【正文】 a、補(bǔ)強(qiáng)圈厚度小于或等于 ? 、殼體名義厚度 n? 不大于 38 ㎜的場(chǎng)合。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、原材料易解決、安全、可靠、使用經(jīng)驗(yàn)豐富等優(yōu)點(diǎn)。 壓力容器接管補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)通常采用局部補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)，主要有補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)、厚壁接管補(bǔ)強(qiáng)和整鍛件補(bǔ)強(qiáng)三種形式，如圖 41 所示。 當(dāng)補(bǔ)強(qiáng)材料與被削弱殼體的材料相同時(shí)，則補(bǔ)強(qiáng)面積等于削弱的面積 [1] [7]。開孔以后，除削弱器壁的強(qiáng)度外，在殼體和接管的連接處，因結(jié)構(gòu)的連續(xù)性被破壞，會(huì)產(chǎn)生很高的局部應(yīng)力，給容器的安全操作帶來(lái)隱患，因此壓力容器設(shè)計(jì)必須充分考慮開孔的補(bǔ)強(qiáng)。人孔尺寸表如下表 [8] [9]。 F，墊圈標(biāo)準(zhǔn)為 GB9585 ，材料 100HV，螺母標(biāo)準(zhǔn) GB4186，吊鉤環(huán)材料為 Q235A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。 容器上開設(shè)人孔規(guī)定當(dāng) Di1000 時(shí)至少設(shè)一個(gè)人孔，本設(shè)計(jì)初選一個(gè)圓形人孔。選擇使用上有較大的靈活性。從人孔所用法蘭類型來(lái)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(duì)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。選用時(shí)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。人孔主要由筒節(jié)、法蘭、蓋板和手柄組成。 先按公式確定水壓試驗(yàn)時(shí)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(yàn)時(shí)應(yīng)力校核 [1] [2]： 計(jì)算水壓試驗(yàn)時(shí)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(yàn)時(shí)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(yàn)時(shí)的強(qiáng)度要求。 可參閱文獻(xiàn) [1]127 頁(yè)。 ? ? 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(jì)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。 根據(jù) HG315419857，圓整后選取厚度 8 ㎜ Q235B 鋼板。 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。 ? ? ? ?? ? ? ?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(jì)溫度下圓筒的計(jì)算應(yīng)力， MPa。 可參閱文獻(xiàn) [1]117 頁(yè)。 n 2 + ??? ? ? ? ? ㎜ 式中 n? —— 名義厚度，㎜。 根據(jù) GB1502021 標(biāo)準(zhǔn)， Q235B 的特性如下 ： 表 35 Q235B 的許用應(yīng)力表 鋼號(hào) 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(jì)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(jì)算厚度， ㎜； cp — 計(jì)算壓力， MPa； ??t? — 許用應(yīng)力， MPa； ? — 焊縫街頭系數(shù)； iD — 筒體內(nèi)徑， ㎜。由于在操作過(guò)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(chǔ)罐必須安裝安全閥，設(shè)計(jì)壓力通?？扇∽畲蟛僮鲏毫Φ?~ 倍。 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(jì) 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(chǔ) 罐經(jīng)太陽(yáng)暴曬，隨著氣溫的變化，儲(chǔ)罐的操作壓力也在不斷變化。 GB150 給出了鋼板、鋼管、鍛件以及螺栓材料在設(shè)計(jì)溫度下 的許用應(yīng)力值，同時(shí)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)。設(shè)計(jì)時(shí)必須合理地選擇材料的許用應(yīng)力，采用過(guò)小的許用應(yīng)力，會(huì)使設(shè)計(jì)的部件過(guò)分笨重而浪費(fèi)材料，反之則使部件過(guò)于單薄而容易破損。 表 33 鋼制壓力容器的 焊接接頭系數(shù)值 焊接接頭形式 無(wú)損檢測(cè)比例 ?值 焊接接頭形式 無(wú)損檢測(cè)比例 ?值 雙面焊對(duì)接接頭和相當(dāng)于雙面焊的全熔透對(duì)接接頭 100% 單面焊對(duì)接接頭（沿焊接根部全長(zhǎng)又緊貼基本金屬的墊板） 100% 局部 局部 本設(shè)計(jì)的筒體及封頭焊接接頭采用雙面焊局部無(wú)損檢測(cè)，故取 ? =。 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(wú)損檢測(cè)的要求及長(zhǎng)度比例有關(guān)。焊接接頭系數(shù)表示焊縫金屬與目的材料強(qiáng)度的比值，反映容器強(qiáng)度受削弱的程度。 焊接接頭系數(shù) 通過(guò)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(qiáng)度或塑性有所降低，因此焊縫往往成為容器強(qiáng)度比較薄弱的環(huán)節(jié)。 但腐蝕裕量只對(duì)防止發(fā)生均勻腐蝕破壞有意義；對(duì)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(lái)防止腐蝕效果不佳，此時(shí)應(yīng)著重于選擇腐蝕材料或進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆栏g處理。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(jì)壽命確定。 表 32 常用鋼板的厚度負(fù)偏差 C1 值 鋼板標(biāo)準(zhǔn) GB/T 3274 GB/T 3280 GB/T 4237 GB/T 4238 鋼板厚度 ＞ — ＞ — 25 ＞ 25— 30 ＞ 30— 34 負(fù)偏差 1C 鋼板厚度 ＞ 34— 40 ＞ 40— 50 ＞ 50— 60 ＞ 60— 80 負(fù)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(jī)械磨損而導(dǎo)致厚度削弱減薄。當(dāng)鋼材的厚度負(fù)偏差不大于 ㎜ ,且不超過(guò)名義厚度的 6%時(shí)，可取 C1=0。詳見(jiàn)文獻(xiàn) [1]115 頁(yè)圖 45。 成形后厚度指制 造廠考慮加工減薄量并按鋼板厚度規(guī)格第二次向上圓整得到的坯板厚度，再減去實(shí)際加工減薄量后的厚度，也為出廠時(shí)容器的實(shí)際厚度。 名義厚度（ δ n）指設(shè)計(jì)厚度加上鋼材厚度負(fù)偏差后向上圓整至鋼材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的厚 6 度，及標(biāo)注在圖樣上的厚度。必要時(shí)還用計(jì)入其他載荷對(duì)厚度的影響。因此，出廠時(shí)的實(shí)際厚度可能和圖樣厚度不完全一樣。設(shè)計(jì)時(shí)要考慮的厚度附加量 C 由鋼材的厚度負(fù)偏差 C1 和腐蝕裕量 C2 組成，即 C=C1+C2,不包括加工減薄量 C3。由于本設(shè)計(jì)的工作溫度是 40℃，而操作工況與啟動(dòng)工況或停車工況時(shí)壓力差別大，而且四季變換也會(huì)有溫度波動(dòng)，所以設(shè)計(jì)溫度相應(yīng)比最高工作溫度要高些，故取設(shè)計(jì)溫度為 60℃。當(dāng)壓力容器遇有不同的 操作工況時(shí)，應(yīng)按最苛刻的壓力與溫度的組合設(shè)定容器的設(shè)計(jì)條件，而不能按其在不同工況下各自的最苛刻條件確定設(shè)計(jì)溫度和設(shè)計(jì)壓力。元件的金屬溫度可以通過(guò)傳熱計(jì)算或?qū)崪y(cè)得到，也可按內(nèi)部介質(zhì)的最高（最低）溫度確定，或在此基礎(chǔ)上增加（或減少）一定數(shù)值。當(dāng)元件金屬溫度不低于 0℃時(shí)，設(shè)計(jì)溫度不得低于元件金屬可能達(dá)到的最高溫度；當(dāng)元件金屬溫度低于 0℃時(shí)，其值不得高于元件金屬可能達(dá)到的最低溫度。本設(shè)計(jì)的工作狀態(tài)為真空，工程上常取 倍的大氣壓為設(shè)計(jì)壓力，因此可取設(shè)計(jì)壓力 MPa? 可參閱文獻(xiàn) [1]114 頁(yè)。通常情況下，計(jì)算壓力等于設(shè)計(jì)壓力加上液柱靜壓力。此外，還要考慮容 器外壁有否保冷設(shè)施，可靠的保冷設(shè)施能有效地保證容器內(nèi)溫度不受大氣環(huán)境溫度的影響，即設(shè)計(jì)壓力應(yīng)根據(jù)工作條件下可能達(dá)到的最高金屬溫度確定。裝設(shè)安全閥的容器，考慮到安全閥開啟動(dòng)作的滯后，容器不能及時(shí)泄壓，設(shè)計(jì)壓力不應(yīng)低于安全閥的開啟壓力，通常可取最高工作壓力的 倍；裝設(shè)爆破片時(shí)， 5 設(shè)計(jì)壓力不得低于爆破片的爆破壓力。設(shè)計(jì)壓力應(yīng)視內(nèi)壓或外壓容器分別取值。 設(shè)計(jì)壓力 設(shè)計(jì)壓力為壓力容器的設(shè)計(jì)載荷條件之一，其值不得低于最高工作壓力。 所以取筒體： 2800iD? ㎜ L=7200 ㎜。根據(jù)《化工設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)》標(biāo)準(zhǔn) GB 901988 中的表 1 壓力容器的公稱直徑，筒體的容積、面積及質(zhì)量查標(biāo)準(zhǔn) GB 901988 表 1。因?yàn)樽鳛槿萜髦黧w的圓柱形筒體，制造容易，安裝內(nèi)件方便，而且承壓能力較好，這類容器應(yīng)用最廣。因此，從強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)和制造方面綜合考慮，采用橢圓形封頭較為合理 [6]。平板封頭因直徑各厚度都較大，加工與焊接方面都要遇到不少困難。 圖 21 常見(jiàn)容器凸形封頭的形式 從受力與制造方面分析來(lái)看，球形封頭是最理想的結(jié)構(gòu)形式?？蓞㈤單墨I(xiàn) [1]126頁(yè)。所以初選 Q235B[3] [5]。故選材料時(shí)，主要考慮的強(qiáng)度指標(biāo)（指σ s和σ b）和塑性指標(biāo)適合的材料 ，內(nèi)罐貯存中溫初頂油，可以考慮 Q24 Q235 這兩種鋼種。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表如表 11 所列： 表 11 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表 序號(hào) 項(xiàng)目 數(shù)值 單位 備注 1 名稱 初頂回流油罐 2 用途 初頂油分離 3 工作壓力 MPa 4 工作溫度 40 ℃ 5 全容積 50 M179。 2) 施工圖設(shè)計(jì) 根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算的結(jié)果，繪制施工圖，確定制造技術(shù)要求，提出各零件質(zhì)量及設(shè)備總重、材料、品種、規(guī)格 、用量及標(biāo)準(zhǔn)件、外構(gòu)件等。 2 設(shè)計(jì)概要 1. 強(qiáng)度、穩(wěn)定性設(shè)計(jì) 1) 根據(jù)設(shè)計(jì)條件及所造的結(jié)構(gòu)、材料進(jìn)行強(qiáng)度、穩(wěn)定性及密封計(jì)算，以確定設(shè)備或容器的機(jī)械尺寸。雖然原油幾乎完全不能和水相溶解，但仍有少量水分會(huì)“包溶”于原油中，一定條件下可自然析出。凝固點(diǎn)的高低與石油中的組分含量有關(guān)，輕質(zhì)組分含量高，凝固點(diǎn)低，重質(zhì)組分含量高，尤其是石蠟含量高，凝固點(diǎn)就高。一般來(lái)說(shuō)，粘度大的原油密度也較大。原油相對(duì)密度一般在 － 之間，少數(shù)大于 或小于 ，相對(duì)密度在 － 的稱為重質(zhì)原油，小于 。 。各項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)都正確參考了行業(yè)使用標(biāo)準(zhǔn)或國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，這樣讓設(shè)計(jì)有章可循，并考慮到結(jié)構(gòu)方面的要求，合理地進(jìn)行設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中要綜合考慮經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性和安全可靠性。具體來(lái)說(shuō)，壓力容器的設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)的特定要求，遵循設(shè)計(jì)工作的基本規(guī)則或規(guī)范，以及材料控制﹑結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)﹑制造工藝﹑檢驗(yàn)及質(zhì)量管理等方面的規(guī)則，并盡可能地采用標(biāo)準(zhǔn) [1]。 壓力容器的設(shè)計(jì)一般有筒體、封頭、密封裝置、支座、接口管、人孔及安全附件等組成。 目錄 1 緒論 ........................................................................................................................................ 1 2 設(shè)計(jì)選材及結(jié)構(gòu) ..........................................................................