【正文】 劃線開孔 ..................................................................................................................... 32 筒體封頭總裝 ........................................................................................................... 33 設(shè)備附件組焊 ........................................................................................................... 33 完工總檢 ................................................................................................................... 33 壓力試驗 ................................................................................................................... 33 結(jié)論 .......................................................................................................................................... 35 致謝 .......................................................................................................................................... 36 參考文獻 .................................................................................................................................. 37 附 錄 ...........................................................................................................................................38 1 1 緒論 壓力容器是一種密閉的承壓容器，通常是由板、殼組合而成的焊接結(jié)構(gòu)。其應用廣泛且用量大，但又比較容易發(fā)生事故且事故往往是嚴重的。 壓力容器的設(shè)計一般有筒體、封頭、密封裝置、支座、接口管、人孔及安全附件等組成。 與任何工程設(shè)計一樣，壓力容器的設(shè)計目標 也是對新的或改進的工程系統(tǒng)和裝置進行創(chuàng)新和優(yōu)化，以滿足人們的愿望與需要。具體來說，壓力容器的設(shè)計人員應根據(jù)設(shè)計任務(wù)的特定要求，遵循設(shè)計工作的基本規(guī)則或規(guī)范，以及材料控制﹑結(jié)構(gòu)細節(jié)﹑制造工藝﹑檢驗及質(zhì)量管理等方面的規(guī)則，并盡可能地采用標準 [1]。 本儲罐是石油工業(yè)中必不可少的分離容器，所以本設(shè)計過程的內(nèi)容包括容器的材質(zhì)的選取、容器筒體結(jié)構(gòu)和強度的設(shè)計，密封的設(shè)計、罐體及封頭的強度設(shè)計、確定支座，人孔及接管、開孔補強的情況以及焊接形式的設(shè)計與選取。在設(shè)計過程中要綜合考慮經(jīng)濟性、實用性和安全可靠性。 設(shè)備的 選擇大都有相應的執(zhí)行標準，設(shè)計時可以直接選用符合設(shè)計條件的標準設(shè)備零部件，也有一些設(shè)備沒有相應標準，則選擇合適的非標準設(shè)備。各項設(shè)計參數(shù)都正確參考了行業(yè)使用標準或國家標準，這樣讓設(shè)計有章可循，并考慮到結(jié)構(gòu)方面的要求，合理地進行設(shè)計。 此次設(shè)計主要原理來自《過程設(shè)備設(shè)計》一書以及相關(guān)的標準及規(guī)范 [2]。 。 原油經(jīng)過電脫鹽后 的顏色是由石油中含有的其它物質(zhì)所形成的。原油相對密度一般在 － 之間，少數(shù)大于 或小于 ，相對密度在 － 的稱為重質(zhì)原油，小于 。原油 粘度變化較大，一般在 1－ 之間，粘度大的原油俗稱稠油，稠油由于流動性差而開發(fā)難度增大。一般來說，粘度大的原油密度也較大。原油的凝固點大約在 50℃－ 35℃之間。凝固點的高低與石油中的組分含量有關(guān)，輕質(zhì)組分含量高，凝固點低，重質(zhì)組分含量高，尤其是石蠟含量高，凝固點就高。原油很難溶于水中，但卻能溶于普通的有機溶劑，如苯、氯仿、酒精、乙醚、四氯化碳等。雖然原油幾乎完全不能和水相溶解，但仍有少量水分會“包溶”于原油中，一定條件下可自然析出。 設(shè)計一臺具體的化工設(shè)備或容器，必須全面考慮設(shè)計 對象的工況條件，使其有： 1. 總體結(jié)構(gòu)合理、符合工藝要求，高效、可靠、經(jīng)濟； 2. 保證受壓元件強度、剛度和穩(wěn)定性，密封良好，使用期內(nèi)具有安全壽命； 3. 力求制造、運輸、安裝、維修簡便，易于實現(xiàn)質(zhì)量監(jiān)檢與控制； 4. 符合國家設(shè)計規(guī)定和標準，符合勞動部門法規(guī)。 2 設(shè)計概要 1. 強度、穩(wěn)定性設(shè)計 1) 根據(jù)設(shè)計條件及所造的結(jié)構(gòu)、材料進行強度、穩(wěn)定性及密封計算，以確定設(shè)備或容器的機械尺寸。通過計算，常會對結(jié)構(gòu)加以修改，使之更加合理。 2) 施工圖設(shè)計 根據(jù)設(shè)計計算的結(jié)果，繪制施工圖，確定制造技術(shù)要求，提出各零件質(zhì)量及設(shè)備總重、材料、品種、規(guī)格 、用量及標準件、外構(gòu)件等。 2. 編寫技術(shù)文件 1) 計算書 2) 設(shè)計說明書 內(nèi)容應包含技術(shù)經(jīng)濟分析，并表明技術(shù)經(jīng)濟指標生產(chǎn)能力與消耗系數(shù)；材料消耗與生產(chǎn)；維護管理費用 3) 設(shè)計圖紙 設(shè)計任務(wù) 設(shè)計一個容積為 。設(shè)計數(shù)據(jù)表如表 11 所列： 表 11 設(shè)計數(shù)據(jù)表 序號 項目 數(shù)值 單位 備注 1 名稱 初頂回流油罐 2 用途 初頂油分離 3 工作壓力 MPa 4 工作溫度 40 ℃ 5 全容積 50 M179。 6 物料名稱 油水 7 裝量系數(shù) 3 2 設(shè)計選材及結(jié) 構(gòu) 材料選擇 根據(jù)初頂油的物性選擇罐體材料，碳鋼對初頂油有良好的耐蝕性，腐蝕率在 ㎜ /年以下，儲罐可選用一般鋼材， 根據(jù)儲罐的工作壓力、工作溫度和介質(zhì)的性質(zhì)可知該設(shè)備為一低壓設(shè)備 ， 介質(zhì)對碳鋼的腐蝕作用很小。故選材料時，主要考慮的強度指標（指σ s和σ b）和塑性指標適合的材料 ，內(nèi)罐貯存中溫初頂油，可以考慮 Q24 Q235 這兩種鋼種。 Q235 的特點是，塑性好，適合于制作各種型材，如板材、角鋼、槽鋼、工字鋼等；同時它的焊接性能優(yōu)良，適合于制造各種焊接結(jié)構(gòu)。所以初選 Q235B[3] [5]。 筒體及封頭的選擇 壓力容器封頭的種類較多，分為凸形封頭、錐殼、變徑段、平蓋及緊縮口等，其中凸形封頭包括半球形封頭、橢圓形封頭、碟形封頭和球冠形封頭?？蓞㈤單墨I [1]126頁。常見容器凸形封頭形式如下圖示 [1]。 圖 21 常見容器凸形封頭的形式 從受力與制造方面分析來看，球形封頭是最理想的結(jié)構(gòu)形式。但缺點是深度大，沖壓較為困難；橢圓封頭深度比半球形封頭小得多，易于沖壓成型，是目前中低壓容器中應用較多的封頭之一。平板封頭因直徑各厚度都較大，加工與焊接方面都要遇到不少困難。從鋼材耗用量來看， 球形封頭用材最少，比橢圓形封頭節(jié)約，平板封頭用材最多。因此，從強度、結(jié)構(gòu)和制造方面綜合考慮，采用橢圓形封頭較為合理 [6]。筒體結(jié)構(gòu)設(shè)計為圓筒形。因為作為容器主體的圓柱形筒體，制造容易，安裝內(nèi)件方便，而且承壓能力較好，這類容器應用最廣。 4 3 設(shè)計計算 確定罐體的工藝尺寸 根據(jù)工藝要求，初頂油儲罐可設(shè)計罐身為圓筒形，兩端均用標準橢圓形封頭的臥式容器 [5]。根據(jù)《化工設(shè)備標準手冊》標準 GB 901988 中的表 1 壓力容器的公稱直徑，筒體的容積、面積及質(zhì)量查標準 GB 901988 表 1。 表 31 筒體用鋼板卷制時，容器的公稱直徑表 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2021 2100 2200 2300 2400 2500 2600 2800 3000 3200 3400 3500 3600 3800 4000 4200 4400 4500 4600 4800 5000 5200 5400 5500 5600 5800 6000 —— 由于容器設(shè)計壓力為 ,容積 50 立方米，根據(jù) HG315419857臥式橢圓形封頭儲罐系列，得： 初選筒體內(nèi)徑 Di=2800 ㎜，設(shè)罐身的長度為 L，則： 設(shè) L=7200 ㎜ 對容積的核算 [11]： 筒體體積 V1： V1= 232. 8 3. 14 4 7. 2 44 .3 1 m? ? ? ? 封頭體積 V2：經(jīng)查表得到 V2= 3m 總體積 V ： 3122 44 .3 1 2 3. 12 50 .5 5mV V V? ? ? ? ? ?＞ 3=50sVm 式中 sV — 設(shè)計容積， m179。 所以取筒體： 2800iD? ㎜ L=7200 ㎜。 設(shè)計主要技術(shù)參數(shù)的確定 壓力容器設(shè)計技術(shù)參數(shù)主要有設(shè)計壓力、設(shè)計溫度、厚度及其附加量、焊接接頭系數(shù)和許用應力等。 設(shè)計壓力 設(shè)計壓力為壓力容器的設(shè)計載荷條件之一，其值不得低于最高工作壓力。而最高工作壓力系指容器頂部在正常工作過程中可能 產(chǎn)生的最高表壓。設(shè)計壓力應視內(nèi)壓或外壓容器分別取值。 當內(nèi)壓容器上裝有安全泄放裝置時，其設(shè)計壓力應根據(jù)不同形式的安全泄放裝置確定。裝設(shè)安全閥的容器，考慮到安全閥開啟動作的滯后，容器不能及時泄壓，設(shè)計壓力不應低于安全閥的開啟壓力，通?？扇∽罡吖ぷ鲏毫Φ? 倍；裝設(shè)爆破片時， 5 設(shè)計壓力不得低于爆破片的爆破壓力。 對于盛裝氣液共存的容器，由于容器內(nèi)介質(zhì)壓力為氣體的飽和蒸汽壓，在規(guī)定的裝量系數(shù)范圍內(nèi)，與體積無關(guān)，僅取決于溫度的變化，故設(shè)計壓力與周圍的大氣環(huán)境溫度密切相關(guān)。此外，還要考慮容 器外壁有否保冷設(shè)施，可靠的保冷設(shè)施能有效地保證容器內(nèi)溫度不受大氣環(huán)境溫度的影響，即設(shè)計壓力應根據(jù)工作條件下可能達到的最高金屬溫度確定。 計算壓力是指在相應設(shè)計溫度下，用以確定元件最危險截面厚度的壓力，其中包括液柱靜壓力。通常情況下，計算壓力等于設(shè)計壓力加上液柱靜壓力。當元件所承受的液柱靜壓力小于 5%設(shè)計壓力時，可忽略不計。本設(shè)計的工作狀態(tài)為真空，工程上常取 倍的大氣壓為設(shè)計壓力，因此可取設(shè)計壓力 MPa? 可參閱文獻 [1]114 頁。 設(shè)計溫度 設(shè)計溫度也為壓力容器的設(shè)計載荷條件之一，它是指容器在正常情況下，設(shè)定元件的金屬溫度（沿元件金屬截面的溫度平均值）。當元件金屬溫度不低于 0℃時，設(shè)計溫度不得低于元件金屬可能達到的最高溫度；當元件金屬溫度低于 0℃時，其值不得高于元件金屬可能達到的最低溫度。 GB150 規(guī)定設(shè)計溫度等于或等于 20℃的容器屬于低溫容器。元件的金屬溫度可以通過傳熱計算或?qū)崪y得到，也可按內(nèi)部介質(zhì)的最高（最低）溫度確定，或在此基礎(chǔ)上增加（或減少）一定數(shù)值。 設(shè)計溫度與設(shè)計壓力存在對應關(guān)系。當壓力容器遇有不同的 操作工況時，應按最苛刻的壓力與溫度的組合設(shè)定容器的設(shè)計條件，而不能按其在不同工況下各自的最苛刻條件確定設(shè)計溫度和設(shè)計壓力。 可參閱文獻 [1]114 頁。由于本設(shè)計的工作溫度是 40℃，而操作工況與啟動工況或停車工況時壓力差別大，而且四季變換也會有溫度波動，所以設(shè)計溫度相應比最高工作溫度要高些，故取設(shè)計溫度為 60℃。 厚度及厚度附加量 由公式所給出的厚度為計算厚度，并未包括厚度附加量。設(shè)計時要考慮的厚度附加量 C 由鋼材的厚度負偏差 C1 和腐蝕裕量 C2 組成，即 C=C1+C2,不包括加工減薄量 C3。加工減薄量一般根據(jù)具體制造工藝和板材的實際厚度由制造廠而并非由設(shè)計人員確定。因此，出廠時的實際厚度可能和圖樣厚度不完全一樣。 計算厚度（ δ ）是按有關(guān)公式采用計算壓力得到的厚度。必要時還用計入其他載荷對厚度的影響。 設(shè)計厚度（ δ d）系計算厚度與腐蝕裕量之和。 名義厚度（ δ n）指設(shè)計厚度加上鋼材厚度負偏差后向上圓整至鋼材標準規(guī)格的厚 6 度，及標注在圖樣上的厚度。 有效厚度（ δ e）為名義厚度減去腐蝕裕量和鋼材負偏差。 成形后厚度指制 造廠考慮加工減薄量并按鋼板厚度規(guī)格第二次向上圓整得到的坯板厚度，再減去實際加工減薄量后的厚度，也為出廠時容器的實際厚度。一般情況下，只要成形后厚度大于設(shè)計厚度就可滿足強度要求。詳見文獻 [1]115 頁圖 45。 圖 31 各種厚度間的關(guān)系 鋼板或鋼管厚度負偏差 C1 應按相應鋼材標準的規(guī)定選取。當鋼材的厚度負偏差不大于 ㎜ ,且不超過名義厚度的 6%時，可取 C1=0。由于 GB6654《壓力容器用鋼板》和