【正文】 第一章 材料選擇選擇化工容器及設(shè)備材料時(shí)應(yīng)遵循以下原則：1. 使用及操作條件（操作壓力、操作溫度、介質(zhì)特性及工作特點(diǎn)等）；2. 材料的焊接及冷熱加工性能；3. 設(shè)備結(jié)構(gòu)及制造工藝；4. 材料的來源及經(jīng)濟(jì)合理性；5. 同一工程別設(shè)計(jì)或設(shè)備設(shè)計(jì)中盡量注意用材同一。所需鋼板厚度小于8mm時(shí)，在碳素鋼與低合金高強(qiáng)度鋼之間，應(yīng)盡量采用碳素結(jié)構(gòu)鋼（多層容器用鋼除外）；在剛度和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為主的場(chǎng)合，應(yīng)盡量選用普通碳素鋼。在強(qiáng)度設(shè)計(jì)為主的場(chǎng)合，應(yīng)根據(jù)壓力，溫度介質(zhì)等使用限制。依次使用Q235AF，Q235A，Q235B，Q235C，20R，16MnR等鋼板；所需不銹鋼板厚度大于12mm時(shí)，應(yīng)盡量采用襯里，復(fù)合，堆焊等結(jié)構(gòu)形式；不銹鋼應(yīng)盡量不用作設(shè)溫度≤500℃的耐熱用鋼。根據(jù)所給的工藝條件（，操作溫度300℃）該塔屬于低壓高溫，故所供選擇的主要有：16MnR和Q235等，由于16MnR的屈服極限較Q235高30%40%，而價(jià)格只貴10%，所以選用16MnR鋼板做為塔體和封頭材料。由于裙座和介質(zhì)不直接接觸末葉不承受容器內(nèi)的介質(zhì)壓力，因此不受壓力容器用材所限，可選用較經(jīng)理的普通碳素結(jié)構(gòu)鋼。但是，裙座的選材還應(yīng)考慮到載荷、塔的操作條件，以及塔的封頭的材料等因素。對(duì)于在室外操作的塔還得考慮環(huán)境溫度，因此裙座材料選用Q235A鋼。塔盤材料選用1Cr18Ni9Ti第二章 筒體與封頭的壁厚設(shè)計(jì)計(jì)算．1設(shè)計(jì)壓力的選取在實(shí)際中，設(shè)計(jì)條件中給出的壓力往往都是設(shè)備本身的最高工作壓力，而在設(shè)計(jì)計(jì)算中都是使用設(shè)計(jì)壓力，故根據(jù)所給的最高工作壓力確定設(shè)計(jì)壓力。a. 內(nèi)壓容器的設(shè)計(jì)壓力按下表選取表21 內(nèi)壓容器設(shè)計(jì)壓力 Mpa最高工作壓力設(shè)計(jì)壓力＜＜＞= == +=注：表中最高工作系指容器頂部在正常工作過程中可能產(chǎn)生的最高表壓力。b. 當(dāng)液壓容器按外壓容器設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)壓力為；當(dāng)容器有安全控制裝置時(shí)，當(dāng)無安全控制裝置時(shí)。對(duì)帶有夾套的真空容器按上述原則再加夾套的設(shè)計(jì)壓力。c. 當(dāng)液柱靜壓力大于最高工作壓力的5%時(shí)，計(jì)算各個(gè)截面的壁厚及其元件尺寸的設(shè)計(jì)壓力應(yīng)加上容器所在截面的液柱壓力。因此設(shè)計(jì)壓力為=+=．2設(shè)計(jì)溫度的選取設(shè)計(jì)容器時(shí)，必須考慮在工作過程中可能遇到的工作溫度和對(duì)應(yīng)的工作壓力，兩者組合中各種苛刻條件的最高（或最低）工作溫度，在實(shí)際工作中，做給定的設(shè)計(jì)條件，大多數(shù)都是給出容器的最高或最低操作溫度以及正常的操作溫度，在這種情況下，設(shè)計(jì)溫度的選取基本是按下表進(jìn)行。表22 設(shè) 計(jì) 溫 度 ℃介質(zhì)溫度設(shè)計(jì)溫度ⅠⅡ20℃最低介質(zhì)溫度介質(zhì)正常操作溫度減0~10℃20℃15℃最低介質(zhì)溫度介質(zhì)正常操作溫度減15~10℃15℃最低介質(zhì)溫度介質(zhì)正常操作溫度加15~30℃因此設(shè)計(jì)溫度=+20=320℃．3焊縫系數(shù)的選用焊縫系數(shù)φ應(yīng)根據(jù)容器受壓部分的焊縫位置和無損探傷檢驗(yàn)要求大體按如下規(guī)定選取a. 雙面焊或相當(dāng)于雙面焊的全焊透對(duì)接焊縫。100%無損探傷 φ=100局部無損探傷 φ=b. 單面焊的對(duì)界焊縫。沿焊縫根部全長具有緊貼基本金屬的墊板。100%無損探傷 φ=局部無損探傷 φ=c. 無法進(jìn)行探傷的單面焊環(huán)向?qū)雍缚p無墊板。φ= 次系數(shù)僅適用與厚度不超過16mm，直接不超過600mm的殼體環(huán)向焊縫。．4厚度附加量厚度附加量由兩部分組成：鋼板或鋼管的厚度負(fù)偏差；腐蝕裕量。即 （21）式中：可按相應(yīng)的鋼板或鋼管標(biāo)準(zhǔn)查取。表23為熱扎鋼板厚度負(fù)偏差，鋼板厚度小于或等于4mm為薄鋼板。冷拔鋼管或其他鋼管應(yīng)查取相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。表23 熱扎鋼板厚度負(fù)偏差 鋼板厚度負(fù)偏差C1～～～鋼板厚度負(fù)偏差C16～78～2526～3032～3435～4042～5052～60表24 熱扎無縫鋼管厚度負(fù)偏差 鋼管種類壁厚負(fù)偏差%鋼管種類壁厚負(fù)偏差%碳素鋼低合金鋼20＞2015不銹鋼10＞10～201520注：A即參考資料[1]。C2可根據(jù)腐蝕速度和容器的使用壽命確定。我國《鋼制壓力容器》（GB150）規(guī)定：對(duì)去C1，且不超過名義厚度的6%時(shí)，可取C1=0；對(duì)于C2，當(dāng)剛材為碳素鋼或低合金鋼時(shí)，取C2不小于1mm，對(duì)于不銹鋼，當(dāng)介質(zhì)的腐蝕性極微時(shí)，C2=0。介質(zhì)對(duì)材料的服飾速度可查有關(guān)的防腐蝕手冊(cè)，一般容器的設(shè)計(jì)壽命，除有特殊要求外，塔、反應(yīng)器等主要容器一般不應(yīng)少于15年；一般的容器和換熱器等不應(yīng)少于8年。我國《鋼制壓力容器》（GB150）規(guī)定，厚度附加量不應(yīng)計(jì)入加工制造的減薄量，壓力容器元件的加工制造減薄量由制造單位依據(jù)各自的加工工藝和加工能力自取，只要求保證產(chǎn)品的實(shí)際厚度不小于名義厚度減去鋼板厚度減去剛材厚度負(fù)偏差。這樣處理可使制造單位根據(jù)自身?xiàng)l件調(diào)節(jié)加工減薄量。從而切實(shí)保證產(chǎn)品強(qiáng)度所要求的厚度，更切合容器制造的實(shí)際情況。，C2取3mm C=C1+C2=設(shè)計(jì)壓力： 設(shè)計(jì)溫度：℃+℃℃筒體內(nèi)徑：筒體材料：焊縫系數(shù)：厚度附加量：查GB150，可得內(nèi)壓圓筒材料16MnR在設(shè)計(jì)溫度℃下的使用壓力 （22）設(shè)計(jì)厚度，圓整后取檢查：時(shí)， 沒有變化，即許用應(yīng)力與計(jì)算厚度公式中的取值相同，故取內(nèi)壓圓筒的名義厚度合適。最常應(yīng)用的容器封頭包括半球形封頭，橢圓形封頭，碟形封頭和無折邊球形封頭以及圓錐形封頭，平板頭等。半球形封頭 這種封頭的集合形狀實(shí)際上是半個(gè)球殼，由薄膜應(yīng)力分析可知，其最大應(yīng)力僅為同樣直徑圓筒筒體的一半，是各種封頭中受力最好的一種；在相同容積中球形封頭的表面積最小，因此最節(jié)省材料并廣為應(yīng)用。從承載能力來看，球形封頭可謂最理想的結(jié)構(gòu)形。但缺點(diǎn)是深度大，當(dāng)直徑較小時(shí)，整體沖壓成型較為困難。直徑較大時(shí)，雖可采用分瓣沖壓技術(shù)，但拼焊工作量較大。碟形封頭由三部分組成：球面、過渡段、圓筒直邊段。在三部分的近接觸造成了經(jīng)線曲率發(fā)生突變，在過渡區(qū)邊界上的不連續(xù)應(yīng)力比內(nèi)壓薄膜應(yīng)力大得多，故其受力狀況不佳。橢圓形封頭 橢圓形封頭是由半個(gè)橢球面和一圓筒直邊段組成，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)充分吸取了半球封頭