柴油储罐设计说明书之欧阳育创编

钢制焊接常压容器
设计说明（计算）书
编写：郭攀
审核：曾淦伟
批准：张庆东
日期2018年3月21日
云南省博来特石油设备安装有限公司曲靖分公司
一、设计概述
该产品为钢制焊接常压容器，盛装介质为柴油。

柴油的理化特性包括：外观与性状：稍有粘性的棕色液体，熔点(℃)：-18，相对密度(水=1)：0.87-0.9，沸点(℃)：282-338，闪点(℃)：38，引燃温度(℃)：257。

该产品罐体为卧式单层容器，罐体横截面为圆形，封头为标准椭圆形，主体材质为Q235B，设计容积为1m3。

该产品设计按照NB/T 47003.1-2009《钢制焊接常压容器》的要求进行，设计计算按照NB/T 47042-2014《钢制卧式容器》的有关规定进行。

二、基本参数表
参数名称数值单位参数名称数值单位设计压力p0.09MPa圆筒内直径Di1000mm 计算压力pc0.09MPa圆筒平均半径Ra500mm
圆筒材料Q235B圆筒名义厚度δo6mm
封头材料Q235B圆筒有效厚度δe 4.5mm
鞍座材料Q235B封头名义厚度δhn7.75mm 圆筒材料常温许用应力[σ]160MPa封头有效厚度δhe 6.25mm 封头材料常温许用应力[σ]h160MPa鞍座垫板名义厚度δre6mm 圆筒材料设计温度下许用应
力
160MPa 鞍座腹板名义厚度bo6mm
鞍座材料许用应力[σ]sa160MPa 两封头切线间距离L1540mm 地脚螺栓材料许用应力[σ]bt59MPa 圆筒长度Lc1500mm 圆筒材料常温屈服强度ReL235MPa 封头曲面深度hi250mm
圆筒材料常温弹性模量E 2.06
×105
MPa 鞍座轴向宽度b200mm
圆筒材料设计温度下弹性模
量E12.06
×105
MPa 鞍座包角θ120（°）
圆筒材料密度ρS 7.85
×10-
6
kg/mm3
鞍座底板中心至封头切线
距离A
200mm
封头材料密度ρh 7.85
×10-
6
kg/mm3 焊接接头系数φ0.85
操作时物料密度ρo 8.4×
10-7
kg/mm3 设计温度20℃
物料填充系数φo0.90试验压力PT常压MPa 液压试验介质密度ρT 1.0kg/mm3
三、强度计算表
支座反力计算
筒体质量（两切线间）m1m1=π(Di+δn)LδnρS= 223 kg
封头质量（曲面部分）m2m2=142kg
附件质量m3m2= 90.8kg
封头容积（曲面部分）VH VH=1.51×108
mm3
容器
容积
=1.17×109
mm3
容器内充液质量m4
操作工况m4=Vρoφo=1058 kg
=VρT=1400 kg 隔热层质量m5m5= 0 kg 总重量m
操作时m=m1+m2+m3+m4+m5=1513.8 kg
试压压力
= m1+m2+m3+=1855.8
kg
支座反力F
操作时mg=7417.6 N 试压压力g=9093.4 N F=max{}=9093.4 N 系数确定
系数确定条件A≤Rn/2或（A＞Ra/2）θ=120˚
系数查表2得：K1=1.0查表2得：K2=1.0查表4得：K3=0.880查表4得：K4=0.401查表5得：K5=0.760查表5得：K6=0.013查表6得：K7=/查表6得：K8=/查表8得：K9=0.204查表6得：C4=/查表6得：C5=/
圆筒轴向应力及校核
轴向弯矩圆筒中
间截面
操作工况
1.36 ×107 N·mm
水压试压
工况 1.67 ×107 N·mm
鞍座平
面
操作工况
-4.1 ×107 N·mm 水压试压
工况-5.05 ×107 N·mm
强度计算表(续)
轴向应力操作工
况
（盛装
物料）
内压
未加
压
圆筒中间横截面最高点
处-0.78 MPa
鞍座平面最低点处
-0.02 MPa
内压
加压
圆筒中间横截面最低点
处/ MPa
鞍座平面最高点处
/ MPa 外压
加压
圆筒中间横截面最高点
处/ MPa
鞍座平面最低点处
/ MPa
水压试压工况（充满水）外压
未加
压
圆筒中间横截面最低点
处/ MPa
鞍座平面最高点处
/ MPa
未加
压
圆筒中间横截面最高点
处-0.23 MPa
鞍座平面最低点处
= -0.07 MPa
加压
加压
圆筒中间横截面最低点
处/ MPa
鞍座平面最高点处
= / MPa
应力校核许用压
缩应力
[σ]ac
外压应力系数B
A=0.094δe/Ro=0.009根据圆筒材料，按GB 150.3规
定求取B=0.77MPa，B0=0.79 MPa
操作工况=0.77 MPa、充满水未加压状态=0.79 MPa
操作工
况
内压加压（外压未加压）max=1.21 合格
内压未加压（外压加压）=0.77 合格
水压试
压工况
（充满
水）
加压max/
外加压/
强度计算表(续)
圆筒切向剪应力
圆筒未被封头加强（A＞）/ MPa
圆筒被封头加强（A≤时）0.21 MPa
封头应力圆筒被封头加强（A≤时）
0.06 MPa
应力校核圆筒切向
剪应力
=128 合格封头应力
椭圆
= 0.72 MPa
蝶形
=/MPa =/
半球形
=/ MPa
=199.28 合格
圆筒周向应力及校核
无加强圈圆筒
圆筒的有效宽度=296.7 mm 鞍座垫板厚度δre= 6 mm 鞍座垫板包角(132°)≥θ+12°取k=0.1
无垫板
或垫板
不起加
强作用
b≤b4
≤b2
横截面最
低点处-0.3 MPa
鞍座边角
处
L/Ra≥8
时/ MPa
L/Ra＜8
时-104 MPa 垫板起
加强作
横截面最
低点处/ MPa
用b4
＞b2δm ≥0.6δ
n 鞍座边角
处
L/Ra≥8
时/ MPa
L/Ra＜8
时/ MPa
鞍座垫板
边缘处
L/Ra≥8
时/ MPa
L/Ra＜8
时/ MPa
强度计算表(续)
有加强圈圆筒加强圈
参数
材料/
e= / mm，d= / mm
加强圈位置参数图8、图9 加n= / 个
组合载Ao= /
mm2
组合截面Io= /
mm4
设计温度下/ MPa
加强圈
位于鞍
座平面
内
鞍座边角处
圆筒周向应
力=/ MPa
加强圈边缘
周向应力=/ MPa
加强圈
靠近鞍
座平面
无垫板或垫
板不起加强
作用
横截面最低
点=/ MPa
鞍座边角处
L/Ra≥8
时/ MPa
L/Ra＜8
时/ MPa
垫板起加强
作用横截面
最低点/ MPa
鞍座边
角处
L/Ra≥8时
/MPa
L/Ra＜8时
/MPa
靠近水平中
心线
圆筒周向应力
/ MPa
加强圈边缘周向应力
/ MPa
应力校核≤
，,≤1.25
≤1.25
强度计算表(续)
鞍座设计技术
结构参数
鞍座实际高度H= 200mm鞍座计算高度
Hs=min mm 鞍座腹板厚度b0=6mm
鞍座垫板实际
宽度
b4=200 mm 圆筒有效宽度b2=b+1.56=296.7 mm 鞍座垫板有限宽度
br=
b2=296.7mm
圆筒中心至基
础表面距离
Hv=700 mm
腹板与筋板（小端）
组合截面积
Asa=/ mm2
腹板与筋板（小
端）组合截面系
数
Zr=/ mm3
腹板水平拉力及校核
腹板水平拉力Fs=K9F=3560 N
水平拉应力无垫板或垫板不起加强作用
0.5 MPa
垫板起加强作用
/ MPa
应力校核=106 合格
鞍座压缩应力及校核
地震引起的腹板与筋板组合截面
应力水平地震影响系数查表9 得
a1=0.24
防震设防烈度8度，0.30g 水平地震力FEv=a1mg= 3560 N
当FEv≤mgf时：
-0.7 MPa
当FEv＞mgf时：
-1.1 MPa
温差引起的腹板与筋板组合截面应力
-0.08 MPa 应力校核
，K0=1.2合格
≤合格
强度计算表(续)
地震引起的地脚螺丝应力及校核
地脚螺丝参数
筒体轴线两侧螺栓间距l= / mm
承受倾覆力矩螺栓个数n=/ 承受剪应力螺栓个数n’=/
倾覆力矩=/ N·mm
地脚螺丝拉应
力=/ MPa
地脚螺丝剪应
力当时：=/ MPa
拉应力
压力校核
剪应力
四、无损检测
1.容器对接焊接接头应进行局部射线检测或超声检测，检测
长度不得少于各条焊接接头长度的10%。

局部无损检测应优
先选择T形接头部位。

2.焊接接头的无损检测应按NB/T 4701
3.2-2015、NB/T
47013.3-2015的规定进行，要求如下：
a)焊接接头的射线检测技术等级为AB级；质量等级III级合
格；
b)焊接接头的超声检测技术等级为B级；质量等级II级合格。

五、试验
制造完成后，应进行盛水试验，试验方法按照
NB/T47003.1-2009第9.7.5的要求进行。

时间：2021.02.04 创作：欧阳育。