1、课程设计说明书18 浓硫酸储罐3M专业班级： 13030143 姓 名： 畅 杰 学 号： 1303014222 中北大学材料科学与工程学院任务书一、设计题目： 卧式贮罐结构设计（18m 3，浓硫酸，常温）二、设计目的1. 综合应用所学基础课和专业基础课“焊接结构”的理论知识与技能，去分析和解决工程实际问题，使理论深化，知识拓宽，专业技能得到进一步延伸。2. 通过课程设计，使学生学会依据设计任务进行资料收集和整理，能正确运用工具书，掌握焊接结构设计程序、方法和技术规范，提高工程设计计算、理论分析、技术文件编写的能力，提高计算机的应用能力。3. 学习工程设计中技术方案的论证和选择的思想方法。4.
2、 培养学生独立思维和思考的能力。三、设计的任务及要求1. 设计前详细研究和分析设计任务书和指导书，明确设计要求和设计内容，根据原始数据和工作条件，复习有关课程，参考有关资料，对所设计项目进行方案比较选出最优方案，确定一个较全面合理的设计方案。2. 根据已经制订的设计方案进行主要结构件的强度计算，要计算精确，步骤完整，理论依据全面，并且写出设计说明书，设计说明书按照统一封面，统一格式撰写装订。说明书内容包括任务书、目录、正文（设计方案、具体设计步骤及计算）、参考文献几部分。3. 根据设计方案和计算数据绘制结构装配图 1 张和主要零件图，绘图要求考虑周到，认真全面；各种标注准确标准。I目录绪论 .
3、1第一章 设计参数的选择 .21.1 筒体材料的选择 .21.2 公称直径的确定 .21.3 设计压力 .21.4 设计温度 .31.5 焊接接头系数 .3第二章 设备的结构设计 .42.1 圆筒厚度的设计 .42.2 封头的设计 .42.2.1 封头厚度的设计 .42.2.2 封头的结构尺寸（封头结构如下图 1） .52.3 鞍座选型和结构设计 .52.3.1 鞍座选型 .52.3.2 鞍座位置的确定 .62.4 卧式贮罐的附件及其选用 .72.4.1 接管和法兰 .72.4.2 垫片的选用 .102.4.3 螺栓（螺柱）的选择 .102.5 人孔的选择 .10II2.6 液面计的选择 .1
4、02.7 安全阀的选择 .11第三章 容器强度的校核 .113.1 水压试验应力校核 .113.2.筒体轴向弯矩计算 .113.3.筒体轴向应力计算及校核 .123.4.筒体和封头中的切向剪应力计算与校核 .143.5.封头中附加拉伸应力 .143.6.筒体的周向应力计算与校核 .143.7.鞍座应力计算与校核 .153.7.1 应力及强度校核 .153.7.2 断面应力校核 .163.7.3 板组合截面应力计算及校核 .163.8 地震引起的地脚螺栓应力 .173.9 开孔补强设计3.9.1 补强设计方法判别 .183.9.2 有效补强范围 .183.10 有效补强面积 .193.11 补强
5、面积 .19第四章: 卧式贮罐的焊接 .204.1 焊缝布置 .204.1.1 接头的选择 .204.1.2 焊缝的布置 .21III4.2 焊接方法 .224.3.焊接顺序 .224.3.1 焊前清理 .224.3.2 焊接过程和顺序 .22特别鸣谢 .24参考文献 .250绪论近年，压力容器被广泛应用于现代的工业、民用及军用等部门。压力容器在社会各行各业的生产、储存、运输等方面具有不可取代的地位，在发展国民经济、巩固国防、解决人们衣食住行等方面起着极为重要的作用。目前我国普遍采用常温压力贮罐, 常温贮罐一般有两种形式: 球形贮罐和圆筒形贮罐。球形贮罐和圆筒形贮罐相比: 前者具有投资少 ,
6、金属耗量少, 占地面积少等优点, 但加工制造及安装复杂, 焊接工作量大, 故安装费用较高。一般贮存总量大于 5003m或单罐容积大于 200 3m时选用球形贮罐比较经济 ; 而圆筒形贮罐具有加工制造安装简单, 安装费用少等优点, 但金属耗量大占地面积大, 所以在总贮量小于 500 3m, 单罐容积小于 100 3时选用卧式贮罐比较经济。圆筒形贮罐按安装方式可分为卧式和立式两种。一般选用卧式圆筒形贮罐, 只有某些特殊情况下(站内地方受限制等) 才选用立式。本文主要讨论卧式圆筒形浓硫酸贮罐的设计。本储罐的焊接结构主要设计了筒体壁厚，支座，封头，法兰，加强圈等。根据储存介质的要求来进行储罐的选材，本
7、次设计的介质为浓硫酸，储体选用 Q-235B。根据施工现场的环境要求及罐体厚度等选择合适的焊接方法。设计的封头为标准椭圆形封头，设计的支座为鞍式支座。卧式浓硫酸贮罐设计的特点，应按 GB150钢制压力容器进行制造、试验和验收; 并接受劳动部颁发压力容器安全技术监察规程(简称容规) 的监督。贮罐主要有筒体、封头、人孔、支座以及各种接管组成。贮罐上设有排污管以及安全阀、压力表、温度计、液面计等。1第一章 设计参数的选择1.1 筒体材料的选择根据 GB150-1998 表 4-1 并结合实际情况，选用筒体材料为碳素合金钢 Q-235C（钢材标准为 GB6654压力容器用钢板 ） 。Q-235C适用范
8、围规定如下：容器设计压力p2.5MPa；钢板使用温度为0-400;用于壳体时，钢板厚度不大于30mm。1.2 公称直径的确定 1. 设筒体直径为 D， 筒体长度为 L=2D， 选用标准椭圆封头， 则其体积可表示为: 9.0812424321 DDV由此可求得 D=2218mm 所以粗定 。m1.3 设计压力设计压力是指设定的容器顶部的最高压力，与相应的设计温度一起作为设计载荷，其值不得低于工作压力。液柱静压力： MPaghP0359.28.9103.1 根据化学化工物性分析手册表 3.6.5 查饱和蒸汽压：Pc=0.0118Mpa工作压力： wc 2802设计压力： MPaPw124.08.1
9、.计算压力：p=0.1241+0.0359=0.16Mpa1.4 设计温度设计温度指容器在正常工作情况下，设定的元件的金属温度（沿元件金属截面的温度平均值） 。设计温度与设计压力一起作为设计载荷条件。设计温度取 24 。1.5 焊接接头系数焊接接头系数是以焊接强度与母材强度之比值 表示的。它与焊缝位置焊接方法以及检验等因素有关。JB4732 标准中要求受压元件焊缝必须 100%无损检测，取焊缝系数 1.00。设计参数总结如下表 1.5表 1.5 设计数据序号项目 数值 单位 备注1 名称 18m3 浓硫酸卧式贮罐2 筒体材料 Q-235C3 设计压力 0.1241 MPa4 设计温度 24 C
10、。 5 公称直径 2000 mm6 公称容积 18 3m7 充装系数 0.98 工作介质 浓硫酸9 其他要求 100%无损检测3第二章 设备的结构设计2.1 圆筒厚度的设计查 GB150-1998 中表 4-1，可得：在设计温度 50下，屈服极限强度，许用应力 t125MPa利用中径公式计算厚度： mPDct 280.16.512.02查标准 HG20580-1998钢制化工容器设计基础规定表 7-1 知，钢板厚度负偏差为 0.25mm，而有 GB150-1998 中 3.5.5.1 知，当钢材的厚度负偏差不大于 0.25mm，且不超过名义厚度的 6%时，负偏差可以忽略不计，故取 10C。查标
11、准 HG20580-1998钢制化工容器设计基础规定表 7-5 知,在无特殊腐蚀情况下，腐蚀裕量 2C不小于 1mm,本例取 2C=2mm则筒体的设计厚度 mi 80.31圆整后，取名义厚度 n8筒体的有效厚度 e6212.2 封头的设计2.2.1 封头厚度的设计查标准 JB/T4746-2002钢制压力容器用封头中表 1，得公称直径235sMPa4mDni20选用标准椭圆形封头,型号代号为 EHA，则 2iDh，根据 GB150-1998 中椭圆形封头计算中式 7-1 计算： mPct 804.16.501.5.02ic 同上，取 2C=2mm， 1。封头的设计厚度 mCd84.32圆整后，取封头的名义厚度 ，n有效厚度 ne6212.2.2 封头的结构尺寸（封头结构如下图 1）由 2iDHh，得 mDHi 25054查标准 JB/T4746-2002钢制压力容器用封头中表 B.1 EHA 椭圆形封头内表面积、容积，如下表 2.1表 2.1 EHA 椭圆形封头内表面积、容积公称直径 DN /mm曲面高度 hi/mm直边高度h/mm总深度 H /mm内表面积 A/2m容积V封/ 32000 500 25 525 4.4930 1.1257
