零部件设计-人孔-hk

化工机械与设备》过程考核
1.55MPa立式液氨储罐的人孔设计与
题目：
选型
系别：
班级：
姓名：hk
学号：
队别：
队员：
教师：
日期：2012-12-13
目录
第一章前言 (1)
1.1 设计人孔的目的 (1)
第二章人孔的机械设计 (1)
2.1 选择人孔 (1)
2.2 核算人孔补强 (1)
2.3 机械设计标准参数 (3)
2.3.1不锈钢类 (3)
2.3.2 人孔的PN2.5DN明细表 (4)
第三章人孔工艺设计 (5)
3.1 人孔的功能类型： (5)
3.2 材料的选择 (5)
3.3 人孔直径及人孔中心距底板尺寸 (5)
第四章总结 (6)
第五章参考文献 (6)
第一章 前言
1.1 设计人孔的目的
人孔是安装在储罐顶上的安全应急通气装置，通常与防火器、机械呼吸阀配套使用，既能避免因意外原因造成罐内急剧超压或真空时，损坏储罐而发生事故，又有起到安全阻火作用，是保护储罐的安全装置，特别适用于贮存物料以氮气封顶的拱顶常压罐。

具有定压排放、定压吸入、开闭灵活、安全阻火、结构紧凑、密封性能好、安全可靠等优点。

设计条件：管经308mm ×5；工作介质：水蒸气；表压：1.55MPa
第二章 人孔的机械设计
2.1 选择人孔
根据储罐是在常温下及最高工作压力为 1.55MPa 条件下工作,人孔的标准按公称压力为 1.0 MPa 等级选取，考虑到人孔盖直径较大较重,故选用回转盖对焊法兰（GH21518-2005）,公称直径 450，突面法兰密封面。

该人孔标记为：人孔 RF Ⅳ(A·G)450-2.5 GH21518-2005
另外还要考虑人孔补强,确定补强圈尺寸,由于人孔的筒节不是采用无缝钢管,故不能直接选用补强圈标准。

本设计所选用的人孔筒节内径为 d i = 450mm ,壁 厚 δ m = 6mm
立式储罐为腐蚀介质压力容器，故其所有焊缝（包括角焊缝）均采用全焊透结构。

查表得人孔的筒体尺寸为 Φ 480×12，由标准 JB/T 4736-2002 查得补强圈尺寸为：内径 Di= 490mm 外径 Do= 760mm 2.2 核算人孔补强
补强圈坡口取D 型立式储罐设计说明书 开孔补强的有关计算参数如下： 1、筒体的计算壁厚：
[]mm
P D P e
i e 1.2594
.0117021200594.02=-⨯⨯⨯=
-=
φσσ
2、计算开孔所需补强的面积A：
开孔直径：d = di + 2C = 450 + 2 × (0.0 + 2.0) = 454mm
补强的面积：A = d - δ = 454 × 2.1 = 953.4mm2
3、有效宽度：
B = 2 - d = 2 × 454 = 908mm
B = d + 2 - δn + 2- δm = 454 + 2 × 6 + 2 × 6 = 478mm
取最大值B = 908mm
4、有效高度：
外侧高度h1 = d -δ m = 454 × 6 = 52.19mm
或h1 = 接管实际外伸高度= 250mm
两者取较小值h1 = 52.19mm
内侧高度h2 = d - δ m = 454 × 6 = 52.19mm
h2 = 接管实际内伸高度= 0mm
两者取较小值h2 = 0mm
5、筒体多余面积A1：
筒体有效厚度：δ e = δ n -C = 6 - 2.0 = 4mm
选择与筒体相同的材料（16MnR）进行补偿，故 f r =1，
所以Ai = ( B -d )(δ e -δ ) -2δ m (δ e -δ )(1 -f γ ) = (908 -454)(4.0 -2.1) -2 × 6 ×(4.0 -2.1)(1 -1) = 862.6mm2
接管多余金属的截面积A2：
Pc -d 0.594 × 454 = = 0.80mm t 2[σ ] -Pc× 170 × 1 -0.594
接管计算厚度δ t = A2 = 2 -h1 (δ et -δ t ) f γ + 2 -h2 (δ et -C 2 ) f γ 8
立式储罐设计说明书= 2 -h1 (δ m -C -δ t ) f γ + 0 = 2 × 52.19 × (6 -2.0 -0.80) = 334.02mm2
补强区内焊缝截面积A3：1 A3 = 2 × × 6 × 6 = 36mm2
有效补强面积Ae：Ae = A1 + A2 + A3 = 862.6 + 334.02 + 36 = 1232.62mm2
因为Ae > A ，所以不需要补强
2.3 机械设计标准参数2.
3.1 不锈钢类
标准号
适用
通经DN
适用压力MPa
适用压力MPa
常压不锈钢人孔
HG2
1595
450600 常压
回转
盖不锈钢人孔
HG2
1596
450600 1.0～4.0
回转
拱盖快开不锈钢人孔
HG2
1597
450500 0.6～4.0
水平吊盖不锈钢人孔
HG2
1598
450，500 0.6～4.0
垂直
吊盖不锈钢人孔
HG2
1599
450～600 0.6～4.0
椭圆快开不锈钢人孔
HG2
1600
450×350 0.6
常压
快开不锈钢手孔
HG2
1601
150，250 常压
平盖HG2150，250 0.6～4.0
不锈钢手
孔
1602
回转
盖快开不锈钢手孔
HG2
1603
150，250 0.6
旋柄
快开不锈钢手孔
HG2
1604
150，250 0.25
2.3.2 人孔的PN2.5DN明细表
件号标准号名称数量材料尺寸
/mm
1 GB/T
713--2008 筒节 1 Q345R dw=48
0*12
δ=3
b1=39,
b2=44
M33*2*
175
M33
Do=36
2 HG205
92 法兰 1 16Mn
（锻件）
3 HG205
92 垫片 1 石棉橡
胶板
4 HG205
92
法兰片 1 Q345R
5 HG206
13 螺栓20 35CrM
oA
6 HG206
13 螺母40 30CrM
o
7 吊环 1 Q235-
A.F
8 转臂 1 Q235-
A.F
9 GB/T 垫圈 1 100HV
95-- 20
10 GB/T
6170--2000
螺母
M20
2 5级
11 吊钩 1 Q235-
A.F
12 环 1 Q235-
A.F
13 GB/T
8163--2008
无缝钢
管
1 20
14 支撑板 1 Q345
第三章人孔工艺设计
3.1 人孔的功能类型：
人孔分为紧急泄压人孔、防爆阻火呼吸人孔、罐顶人孔、罐壁人孔和带芯人孔等。

3.2 材料的选择
根据提供的压力1.55MPa 温度40℃直径2000mm，根据前面的机械设计，可选择Q245R类型的钢板，其化学成分包括C Si Mn Cr Ni Nb V P S等。

其屈服强度一般为200左右，实验温度为20-40℃，故符合所给是数据要求。

3.3 人孔直径及人孔中心距底板尺寸
人孔已有成型产品，直径通常为600mm。

人孔中心距地板一般为750mm。

便于工作人员在安装、清洗、维护时进出油罐和通风。

考虑到人孔盖直径较大较重,故选用回转盖对焊法兰人孔（GH21518-2005）,公称直径450 ，突面法兰密封面。

我们可选择储存液体为油类，做案例分析。

非金属油罐的人孔设在罐顶上，金属油罐的人孔设在罐壁最下圈板上。

大都为直径600mm的圆孔，其中心距底板750mm，为油罐清洗或维修人员进出油罐用，
又称作道门。

检修清理油罐时刻利用人孔进行采光和通风。

立式油罐的容量在5000m³以下时设1~2个人孔，5000m³以上的设2个人孔。

人孔的安装应与进出油管线相隔不大于90°。

当只设一个人孔时，应将其置于罐顶透光孔的对面；当设2个人孔时，其中一个设在透光孔的对面，另一个应至少与第一个人孔相隔90°。

人孔应有一个设在进出油管右侧附近，并尽量使人孔正对罐室密闭门，以便人员进出、维修油罐和通风接管用。

由于人孔安装在油罐的最下层体圈上，防渗漏就显得特别重要。

要求两法兰结合面必须保证其平直度，无飘扭现象。

加强板和法兰应尽量在整块钢板上切割而不拼接。

法兰和盖板上加工有密封圈，在施工中要特别注意保护。

密封用3mm 厚石棉橡胶垫片，不允许有折裂。

安装人孔盖板上紧螺栓时，要成对角均与用力，以防孔盖变形
第四章总结
人孔的设计应根据具体的工艺设计方案，先进行工艺设计，在联系这个设备的设计参数，进行相应的机械设计，做到综合考虑。

特别要注意人孔补强的计算，否则会造成维修人员进入储罐类维修时的人身安全。

第五章参考文献
【1】编《化工原理上册》天津大学出版社 2006.3
【2】《化工设备机械基础》俞健良主编2009年7月第一版
【3】《化工设备的选择与设计》刘道德等编著。