【正文】 季室外溫度，裙座筒體材料一般選用16MnR。 由查表和計算得內容器重量約為 Q1= 45518 KG；外容器重量約為 Q2=15474KG；保溫層重量約為 Q3=873KG；冷卻夾套、拉桿等內件重量約為 Q4=4120KG；工作液體重量為 Q5=82011=9020 KG；充水時重量 Q6=11=11000 KG；塔體操作時的重量 Q0 = Q1+Q2+Q3+Q4+Q5= 75005 KG；塔體水壓實驗時的重量 Q0’= Q1+Q2+Q3+Q4+Q6=76985 KG。由相關標準，由于塔體高度較小(﹤10 m)可不考慮風載荷對塔體的影響。裙座的危險截面一般取座體底截面和入孔處的截面，所以計算中需要對危險截面進行壓應力驗算。塔底危險截面的軸向應力計算：= 塔體的抗壓強度及軸向穩(wěn)定性驗算材料抗壓許用應力 塔體軸向穩(wěn)定性 = = 由于、 因此塔底此截面滿足擠壓強度及軸向穩(wěn)定條件，也表明外容器厚度＝14 mm可以滿足整個塔體的強度、剛度及穩(wěn)定性要求。設裙座厚度＝14 ㎜，厚度附加量C＝2 ㎜，則裙座的有效厚度為 ＝14—2＝12mma、裙座底部截面軸向應力計算操作時全塔重量引起的壓應力 = b、裙座底部截面的強度及軸向穩(wěn)定性校核由于不考慮風載荷對塔體的影響，所以不考慮風載荷引起的截面彎曲應力，即 ，則 = 裙座材料采用16MnR鋼，查表得在設計溫度下許用應力為=170Mpa裙座軸向穩(wěn)定性= = =由于、因此裙座此截面滿足擠壓強度及軸向穩(wěn)定性要求。 裙座是通過基礎環(huán)將設備重量和風裁荷（這里不考慮風載荷）傳遞到混凝土基礎上，基礎環(huán)的設計應包括下述幾方面。a、基礎環(huán)外徑與內徑的確定按照擰緊地腳螺栓所需空間，外徑與內徑通?？蓞⒖枷率竭x取： =+(160～400) ㎜ =(160～400) ㎜這里取 =2432+368=2800 ㎜ =2432232=2200 ㎜ b、混凝土基礎強度校核正常操作時 = = 水壓試驗時 = = 查標號為100的混凝土許用應力=4 ，、均小于混凝土許用應力，因此混凝土基礎滿足強度要求。c、基礎環(huán)的厚度設計基礎上的最大壓應力值作為工程上的近似計算，可以認為是作用在基礎環(huán)底面上的均勻裁荷。由于作用在基礎環(huán)上的載荷不是很大，可選用無筋板的基礎環(huán)，如圖所把受作用的圓環(huán)，沿徑向切出厚為的單元條(寬為1mm)。 無筋板的基礎環(huán) b的懸臂梁來校核基礎環(huán)板的厚度。故 由此可得基礎環(huán)厚度的計算式如下 基礎環(huán)的外伸寬度 b=314 ㎜基礎環(huán)也采用16MnR鋼，基礎環(huán)材料許用應力=170 ，則 = = ㎜取=28 ㎜為了使塔設備在各種載荷下不致翻倒，必須安裝足夠數(shù)量和一定直徑的地腳螺栓，借以把塔固定在基礎上。由于塔設備作用在基礎面上的應力為壓應力，設備穩(wěn)定，此時僅為定位而設置一定數(shù)量的地腳螺栓。常以4的倍數(shù)來設定螺栓的數(shù)量，這里取為16個，地腳螺栓的公稱直徑查表選用M30，材料選為35CrMoA鋼。裙座與外容器的連接采用焊接，焊接接頭可采用對接形式和搭接形式。在裙座設計時，由于所設計的裙座筒體外徑與外容器外徑相等，所以采用對接形式。裙座筒體與外容器封頭的連接焊縫應采用全焊透的連續(xù)焊，且與封頭外壁圓滑過渡，其接頭如圖七所示。7 高壓容器強度與安全特性分析高壓厚壁容器的受力特點是內壁應力大, 外壁應力小, 按拉美公式, 內、外壁的環(huán)向應力值之比為 K為徑比,K值越大,比值越大,應力分布越不均勻,這是很不合理的。而且內壁是容器承壓而嚴密不漏的關鍵部位,內壁一旦破損，容器也即失效。理論和實踐均證明，制造質量保證, 使用正常的高壓容器發(fā)生失效的主要原因是由于容器承受拉伸工作應力使裂縫等其它一些缺陷發(fā)生擴展所致, 但在屈服強度范圍內承受壓縮工作應力的容器是決不會發(fā)生爆破事故的。按強度儲備觀點和斷裂力學理論, 內壁或內筒的應力降得越低, 內壁或內筒的安全系數(shù)及所允許的裂紋等缺陷的臨界長度越大,裂紋越不易擴展。因此, 降低內壁或內筒的工作應力, 使得容器在工作時不承受或少承受拉伸應力是保證容器安全使用的重要且有效的一個環(huán)節(jié)。據(jù)上所述, 合理的、理想的高壓容器在工作壓力作用下的應力狀態(tài)應是內壁或內筒環(huán)向和軸向不受或少受拉伸應力, 做到“ 低應力內筒” , 甚至內筒只起密封作用, 而外壁或外層環(huán)向和軸向的應力卻起主要的承壓作用且能基本均勻一致。這樣既保證了容器的使用安全, 又可充分發(fā)揮外壁或外層材料的承力作用, 兩全其美，這種應力狀態(tài)是高壓容器設計者長期來所追求的目標。 對高壓深冷容器的焊接加工性分析 焊接性分析由于所實際的容器重要部分是內容器,而內容器所選用的材料為奧氏體不銹鋼0Cr18Ni9，奧氏體不銹鋼具有面心立方晶體結構,其低溫塑韌性很好,因此焊接冷裂紋傾向很小。奧氏體不銹鋼焊接時存在的主要問題是:焊縫及熱影響區(qū)熱裂紋敏感性大，接頭產(chǎn)生碳化鉻沉淀析出,耐蝕性下降?；瘜W成分影響C元素：C對焊縫金屬的韌性有強烈的損害怍用，所以盡可能使它們的含量降至最低。奧氏體鋼在用于低溫工況時，通常要求限制母材的含碳量，因為不銹鋼中如含碳量較多， 焊縫組織在冷卻時易形成CrFeC化合物，不能保持單相奧氏體狀態(tài)。較低的含碳量，即使在焊接過程中形成Cr的碳化物而產(chǎn)生貧Cr，也不足產(chǎn)生晶間腐蝕。S、P元素：S不溶于固態(tài)鋼，在焊縫中主要以化合物的形態(tài)存在，在晶界處形成低熔點的共晶薄膜，在熱應力作用下很容易開裂，形成熱烈紋。P能顯著降低鋼的韌性，尤其是低溫韌性。為此，對于該高壓深冷容器，我們要嚴格限制母材及焊材的S、P含量。Mn元素：Mn在高溫情況下對奧氏體的轉變影響不大，但在低溫狀況下則能阻止奧氏體向馬氏體的轉變。焊縫金屬中的Mn含量在標準允許的范圍內處于中上限，可以明顯提高焊縫金屬的低溫沖擊韌性，這一點在焊材選擇時可作為一項重要的參考指標。晶粒度：在同等條件下，晶粒度直接影響到焊接接頭的沖擊韌性，晶粒越細，晶界的總面積也就越大，強度、沖擊功也就相對較高。對于焊縫金屬來說，高溫(450176。C～850176。C)停留的時間越長就容易出現(xiàn)鐵素體脆化現(xiàn)象，這是我們所不希望的。為縮短在高溫時的停留時間，在工藝上應采用小的熱輸入量，即采用小規(guī)范，小線能量焊接。另一方面，母材晶粒度也影響到焊縫晶粒度。熔合線處的焊縫金屬是從熔融的母材晶粒上開始生長的，因此母材原始晶粒越細，最終獲得的焊縫晶粒也越細。組織形態(tài)：單相奧氏體鋼具有良好的低溫性能，我們期望焊縫中的奧氏體含量越多越好。然而在厚壁容器焊接過程中，由于結構拘束度很大，自身組織應力也比較大，很容易產(chǎn)生熱裂紋和再熱裂紋。鐵素體具有較高的抗凝固裂紋性能，因此在焊縫組織中有適量的鐵素體則有助于增強焊縫金屬的抗裂性，但又不能過高，否則，會降低鋼的低溫韌性，一般要求小于5％。 焊接方法和焊材選擇當設計溫度低于196176。C時，該高壓深冷容器的焊接方法應限制于手工電弧(SMAW)和鎢極氬弧焊(GTAW)當中。通常使用堿性焊材，一方面可以降低焊縫金屬的含氫量，另一方面堿性焊材通常要比鈦型藥皮能更好的阻止N侵入，還可以獲得低氧、低夾雜物的密度，凈化焊縫金屬。選定焊材型號為ER308L、E308L、ER316L和E316L，根據(jù)ASME規(guī)定，當產(chǎn)品設計溫度低于196176。C時，使用3l6型焊材時保證焊縫鐵素體含量FN≤5％時允許只對196176。C時的沖擊(包含側向膨脹值)進行評定，而使用其它焊材時則不能高于設計溫度進行沖擊評定，并增加斷裂韌性試驗。這里我們選擇308型主要是用于封頭拼縫和簡體縱縫，由于部件尺寸較小，我們通過焊后固溶處理來保證焊縫的性能。而組焊環(huán)縫后產(chǎn)品尺寸較大，無法進行固溶處理，故我們只能選擇316型焊材。選定的焊材除機械性能和化學成份要求滿足GBT983和ASME II卷C篇標準之外，考慮到容器在制造過程其它因素的影響會使沖擊性能下降而影響產(chǎn)品質量，我們還要求焊材的性能，特別是沖擊韌性要有一定的富余量。為此在焊接過程應采用小規(guī)范和小的線能量，焊接中不擺動、直道焊接，層間溫度嚴格控制在60℃以下(打底的幾道焊縫除外)。 mm及4 mm規(guī)范較小的焊條，并使用專用不銹鋼絲刷，焊接過程避免產(chǎn)生鐵、碳和其它雜質的污染。 坡口形式在不影響焊接操作的情況下，盡量選用小角度坡口進行焊接以減少焊縫截面積和熱輸入量，并減小焊接殘余應力。需要注意的是，在坡口加工過程中，應盡量避免坡口加工面產(chǎn)生加工硬化，這將導致奧氏體組織向馬氏體組織轉變，給后來的焊接工作埋下隱患。 奧氏體不銹鋼焊接工藝要點根據(jù)奧氏體不銹鋼的物理性能以及抗裂性耐腐蝕性的要求,焊接時要注意一下幾點：焊前不預熱 奧氏體不銹鋼具有良好的塑性,冷裂紋傾向很小,一般應冷到100176。C以下再焊次層。否則接頭冷卻速度減慢,促使析出鉻的碳化物等不利影響；防止接頭過熱 具體措施是焊接電流比碳鋼時小10％～20％,短弧快速焊,直線運條,減少起弧、收弧次數(shù),盡量避免重復加熱,強制冷卻焊縫等；焊后熱處理 奧氏體不銹鋼焊接后原則上不進行熱處理,但避免焊接接頭產(chǎn)生脆化和提高耐蝕能力,需要進行固溶處理、消除應力處理。結束語隨著畢業(yè)日子的到來，經(jīng)過三個多月的奮戰(zhàn)我的畢業(yè)設計也終于完成了。這次畢業(yè)設計是在我們結束大學四年學習之際對我們所學的知識的一次檢查，在xxx xxxx xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx參考文獻[1] 陳平，黃載生. 壓力容器在低溫工程中的應用和設計 [J]. 低溫工程，1994年第1期.[2] 魯衛(wèi)彥，劉鳳俠. 高壓深冷容器的焊接加工分析 [M]. 機電工程技術, 2004年第33卷第7期.[3] 蔣家羚，黃海軍，[J]. 低溫工程,2001年第3期.[4] 艾合買提江 [J]. 新疆機械工程學會論文, 2006.[5] 朱國輝，黃載生，、強度與安全特性分析 [J]. 浙江大學化機教研室.[6] 陳志平,朱國輝. 液氫高壓容器的傳熱分析和蒸發(fā)率計算[J]. 低溫工程, 2001年第6期.[7] [P].1993年6月2日.[8] 李曉清，劉志穎，[P]. 2005年第22卷第7期.[9] [J]. 森林工程，2008你年第18卷第5期.[10] 劉衛(wèi)平,周嵐, [J]. 化工裝備技術，2005年第3期.[11] 段瑞. 低溫壓力容器支座材料選用[J]. 石油化工設備, 2001年第30卷第6期[12] 董振龍. 低溫容器設計應注意的問題 [J].壓力容器，1990年第7卷第8期.[13] 任鳳儀，韓玉祥，陶本艷. 低溫容器設計注意事項及壁溫的確定 [J]. 化學工程師,1992年 第4期.[14] 安金鎖， [J]. 應用能源技術，1997年其1期. 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