【正文】 1）容器的制作費(fèi)①筒體和封頭的制作費(fèi)查手冊(cè)可知，當(dāng)容器采用雙橢圓形封頭，體積V＜5 m3時(shí)，、。查閱《常用壓力容器手冊(cè)》可知，容器制作安裝的工程總費(fèi)用，包括以下幾方面的費(fèi)用：容器設(shè)備的制作費(fèi)、容器設(shè)備的安裝費(fèi)用、水壓試驗(yàn)費(fèi)用、附件和其它費(fèi)用。所以補(bǔ)強(qiáng)圈的厚度為：考慮鋼板負(fù)偏差，并經(jīng)圓整和與殼體的焊接質(zhì)量問題，取補(bǔ)強(qiáng)圈的名義厚度等于筒體的名義厚度，即=δn=10mm。 A3＝288＝64 mm2．有效補(bǔ)強(qiáng)面積Ae=A1＋A2＋A3=817＋＋64= ＜mm2A=2689 mm2所以需要另行補(bǔ)強(qiáng)。內(nèi)側(cè)有效高度：h2＝取兩者的最小值，故取h2＝0。（2）開孔補(bǔ)強(qiáng)所需補(bǔ)強(qiáng)面積．削弱系數(shù)fr和接管有效厚度δetfr＝/[σ]t＝113/170＝ δet=δnt－C， ==．開孔補(bǔ)強(qiáng)所需補(bǔ)強(qiáng)面積 A ＝d＋2δδet (1－fr) ＝＋2(1－) ＝2689mm2式中：δ為筒體的計(jì)算厚度（3）有效補(bǔ)強(qiáng)范圍 ．有效寬度B=2d＝2＝931mm B=d＋2δn＋2δnt=＋210＋210=取兩者的最大值B＝933mm．有效高度h1：外側(cè)有效高度：h1＝接管實(shí)際外伸高度為h1＝200mm，取兩者的最小值，h1＝。（1）人孔補(bǔ)強(qiáng)及補(bǔ)強(qiáng)方法判別．補(bǔ)強(qiáng)判別 由于人孔接管的外徑為480 mm，大于允許不另行補(bǔ)強(qiáng)的的最大接管外徑89 mm，所以需要另行考慮補(bǔ)強(qiáng)，補(bǔ)強(qiáng)材料應(yīng)該與殼體的材料相同，選用16MnR鋼，由前面的人孔設(shè)計(jì)可知，人孔的接管選用Q235－B鋼，選用其厚度附加量C，＝C1＋C2＝2＋＝，在該設(shè)計(jì)條件下Q235－B鋼的許用應(yīng)力=113Mpa。采用工程制單位的標(biāo)準(zhǔn)（如：JB等）公稱壓力用P g表示，單位為/cm2。法蘭標(biāo)記：HG20598 法蘭 Th25—（4）安全閥管口、壓力表管口、備用管口三個(gè)管口均用同種法蘭、接管結(jié)構(gòu)和尺寸，具體定位尺寸見液氨儲(chǔ)罐裝配圖。法蘭標(biāo)記：HG20593 法蘭 PL20—（3）排污管口為了方便排凈污物，將排污管口設(shè)在罐底，具體定位尺寸見液氨儲(chǔ)罐裝配圖。右邊封頭上液位計(jì)管口時(shí)必須避開邊緣應(yīng)力區(qū)，隨著離開封頭邊緣處的距離的增大，邊緣應(yīng)力迅速衰減，所以將管口孔中心距離封頭頂點(diǎn)500mm。選用凸面板式平焊鋼制管法蘭，公稱直徑80mm，接管外徑89 mm。所有的接管材料選用10號(hào)鋼無(wú)縫鋼管，法蘭材料選用16Mn(鍛)，接管長(zhǎng)度從罐體的外壁算起，罐頂?shù)慕庸荛L(zhǎng)度可取150 mm，罐底的接管長(zhǎng)度可取100 mm。 人孔標(biāo)記：人孔 CⅠ Pg16 Dg450 JB58079人孔材料：筒節(jié)、法蘭、蓋子材料用Q235B螺栓、螺母材料用Q235A，法蘭材料選用16Mn(鍛)。考慮到筒體和鞍座的結(jié)構(gòu)尺寸，將人孔設(shè)置在筒體的頂部，選取開孔中心距離筒體的邊緣620mm。由于儲(chǔ)罐的公稱直徑900mm＜DN＜2600 mm，而且設(shè)計(jì)了人孔和適當(dāng)?shù)膫溆霉芸冢ㄒ娤挛模?，就不必要設(shè)計(jì)手孔和檢查孔。 [σ]t＝113 Mpa，為鞍座腹板材料Q235—AF的許用應(yīng)力。b為支座的軸向?qū)挾龋白吔堑闹芟驊?yīng)力因L/Rm=2080/605=＜8,故(2)周向應(yīng)力校核 ︱σ5 ︳＜　[σ]t＝170MPa ︱σ6 ︳＜　[σ]t＝查GBl50—89，取系數(shù)K9＝支座承受的水平分力Fs＝K9(2)封頭切向剪應(yīng)力因?yàn)? [σ]t －δh=[σ]t － = 170－ MPa ＜[σ]t－δh，故合格。mm （2）筒體軸向應(yīng)力計(jì)算由GBl50—89表81查得由“扁塌現(xiàn)象”引起的抗彎截面模量減少系數(shù)K1＝K2＝ 因?yàn)椋麺1｜》｜M2｜，且A≤Rm/2=,故應(yīng)力必定出現(xiàn)在跨中面，校核跨 中面應(yīng)力。鞍座標(biāo)記：JB/T4712—92，鞍座A 1200（1）筒體軸向彎矩計(jì)算．筒體中間處截面的彎矩 ＝106N鞍座的尺寸和結(jié)構(gòu)見裝配圖和附錄。查JB/T4712—92可得鞍座基本尺寸：包角θ＝120176?；顒?dòng)支座的基礎(chǔ)螺栓應(yīng)沿圓筒軸向開成長(zhǎng)圓孔，固定支座通常設(shè)置在儲(chǔ)罐配管較多的一側(cè)，活動(dòng)支座應(yīng)安裝在沒有配管或配管較少的一側(cè)。因此，國(guó)標(biāo)JB4731還規(guī)定當(dāng)滿足，A≤，最好使（Rm為圓筒的平均半徑，Rm＝ Ri＋δn/2=605mm，Ri為圓筒的內(nèi)徑）。其中A為封頭切線到支座的距離，此外由于封頭的抗彎剛度大于圓筒的抗彎剛度，故封頭對(duì)于圓筒的抗彎剛度有局部的加強(qiáng)作用?？紤]到支座截面處除彎矩以外的其他載荷，而且支座截面處的應(yīng)力較為復(fù)雜，故常取支座截面處的彎矩略小于跨中間截面的彎矩，為此中國(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)JB4731《鋼制壓力容器》。雖然多支座罐的彎曲應(yīng)力比較小，但是各支座嚴(yán)格的保持在同一水平面上，特別是對(duì)于大型臥式儲(chǔ)罐很難達(dá)到，同時(shí)，由于地基的不均勻下沉，多支座 的罐體在支座處的支反力不能均勻分配，故選用雙鞍式支座支承。而常用的儲(chǔ)罐、儲(chǔ)槽、換熱器等臥式容器設(shè)備常選用鞍式支座予以支承，所以此設(shè)備也選用鞍座。（4）方案比較總結(jié)由于上述比較可以看出，說(shuō)明方案一選用16MnR鋼更合理，那么下面的內(nèi)容就針對(duì)方案一的選材和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算和校核。（2）制造費(fèi)用 總的來(lái)說(shuō)，由于采用16MnR鋼板厚度較薄，質(zhì)量較輕，鞍座的承載重量也更小，而且制造費(fèi)用目前也按碳鋼設(shè)備同等計(jì)價(jià)，因此制造費(fèi)用比較經(jīng)濟(jì)。．封頭應(yīng)力校核：有效厚度δe＝δn－C1－C2＝l2－－2＝因?yàn)? 所以封頭水壓試驗(yàn)應(yīng)力校核滿足要求。計(jì)算厚度δ=mm設(shè)計(jì)厚度δd＝δ＋C2＝＋2＝取C2＝，故名義厚度δn＝12mm，且許用應(yīng)力也沒有發(fā)生變化，所以上計(jì)算成立?？紤]鋼板厚度系列取名義厚度δn＝12mm因δn＝12mm，查此情況下20R鋼的許用應(yīng)力沒有變化，[σ]= 133 Mpa，所以上計(jì)算成立。筒體和封頭的結(jié)構(gòu)和尺寸與第一種方案的設(shè)計(jì)相同（厚度除外），選用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭（EHA型），其它尺寸和參數(shù)如上所敘。．封頭應(yīng)力校核：有效厚度δe＝δn－C1－C2＝l0－－2＝ 所以封頭水壓試驗(yàn)應(yīng)力校核滿足要求選用20R鋼作為第二種方案，來(lái)計(jì)算筒體和封頭的厚度。（2）封頭厚度由于選用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，所以其封頭形狀系數(shù)k=計(jì)算厚度δ=mm設(shè)計(jì)厚度δd＝δ＋C2＝＋2＝取C2＝，故名義厚度δn＝10mm，且許用應(yīng)力也沒有發(fā)生變化，所以上計(jì)算成立。16MnR鋼板在40℃時(shí)的許用應(yīng)力查表，根據(jù)筒體厚度計(jì)算公式初步估計(jì)此筒體的設(shè)計(jì)厚度在8—16mm之間，[σ]＝[σ]t =170 Mpa，屈服強(qiáng)度σs=345 Mpa。筒體長(zhǎng)度：取 =2030 mm兩封頭切線之間的距離L==2030+225=2080mm現(xiàn)選用16MnR和20R兩個(gè)鋼種，對(duì)儲(chǔ)罐的主要結(jié)構(gòu)——筒體和封頭進(jìn)行兩個(gè)方案的設(shè)計(jì)，然后對(duì)這兩個(gè)方案進(jìn)行比較和選擇。假設(shè)標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭封頭厚度在8—16mm之間，封頭的公稱直徑應(yīng)該與筒體相等，取DN=1200mm，按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)JB47462002，查得封頭的容積Vh= m3，總深度H=325 mm。根據(jù)氨的腐蝕程度，取腐蝕裕量C2＝2mm。筒體由鋼板卷制而成，其公稱直徑等于內(nèi)徑，查閱壓力容器的公稱直徑表，并結(jié)合儲(chǔ)罐的容積，初步選擇其公稱直徑DN=Di=1200mm。m3的中壓儲(chǔ)存容器按[2]劃分，本設(shè)備為第二類壓力容器。： 液氨儲(chǔ)罐 液氨儲(chǔ)罐第 5 頁(yè) ( 共 56 頁(yè) )臥式液氨儲(chǔ)罐的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2 臥式液氨儲(chǔ)罐的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由于純液氨具有一定的腐蝕性，但設(shè)計(jì)壓力為中等壓力，根據(jù)鋼制壓力容器中使用的鋼板許用應(yīng)力及其使用范圍的說(shuō)明，儲(chǔ)罐的主要結(jié)構(gòu)筒體和封頭選材可以考慮使用20R、16MnR、15MnVR等鋼。從合成工段送來(lái)的液氨進(jìn)入入671液氨倉(cāng)庫(kù)，在液氨倉(cāng)庫(kù)中，液氨的主要貯藏設(shè)備為液氨貯槽，并在此分發(fā)給下游工廠或工段。④氨的合成。③氣體的壓縮與精制。②煤氣鼓風(fēng)及轉(zhuǎn)化。其主要生產(chǎn)工序有:①原料氣的制造。若貯存在－33℃，則每噸鋼材用量可貯存40t液氨，儲(chǔ)罐容量可達(dá)4500t以上。若溫度降到0℃，則每噸鋼材用量可貯存液氨lOt。至于低溫常壓工藝，則是將液氨冷凍至不高于它的沸點(diǎn)(低于33℃，視當(dāng)?shù)卮髿鈮憾?，使得液氨對(duì)應(yīng)的氣相壓力與大氣壓力相同或相近，從而可以采用常壓容器盛裝貯存，以最大限度降低儲(chǔ)罐投資。 液氨儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)溫度為40℃。一般采用壓縮、低溫或兩者結(jié)合的方法，因此有三種貯存工藝，即加壓常溫、加壓低溫和常壓低溫?！尜A存，而在常溫下應(yīng)在壓力容器內(nèi)貯存。這就需要設(shè)置液氨貯存設(shè)施，以確保原料供應(yīng)，為化肥廠連續(xù)生產(chǎn)創(chuàng)造必要條件。目前工程上主要的檢驗(yàn)方法有：射線探傷、超聲波探傷、表面探傷、聲發(fā)射探傷。（4）無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的可靠性逐步提高，有力地保證了裝備制造及運(yùn)行的安全。隨著鎢極氬弧焊、多絲埋弧焊、窄間隙焊等新焊接方法的采用大大改善了焊接接頭的性能。④出現(xiàn)大線能量下焊接性良好的鋼板。③降低大型鋼錠中的夾雜物及偏析等缺陷以保證內(nèi)部性能均勻，提高鋼錠的利用率。%以下，%以下。當(dāng)前壓力容器用鋼發(fā)展的主要特點(diǎn)有如下幾個(gè)：①隨著剛才強(qiáng)度的提高，同時(shí)要改善鋼材的抗裂性和韌性指標(biāo)。目前中國(guó)已經(jīng)基本掌握了厚度在150mm—200mm的大型容器的制造、焊接和檢測(cè)技術(shù)，厚度在200mm以上的大型容器的制造、焊接和檢測(cè)技術(shù)也已經(jīng)成熟。20世紀(jì)80年代中后期，國(guó)內(nèi)開始建造10的大型浮頂儲(chǔ)罐，迄今為止，已經(jīng)先后在秦皇島、大慶、湛江等地建造了80余座10浮頂儲(chǔ)罐。國(guó)內(nèi)大型儲(chǔ)罐發(fā)展從20世紀(jì)70年代開始，1975年，國(guó)內(nèi)首臺(tái)5浮頂儲(chǔ)罐在上海陳山碼頭建成。國(guó)外以美國(guó)和日本為代表的合成氨和裝置已經(jīng)基本穩(wěn)定在年產(chǎn)30萬(wàn)—40萬(wàn)t，個(gè)別有60萬(wàn)t，乙烯裝置穩(wěn)定在年產(chǎn)30萬(wàn)—50萬(wàn)t，個(gè)別有68萬(wàn)—75萬(wàn)t，板焊結(jié)構(gòu)式的煤氣塔厚度為200mm，內(nèi)徑為9100mm，單臺(tái)質(zhì)量已達(dá)到2500t。 壓力容器的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)隨著化工、石油、能源、鍋爐等工業(yè)的迅速發(fā)展，今年來(lái)壓力容器制造技術(shù)的進(jìn)展主要體現(xiàn)在以下四個(gè)方面：（1）壓力容器向大型化發(fā)展壓力容器向大型化發(fā)展，容器的直徑、容積、厚度、質(zhì)量等參數(shù)增大，容器的工作條件，如溫度、壓力、介質(zhì)越來(lái)越惡劣、復(fù)雜，而且這一大型化的趨勢(shì)還在繼續(xù)。而臥式液化氣儲(chǔ)罐是目前中、小型液化氣站儲(chǔ)存和運(yùn)輸液化氣的主要容器之一，在石油化工行業(yè)中應(yīng)用廣泛并占有相當(dāng)大的比例，應(yīng)用相當(dāng)廣泛。stress analysis。structural design。最后從焊接缺陷出發(fā)對(duì)儲(chǔ)罐進(jìn)行失效分析，并以VB語(yǔ)言為基礎(chǔ)，結(jié)合控制圖原理設(shè)計(jì)了一個(gè)缺陷分析的CAPP系統(tǒng)，從而完成了整個(gè)臥式液氨儲(chǔ)罐的分析設(shè)計(jì)過(guò)程。并利用ANSYS分析軟件對(duì)儲(chǔ)罐進(jìn)行了應(yīng)力分析，針對(duì)最大應(yīng)力分布區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)，有效地解決了用定量計(jì)算方法進(jìn)行應(yīng)力分析困難的缺點(diǎn)。七．工作的主要階段、進(jìn)度與時(shí)間安排搜集資料 第 4 周翻譯和開題報(bào)告 第 56 周臥式儲(chǔ)罐的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 第 78 周焊接工藝設(shè)計(jì) 第 9 周容器失效分析 第1011周經(jīng)濟(jì)性分析 第 12 周撰寫論文 第1314周報(bào)于指導(dǎo)老師審查，修改 第 15 周準(zhǔn)備答辯 第 16 周八．指導(dǎo)教師審查意見 學(xué) 生：xxxxxxxxxx指導(dǎo)教師：xxxxxxxxxx【摘要】 本文首先介紹了壓力容器的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)液氨儲(chǔ)罐作了簡(jiǎn)單的介紹。 解決辦法在圖書館查閱化工容器設(shè)計(jì)的、設(shè)計(jì)手冊(cè)和雜志等相關(guān)書籍，借助網(wǎng)絡(luò)資源，在學(xué)校圖書館網(wǎng)站和一些化工機(jī)械論壇上查閱下載必要的資料，并在老師的指導(dǎo)，認(rèn)真思考、歸納總結(jié)，逐步解決在設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到的理論性困難問題，及時(shí)補(bǔ)充學(xué)習(xí)缺乏的知識(shí)。故需要解決的關(guān)鍵問題主要有:儲(chǔ)罐的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、應(yīng)用ANSYS軟件進(jìn)行應(yīng)力分析等。焊縫的焊接質(zhì)量也對(duì)容器的強(qiáng)度有很大的影響，特別是中、高壓壓力容器或有危害性的容器，焊縫的質(zhì)量不過(guò)關(guān)，可能會(huì)發(fā)生泄露、爆炸等危險(xiǎn)事故。(2) 經(jīng)濟(jì)性分析由所選材料、焊接方法、儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)對(duì)容器的價(jià)格進(jìn)行評(píng)估，并選擇出較經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)方案。有限元法作為一種有效的應(yīng)力分析方法正在成為壓力容器應(yīng)力分析的首要方法。等軟件還有等效線性化后處理功能，并將結(jié)果整有限元法口前不僅用于彈塑性分析，還可以用于大變形與屈曲分析，斷裂分析等。由于有限元法是采用有限個(gè)有限大小的單元節(jié)點(diǎn)處相連所組合成的離散體代替連續(xù)的彈性體，這就是使用有限元法具有很強(qiáng)的適應(yīng)性，即可以適應(yīng)各種復(fù)雜的結(jié)構(gòu)、載荷及邊界條件，也可以計(jì)算由不同材料組合成的結(jié)構(gòu)。另一種是數(shù)值的方法，分為有限差分法，有限元法等。當(dāng)應(yīng)力值超出許用應(yīng)力時(shí)，儲(chǔ)罐是危罐，應(yīng)該立即停止使用或者采取合適的方法來(lái)補(bǔ)救。但是隨著儲(chǔ)罐的使用，儲(chǔ)罐的結(jié)構(gòu)、壁厚等參數(shù)都發(fā)生了變化，儲(chǔ)罐在這種變化下還能不能滿足上作的要求，這就需要我們對(duì)儲(chǔ)罐的現(xiàn)狀進(jìn)行分析，做出判斷。目前儲(chǔ)罐及其部件的設(shè)計(jì)可以參照壓力容器的設(shè)計(jì)規(guī)范，其分為基于彈性失效準(zhǔn)則的規(guī)則設(shè)計(jì)(Design by Rule)和基于塑性失效準(zhǔn)則的“分析設(shè)計(jì)”(Design by Analysis)其中分析設(shè)計(jì)法是工程與力學(xué)