【正文】 壓縮空氣儲罐設計方案第一章 緒論 所謂容器是指用于儲存氣體、液化氣體、液體和固體原料、中間產(chǎn)品或成品的設備。壓力容器是容器的一種，是指最高工作壓力P≥，容積V≥25L，工作介質(zhì)為氣體、液化氣體或最高工作溫度高于或等于標準沸點液體的容器。它廣泛地用于化工、煉油、機械、動力、輕工、紡織、冶金、核能及運輸?shù)裙I(yè)部門，是生產(chǎn)過程中必不可少的設備[1]。隨著石油化工、電站鍋爐和原子能工業(yè)的迅猛發(fā)展，壓力容器制造技術(shù)也有了很大的發(fā)展，它主要表現(xiàn)在以下三個方面：一是壓力容器向大型化過渡，容器直徑和壁厚成倍增長；二是低合金高強度鋼的廣泛應用，大部分壓力容器均采用了各種級別的低合金高強度鋼；三是焊接新工藝、新技術(shù)的廣泛應用，使得焊接質(zhì)量進一步提高，從而提高了這些大型產(chǎn)品質(zhì)量的可靠性。其中以壓力容器產(chǎn)品大型化、高參數(shù)化的趨勢尤為明顯。1000噸級的儲氣罐、2000噸級的煤液化反應器、10000立方米的天然氣球罐（日本最大的天然氣球罐為30000立方米）等已經(jīng)在我國大量應用。壓力容器在石油化工、核工業(yè)、煤化工等領(lǐng)域中的應用場合也日益苛刻。因此，耐高溫、高壓和耐腐蝕的壓力容器用材料的研制與開發(fā)一直是壓力容器行業(yè)所面臨的重大課題。對此，各國均投入了大量的人力物力從事相關(guān)的研究工作。目前，壓力容器用材料的主要研究成果和技術(shù)進步表現(xiàn)在以下幾個方面：①材料的高純凈度：冶金工業(yè)整體技術(shù)水平和裝備水平的提高，極大地提高了材料的純凈度，提高了壓力容器用材料的力學性能指標，提高了壓力容器的整體安全性；②材料的介質(zhì)適應性：針對各種腐蝕性介質(zhì)和操作情況，已研究開發(fā)出超級不銹鋼、雙相鋼、特種合金等金屬材料，使之適合各種應用條件，給容器設計者以更多選擇的空間，為長期安全生產(chǎn)提供了保證；③材料的應用界限：針對高溫蠕變、回火脆化、低溫脆斷所進行的研究，準確地給出材料的適用范圍；④更高強度材料的應用：在設備大型化的要求下，傳統(tǒng)的材料已經(jīng)無法解決，諸如30000立方米天然氣球罐、200000立方米原油儲罐以及超高壓容器的選材問題。目前≥ 800MPa 高強材料的應用正在引起國內(nèi)研究人員的廣泛關(guān)注[2]。 近年來，壓力容器制造業(yè)在裝備投資中，焊接設備的比例占了40%以上。正由于這些先進高效焊接設備及工藝的采用，使壓力容器制造技術(shù)有了更大的提高和發(fā)展。就具體的壓力容器焊接而言，焊條電弧焊的比例已逐步縮小，而埋弧自動焊、氬弧焊、CO2氣體保護焊等先進的焊接技術(shù)已經(jīng)得到廣泛應用；帶極堆焊、窄間隙埋弧焊和藥芯焊絲氣體保護焊等高效率的焊接方法設備已成為一些大型壓力容器廠必備的焊接設備；小管徑內(nèi)壁堆焊、管子管板自動旋轉(zhuǎn)氬弧焊、馬鞍形接管自動焊等一系列新型焊機也在不少工廠中得到了應用。這對于穩(wěn)定地提高壓力容器焊接質(zhì)量，提高壓力容器制造工藝水平，無疑將起到很大推動作用。壓力容器是一個涉及多行業(yè)、多學科的綜合性產(chǎn)品，其建造技術(shù)涉及到冶金、機械加工、腐蝕與防腐、無損檢測及安全防護等眾多行業(yè)。隨著冶金、機械加工、焊接和無損檢測等技術(shù)的不斷進步，特別是以計算機技術(shù)為代表的信息技術(shù)的飛速發(fā)展，帶動了相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在世界各國投入了大量人力物力進行深入研究的基礎上，壓力容器技術(shù)領(lǐng)域也取得了相應的進展。為了生產(chǎn)和使用更安全、更具有經(jīng)濟性的壓力容器產(chǎn)品，傳統(tǒng)的設計、制造、焊接和檢驗方法已經(jīng)和正在不同程度地為新技術(shù)、新工藝所代替、而冶金機械加工、焊接和無損檢測等壓力容器相關(guān)行業(yè)的技術(shù)進步，是壓力容器行業(yè)整體制造技術(shù)水平提高的前提條件 。 中國是壓力容器的生產(chǎn)大國，目前生產(chǎn)的目的主要是滿足國內(nèi)的需求。生產(chǎn)廠家的數(shù)量（約3200 家）和相應的裝備能力均為世界領(lǐng)先，從以儲氣罐為代表的重型容器到高壓氣體運輸容器等特殊的容器，中國都有很強的生產(chǎn)能力，并且產(chǎn)品的價格和質(zhì)量都具有一定的競爭力。多年的生產(chǎn)實踐和國家的規(guī)范化管理，使我國的壓力容器行業(yè)形成了裝備齊全、人員配套、管理嚴格的生產(chǎn)格局，為我國的壓力容器產(chǎn)品走向世界奠定了基礎。隨著我國加入WTO和國民經(jīng)濟持續(xù)高速發(fā)展，壓力容器制造業(yè)今后也必然會有一個很大的發(fā)展，只有認清發(fā)展趨勢，才能把握住自己的發(fā)展方向，才會使壓力容器制造業(yè)有更好的發(fā)展。 儲罐的用途及分類 儲存設備又稱儲罐，主要是指用于儲存或盛裝氣體、液體、液化氣體等介質(zhì)的設備，在化工、石油、能源、輕工、環(huán)保、制藥及食品等行業(yè)得到廣泛應用，如氫氣儲罐、液化石油氣儲罐、石油儲罐、液氨儲罐等。儲罐內(nèi)的壓力直接受溫度影響，且介質(zhì)往往易燃、易爆或有毒。儲罐的結(jié)構(gòu)形式主要有臥式儲罐、立式儲罐和球形儲罐。 儲存介質(zhì)的性質(zhì)儲存介質(zhì)的性質(zhì)，是選擇儲罐形式和儲存系統(tǒng)的一個重要因素。介質(zhì)最重要的特性有：可燃性、飽和蒸汽壓、密度、腐蝕性、毒性程度、化學反應活性（如聚合趨勢）等。儲存介質(zhì)可燃性的分類和等級，可在有關(guān)消防規(guī)范中查得。飽和蒸汽壓是指在一定溫度下的密閉容器中，當達到氣液兩相平衡時氣液分界面上的蒸汽壓，它隨溫度而變化，但與容積的大小有關(guān)。對于液化石油氣和液化天然氣之類，都不是純凈物，而是一種混合物，此時的飽和蒸汽壓與混合比例有關(guān)，可根據(jù)道爾頓定律和拉烏爾定律進行計算。當儲存的介質(zhì)為具有高粘度或高冰點的液體時，為保持其流動性，就需要對儲存設備進行加熱或保溫，使其保持便于輸送的狀態(tài)。儲存液體的密度，直接影響制造工藝和設備造價。而介質(zhì)的毒性程度則直接影響設備制造與管理的等級和安全附件的配置。儲存設備若盛裝液化氣體時，除了應該考慮上述條件外，還應注意液化氣體的膨脹性和壓縮性。液化氣體的體積會隨溫度的上升而膨脹，溫度的降低而收縮。如果環(huán)境溫度變化較大，儲罐就可能因超壓而爆破。為此，在儲存設備使用時必須嚴格控制儲罐的充裝量。 當儲罐的金屬溫度受大氣環(huán)境溫度影響時，其最低設計溫度可按該地區(qū)氣象資料，取氣象局實測的10年逐月平均最低溫度的最小值。隨著液化氣體溫度的下降，罐內(nèi)壓力也將較大幅度下降，此時罐體的應力水平就有較大的降低。為此，在確定儲罐設計溫度時，可按有關(guān)規(guī)定進行低溫低應力分析。當儲罐內(nèi)部因溫度降低而使內(nèi)壓低于大氣壓時，還應進行罐體的穩(wěn)定性校核，以免發(fā)生失穩(wěn)失效。 設計任務針對化工廠中常見的氣體儲罐，完成主體設備的工藝設計和附屬設備的選型設計，繪制總裝配圖和零件圖，并編寫設計說明書。 設計思想設