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真人app立式空气储罐设计

发布时间:2020-06-28 05:44

  立式空气储罐设计_机械/仪表_工程科技_专业资料。设计任务书 设计题目:0.5m3 的立式压缩空气储罐 已知工艺参数如下: 介质:空气 设计压力:0.5MPa 使用温度:0--100℃ 几何容积:0.5 m3 规格:600*6*2050 设计要求:

  设计任务书 设计题目:0.5m3 的立式压缩空气储罐 已知工艺参数如下: 介质:空气 设计压力:0.5MPa 使用温度:0--100℃ 几何容积:0.5 m3 规格:600*6*2050 设计要求: (1)根据给定条件确定筒体径、长度、封头类型等,然后确定有 关参数(容器材料、许用应力、壁厚附加量、焊缝系数等) (2)进行焊接接头设计,附件设计等。 1、真人app。设计数据……………………………………………………………………4 2、容器主要元件的设计………………………………………………………5 2.1 封头的设计 2.2 人孔的选择 2.3 接管和法兰 3、强度设计……………………………………………………………………8 3.1 水压试验校核 3.2 圆筒轴向应力弯矩计算 4、 焊接结构分析…………………………………………………………… 10 4.1 储气罐结构分析 4.2 零件工艺分析 4.3 焊缝位置的确定 5、 焊接材料与方法选择……………………………………………………11 5.1 母材选择 5.2 焊料选择 5.3 焊接工艺及技术要求 6、焊接工艺工程………………………………………………………………12 6.1 焊前准备 6.2 储罐的安装施工顺序 6.3 装配与焊接 6.4 质量检验、修整处理、外观检查 6.5 焊缝修补 7、焊接工艺参数……………………………………………………………15 8、焊接工艺设计心得体会…………………………………………………16 9、参考文献…………………………………………………………………16 1.设计数据 表 1-1 序号 名 称 指 标 1 设计压力 MPa 1.0 2 设计温度℃ 100 3 最高工作压力 MPa 1.0 4 最高工作温度℃ 100 5 工作介质 压缩空气 6 主要受压元件的材料 Q235-A 7 焊接接头系数 0.85 8 腐蚀裕度 mm 2.0 9 全容积 0.5 10 规格 600*6*2050 进出料接管的选择 材料:容器接管一般应采用无缝钢管,所以液体进料口接管材料选择无缝钢管,采 用无 缝钢管标准 GB8163-87。材料为 16MnR。 结构:接管伸进设备切成 45 度,可避免物料沿设备壁流动,减少物料对壁的 磨损与腐 蚀。 接管的壁厚要求:接管的壁厚除要考虑上述要求外,还需考虑焊接方法、焊接参数、 加 工条件、施焊位置等制造上的因素及运输、安装中的刚性要求。一般情况下,管壁厚 不宜小 于壳体壁厚的一半,否则,应采用厚壁管或整体锻件,以保证接管与壳体相焊部 分厚度的匹 配。 不需另行补强的条件:当壳体上的开孔满足下述全部要求时,可不另行补强。 ① 设计压力小于或等于 2.5Mpa。 ② 两相邻开孔中心的距离应不小于两孔直径之和的 2 倍。 ③ 接管公称外径小于或等于 89 ㎜。 ④ 接管最小壁厚满足以下要求。 手孔的选择 根据 HG/T 21531-2005-1《回转盖带颈对焊法兰手孔》,查表 3-3,选用凹凸面的法兰,其 明细尺寸见下表: 表 2-2 手孔尺寸表 单位:mm 密封面 凹凸面 D 300 型式 MFM b1 23.5 公 称 压 0.5 力 PN MPa D1 250 b2 28 公 称 直 250 径 DN H1 180 A 385 dw s 1596 H 2 89.5 B 175 d0 30 螺柱数量 8 螺母数量 16 螺柱尺寸 M24*120 d 146.4 b 28 L 250 总质量 kg 34.1 开孔补强结构: 压力容器开孔补强常用的形式可分为补强圈补强、厚壁管补强、整 体锻件补强三种。 补强圈补强是使用最为广泛的结构形式,它具有结构简单、制造方便、原材料易解决、安全、 可靠等优点。在一般用途、条件不苛刻的条件下,可采用补强圈补强形式。 2 容器主要元件的设计 2.1 封头的设计 从受力与制造角度分析,球形封头是最理想的结构形式,但其缺点是深度大,冲压较困难; 而椭圆形封头深度比半径小,易于冲压成型,是目前低压容器中用的较多的,故采用标准椭 圆形封头,各参数与筒体相同,则封头的设计厚度也为 6mm 压缩空气气储罐应设置排污口,进气口,出气口,手孔,压力表口,安全阀口 2.2 接管设计 1.1 进气管φ273×6 接管采用φ273×6 的无缝钢管,伸出长度为 200mm 。本储罐的设计压力为 1Mpa,设计温度 为 100℃,板式平焊法兰可满足此要求,由于设计压力为 1Mpa,所以选 2.5 Mpa 等级的板式 平焊凸面法兰。法兰标记为:DN100-PN2.5 RF 1.2 出气管φ108×5;采用φ108×5 的无缝钢管,伸长度为 10mm,钢管弯制 R100mm 的圆 弧。配用板式平焊凸面法兰。法兰标记: DN100-PN2.5 RF 1.3 排污管φ38×3 采用 Q235A 号钢无缝钢管,伸 10mm,弯制 R100mm 的圆弧。配用板式 平焊凸面法兰。 法兰标记:DN30-PN2.5RF 1.4 安全阀接管 157×5 的无缝钢管。 安全阀尺寸由安全阀泄放量决定。本贮罐选用,配 用板式平焊凸面法兰。接管伸出筒体外 200mm。法兰为标记:DN150-PN2.5 RF 1.5 压力表接管,采用管螺纹接管。配用凸面螺纹法兰。法兰为:DN15-PN2.5 RF 2.3 接管和法兰 压缩空气气储罐应设置排污口,进气口,出气口,手孔,,温度计口,压力表口,安全阀 口。 查 HG/T 20592-2009《钢制管法兰》中表 8.2 3-3 PN 带颈对焊钢制管法兰,选取各管口公 称直 查 HG/T 20592-2009《钢制管法兰》中附录 D 中表 D-5,得各法兰的质量。 查 HG/T 20592-2009《钢制管法兰》中表 3.2.2,法兰的密封面均采用 MFM(凹凸面密封)。 表 2-3 选择工艺接管 外伸长度 工称尺寸 连接尺寸标准 200 100 PN1.6 DN200 HG20592-97 200 100 M161.5 YB231-70 150 40 PN1.6 DN32 HG20592-97 100 25 M201.5 YB231-70 200 150 100 25 31 YB231-70 形 式 RF RF RF RF RF RF 用途或名称 出气口 进气口 安全阀口 压力表口 手孔 排污口 压力容器焊接接头的分类 A 类接头:圆柱形壳体筒节的纵向对接接头,球形容器和凸形封头瓜片之间的对接接头, 球形容器的环向对接接头,与筒体封头之间的对接接头,大直径焊接三通支管与母管相接的 对接接头。 B 类接头:圆柱形、锥形筒节之间的环向对接接头,接管与筒节间及其与法兰相接的环向 对接接头,除球形封头外的各种凸形封头与筒身相接的环形接头。 C 类接头:法兰、平封头、端盖、管板与筒身、封头和接管相连的角接接头,凹封头与筒 身间的搭接接头以及多层包扎容器层板间纵向接头等。 D 类管、人孔圈、手孔盖、加强圈、法兰与筒身及封 头相连接的 T 形或角接接头。 3.强度设计 3.1 水压试验校核 试验压力=1.25P=1.250.5=0.625Mpa 275=210.375 MPa 即 0.9所以水压试验合格。 3.2 圆筒轴向应力弯矩计算 圆 筒 的 平 均 半 径 =/2 +/2=600/2+4/2=302mm F=mg/2=13.02kN。 1 圆筒中间截面上的轴向弯矩 如图 3-1: (3-1) 圆筒的薄 (3-4) (3-3) 鞍 座 反 力 根据 JB/T 4731-2005 中式 7-2,得: = = =1.47N (4-5) 2 鞍座平面上的轴向弯 矩 根据 JB/T 4731-2005 中式 7-3,得: = =-21700220=-5.25Nmm 4 焊接结构分析 4.1 储气罐结构分析 储气罐属于一类压力容器,它是由钢制气瓶(以下简称钢瓶)、多孔性填料、溶剂、溶解乙 炔及附件等组成。钢瓶按照国家劳动部颁布的《气瓶安全监察规程》和 GBS100 《钢质焊接气 瓶设计、制造和检验》,在制造过程中对焊接质量的要求很高。根据国家劳动部 1993 年颁布 的《储气罐安全监察规程》及 GBl1638-89《溶解乙炔气瓶》的规定.钢瓶主体材料必须采用 平炉、电炉或氧气转炉抬炼的镇静钢,以获得良好的成形和焊接性能。 4.2 零件工艺分析 如零件图所示,其结构不复杂,是大量生产,体积适中,应选用焊接。 焊接制造该零件的过程中,虽然零件结构简单,在焊接过程中,主要考虑是零件的氧化。 上、下封头拉伸成型后,因开口端变形大,冷变形强化严重,加上板材纤维组织的影响,在 残余应力作用下很容易发生断裂。为防止裂纹产生,拉伸后应进行再结晶退火。为了减少焊 接缺陷,焊件接缝附件必须严格清理铁锈、油污;为去除残余应力并改善焊接接头的组织与 性能,瓶体焊接后应该进行整体正火处理,至少要进行去应力退火。 4.3 焊缝位置的确定 有关锅炉、压力容器规程中对焊缝的数量和布置做了具体的规定 (1)筒体拼接时,筒节的长度 2000mm;每节筒体,纵向焊缝的数量:筒体径Di=600mm, 拼接焊缝 1 条;相邻筒节的纵向焊缝应相互错开,两焊缝中心线间的外圆弧长不得小于钢板 厚度的 3 倍,且不得小于 100mm。 (2)封头应尽量用整块钢板制成。封头、的径Di=600mm,拼接焊缝不多于 1 条;封头拼 接焊缝离封头中心线Di,并不得通过扳边人孔,且不得布置在人孔扳边圆 弧上;管板上整条拼接焊缝不得布置在扳边圆弧上,且不得通过扳边孔;由中心圆板和扇形 板组成的凸形封头,焊缝的方向只允许是径向和环向的。径向焊缝之间的最小距离应不小于 壁厚的 3 倍,且不小于 100mm。 (3)受压元件主要焊缝及其邻近区域,应避免焊接零件。如不能避免时,焊接零件的焊 缝可穿过主要焊缝,而不要在焊缝及其邻近区域中止。 (4)开孔、焊缝和转角要错开。开孔边缘与焊缝的距离应不小于开孔处实际壁厚的 3 倍, 且不小于 100mm。在凸形封头上开孔时,孔的边缘与封头周边间的投影距离应不小于封头外径 的 10%。开孔及焊缝不允许布置在部件转角处或扳边圆弧上,并应离开一定距离。 5 焊接材料与方法选择 5.1 母材选择 根据容器的工作条件确定对材料和制造工艺的要求。对于一般容器重量大小不是主要问 题,所以用焊接性好的低碳钢或低合金结构钢。本设计选用 Q235-A,其化学成分和力学性能如 下。 化学成分 钢号 Q235-A C Mn Si S P 0.14~ 0.3 0.1 ≤ ≤ 0.22 0~ 2~ 0.050 0.045 0.6 0.3 5 0 力学性能 钢号 板厚 抗拉强 屈服强 试验温 缺口形 /mm 度 度σs 度/℃ 式 σ /Mpa b/Mpa Q235-A 4 375 235 100 V 5.2 焊料选择 焊接采用焊条电弧焊,焊条型号为 J422,图中未标明焊接接头形式与尺寸按 GB985-88《气 焊、手工电弧焊及气体保护焊焊逢坡口的基本形式与尺寸》进行选用。所有角焊缝焊脚高度, 除注明者外,均为两相焊较薄者的厚度,且须连续焊。 5.3 焊接工艺及技术要求 焊缝分散原则;避免焊缝多条相交原则;对称质心布置原则;避开应力复杂区或应 力 峰值去原则;对接钢板的等厚连接原则;接头设计的开敞性原则;焊接坡口的设计原 则(焊 缝填充金属尽量少;避免产生缺陷;焊缝坡口对称;有利于焊接防护;焊工操作 方便;复合 钢板的坡口应有利于减少过渡层焊缝金属的稀释率)。 属结晶凝固而形成接缝,焊接材料为碳钢、低合金钢、不锈钢,应用围广,适用短小 焊 缝及全位置施焊,可适用在静止、冲击和振动载荷下工作的坚固密实的焊缝焊接,这 种方法 灵活方便,适应性强,设备简单,维修方便,生产率低,劳动强度高。 封头与圆筒等厚采用对接焊接。平行长度任取。坡口形式为 I 型坡口。 6、焊接工艺工程 6.1 焊前准备 焊前,坡口两侧各 10mm 围的铁锈,应打磨干净,露出金属光泽。用丙酮清洗坡口附近的 油污。焊剂和焊条按规定烘干,300~350℃保温 2h。注意焊剂中不要混入铁屑、碎石等杂物。 不要强行组装,避免应力过大;引弧板要对齐焊缝,地线连接牢固。 上、下封头的焊接采用对接接头,为保证环焊缝开设 60°的正面 V 形坡口,在钢瓶部装上 衬垫,用手工电弧焊完成封头的定位焊接和衬垫与筒体的连接,装配时间隙为 0~1mm,如图 7-1。然后清理干净手工电弧焊药皮,并且将焊点用磨光机打磨平整。 6.2 储罐的安装施工顺序 定顶立式圆筒形钢制焊接储罐的安装普遍采用倒装法施工工艺,即在罐底铺设、焊接之后, 先组装焊接顶层壁板及包边角钢,再组装焊接罐顶,然后自下而上依次组装焊接每层壁板, 直至底层壁板。 2.预制完毕的封头、罐壁板、包边角钢在堆放、运输和起吊过程中应采取有效措施防止变 形。 3 罐体安装前必须对甲苯罐基础按土建基础设计文件中的要求和 GBJ128-90 中有关对基础 的要求进行检查、验收合格后方可进行安装。 4.罐体安装完毕验收合格后,罐体外表面刷二遍底漆-环氧树脂漆,二遍面漆-聚氨酯面漆, 涂层厚度参照国家标准规定执行。 5.罐壁纵焊缝进行大于等于 10%,T 形焊缝进行大于等于 15%,和环焊缝进行大于等于 1%的 X 射线无损探伤。探伤合格标准按 GB3323-87〈钢焊接射线照相底片等级分类法〉III 级评定。 6.4 质量检验、修整处理、外观检查 (1)质量检验: 整体结构质量:结构的几何尺寸、形状和性能 焊缝质量: 与结构的强度和安全相关,如无损检测等 强度评定:压力试验、气密性实验等,断裂评定:防脆断、防疲劳评定等 (2)修整处理: 变形矫正:手工矫正、机械矫正、火焰矫正 热 处 理:焊后热处理,整体或局部热处理除应力 缺陷修整:焊接缺陷等 清洗防护、外观处理:除锈、氧化皮清理、酸洗、抛光、油漆防护等 (3)外观检查: ①检查前将熔渣、飞溅物清理干净,焊缝及热影响区不得有裂纹、气孔、夹渣或弧坑等缺 陷; ②焊缝表面质量标准缝合设计要求,见下表 ③屈服点大于 390MPa 或厚度大于 25mm 的低合金钢的地圈壁板纵缝不得有咬边; ④屈服点大于 390MPa 的钢板,表面焊疤应在磨平后进行渗透探伤或磁粉检测,无裂纹为 合格。 6.5 焊缝修补 ①深度超过 0.5mm 的划伤、电弧擦伤、焊疤等有害缺陷,应打磨平滑,打磨修补后的钢板 厚度用大于等于钢板名义厚度扣除负偏差;缺陷深度或打磨深度查过 1mm 时应进行补焊并打 磨。 ②屈服点大于 390MPa 的低合金钢缺陷清理后应进行探伤,确认无缺陷后进行补焊,修补 后打磨平滑再做探伤;焊缝修补宜采用回火焊道。 ③根据缺陷的探测埋深确定缺陷的清除面,清除深度不宜大于板厚的 2/3. ④焊缝的修补必须严格按焊接工艺,严格控制线能量,修补长度不应小于 50mm。 ⑤顶板的焊缝缺陷因其板材较薄可直接修补。 ⑥同一部位返修次数不宜超过 2 次。 7 焊接工艺参数 焊接材质:焊条 J422 直径 2mm 坡口形式:V 形坡口 60 度 焊接电流:180A 焊接电压:20V 电源及接法:直流正接 焊接速度:2.44mm/s (7) 焊接位置:平焊 每个位置均采用此工艺进行焊接 焊缝焊接工艺卡片 产 品 名 储存罐 产 品型 称 号 母材 Q235-A 规格 焊缝位置 筒体环缝、封头和筒体 焊缝、接头与筒体焊缝、接 头与封头焊缝、补强圈焊接 节点 4mm 电 源极 电 电 焊 接 速 性 流压度 层次 焊接方法 封底焊 接 SMAW 牌号 E4303 规格 直 流 正 180 20 2 接 A KV mm 2.44 mm/s 技术要求: 清除坡口两侧表面 20mm 的油污,锈蚀,尘土。 定位焊条选 E4303. 8.焊接工艺设计心得体会 通过这次课程设计,让我对化工设备机械有了进一步的认识。 设计时要有一个明确的思路,要考虑多种因素包括环境条件和介质的性质等再选择合适的 设计参数,对罐体的材料和结构确定之后还要进行一系列校核计算,包括筒体、封头的应力 校核,以及鞍座的载荷和应力校核。校核合格之后才能确定所选设备型符合要求。 通过这次设计对我们独自解决问题的能力也有所提高。在整个过程中,我查阅了相关书籍 及文献,取其相关知识要点应用到课设中,而且其中有很多相关设备选取标准可以直接选取, 这样设计出来的设备更加符合要求。在设计的最后附有设备图,在绘图的整个过程中,我对 制图软件的操作更加熟悉。 这次课设的书写中对格式的要求也很严格,在老师的指导下我们按照毕业设计的格式要求 完成课设。这就为我们做毕业设计打下了基础。 因为的知识有限,所做出的设计存在许多缺点和不足,请老师做出批评和指正。最后感老 师对这次课设的评阅。 9.参考文献 【1】 GB150-1998《钢制压力容器》 【2】 《压力容器与化工设备使用手册》化学工业 【3】 JBT4736-2002《补强圈》 【4】 GB/T 9115.1-2000 《平面、突面对焊钢制管法兰》 【5】 GB 6654-1996 《压力容器用钢板》

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