【正文】 0 M16 100 17 30 3 j 壓力表口 20 M12 75 13 24 k 溫度計(jì)口 20 M12 75 13 24 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 鞍座選型和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 鞍座選型 該臥式容器采用雙鞍座式支座，根據(jù)工作溫度為 20~48℃ ，按 JB/T 47312020 選擇鞍座材料為 16MnR，使用溫度為 20~250℃ ，許用應(yīng)力為[σ]sa= 170MPa。 m=m1+2m2+m3+m4=≈134344kg （ 211） 每個(gè)鞍座承受的重量為 G/2=mg / 2=134344由此查 JB 容器支座。有墊板的鞍座，筋板數(shù)為 6。 由標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭 2)(2 ??hHDi （ 212） 有 h=HDi / 4=6152300 / 4=40mm 故 A≤(L+2h)=(8400+240)=1696mm 由于接管比較多，所以固定支座位于儲(chǔ)罐接管較多的左端。若支座靠近封頭，則可充分利用罐體封頭對支座處圓筒截面的加強(qiáng)作用。 A≤ =1159= mm ,取 A=570 mm 。 查《鋼制管法蘭、墊片、緊固件》得人孔法蘭 。液面計(jì)通過法蘭與設(shè)備連接在一起。選擇安全閥的公稱壓力 PN=25kg/cm2，最高工溫度為 150℃ ，材料為可鍛鑄件的彈簧微啟式安全閥，型號(hào)為 A41H25。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 第 3 章 應(yīng)力校核 水壓試驗(yàn)應(yīng)力校核 試驗(yàn)壓力 試驗(yàn)壓力： PT= 1 8 ][ ][ ==tσσ MPa （ 31） 圓筒的薄膜應(yīng)力： 55 3162 )1623 00(39 )( ?? ????? e eiTT DP ? ?? MPa （ 32） =345＝ MPa＞ σT＝ ， 合格 0. 9 0. 9 1 34 5 31 0. 5s M P a?? ? ? ? ? 即 sT?? ?? ， 所以水壓試驗(yàn)合格。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 υ[σ]t=146= MPa [σ]cr=B= 在水壓試驗(yàn)條件下，軸向拉應(yīng)力不得超過 =345= MPa，壓應(yīng)力不應(yīng)超過 min{， B}=min{345,}= σ1， σ2＜ [σ]t= 合格 壓應(yīng)力： |σ1|， |σ4|[σ]tcr= MPa 合格 σT[σ]cr= 合格 切向剪應(yīng)力的計(jì)算及校核 圓筒切向剪應(yīng)力的計(jì)算 因 A≤，帶來的加強(qiáng)作用，根據(jù)包角 θ=120176。 τ=K3eiRFδ = ??? 161150 = MPa （ 311） 圓筒的切應(yīng)力不應(yīng)超過設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力的 倍。 = ?? ? = MPa （ 312） 由內(nèi)壓引起的拉伸應(yīng)力（ K=） σh=ciKPDδ2 = 310162 ?? ?? = MPa （ 313） τh+σh=+= ＜ [σ]t= 合格 鞍座應(yīng)力計(jì)算并校核 1 水平應(yīng)力 由包角 θ=120176。 σ9=0bHFss = 10250 3?? = MPa （ 316） 3 應(yīng)力校核 對于 16MnR 鞍座材料的許用應(yīng)力 [σ]sa=345 MPa σ9=32 [σ]sa=230 MPa 合格 地震引起的地腳螺栓應(yīng)力 鞍座上地腳螺栓 n=2，筒體軸線兩側(cè)螺栓間距 l2=1460mm 。 = = MPa （ 319） 根據(jù)使用溫度為 20~48℃ ，選用 GB/T 700 規(guī)定的 Q345 為地腳螺栓材料， [σ]t=170 MPa 查 JB/T 47312020，載荷組合系數(shù) K0= 。在規(guī)定的使用溫度和對應(yīng)的工作壓力下，應(yīng)保證安全可靠，罐體的基本結(jié)構(gòu)部件應(yīng)包括人孔、封頭、筒體、法蘭、支座。 2 封頭 按幾何形狀不同，有橢圓形封頭，球形封頭，蝶形封頭，錐形封頭和平蓋等各種形式。此儲(chǔ)氣罐選擇的是橢圓形封頭。當(dāng)封頭直徑較大，超出生產(chǎn)能力時(shí)，多采用分片成形方法制造，分片成形控制難度大，易出現(xiàn)不合格產(chǎn)品。 從封頭成形方式講，有冷壓成形、熱壓成形和旋壓成形。 采用調(diào)質(zhì)鋼板制造的封頭或封頭瓣片，為不破壞鋼板調(diào)質(zhì)狀態(tài)的力學(xué)性能，節(jié)省模具制造費(fèi)用，往往采用多點(diǎn)冷壓成形法制造。鋼板在高溫下沖壓產(chǎn)生塑性變形而成形，此時(shí)對于有些材料（如正火態(tài)鋼板），由于改變了原始狀態(tài)的力學(xué)性能，為恢復(fù)和改善其力學(xué)性能，封頭沖壓成形后還要做正火、正火 +回火或淬火 +回火等相應(yīng)的熱處理。 3 接管和法蘭 接管和法蘭作用是連接或供人進(jìn)入容器內(nèi)部的，是容器的主要組成部分。 4 密 封元件 密封元件是兩法蘭之間保證容器內(nèi)部介質(zhì)不發(fā)生泄漏的關(guān)鍵元件。 5 支座 臥式容器主要采用鞍式支座。 2 制造筒體、封頭、人孔接管、用 16MnR 鋼板符合 GB66541996 及第二次改造通知單的規(guī)定，人孔法蘭蓋用鋼板正火狀態(tài)供貨。 3 設(shè) 備 焊 接 工 藝規(guī) 程 按 照 JB/T47092020，焊接工藝評(píng)定按照J(rèn)B47082020。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 4 設(shè)備中每條 A 、 B 類焊接接頭應(yīng)進(jìn) 行 100% 射線檢測，按照J(rèn)B/ 的規(guī)定，二級(jí)合格。 5 設(shè)備應(yīng)進(jìn)行整體焊后消除應(yīng)力熱處理，熱處理后不得在設(shè)備本體上進(jìn)行施焊。 B、 D 類焊接接頭進(jìn)行硬度檢測，其硬度應(yīng)小于等于 200HB。 7 未注明角接接頭焊腳高度均等于兩相焊件中之較薄件的厚度，且須為連續(xù)焊。水壓試驗(yàn)應(yīng)力見技術(shù)要求表。 9 水壓試驗(yàn)合格后，應(yīng)進(jìn)行氣 密性試驗(yàn)，試驗(yàn)應(yīng)力見技術(shù)特性表。 11 設(shè)備的油漆、包裝、運(yùn)輸按照 JB/T47112020《壓力容器涂覆與運(yùn)輸包裝》的規(guī)定。 13 固定支座的連接采用一個(gè)螺母擰緊；活 動(dòng)支座用兩個(gè)螺母，第一個(gè)螺母不擰緊，與支座的距離為 1 至 3 毫米，用第二個(gè)螺母鎖緊。 材料的選擇 對受內(nèi)壓的簡體，由于其工作介質(zhì)為液化石油氣，考慮其腐蝕性小，洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 再綜合其經(jīng)濟(jì)效益 考慮 選擇 16MnR 作為材料。 16Mn 鋼是在低碳鋼的基礎(chǔ)上加入了少量合金，其加工性能．與低碳鋼相似，具有較好的塑性和焊接性。 焊接技術(shù)特性及要求 技術(shù)特性 液化石油氣儲(chǔ)罐材料 16MnR，工作壓力在 MPa，屬于第三類壓力容器，設(shè)計(jì)壓力 MPa，工作溫度 19～ 50℃ ，設(shè)計(jì)溫度 50℃ ，腐蝕裕度 ，焊接接頭系數(shù) ，液壓試驗(yàn)壓力 （臥放），全容積 38m3，充裝系數(shù) ，安全閥開啟壓力 。 2 焊接采用電弧焊，焊條型號(hào)，低合金鋼之間 E5016，碳鋼間 E4303 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 3 焊接接頭的形式及尺寸按圖要求，角焊縫的焊腳高度為較薄件的厚度，法蘭的焊接按相應(yīng)的法蘭標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，對接接頭與角接接頭需 全焊透，接管焊縫成形表面均應(yīng)圓滑過渡，不得有裂紋、咬邊、及棱角 。 5 筒體長度小于 15m，塔體直線度允差偏差不大于 ＋ 8，12mm，安裝垂直度允差為 12mm。 7 殼體用鋼板軋制，逐張進(jìn)行 19℃ 夏比（ V 型缺口）沖擊試驗(yàn)（橫向），三個(gè)試樣沖擊平均值不得低于 20J，允許其中一個(gè)試樣沖擊功小于平均值，但不得小于 14J。 9 支座簡體與封頭的焊接接頭必須 采用全焊透連續(xù)焊，并進(jìn)行磁粉檢測，符合 JB/T473042020 中 I 級(jí)為合格 。 11 熱處理后，設(shè)備本體不得再行施焊 。為 D 類焊縫。金屬牌號(hào)及規(guī)格： 16MnR 1 焊接方法的選擇 手工電弧焊的優(yōu)點(diǎn)：焊接設(shè)備價(jià)格低 ， 簡單；焊條品種齊全，可以焊接多種不同的金屬，包括最常用的金屬和合金；在狹窄空問焊接的場合，采用手工電弧焊比較方便、實(shí)用；對于同樣的焊接設(shè)備，采用不同的電流設(shè)置，獲得滿足使用要求的焊縫；適合各種位置的焊接；與氣體保護(hù)焊相比，不易受到風(fēng)的影響；對焊接金屬的最大厚度沒有限制；在大多數(shù)天氣情況下都可以進(jìn)行焊接。 埋弧自動(dòng)焊的優(yōu)點(diǎn)是：生產(chǎn)效率高。因?yàn)槁窕∽詣?dòng)焊時(shí)焊絲上無藥皮，焊絲可很長，并能連續(xù)洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 送進(jìn)而無需更換焊條。板厚 30 毫米以下的自動(dòng)焊可 1 不開坡口， 而且焊接變形小；焊劑層對焊縫金屬的保護(hù)好，所以焊縫質(zhì)量好；節(jié)約鋼材和電能。除減少勞動(dòng)量以外，由于自動(dòng)焊看不到弧光，焊接過程中發(fā)出的氣體量少，這對保護(hù)焊工眼睛和身體健康是有益的。 綜合考慮由于進(jìn)行的是雙面焊縫，手工電弧焊設(shè)備簡單，操作方便適合全位焊接的特點(diǎn)，因而內(nèi)面采用手工電弧焊而外面 采用加入熔深，提高生產(chǎn)率，采用埋弧焊。 2 坡口形式 由于焊接厚度為 18mm，因而需要開坡口，由于厚度比較厚，若開 V型坡口的話，產(chǎn)生較大的開口，一方面會(huì)浪費(fèi)較多的焊條，而且焊接費(fèi)時(shí)間，若開 U 型坡口的話，可以減小開口，而且 U 型坡口有利于焊劑的流入，同時(shí)可以減小焊接應(yīng)力，減少裂紋的產(chǎn)生。根據(jù)被焊金屬材料的類型，選擇相應(yīng)焊洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 條種類的大類。 （ 2） 焊絲的選擇：藥芯焊絲國內(nèi)應(yīng)用 尚不普遍，活性焊絲主要用于氣體保護(hù)焊，故選擇實(shí)芯焊絲。 （ 3） 焊劑的選擇：說明： JQSJl01 是氟堿型燒結(jié)焊劑，堿度約為 ，灰色圓形顆粒，粒度為 ～ （ 10～ 60 目 ）。 其用途是配合 適當(dāng)?shù)暮附z（如 H08MnA、 H10Mn H08MnMoA、H08Mn2MoA 等），可焊接多種低合金結(jié)構(gòu)鋼，如船體、鍋爐水力容器、管道等。 表 42 焊劑參考成分 (%) S P SiO2+TiO2 CaO+MgO Al2O3+MnO CaF2 ≦ ≦ 15~25 25~35 20~30 15~25 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 表 43 熔 敷 金 屬力學(xué)性能（按 GB/T52931999） 項(xiàng)目配合焊絲 δ b (MPa) δ s (MPa) δ 5(%) Akv(J) 室溫 0℃ 20℃ 40℃ H08MnA 415~550 ≧ 330 ≧ 22 ≧ 150 ≧ 110 ≧ 80 ≧ 27 H10Mn2 480~650 ≧ 400 ≧ 22 ≧ 150 ≧ 110 ≧ 80 ≧ 27 H08MnMoA 550~650 ≧ 420 ≧ 20 ≧ 90 ≧ 70 ≧ 34 H08Mn2MoA 620~750 ≧ 500 ≧ 20 ≧ 90 ≧ 70 ≧ 34 _ 配合 H10MnSi 等焊絲可焊接低碳鋼和 某些低合金鋼 (16MnR)結(jié)構(gòu)。 5 工藝要求 （ 1） 坡口加工：機(jī)加工 坡口處理方法：為不影響焊接質(zhì)量，在施焊前應(yīng)當(dāng)清除坡口以及母材兩側(cè)表面 20mm 范圍內(nèi)（以離坡口邊緣的距離計(jì)算）的氧化物，油污，熔渣以及其他由害物質(zhì)。 （ 2） 焊接電流的確定 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 根據(jù)焊條直徑查《過程裝備制造與檢測》確定焊接電流為 200~270A。電弧過長則不穩(wěn)定，熔深淺，熔寬增加，易產(chǎn)生咬邊 等缺陷，同時(shí)空氣容易侵入，易產(chǎn)生氣孔，飛濺嚴(yán)重，浪費(fèi)焊條，電能 效率低。 （ 4） 焊接 速度 V 的確定 由書本查得焊接線能量約為 E=qv=18KJ/cm 由焊接線能量公式 E=qv=～ 20cm/min 選擇焊接速度約為 18cm/min。 （ 5） 層數(shù)的確定 厚板焊接一般要開坡口，同時(shí)采用多層多道焊，每層焊接厚度 不 超過5mm，手工電弧焊一次最大熔深約為 6～ 8mm 當(dāng)每層厚度約為焊條直徑的～ 倍時(shí)， 生 產(chǎn)效率高。 （ 6） 焊鉗，焊接電纜的確定 由《過程裝備制造 與檢測》選擇 G325 可以滿足焊接要求 。 根據(jù)手工電弧焊工藝參數(shù)的確定方法依次確定各參數(shù)如 下 表 ： 表 44 手工電弧焊工藝參數(shù) 焊接牌號(hào)及焊絲焊劑 焊絲直徑（㎜） 電源種類及極性 焊接電流（ A） 焊接電壓 (V) 焊接速度 (cm/min) J507 H10MnSi+SJ101 5 直流反接 4001200 3236 22 筒體體的焊接 詳圖如下 ： 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 圖 43 接管與殼體焊縫詳圖 圖 44 接管與底封頭焊接詳圖 各筒節(jié)縱向焊縫焊接工藝分析 由 GB1501998《鋼制壓力容器》規(guī)定，圓筒部分的縱向接頭，球形封頭與圓筒連接的環(huán)向接頭，各類凸形封頭中的所有焊接接頭以及嵌入式接洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 管，與殼體對接連接的接頭均屬 A 類焊接接頭。因而經(jīng)確定筒節(jié)環(huán)向焊縫為 B 類焊