【文章內(nèi)容簡介】 H40 其公稱直徑為 32mm 到 48mm 公稱壓力為 到 ,使用溫度 t≤ 300℃。 根據(jù)本設(shè)計(jì)要求選用公稱直徑為 40mm 的彈簧封閉微啟式安全閥，材 料為不銹鋼。 14 圖 6 安全閥結(jié)構(gòu) 液面計(jì)的設(shè)計(jì) 液面計(jì)的種類很多，常用的有玻璃板液面計(jì)和玻璃板液面計(jì)。它們都是外購的標(biāo)準(zhǔn)件，只需要選用。玻璃板液面計(jì)有三種：透光式玻璃板液面計(jì)、反射式玻璃板液面計(jì)、視鏡式玻璃板液面計(jì)。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求選用查標(biāo)準(zhǔn) 選用透光式玻璃板液面計(jì)，型號(hào) T；利用連通器原理，通過液面計(jì)的玻璃板視窗可以觀察容器內(nèi)部液面位置的變動(dòng)情況。結(jié)構(gòu)形式：保溫型 W,鋼板 16Mn. 圖5 磁性液面計(jì) 15 鞍座的選擇 鞍座結(jié)構(gòu)和材料的選取 臥式容器的支座有三種形式：鞍座、圈座、和支腿，常見的臥式容器和大型臥式儲(chǔ)罐、換熱器等多采用鞍座，它是應(yīng)用得最為廣泛的一種臥式容器支座。置于支座上的臥式容器，其情況和梁相似，有材料力學(xué)分析可知，梁彎曲產(chǎn)生的應(yīng)力與支點(diǎn)的數(shù)目和位置有關(guān)。當(dāng)尺寸和載荷一定時(shí)多支點(diǎn)在梁內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力較小，因此支座數(shù)目似乎應(yīng)該多些好。但對(duì)于大型臥式容器而言，當(dāng)采用多支座時(shí)，如果各支座的水平高度有差異或地基沉陷不均勻，或殼體不直不圓等微小差異以及容器不同部位受力撓曲的相對(duì)變形不同，是支座反力難以為個(gè)支點(diǎn)平均分?jǐn)?，?dǎo)致課題應(yīng)力增大，因而體 現(xiàn)不出多制作的優(yōu)點(diǎn)，故一般情況采用雙支座。此外，臥式容器由于溫度或載荷變化時(shí)都會(huì)產(chǎn)生軸向的伸縮，因此容器兩端的支座不能都固定在基礎(chǔ)上，必須有一端能在基礎(chǔ)上滑動(dòng)，以避免產(chǎn)生過大的附加應(yīng)力。通常的做法是將一個(gè)支座上的地腳螺栓孔做成長圓形，并且螺母不上緊，使其成為活動(dòng)支座，而另一支座仍為固定支座。 所以本設(shè)計(jì)就采用這種支座結(jié)構(gòu)。根據(jù)設(shè)備的公稱直徑和容器的重量參照鞍座標(biāo)準(zhǔn) JB/T47121992選取鞍座結(jié)構(gòu)及尺寸。鞍座的材料（除加強(qiáng)墊板除外）為 Q235A，加強(qiáng)墊板的材料應(yīng)與設(shè)備殼體材料相同為 16MnR。 鞍座位置的確定 雙鞍座臥式容器的受力狀態(tài)可簡化為受均布載荷的外伸梁，由材料力學(xué)知，當(dāng)外伸長度 A=16 時(shí)，跨度中央的彎矩與支座截面處的彎矩絕對(duì)值相等，所以一般近似取 .2L0A? ,其中 L 取兩封頭切線間距離， A為鞍座中心線至封頭切線間距離。 A≤ =179。﹙ 9600+40179。 2)=1936 當(dāng)鞍座鄰近封頭時(shí)，則封頭對(duì)支座處筒體有加強(qiáng)剛性的作用。為了充分利用這一加強(qiáng)效應(yīng)，在滿足.2L0A? 下應(yīng)盡量使 ? . A≤ 227 00 n ?? ）（ ? 綜合以上取 A=680mm 則兩鞍座間距 S=(L+2h)2A=8240mm,鞍座位置及結(jié)構(gòu)如下圖所示。 17 圖 5 鞍座位置及結(jié)構(gòu) 鞍座載荷計(jì)算 筒體的質(zhì)量 1m ：查得圓筒體材料 16Mn 密度ρ =7850 ㎏ /m179。,筒體長度加上封頭的直邊長度為 ,則 ??? nDL?1m =179。 179。 (6+) 179。 179。 7850= 封頭的質(zhì)量 2m :根據(jù)封頭的名義厚度查得 2:1 標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭理論質(zhì)量為 ㎏。故 2m =179。2= 水壓試驗(yàn)時(shí)水的質(zhì)量 3m ：由常用壓力容器手冊(cè)查得公稱直徑 1800mm 厚 16mm 的標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭的容積為 3m ,則容器容積為： 2 ???????? ?筒體封頭 3m 水重 3m =179。 1000= ㎏。 附件的質(zhì)量 4m ：人孔重 245kg,人孔補(bǔ)強(qiáng)重 ,進(jìn)出料管約 100kg,液面計(jì)、安全閥、排污閥等附件總質(zhì)量約為 4m =500kg 所以設(shè)備總質(zhì)量為 G=[1,3,5]. 每個(gè) 鞍座所受支座反力 F= 鞍座尺寸標(biāo)準(zhǔn) 查 JB/ DN=1800mm輕型 (A),120176。包角、焊制、帶墊板，高度為 250mm的鞍座，允許載荷 Q295kN。 由公稱直徑查《壓力容器與化工設(shè)備實(shí)用手冊(cè)》得具體尺寸如下表： 公稱直徑 DN 2700 腹板 2? 10 墊板 4b 390 允許載荷 Q/kN 295 3l 295 4? 8 18 鞍座高度 h 250 筋板 2b 268 e 80 底板 1l 2040 3b 360 螺 栓間距 2l 1120 1b 300 3? 8 螺孔 /孔長 /螺紋 D/l 24/40 M20 1? 14 墊板 弧長 3260 鞍座質(zhì)量 Kg 324 表 鞍座標(biāo)準(zhǔn)尺寸表 5 容器焊縫標(biāo)準(zhǔn) 壓力容器焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求 焊縫分散原則；避免焊縫多條相交原則；對(duì)稱質(zhì)心布置原則；避開應(yīng)力復(fù)雜區(qū)或應(yīng)力峰值去原則；對(duì)接鋼板的等厚連接原則；接頭設(shè)計(jì)的開敞性原則；焊接坡口的設(shè)計(jì)原則（焊縫填充金屬盡量少；避免產(chǎn)生缺陷；焊縫坡口對(duì)稱；有利于焊接防護(hù)；焊工操作方便；復(fù)合鋼板的坡口應(yīng)有利于減少過渡層焊縫金屬的稀釋率 ）。 筒體與橢圓封頭的焊接接頭 壓力容器受壓部分的焊接接頭分為 A、 B、 C、 D四類，查得封頭與圓筒連接的環(huán)向接頭采用 A類焊縫。 焊接方法：采用手工電弧焊，其原理是利用電弧熱量融化焊條和母材，由融化的金屬結(jié)晶凝固而形成接縫，焊接材料為碳鋼、低合金鋼、不銹鋼，應(yīng)用范圍廣，適用短小焊縫及全位置施焊，可適用在靜止、沖擊和振動(dòng)載荷下工作的堅(jiān)固密實(shí)的焊縫焊接，這種方法靈活方便，適應(yīng)性強(qiáng)，設(shè)備簡單，維修方便，生產(chǎn)率低，勞動(dòng)強(qiáng)度高。 封頭與圓筒等厚采用對(duì)接焊接。平行長度任取。坡口形式為 Y 型坡口。 根據(jù) 16MnR的抗拉強(qiáng)度 b? =490Mpa和屈服點(diǎn) s? =325Mpa選擇 E50 系列（強(qiáng)度要求： b? ≥ 490Mpa；s? ≥ 400Mpa）的焊條，型號(hào)為 （藥皮成分：氧化鈦 30%，加鐵粉），適用于全位置焊接，熔敷效率較高，其結(jié)構(gòu)如下圖 Y 型坡口 19 筒體和封頭的焊接：δ =6~20 α =60~70 b=0~2 p=2 ~3 管法蘭與 接管的焊接接頭 管法蘭與接管焊接接頭形式和尺寸參照標(biāo)準(zhǔn) HG2060597,根據(jù)公稱通經(jīng)選擇相應(yīng)的坡口寬度結(jié)構(gòu)如附圖中為幾種常用的管法蘭與結(jié)接管焊接形式的局部放大圖。 接管與殼體的焊接接 頭 本設(shè)計(jì)除人孔接管帶補(bǔ)強(qiáng)圈外其它接管都是不帶補(bǔ)強(qiáng)圈的插入式接管，接管插入殼體，接管與殼體間的焊接有全焊透和部分焊頭兩種，它們的焊接接頭均屬 T 形或角接接頭。選擇 HG205831998 標(biāo)準(zhǔn)中代號(hào)為 G2 的接頭形式，基本尺寸為 ???? 550? ； ??b ； ??p ； tk ?31? ，且 6?k ，它適用于 254～?s? ， st ?? 21? ，因?yàn)樗x接管的厚度都為殼體厚度的一半，殼體的厚度為 24mm，所以符合要求。選擇全焊透工藝，可用于交變載荷，低溫及有較大溫度梯度工況。如附圖中的局部放大圖所示 [4,5]。 圖 312 帶補(bǔ)強(qiáng)圈焊接接頭結(jié)構(gòu) β 1 =50176。 +5176。 2? ＝ 30176。177。 2176。 b1 =2+, 2b ＝ 5177。 1, 1K ＝δ t , 1K = c? ﹙ c? ≤ 8) k2 ＝ c? 6 各附件接管的布局 為了便于操作及考慮到開孔的安全性要求，本設(shè)計(jì)中將安全閥接管、進(jìn)料接管、壓力表接管、人孔接管、放空口接管成直線依次布局在筒體上方，其中安全閥、壓力表、進(jìn)料管以及左右接管和筒體左右直邊間的距離均為 800mm，人孔接管與放空管間距離為 1000mm,壓力表與人孔接管間距離為1800mm。 20 排污口接管和出料管布置在筒體下方，排污口接管在左封頭與左支座之間，距左封頭直邊 200mm處，出料管在右封頭直邊與右支座之間距右封頭直邊 250mm 處。 進(jìn)料管內(nèi)伸長度為 1650mm，排污管和出料管內(nèi)伸長度為 0，其余的接管內(nèi)伸長度均為 10mm,其中排污管和出料管外伸長度為 150mm，人孔接管外伸長度為 250mm，液面計(jì)外伸長度 300mm,其余接管外伸長度均為 200mm,具體布局見裝配圖。 7. 校核計(jì)算（用 SW6 軟件） 鋼制臥式容器 計(jì)算單位 中航一集團(tuán)航空動(dòng) 力控制系統(tǒng)研究所 計(jì) 算 條 件 簡 圖 設(shè)計(jì)壓力 p MPa 設(shè)計(jì)溫度 t 50 ℃ 筒體材料名稱 Q345R 封頭材料名稱 Q345R 封頭型式 橢圓形 筒體外直徑 Do 2644 mm 筒體長度 L 9600 mm 筒體名義厚度 ?n 18 mm 支座墊板名義厚度 ?rn 10 mm 筒體厚度附加量 C mm 腐蝕裕量 C1 2 mm 筒體焊接接頭系數(shù) ? 1 封頭名義厚度 ?hn 18 mm 封頭厚度附加量 Ch mm 鞍座材料名稱 Q345 鞍座寬度 b 300 mm 鞍座包角 θ 120 176。 支座形心至封頭切線距離 A 720 mm 鞍座高度 H 250 mm 地震烈度 低于七 度 內(nèi)壓圓筒校核 計(jì)算單位 中航一集團(tuán)航空動(dòng)力控制系統(tǒng)研究所 計(jì)算所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn) GB 計(jì)算條件 筒體簡圖 計(jì)算壓力 Pc MPa 設(shè)計(jì)溫度 t ? C 21 外徑 Do mm 材料 Q345R ( 板材 ) 試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力 ??? MPa 設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力 ???t MPa 試驗(yàn)溫度下屈服點(diǎn) ?s MPa 鋼板負(fù)偏差 C1 mm 腐蝕裕量 C2 mm 焊接接頭系數(shù) ? 厚度及重量計(jì)算 計(jì)算厚度 ? = ct oc][2 PDP ??? = mm 有效厚度 ?e =?n C1 C2= mm 名義厚度 ?n = mm 重量 Kg 壓力試驗(yàn)時(shí)應(yīng)力校核 壓力試驗(yàn)類型 液壓試驗(yàn) 試驗(yàn)壓力值 PT = [][]??t = (或由用戶輸入 ) MPa 壓力試驗(yàn)允許通過 的應(yīng)力水平 ???T ???T? ?s = MPa 試驗(yàn)壓力下 圓筒的應(yīng)力 ?T = ?? ?.2 ).( e eoT ?Dp = MPa 校核條件 ?T? ???T 校核結(jié)果 合格 壓力及應(yīng)力計(jì)算 最大允許工作壓力 [Pw]= )(][2 eo te ???? ?D = MPa 設(shè)計(jì)溫度下計(jì)算應(yīng)力 ?t = e eoc 2 )( ???DP = MPa ???t? MPa 校核條件 ???t? ≥ ?t 結(jié)論 合格 左 封頭計(jì)算 計(jì)算單位 中航一集團(tuán)航空動(dòng)力控制系統(tǒng)研究所 計(jì)算所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn) GB 計(jì)算條件 橢圓封頭簡圖 22 計(jì)算壓力 Pc MPa 設(shè)計(jì)溫度 t ? C 外徑 Do mm 曲面深度 ho mm 材料 Q345R (板材 ) 設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力 ???t MPa 試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力 ??? MPa 鋼板負(fù)偏差 C1 mm