【文章內(nèi)容簡介】 GB3531《低溫壓力容器用低合金鋼鋼板》規(guī)定壓力容器專用鋼板的厚度負偏差不大于 ㎜ ，一次使 用該標準中鋼板厚度超過 5 ㎜ 時（如 20R、 16MnR 和 16MnDR 等），可取 1C =0；常用鋼板（如 20g 、 Q235A 以及 0Cr18Ni9 等）的厚度負偏差見表 32。 表 32 常用鋼板的厚度負偏差 C1 值 鋼板標準 GB/T 3274 GB/T 3280 GB/T 4237 GB/T 4238 鋼板厚度 ＞ — ＞ — 25 ＞ 25— 30 ＞ 30— 34 負偏差 1C 鋼板厚度 ＞ 34— 40 ＞ 40— 50 ＞ 50— 60 ＞ 60— 80 負偏差 1C 腐蝕余量主要是防止容器受壓元件由于均勻腐蝕、機械磨損而導致厚度削弱減薄。與腐蝕介質(zhì)直接接觸的筒體、封頭、接管等受壓元件，均應(yīng)考慮材料的腐蝕裕量。腐蝕裕量一般可根據(jù)鋼材在介質(zhì)中的均勻腐蝕速率和容器設(shè)計壽命確定。在無特殊腐蝕情況下，對于碳素鋼和 低合金鋼， 2C 不小于 1 ㎜； 對于不銹鋼，當介質(zhì)的腐蝕性極微時，可取 2C =0。 但腐蝕裕量只對防止發(fā)生均勻腐蝕破壞有意義；對于應(yīng)力腐蝕、氫脆和縫隙腐蝕等 7 非均勻腐蝕，用增加腐蝕裕量的辦法來防止腐蝕效果不佳，此時應(yīng)著重于選擇腐蝕材料或進行適當?shù)姆栏g處理。本設(shè)計取 120 .8 , 2C m m C m m??，可參閱文獻 [1]115~116 頁。 焊接接頭系數(shù) 通過焊接制成的容器，焊縫中可能存在夾渣、未熔透、裂紋、氣孔等焊接缺陷，且在焊縫的熱影響區(qū)很容易形成粗大晶粒而使目的材料的強度或塑性有所降低，因此焊縫往往成為容器強度比較薄弱的環(huán)節(jié)。為彌補焊縫對容器整體強度的削弱，在強度計算中需引入焊接接頭系數(shù)。焊接接頭系數(shù)表示焊縫金屬與目的材料強度的比值，反映容器強度受削弱的程度。 可參閱文獻 [1]116 頁。 影響焊接接頭系數(shù)大小的因素較多，但主要與焊接接頭形式和焊縫無損檢測的要求及長度比例有關(guān)。中國鋼制壓力容器的焊接接頭系數(shù)可按表 33 選取。 表 33 鋼制壓力容器的 焊接接頭系數(shù)值 焊接接頭形式 無損檢測比例 ?值 焊接接頭形式 無損檢測比例 ?值 雙面焊對接接頭和相當于雙面焊的全熔透對接接頭 100% 單面焊對接接頭（沿焊接根部全長又緊貼基本金屬的墊板） 100% 局部 局部 本設(shè)計的筒體及封頭焊接接頭采用雙面焊局部無損檢測，故取 ? =。 許 用應(yīng)力 許用應(yīng)力是容器殼體、封頭等受壓元件的材料許用強度，取材料強度失效判據(jù)的極限值與相應(yīng)的材料設(shè)計系數(shù)（又稱安全系數(shù)）之比。設(shè)計時必須合理地選擇材料的許用應(yīng)力，采用過小的許用應(yīng)力，會使設(shè)計的部件過分笨重而浪費材料，反之則使部件過于單薄而容易破損。 作為壓力容器受壓元件設(shè)計時的許用應(yīng)力，即按下式取值 ? ? m in tb s sb s sn n n? ? ?? ??? ????， ， 也就是說在設(shè)計受壓元件時，以抗拉強度和屈服點同時來控制許用應(yīng)力。 GB150 給出了鋼板、鋼管、鍛件以及螺栓材料在設(shè)計溫度下 的許用應(yīng)力值，同時也列出了確定鋼材許用應(yīng)力的依據(jù)，表 34 所示為鋼材（除螺栓材料外）許用應(yīng)力的確定依據(jù)。可參閱文獻 [1]116~117 頁。 8 表 34 鋼制壓力容器用材料許用應(yīng)力的取值方法 材料 許用應(yīng)力 取下列各值中的最小值 /MPa 碳素鋼、低合金鋼、鐵素體高合金鋼 3. 0 1. 6 1. 6 1. 5 1. 0tttb s s nD? ? ? ??， ， ， ， 奧氏體高合金鋼 0 . 2 0 . 2( ) ( )3 . 0 1 . 5 1 . 5 1 . 5 1 . 0t t ttb s s nD? ? ? ? ? ??， ， ， ， 筒體厚度設(shè)計 初頂回流油罐通常置于室外，罐內(nèi)的溫度和壓力直接受到大氣溫度的影響，在夏季液氨儲 罐經(jīng)太陽暴曬，隨著氣溫的變化，儲罐的操作壓力也在不斷變化。儲罐在夏季最高溫度可達到 55℃。由于在操作過程中有氣體析出，《壓力容器安全監(jiān)察規(guī)程》規(guī)定液化氣體儲罐必須安裝安全閥，設(shè)計壓力通?？扇∽畲蟛僮鲏毫Φ?~ 倍。 設(shè)計壓力 M Pa? ? ? 故取設(shè)計壓力 MPa? 由于 5% M Pa? ? ? 液柱靜壓力 280 0 25 5%lp gh M P a p?? ? ? ? ? ? 所以 + = M Pa? 在設(shè)計溫度 60 ℃ ,估計筒體的厚度在 6~16 ㎜范圍內(nèi)， 為安全取許用應(yīng)力??t? =115MPa， 焊接接頭采用 V坡口雙面焊接 ， 采用 局部無 損檢測 ， 其焊接接頭系數(shù)由焊接接頭系數(shù)表查得 ? =[1] [3]。 根據(jù) GB1502021 標準， Q235B 的特性如下 ： 表 35 Q235B 的許用應(yīng)力表 鋼號 板厚 /㎜ 在下列溫 度（℃）下的許用應(yīng)力 /MPa ? 20 100 150 200 250 300 Q235B 3~16 16~36 116 116 113 108 108 102 99 94 88 82 81 75 取 ??t? =115Mpa 筒體厚度計算： 由于 ? ?0 .3 0 .4 0 .4 1 1 5 0 .8 5 3 9 .1tcp M P a M P a??? ? ? ? ? ? ? 9 所以 ? ? 0 . 3 2 8 0 0 4 . 32 1 1 5 0 . 8 5 0 . 32 cit cpD p? ?? ?? ? ?? ? ?? ㎜ (31) 式中 ? — 筒體計算厚度， ㎜； cp — 計算壓力， MPa； ??t? — 許用應(yīng)力， MPa； ? — 焊縫街頭系數(shù)； iD — 筒體內(nèi)徑， ㎜。 在《鋼制壓力容器》中，取 1 mm? ，平面腐裕量取 2 2C mm? 。 n 2 + ??? ? ? ? ? ㎜ 式中 n? —— 名義厚度，㎜。 根據(jù)鋼板厚度規(guī)格，圓整后取名義厚度 ? n，確定選用 8n mm? ? 的 Q235B 鋼板。 可參閱文獻 [1]117 頁。 現(xiàn)已知圓筒尺寸 iD 、 n? ， 需對圓筒進行強度校核，其應(yīng)力強度判別按下式進行 。 ? ? ? ?? ? ? ?0 . 3 2 8 0 0 8 2 . 8 8 0 . 9 2 1 1 5 0 . 8 5 9 7 . 7 52 2 8 2 . 8 tc i etepD M P a M P a?? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ???(32)式中 e? —— 有效厚度 ， =enC??? ,㎜ ； n? —— 名義厚度，㎜； C—— 厚度附加量，㎜； t? —— 設(shè)計溫度下圓筒的計算應(yīng)力， MPa。 滿足強度條件 。 因此，圓筒的最大允許工作壓力 ? ?wp 為 ? ? ? ? ? ?? ?2 2 8 2 . 8 1 1 5 0 . 8 5 0 . 3 62 8 0 0 8 2 . 8tewiep M P aD? ? ?? ? ? ? ?? ? ?? ? ?＞ （ 33) 式中 ? ?wp —— 圓筒的最大允許工作壓力， MPa。 滿足條件 。 根據(jù) HG315419857，圓整后選取厚度 8 ㎜ Q235B 鋼板。筒體尺寸表如表所示 ： 表 36 筒體尺寸表 公稱直徑 iD 一米高的容積 V（ 3m ） 一米高的內(nèi)表面積 BF (㎡ ) 名義厚度 n? （㎜） 一米高筒節(jié)鋼板質(zhì)量（㎏） 2800 8 909 10 封頭壁厚設(shè)計 采用標準橢圓形封頭，各參數(shù)與筒體相同。 ? ? 0 . 3 2 8 0 0 4 . 3 02 1 1 5 0 . 8 5 0 . 5 0 . 32 0 . 5cit cpD p? ?? ?? ? ?? ? ? ?? ㎜ (34) 式中 ? ＝ 設(shè)計厚度 2 4 .3 0 2 6 .3 0d C??? ? ? ? ? ㎜ 從制造和受力角度考慮，一般與筒體厚度一致，取名義厚度 8n? ? ㎜ 的 Q235B 鋼板。 橢圓形封頭的最大允許工作壓力按下式確定 ? ? ? ? ? ? ? ?2 2 8 2 . 8 1 1 5 0 . 8 5 0 . 3 6 3 0 . 2 50 . 5 1 . 0 2 8 0 0 0 . 5 8 2 . 8tewiep M P a M P aD? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ? (35) 所以封頭也符合設(shè)計條件。 可參閱文獻 [1]127 頁。 表 37 封頭尺寸表 公稱直徑 gD 曲面高度 1h 直邊高度 2h 容積 V（ 3m ） 內(nèi)表面積F (㎡ ) 名義厚度n? （㎜） 質(zhì)量（㎏） 2800 700 40 12 水壓試驗及強度校核 根據(jù)公式，試驗壓力 ? ?? ?tT pp ???? (36) 式中 Tp —— 試驗壓力， MPa； ?—— 耐壓試驗壓力系數(shù)，一般取 =? ； p —— 設(shè)計壓力， MPa； ??? —— 材料許用應(yīng)力，當容器各元件（筒體、封頭、接管、法蘭及緊固件等）所用材料不同時，應(yīng)取各元件材料許用應(yīng)力比 ? ? ? ?/ t??的最小值； ??t? —— 設(shè)計溫度下材料的許用應(yīng)力， MPa。 先按公式確定水壓試驗時的壓力 TP 為 ： []1 . 2 5 1 . 2 5 0 . 3 1 . 0 0 . 3 7 5[]Tc tP P M P a??? ? ? ? ?， 水壓試驗時應(yīng)力校核 [1] [2]： 計算水壓試驗時應(yīng)力 ? ? ? ?? ?0 . 3 7 5 2 8 0 0 8 2 . 8 1 0 1 . 1 52 2 8 2 . 8T i eTepD M P a?? ? ? ? ???? ??? ? ??? (37) 11 Q235B 鋼板的鋼材屈服極限 235saMP? ? ， 在常溫水壓試驗時的許用應(yīng)力 0 .9 0 .9 2 3 5 0 .8 5 1 7 9 .7 8s M P a?? ? ? ? ? ??? sT ? ， 故筒體厚度滿足水壓試驗時的強度要求。 12 4 附件的選擇 人孔的選擇 壓力容器人孔是為了檢查設(shè)備的內(nèi)部空間以及安裝和拆卸設(shè)備的內(nèi)部構(gòu)件。人孔主要由筒節(jié)、法蘭、蓋板和手柄組成。一般人孔有兩個手柄。選用時應(yīng)綜合考慮公稱壓力、公稱直徑、工作溫度以及人、手孔的結(jié)構(gòu)和材料等諸方面的因素。 人孔的類型很多，從是否承壓來看有常壓人孔和承壓人孔。從人孔所用法蘭類型來看，承壓人孔有板式平焊法蘭人孔、帶頸平焊法蘭人孔和帶頸對焊法蘭人孔，在人孔法蘭與人孔蓋之間的密封面，根據(jù)人孔承壓的高低、介 質(zhì)的性質(zhì)，可以采用突面、凹凸面、榫槽面或環(huán)連接面。從人孔蓋的開啟方式及開啟后人孔蓋的所處位置看，人 孔又可分為回轉(zhuǎn)蓋人孔、垂直吊蓋人孔和水平吊蓋人孔三種。選擇使用上有較大的靈活性。常見的人孔形狀有圓形和橢圓形兩種，為使操作人員在能夠自由出入，圓形人孔的直徑至少應(yīng)為 400 ㎜，橢圓形人孔的尺寸一般為 350 ㎜ ? 450 ㎜ [1] [7]。 容器上開設(shè)人孔規(guī)定當 Di1000 時至少設(shè)一個人孔，本設(shè)計初選一個圓形人孔。 根據(jù)儲罐的工作溫度及最高工作壓力為 ,人孔的標準按公稱壓力為 等級選取，查標準選回轉(zhuǎn)蓋板式平焊法蘭人孔 (HG/T 215162021)，人孔筒節(jié)軸線垂直安裝。公稱直徑 500 ㎜ ,凸法蘭密封面（ C 型），采用Ⅱ類 20R 材料、墊片采用外環(huán)材料為低碳鋼、金屬帶為 0Cr19Ni非金屬帶為柔性石墨、 C 型纏繞墊。法蘭標準號為 HGJ50～5391，墊片標準號為 HGJ69～ 7291，法蘭蓋標準 HGJ61～ 6591 材料為 20R，螺柱螺母標準 HGJ7591 螺柱材料 35CrMoA 螺母材料 30CrMo，吊環(huán)轉(zhuǎn)臂的材料為 Q235A F，墊圈標準為 GB9585 ，材料 100HV，螺母標準 GB4186，吊鉤環(huán)材料為 Q235A F，支承板材料為 20R。人孔尺寸表如下表 [8] [9]。 41 回轉(zhuǎn)蓋板式平焊法蘭人孔尺寸表 密封面形式 PN/MPa DN wds? d D 1D 1H 2H b 1b1b 2b A od 螺柱 螺