【正文】 1. 臥式儲罐結構簡介液氮低溫儲罐是廣泛應用于空分系統(tǒng)中的產品儲罐，由于其特殊的工作環(huán)境，工作溫度為196℃，致使其結構及材料的應用必須滿足超低溫的要求，工業(yè)生產中具有特定的工藝功能并承受一定壓力的設備，稱壓力容器。設計溫度為20℃以下的壓力容器被稱為低溫壓力容器，對于低溫壓力容器首先要選用合適的材料，材料在使用溫度下應具有良好的韌性。罐體分內罐，外罐兩層，因此內罐材質選用不銹鋼為0Cr18Ni9，外罐材質選用碳鋼為Q235B。 設計數(shù)據序號項目數(shù)值1數(shù)值2單位1名稱20m3液氮臥式儲罐2筒體材料內膽：16MnDR 外膽：Q235B3設計壓力MPa4設計溫度內膽：196外膽：室溫5公稱直徑2200mm6公稱容積20m37充裝系數(shù)8工作介質液氮9其他要求100%無損檢測。根據形狀的不同，分為球形封頭、橢圓形封頭、蝶形封頭和平板封頭等結構形式。 EHA橢圓形封頭內表面積、容積封頭類別公稱直徑DN /mm曲面高hi/mm直邊高度h/mm總深度H /mm內表面積A/容積/內封頭220055040590外封頭230057540615儲罐還有人孔、支座以及各種接管組成。 根據HG/T215172005回轉蓋帶頸平焊法蘭人孔，查表33，選用凹凸面型。有墊板的鞍座。3允許載荷 Q=410Kg4鞍座高度 h=2505底板 l1=1660 b1=240 接口管口表符號公稱尺寸（mm）連接尺寸（mm）用途或名稱a500 Φ5308人孔b20 Φ25壓力表口c20 Φ25溫度計口d40Φ454排空口e65Φ766安全閥口f65Φ766 液料進口g65Φ766排污口h65Φ766液料出口查HG/T 205922009《鋼制管法蘭》 PN10帶頸對焊焊鋼制管法蘭，選取各管口公稱直徑。2. 臥式儲罐工藝審查本次課程設計的母材為0Cr18Ni9和Q235B，根據國家標準 《鋼鐵產品牌號表示方法》 （GB/T221200）查得0Cr18Ni9屬于奧氏體不銹鋼。通俗的講0Cr18Ni9不銹鋼就是304不銹鋼板。常用于制作鋼筋或廠房房架、高壓輸電鐵塔、橋梁、車輛、鍋爐、容器、船舶等，也大量用作對性能要求不高的機械零件。 0Cr18Ni9的化學成分化學成分CSiMnSPCrNi含量（%）≤≤≤≤≤~~根據成分可知0Cr18Ni9奧氏體鋼具有良好的耐蝕性、耐熱性；低溫強度和機械性能；沖壓彎曲等熱加工性好；無熱處理硬化現(xiàn)象，無磁性；單相奧氏體組織，無熱處理硬化現(xiàn)象?！?0HRC。當采用國際焊接學會碳當量估測公式計算時：+++ =+++ =但是，為由于碳當量比較大，其焊接性也存在一些問題，如接頭各種形式的腐蝕、焊接熱裂紋、鐵素體含量的控制及σ相脆化等。這時被腐蝕的焊接接頭表面無明顯變化，受力時則會沿晶界斷裂，幾乎完全失去強度。(2）焊接熱裂紋熱裂紋產生的主要原因是焊縫中的樹枝晶方向性強，有利于S、P等元素的低熔點共晶產物的形成和聚集。防止措施: 1)選用含碳量低的焊接材料，采用含適量Mo、Si等鐵素體形成元素的焊接材料，使焊縫形成奧氏體加鐵素體的雙相組織，減少偏析；2)盡量選用堿性藥皮的優(yōu)質焊條,以限制焊縫金屬中S、P、C等的含量。奧氏體不銹鋼焊接接頭的應力腐蝕開裂是焊接接頭比較嚴重的失效形式,表現(xiàn)為無塑性變形的脆性破壞。采取合理的焊接順序,降低焊接殘余應力水平；2)合理選擇焊材，焊縫與母材應有良好的匹配,不產生任何不良組織,如晶粒粗化及硬脆馬氏體等；3)消除應力處理:焊后熱處理,如焊后完全退火或退火。(4）焊縫金屬的低溫脆化。此時,焊縫組織中的鐵素體的存在總是惡化低溫韌性。 (5）焊接接頭的σ相脆化。σ相的析出溫度范圍650850℃。加熱時間越長,σ相析出越多。 外膽材料焊接性的分析1. Q235B材質性能分析根據《焊接手冊》第二版《材料的焊接》。 3. Q235B焊接性特點Q235鋼是一種普通碳素結構鋼，含碳量低，錳、硅含量又少，所以，通常情況下不會因焊接而引起嚴重的硬化組織或淬火組織。但在少數(shù)的情況下，低碳鋼的焊接性也會不好，焊接時出現(xiàn)困難。對于轉爐鋼要根據其冶煉方法不同而不同評價和不同對待。 （2）沸騰鋼脫氧不完全而含氧量較高，硫、磷等雜質的分布不均勻，局部區(qū)域硫、磷含量大大超過平均含量，時效敏感性及冷脆敏感性大，熱裂紋傾向大。（3）低碳鋼母材成分不合格時，含碳量過高，含硫量過高，焊接時候可能出現(xiàn)裂紋。（5）某些焊接方法可能會給低碳鋼的焊接質量帶來麻煩，例如埋弧焊線能量較大，會使焊接熱影響區(qū)的粗晶粒過于粗大，降低焊接接頭的質量。3. 間隙值增加1mm時焊縫消耗質量計算（1）縱向焊縫消耗質量W1： 1）內膽縱向焊縫 A=δb=83=24mm2 ；L=4920mm；ρ=；η=99% W11=AρL1/η =4921/= 2）外膽縱向焊縫 A=δb=104=40mm2；L=πD=6136mm；ρ=；η=99% W12=AρL1/η =1/= W1=W11+W12=+=（2）環(huán)向焊縫消耗質量W2： 1）內膽環(huán)向焊縫 A=δb=83=24mm2 ；L=πD=2200=6908mm；ρ=；η=99% W21=AρL1/η =1/= 2）外膽環(huán)向焊縫 A=δb=103=40mm2 ；L=πD=2300=7222mm；ρ=；η=99% W22=AρL1/η =1/= W2=3W21+3W22=+=（3）人孔焊縫消耗質量W3： A內= ；A外=109mm2；L=πD=530=；ρ=；η=55% W31=A內ρL1/η =1/= W32=A外ρL1/η =1/= W3=W31+W32=+=（4）補強圈焊縫消耗質量W4： W4=（5）接管焊縫消耗質量W5： 1）壓力表口和溫度計口焊縫 A內= ；A外=109mm2；L=πD=25=；ρ=；η=55% W內51=A內ρL1/η =1/= W外51=A外ρL1/η =1/= 2）排空口焊縫 A內= ；A外=109mm2；L=πD=45=；ρ=；η=55% W內52=A內ρL1/η =1/= W外52=A外ρL1/η =1/= 3）安全閥口、排污口、液料進出口焊縫 A內= ；A外=109mm2；L=πD=76=；ρ=；η=55% W內53= A內ρL1/η =1/= W外53=A外ρL1/η =1/= W5=2W內51+ 2W外51+W內52+W外52+4W內53+ 4W外53= （6）故所有焊縫消耗量總計為 W總=W1+ W2+W3+W4+W5=+++