 壳体多余金属面积A17.803mm 2 接管多余金属面积A2111.5 mm 2 补强区内的焊缝面积A3 44 mm 2 A1+A2+A3=163.3 mm 2 ，小于 A，需另加补强。 补强圈面积A4 150mm 2 A-(A1+A2+A3) 20.53mm 2 结论 : 补强满足要求。 - 23 - 开孔补强计算 计算单位 全国化工设备设计技术中心站 接 管: A3, 8910计 算 方 法 : GB150-1998 等 面 积 补 强 法, 单 孔 设计条件简图 计算压力pc1.497MPa 设计温度50 壳体型式圆形筒体 壳体材

37、料 名称及类型 16MnR(热轧) 板材 壳体开孔处焊接接头系数0.9 壳体内直径Di2200mm 壳体开孔处名义厚度n 15mm 壳体厚度负偏差C1 0mm 壳体腐蚀裕量C2 4mm 壳体材料许用应力t 170MPa 接管实际外伸长度150mm 接管实际内伸长度1900mm 接管材料16MnR(热轧) 接管焊接接头系数0.9 名称及类型板材 接管腐蚀裕量4mm 补强圈材料名称16MnR(热轧) 凸形封头开孔中心至 封头轴线的距离 mm 补强圈外径180mm 补强圈厚度6mm 接管厚度负偏差C1t 0mm 补强圈厚度负偏差C1r0mm 接管材料许用应力 t 170MPa 补强圈许用应力 t 1

38、70MPa 开孔补强计算 壳体计算厚度 10.81mm 接管计算厚度 t 0.339mm 补强圈强度削弱系数frr 1接管材料强度削弱系数fr1 开孔直径d77mm 补强区有效宽度B154mm 接管有效外伸长度h1 27.75mm 接管有效内伸长度h227.75mm 开孔削弱所需的补强面积A832.7mm 2 壳体多余金属面积A114.31mm 2 接管多余金属面积A2425.2 mm 2 补强区内的焊缝面积A3 80 mm 2 A1+A2+A3=519.5 mm 2 ，小于 A，需另加补强。 补强圈面积A4 390mm 2 A-(A1+A2+A3) 313.2mm 2 结论 : 补强满足要求

39、。 - 24 - 开孔补强计算 计算单位 全国化工设备设计技术中心站 接 管: A4, 253计 算 方 法 : GB150-1998 等 面 积 补 强 法, 单 孔 设计条件简图 计算压力pc1.497MPa 设计温度50 壳体型式圆形筒体 壳体材料 名称及类型 16MnR(热轧) 板材 壳体开孔处焊接接头系数0.9 壳体内直径Di2200mm 壳体开孔处名义厚度n 15mm 壳体厚度负偏差C1 0mm 壳体腐蚀裕量C2 4mm 壳体材料许用应力t 170MPa 接管实际外伸长度100mm 接管实际内伸长度10mm 接管材料16MnR(热轧) 接管焊接接头系数0.9 名称及类型板材 接管腐

40、蚀裕量3mm 补强圈材料名称16MnR(热轧) 凸形封头开孔中心至 封头轴线的距离 mm 补强圈外径50mm 补强圈厚度6mm 接管厚度负偏差C1t 0mm 补强圈厚度负偏差C1r0mm 接管材料许用应力 t 170MPa 补强圈许用应力 t 170MPa 开孔补强计算 壳体计算厚度 10.81mm 接管计算厚度 t 0.064mm 补强圈强度削弱系数frr 1接管材料强度削弱系数fr1 开孔直径d19mm 补强区有效宽度B61mm 接管有效外伸长度h1 10.68mm 接管有效内伸长度h27mm 开孔削弱所需的补强面积A205.5mm 2 壳体多余金属面积A17.803mm 2 接管多余金属

41、面积A262.7 mm 2 补强区内的焊缝面积A3 42 mm 2 A1+A2+A3=112.5 mm 2 ，小于 A，需另加补强。 补强圈面积A4 150mm 2 A-(A1+A2+A3) 92.97mm 2 结论 : 补强满足要求。 - 25 - 开孔补强计算 计算单位 全国化工设备设计技术中心站 接 管: A5, 458计 算 方 法 : GB150-1998 等 面 积 补 强 法, 单 孔 设计条件简图 计算压力pc1.497MPa 设计温度50 壳体型式圆形筒体 壳体材料 名称及类型 16MnR(热轧) 板材 壳体开孔处焊接接头系数0.9 壳体内直径Di2200mm 壳体开孔处名义

42、厚度n 15mm 壳体厚度负偏差C1 0mm 壳体腐蚀裕量C2 4mm 壳体材料许用应力t 170MPa 接管实际外伸长度100mm 接管实际内伸长度10mm 接管材料16MnR(热轧) 接管焊接接头系数0.9 名称及类型板材 接管腐蚀裕量4mm 补强圈材料名称16MnR(热轧) 凸形封头开孔中心至 封头轴线的距离 mm 补强圈外径90mm 补强圈厚度6mm 接管厚度负偏差C1t 0mm 补强圈厚度负偏差C1r0mm 接管材料许用应力 t 170MPa 补强圈许用应力 t 170MPa 开孔补强计算 壳体计算厚度 10.81mm 接管计算厚度 t 0.143mm 补强圈强度削弱系数frr 1接

43、管材料强度削弱系数fr1 开孔直径d37mm 补强区有效宽度B83mm 接管有效外伸长度h1 17.2mm 接管有效内伸长度h26mm 开孔削弱所需的补强面积A400.1mm 2 壳体多余金属面积A18.547mm 2 接管多余金属面积A2132.7 mm 2 补强区内的焊缝面积A3 80 mm 2 A1+A2+A3=221.3 mm 2 ，小于 A，需另加补强。 补强圈面积A4 228mm 2 A-(A1+A2+A3) 178.8mm 2 结论 : 补强满足要求。 - 26 - 开孔补强计算 计算单位 全国化工设备设计技术中心站 接 管: A6, 253计 算 方 法 : GB150-199

44、8 等 面 积 补 强 法, 单 孔 设计条件简图 计算压力pc1.497MPa 设计温度50 壳体型式圆形筒体 壳体材料 名称及类型 16MnR(热轧) 板材 壳体开孔处焊接接头系数0.9 壳体内直径Di2200mm 壳体开孔处名义厚度n 15mm 壳体厚度负偏差C1 0mm 壳体腐蚀裕量C2 4mm 壳体材料许用应力t 170MPa 接管实际外伸长度100mm 接管实际内伸长度10mm 接管材料16MnR(热轧) 接管焊接接头系数0.9 名称及类型板材 接管腐蚀裕量2mm 补强圈材料名称16MnR(热轧) 凸形封头开孔中心至 封头轴线的距离 mm 补强圈外径50mm 补强圈厚度8mm 接管

45、厚度负偏差C1t 0mm 补强圈厚度负偏差C1r0mm 接管材料许用应力 t 170MPa 补强圈许用应力 t 170MPa 开孔补强计算 壳体计算厚度 10.81mm 接管计算厚度 t 0.064mm 补强圈强度削弱系数frr 1接管材料强度削弱系数fr1 开孔直径d17mm 补强区有效宽度B59mm 接管有效外伸长度h1 10.1mm 接管有效内伸长度h28mm 开孔削弱所需的补强面积A183.8mm 2 壳体多余金属面积A17.803mm 2 接管多余金属面积A2111.5 mm 2 补强区内的焊缝面积A3 44 mm 2 A1+A2+A3=163.3 mm 2 ，小于 A，需另加补强。

46、 补强圈面积A4 200mm 2 A-(A1+A2+A3) 20.53mm 2 结论 : 补强满足要求。 - 27 - 钢制卧式容器计算单位全国化工设备设计技术中心站 计算条件简图 设计压力p1.4659 MPa 设计温度t50 筒体材料名称16MnR( 热轧 ) 封头材料名称16MnR( 热轧 ) 封头型式椭圆形 筒体内直径Di 2200mm 筒体长度L7200mm 筒体名义厚度 n 15mm 支座垫板名义厚度 rn0mm 筒体厚度附加量C4mm 腐蚀裕量C1 4mm 筒体焊接接头系数0.9 封头名义厚度 hn15mm 封头厚度附加量Ch 4mm 鞍座材料名称Q235-A 鞍座宽度b0mm

47、鞍座包角120 支座形心至封头切线距离A1480mm 鞍座高度H250mm 地震烈度低于 7度 - 28 - 卧式容器（双鞍座） 计算单位 全国化工设备设计技术中心站 计算条件简图 计算压力pC1.4659MPa 设计温度t50 圆筒材料16MnR( 热轧 ) 鞍座材料Q235-A 圆筒材料常温许用应力 170MPa 圆筒材料设计温度下许用应力 t 170MPa 圆筒材料常温屈服点345MPa 鞍座材料许用应力 sa140MPa 工作时物料密度 O1314kg/m 3 液压试验介质密度 T1000 kg/m 3 圆筒内直径Di2200 mm 圆筒名义厚度 n15 mm 圆筒厚度附加量C4mm 圆筒焊接接头系数 0.9 封头名义厚度hn15 mm 封头厚度附加量Ch4mm 两封头切线间距离L7280mm 鞍座垫板名义厚度rn 0 mm 鞍座垫板有效厚度 re0 mm 鞍座轴向宽度b200mm 鞍座包角120 鞍座底板中心至封头切线距离A1480mm 封头曲面高度hi550 mm 试验压力pT1.323MPa 鞍座高度H250mm - 29 - - 30 - 腹板与筋板 (小端 )组合截面