1、0目录任务书 .2第一章 空气储罐产品概要 .3第二章 空气储罐材料的选择 .4第三章 空气储罐的结构设计 .43.1 圆筒厚度的设计 .53.2 封头厚度的计算 .53.3 接管的设计 .53.4 支座的设计 .63.4.1 支座选型 .63.4.2 鞍座定位 .6第四章 强度计算 .65.1 水压试验应力校核 .65.2 工作应力计算及校核 .75.2.1 圆筒轴向应力计算及校核 .75.2.3 周向应力计算及校核 .8第五章 空气储罐的制造工艺 .105.1 空气储罐的制造工艺流程 .105.2 空气储罐的焊接工艺 .115.2.1 接管焊接 .115.2.2 纵缝和环缝焊接 .125.
2、3 空气储罐的焊接检验 .135.3.1 无损检测 .145.3.2 耐压试验 .14第六章 课程设计心得体会 .15参考文献 .161任务书2m3空气储罐的焊接工艺设计设计参数序号 名 称 指 标1 设计压力 Pc（MPa） 1.02 设计温度（） 1003 最高工作压力（MPa） 0.954 最高工作温度（） 955 工作介质 压缩空气6 主要受压元件的材料 Q235-B7 焊接接头系数 0.98 腐蚀裕度 C2（mm） 1.29 厚度负偏差（C 1） 0.89 全容积（ ）3 2.010 容器类别 第一类设计要求（1）更具给定的条件来选定容积的几何尺寸，即确定筒体的内径、长度、封头类型等
3、，然后确定有关的参数，如容器材料、需用应力、壁厚附加量、焊缝系数等。（2）设计筒体和封头壁厚；进行强度计算；焊接接头设计；附件设计等。（3）撰写设计说明书：能以“工程语言和格式”阐明自己的设计观点、设计方案的优劣以及设计数据的合理性；按照设计步骤、进程，科学地编排设计说明书的格式与内容叙述简明。2第一章 空气储罐概要空气储罐的特点空气储罐主要是指用于储存或盛装气体、液体、液化气体等介质的设备，在化工、石油、能源、轻工、环保、制药及食品等行业得到广泛应用，如氢气储罐、液化石油气储罐、石油储罐、液氨储罐等。储罐内的压力直接受温度影响，且介质往往易燃、易爆或有毒。储罐的结构形式主要有卧式储罐、立式储
4、罐和球形储罐。压力容器的外壳由筒体、封头、密封装置、开孔接管、支座及安全附件六大部件组成。常、低压化工设备通用零部件大都有标准，设计时可直接选用。本设计书主要介绍了储气罐的的筒体、封头的设计计算，低压通用零部件的选用。3第二章 空气储罐材料的选择2.1 材料选择原则在选择压力容器用钢时，需根据容器的工作条件、工作压力、介质的腐蚀性、介质对钢的脆化影响选择具有合适的力学性能、物理性能和耐蚀性能的材料。同时考虑它的加工工艺性能、经济性。2.2 材料确定根据板厚和工作条件，选择 Q235-B表 2-1 母材的化学成分及力学性能化学成分 力学性能 C/% Mn/% Si/% S% P% bMpa sM
5、paQ235-B 0.12-0.20 0.30-0.70 0.30 0.45/ 0.045/ 375 235第三章 空气储罐的结构设计3.1 圆筒厚度的设计由于该容器储存压缩空气，所以该容器的焊缝都要采用全焊透结构，需要对该储罐进行 100%探伤，由于尺寸限制，不开人孔只能采取单面焊，所以取焊缝系数为 =0.9。Q235-B 在 100下，许用应力 =113MPa：利用中径公式= =5.93mm （3-1）2 - 查标准 GB66541996压力容器用钢板知，钢板厚度负偏差为 0.8mm，故取 。设计任务说明书给定腐蚀裕量 C2=1.2mm,厚度附加量4C=C1+C2=0.8+1.2=2.0m
6、m。则筒体的名义厚度 5.93+2.0=7.93mm圆整后取为 =8.0mm3.2 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: 计算结果是与筒体等厚 n=8mm由封头长短轴之比为 2，即 ，得=ihDmii 30412=表 3-1 封头尺寸表公称直径 Di mm 总深度 H mm 内表面积 A 2m容积 3质量 Kg1200 325 1.6552 0.2545 106.7图 3-1 封头尺寸3.3 接管的设计根据实际情况，
7、开一个孔焊接接管同时作为进料孔出料孔，查询标准7，接管尺寸如下：5Di=50mm, H=60mm, =8mm3.4 支座的设计3.4.1 支座选型该产品为卧式设备，采用鞍式支座，查6鞍式支座标准JB1167-81，得表 3-2 鞍座尺寸表公称直径 Di 鞍座长度 L0 鞍座高度H 鞍座质量 m 鞍座边角 1200mm 1080mm 200mm 40 1203.4.2 鞍座定位应尽量使支座中心到封头切线的距离 A 小于等于 ，当无法满足 A 小于等0.5aR于 时，A 值不宜大于 。 为圆筒的平均内径。0.5aRL2.0aRmDni 64812即 a3025.0所以 A=300mm图 3-2 鞍
8、座安装位置 第四章 强度计算64.1 水压试验应力校核试验压力 Pt=1.25Pc=1.25Mpa圆筒的薄膜应力为 MPaDPeiT 625.162)0(5.12)(0.9s=169.2Mpa即 ，所以水压试验合格Ts9.04.2 工作应力计算及校核由于该空气储罐壁厚 8mm，属于薄壁，只需计算校核轴向和周向应力。圆筒的平均半径为 mDRnia 6042812m=筒体质量+封头质量+空气质量+接管质量=594.77kg鞍座反力为 NmgF35.971.7.59424.2.1 圆筒轴向应力计算及校核根据2中公式，计算圆筒截面轴向弯矩，公式（4-1） 51064.2 16034-16034)-(2
9、416035.2974-3)-(2 221 LAhRFLMiia鞍座平面上的轴向弯矩，公式（42） mNLhARFAMiia 6 2221094. 16034-1305.97134圆筒中间截面上由压力及轴向弯矩引起的轴向应力，最高点处： MPaRMpeaec 97.43.60.14.32.2012 256211 7最低点处：MPaRMpeaeac 96.473.60.14.359.6201.2 22 由压力及轴向弯矩引起的轴向应力计算及校核鞍座平面上，由压力及轴向弯矩引起的轴向应力，按下式计算：a).当圆筒在鞍座平面上或靠近鞍座处有加强圈或被封头加强（即 ）2aRA时，轴向应力 位于横截面最高
10、点处.3 MPaRKMpeaeac 21.483.60.14.39.6201.2 2213 取鞍座包角 ，在6中查表 7-1（JB/T4731-2005）得，0.则,0.12Kb).在横截面最低点处的轴向应力 ：4MPaRKMpeaeac 21.483.60.1.394.62012 224 圆筒轴向应力校核4108.936/04.9. eiA（5-3）查表得， ,则5.1=EMPaAB 58.12)4(08.9632a,max421maxMPc58.满足条件 maxac4.2.2 圆筒周向应力的计算和校核在横截面的最低点处：根据公式8其中 （容器焊在支座上） 255bFkKre1.0k查表知， 76.05则 MPa12.04835.915 在鞍座边角处由于 ，根据公式:873.602aRL2626 14reareLFRKbF由于5.049.6.03aRA查表知， 1KMPa12.868100435.297.4683.276 周向应力校核 MPaPat312.05Pat 25.1425.8.6 故圆筒周向应力强度满足要求。9第五章 空气储罐制造工艺5.1 2m3 空气储罐制造工艺流程材料确认、生产指令标记确认、放样划线下料前检查下 料刨边、坡口设备筒节成型焊第一筒节、试板、抛光焊筒节纵缝、抛光 试板检验探伤 试板检验检验探伤审核组焊环缝、抛光检验探伤开孔划线
