【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 2 78 6 RF 18 8 450 480 670 50 485 12 MFM 36 20 法蘭材料選用 Q345R 圖 3 法蘭簡(jiǎn)圖 壓力表的選擇 儀表類型的選用必須滿足工藝生產(chǎn)的要求。例如是否需要遠(yuǎn)傳、自動(dòng)記錄或報(bào)警；被側(cè)介質(zhì)的性質(zhì)（如被測(cè)介質(zhì)的溫度 高低、粘度大小、腐蝕性、臟污程度、是否易燃易爆等）是否對(duì)儀表提出特殊要求，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件（如濕度、溫度、磁場(chǎng)強(qiáng)度、振動(dòng)等）對(duì)儀表類型的要求等。因此根據(jù)工藝要求正確地選用儀表類型是保證儀表正常工作及安全生產(chǎn)的重要前提。 化工行業(yè)所用的壓力表有多種型號(hào)，根據(jù)液氨的性質(zhì)查《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》常用的壓力表型號(hào)為 YA100,管螺紋 M20 ,壓力表一端與帶有相應(yīng)螺紋的接管一端旋合，接管另一端焊接在筒體適合的位置。 螺栓（螺柱）的選擇 根據(jù)要求法蘭處用螺栓做緊固件，螺栓有多種材料和多種結(jié)構(gòu)，選擇時(shí) 應(yīng)考慮到設(shè)計(jì)的適用性和安全性。 查 HG/T 206132021 《鋼制管法蘭用緊固件》中表 和附錄中表 ,得螺柱的14 長(zhǎng)度和平墊圈尺寸： 表 螺栓 緊固件用平墊圈 mm 公稱直徑 螺紋 螺柱長(zhǎng) 1d 2d h a 65 M16 70 17 30 3 b 50 M16 70 17 30 3 c 450 M24 130 25 44 4 d 25 M12 50 13 24 e 40 M16 65 17 30 3 f 20 M12 50 13 24 墊片的選擇 法蘭密封常用墊片，墊片有金屬墊片、非金屬墊片，合成墊片等多種，考慮經(jīng)濟(jì)性當(dāng)非金屬墊片能滿足要求時(shí)首先使用非金屬墊片。 由本設(shè)計(jì)壓力和溫度要求查《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》 HG20606 選用石棉橡膠墊片，其使用范圍 PN≤ Mpa,t≤ 290℃ ,密封形式為 RF（突面）。其尺寸如表 表 墊片尺寸表 符號(hào) 法蘭公稱直徑 mm 墊片內(nèi)徑 D1 墊片外徑 D2 密封形式 墊片材料 墊片厚度 mm a 20 25 58 RF 石棉橡膠 b 25 32 68 RF 石棉橡膠 C 40 45 88 RF 石棉橡膠 d 50 57 102 RF 石棉橡膠 e 65 76 122 RF 石棉橡膠 f 450 478 555 RF 石棉橡膠 3 15 圖 4 墊片結(jié)構(gòu)圖 安全閥的選擇 查《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》知液氨常用安全閥有 A21H40 其公稱直徑是 15mm 到25mm 公稱壓力為 使用溫度 t≤ 200℃和 A41H40 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。 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(gòu)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16 器原理，通過(guò)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 Q345. 圖 5 磁性液面計(jì) 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(jiàn)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17 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 攤，導(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(guò)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(zhǎng)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/T47122021 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 Q345。 鞍座位置的確定 雙鞍座臥式容器的受力狀態(tài)可簡(jiǎn)化為受均布載荷的外伸梁，由材料力學(xué)知，當(dāng)外伸長(zhǎng)度 A= 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≤ =﹙ 12021+25 2)=2410 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≤ (n22800??)= 綜合以上取 A=710mm 則兩鞍座間距 S=(L+2h)2A=10710mm,鞍座位置及結(jié)構(gòu)如下圖所示。 18 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 Q345 密度ρ =7850 ㎏ /m179。,筒體長(zhǎng)度加上封頭的直邊長(zhǎng)度為 ,則 19 ??? nDL?1m = (12+) 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 =? 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 2800mm 厚 20mm 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 VVV 3m 水重 3m = 1000=80090 ㎏。 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 = 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/ 選公稱直徑 DN=2800mm 輕型 (A),120176。包角、焊制、帶墊板，高度為 250mm 的鞍座，允許載荷 Q445kN。 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： 表 鞍座標(biāo)準(zhǔn)尺寸表 公稱直徑 DN 2800 腹板 2? 10 墊板 4b 430 允許載荷 Q/kN 295 筋板 3l 295 4? 10 鞍座高度 h 250 2b 260 e 80 底板 1l 1280 3b 260 螺栓間距 2l 1120 1b 220 3? 8 螺孔 /孔長(zhǎng) /螺紋 D/l 24/40 M20 1? 12 墊板 弧長(zhǎng) 2100 鞍座質(zhì)量 Kg 162 20 第五章 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(kāi)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(kāi)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(guò)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(jiǎn)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(zhǎng)度任取。坡口形式為 Y 型坡口。 根據(jù) Q345R 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 皮（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 21 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 帶補(bǔ)強(qiáng)圈焊接接頭結(jié)構(gòu) 22 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(kāi)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 2021mm,壓力表與人孔接管間距離為 2800mm。 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(zhǎng)度為 1650mm，排污管和出料管內(nèi)伸長(zhǎng)度為 0，其余的接管內(nèi)伸長(zhǎng)度均為10mm,其中排污管和出料管外伸長(zhǎng)度為 150mm，人孔接管外伸長(zhǎng)度為 250mm，液面計(jì)外伸長(zhǎng)度 300mm,其余接管外伸長(zhǎng)度均為 200mm,具體布局見(jiàn)裝配圖。 23 第六章 校核計(jì)算（ 用 SW6 軟件） 封頭的校核 內(nèi)壓橢圓封頭校核 計(jì)算單位 壓力容器專用計(jì)算軟件 計(jì)算條件 橢圓封頭簡(jiǎn)圖 計(jì)算壓力 Pc MPa 設(shè)計(jì)溫度 t ? C 內(nèi)徑 Di mm 曲面高度 hi mm 材料 Q345R(熱軋 ) (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 腐蝕裕量 C2 mm 焊接接頭 系數(shù) ? 厚度及重量計(jì)算 形狀系數(shù) K = 16 2 2 2???? ???????????Dhii = 計(jì)算厚度 ? = KPD Pc it c2 0 5[ ] .? ?? = mm 有效厚度 ?e =?n C1 C2= mm 最小厚度 ?min = mm 名義厚度 ?n = mm 結(jié)論 滿足最小厚度要求 重量 Kg 壓 力 計(jì) 算 最大允許工作壓力