毕业小设计-安全工程专业
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若容器装有液体，当容器各部位或受压元件所承受 的液柱静压力达到设计压力的5%时，液柱静压力应计入 该部位或元件的设计压力内。
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➢ 确定储罐壁厚
设计温度指容器在正常操作情况下，在相应 设计压力下设定的受压元件的金属温度，其值不 得低于金属可能达到的最高金属温度。
对于0度以下的金属温度，则设计温度不得 高于元件金属可能达到的最低金属温度。容器金 属温度可通过实测或由传热学估算。
液压试验： pT 1.25p t
MPa
2140
且 pTp0.1 MPa
式中 pT为内压容器的试验压力，MPa p为设计内压，MPa [σ]为试验温度下材料的许用应力，MPa [σ]百度文库为设计温度下材料的许用应力，MPa
直立容器卧式试压时，试验压力应为立式时试验压力加上液柱静压 力。
C1按相应钢板或钢管标准选取。容器用钢板负 偏差不超过0.25mm。
C2由介质的腐蚀性和容器的使用寿命确定。对 对于碳素钢和低合金钢，C2不小于1mm，对于不 锈钢，当介质的腐蚀性极少时，可取为零。
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➢ 确定储罐壁厚
表2-4 热轧钢板厚度负偏差
表2-5 热轧无缝钢管厚度负偏差
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•锻件牌号 碳钢和低合金钢：20，16Mn等；不锈钢同钢板
•螺柱牌号 碳钢：35，35CrMoA等；不锈钢：0Cr18Ni9，2Cr13
等
•支座钢板 Q235-A ,Q235B •以上材料的许用应力值都可查GB150-1998中P14~P25
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3. 结构设计
储罐：储存容器，主要由筒体、封头、支座、接管、 人孔、法兰等零部件构成。
从筒体形状上，有球形储罐和圆筒形储罐。球形储罐 大多是大型储存，公称容积在500m3以上。
100m3以下，大多是圆筒形储罐，分立式和卧式储罐， 筒体形状是圆筒形，封头形状有平板形、蝶形、椭圆形 等。
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3. 结构设计
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3. 结构设计
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3. 结构设计
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3. 结构设计
确定内径，长度（或高度）
根据容器公称容积：
V
4
Di2L
卧式：长径比1.5~4.5
立式，1.2~2.5 容积越大，高径比越大
计算出的Di，L(H)圆整，
核对容积，与公称容积误差应<5%。
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4. 强度计算 ➢ 确定储罐壁厚 ➢ 压力试验应力校核 ➢ 许用压力计算 ➢ 开孔补强计算
设计依据： ① GB150《钢制压力容器》 ② 压力容器安全技术监察规程
③ 其它标准：封头、支座、法兰、人孔、手孔等。
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2. 选择材料
根据设计压力、设计温度、介质特性选择储罐材料； 同时考虑制造加工工艺性能；标准、规范的规定；材料价 格来源等。
压力容器常用材料
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2. 选择材料
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1. 分析课题设计任务，明确设计依据、标准
2. （二）设计方法 常规设计：又称规则设计，依据“钢制压力容器” 国家
标准进行设计。该标准采用弹性失效准则，对壳体应力不 作详细分析，只计算总体应力，并限制壳体的基本（薄膜） 应力不超过材料的许用应力值。而由于总体结构不连续引 起的附加应力，以应力增强系数引入壁厚计算。
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➢ 确定储罐壁厚
焊缝系数 ：绝大多数容器采用焊接结构，焊接时由
于可能出现 的焊接缺陷，焊缝往往是容器强度比较薄弱的 节，因此在设计中用焊缝系数来表示焊缝金属与母材强度 的比值。它反映出容器受削弱的程度。
表2-3 焊缝系数
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➢ 确定储罐壁厚
壁厚附加量由两部分组成：钢板或钢管的厚 度负偏差C1和腐蚀裕度C2，C=C1+C2。
➢ 确定储罐壁厚
许用应力和安全系数 许用应力是容器壳体等受压元件的材料许用强度，取材
料的极限强度与相应的安全系数之比。 极限强度要根据失效类型来确定，安全系数则受操作工
况、材料、制造质量和计算方法等因素的影响。 采用过小的许用应力或过大的安全系数，会使设计的部
分过分笨重而浪费材料，反之会使部件过于单薄而破损，因 此合理选择许用应力或安全系数是关系设计先进可靠与否的 问题。
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➢ 确定储罐壁厚
最小壁厚确定：
对碳钢和低合金钢，当内直径Di≤3800mm时，其最小
壁厚
t m in
2Di 1000
且不小于3mm，腐蚀裕度另加。
当内直径Di>3800mm时，其最小壁厚tmin按运输与现场 制造条件确定。
对不锈钢容器，取tmin不小于2mm。
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➢ 压力试验应力校核
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➢ 确定储罐壁厚 见WORD文档。
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➢ 确定储罐壁厚
设计压力是指在相应的设计温度下，用以确定容器 壳体厚度的表压力，其值不小于容器的最大工作压力， 容器的最大工作压力是指在正常操作情况下容器顶部可 能出现的最高表压力。
对承装液化气体的容器，设计压力应根据容器规定 的充装系数和操作条件下允许达到的最高金属温度确定。
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1. 分析课题设计任务，明确设计依据、标准
2. 设计题目：承压储罐设计 3. 设计内容：根据工艺过程要求和条件，进行结构设计 和强度设计。
结构设计 主要选择适用、合理、经济的结构 形 式， 同时满足制造、检测、装配、运输和维修的要求。
强度计算 内容包括选择容器的材料，确定主要尺寸， 满足确定、刚度和稳定性的要求，以确保容器安全可靠地运 行。
3. 结构设计
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3. 结构设计
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3. 结构设计
筒体：圆筒形 封头：标准椭圆形封头 支座：支腿（立式），鞍座（卧式） 人孔：至少1个 接管：不同储罐，接管设计不同，可能有物料进出口 接管（气相、液相）；排污口；人孔；压力表接口；安 全阀口；液位计口；温度计口；置换气体接管口
•钢板牌号 碳钢和低合金钢：Q245R，Q345R，Q345DR 13MnNiMoNbR等
•
不锈钢：0Cr18Ni9，0Cr18Ni10Ti，00Cr17Ni14Mo2等
•钢板厚度 碳钢从6~120mm，不锈钢从2~60m
•钢管牌号 碳钢：10，20，16Mn，12CrMo等
•
不锈钢：0Cr18Ni9，0Cr18Ni10Ti，00Cr17Ni14Mo2等
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➢ 确定储罐壁厚
设计温度指容器在正常操作情况下，在相应 设计压力下设定的受压元件的金属温度，其值不 得低于金属可能达到的最高金属温度。
对于0度以下的金属温度，则设计温度不得 高于元件金属可能达到的最低金属温度。容器金 属温度可通过实测或由传热学估算。
液压试验： pT 1.25p t
MPa
2140
且 pTp0.1 MPa
式中 pT为内压容器的试验压力，MPa p为设计内压，MPa [σ]为试验温度下材料的许用应力，MPa [σ]百度文库为设计温度下材料的许用应力，MPa
直立容器卧式试压时，试验压力应为立式时试验压力加上液柱静压 力。
C1按相应钢板或钢管标准选取。容器用钢板负 偏差不超过0.25mm。
C2由介质的腐蚀性和容器的使用寿命确定。对 对于碳素钢和低合金钢，C2不小于1mm，对于不 锈钢，当介质的腐蚀性极少时，可取为零。
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➢ 确定储罐壁厚
表2-4 热轧钢板厚度负偏差
表2-5 热轧无缝钢管厚度负偏差
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•锻件牌号 碳钢和低合金钢：20，16Mn等；不锈钢同钢板
•螺柱牌号 碳钢：35，35CrMoA等；不锈钢：0Cr18Ni9，2Cr13
等
•支座钢板 Q235-A ,Q235B •以上材料的许用应力值都可查GB150-1998中P14~P25
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3. 结构设计
储罐：储存容器，主要由筒体、封头、支座、接管、 人孔、法兰等零部件构成。
从筒体形状上，有球形储罐和圆筒形储罐。球形储罐 大多是大型储存，公称容积在500m3以上。
100m3以下，大多是圆筒形储罐，分立式和卧式储罐， 筒体形状是圆筒形，封头形状有平板形、蝶形、椭圆形 等。
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3. 结构设计
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3. 结构设计
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确定内径，长度（或高度）
根据容器公称容积：
V
4
Di2L
卧式：长径比1.5~4.5
立式，1.2~2.5 容积越大，高径比越大
计算出的Di，L(H)圆整，
核对容积，与公称容积误差应<5%。
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4. 强度计算 ➢ 确定储罐壁厚 ➢ 压力试验应力校核 ➢ 许用压力计算 ➢ 开孔补强计算
设计依据： ① GB150《钢制压力容器》 ② 压力容器安全技术监察规程
③ 其它标准：封头、支座、法兰、人孔、手孔等。
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2. 选择材料
根据设计压力、设计温度、介质特性选择储罐材料； 同时考虑制造加工工艺性能；标准、规范的规定；材料价 格来源等。
压力容器常用材料
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2. 选择材料
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1. 分析课题设计任务，明确设计依据、标准
2. （二）设计方法 常规设计：又称规则设计，依据“钢制压力容器” 国家
标准进行设计。该标准采用弹性失效准则，对壳体应力不 作详细分析，只计算总体应力，并限制壳体的基本（薄膜） 应力不超过材料的许用应力值。而由于总体结构不连续引 起的附加应力，以应力增强系数引入壁厚计算。
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➢ 确定储罐壁厚
焊缝系数 ：绝大多数容器采用焊接结构，焊接时由
于可能出现 的焊接缺陷，焊缝往往是容器强度比较薄弱的 节，因此在设计中用焊缝系数来表示焊缝金属与母材强度 的比值。它反映出容器受削弱的程度。
表2-3 焊缝系数
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➢ 确定储罐壁厚
壁厚附加量由两部分组成：钢板或钢管的厚 度负偏差C1和腐蚀裕度C2，C=C1+C2。
➢ 确定储罐壁厚
许用应力和安全系数 许用应力是容器壳体等受压元件的材料许用强度，取材
料的极限强度与相应的安全系数之比。 极限强度要根据失效类型来确定，安全系数则受操作工
况、材料、制造质量和计算方法等因素的影响。 采用过小的许用应力或过大的安全系数，会使设计的部
分过分笨重而浪费材料，反之会使部件过于单薄而破损，因 此合理选择许用应力或安全系数是关系设计先进可靠与否的 问题。
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➢ 确定储罐壁厚
最小壁厚确定：
对碳钢和低合金钢，当内直径Di≤3800mm时，其最小
壁厚
t m in
2Di 1000
且不小于3mm，腐蚀裕度另加。
当内直径Di>3800mm时，其最小壁厚tmin按运输与现场 制造条件确定。
对不锈钢容器，取tmin不小于2mm。
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➢ 压力试验应力校核
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➢ 确定储罐壁厚 见WORD文档。
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➢ 确定储罐壁厚
设计压力是指在相应的设计温度下，用以确定容器 壳体厚度的表压力，其值不小于容器的最大工作压力， 容器的最大工作压力是指在正常操作情况下容器顶部可 能出现的最高表压力。
对承装液化气体的容器，设计压力应根据容器规定 的充装系数和操作条件下允许达到的最高金属温度确定。
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1. 分析课题设计任务，明确设计依据、标准
2. 设计题目：承压储罐设计 3. 设计内容：根据工艺过程要求和条件，进行结构设计 和强度设计。
结构设计 主要选择适用、合理、经济的结构 形 式， 同时满足制造、检测、装配、运输和维修的要求。
强度计算 内容包括选择容器的材料，确定主要尺寸， 满足确定、刚度和稳定性的要求，以确保容器安全可靠地运 行。
3. 结构设计
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3. 结构设计
筒体：圆筒形 封头：标准椭圆形封头 支座：支腿（立式），鞍座（卧式） 人孔：至少1个 接管：不同储罐，接管设计不同，可能有物料进出口 接管（气相、液相）；排污口；人孔；压力表接口；安 全阀口；液位计口；温度计口；置换气体接管口
•钢板牌号 碳钢和低合金钢：Q245R，Q345R，Q345DR 13MnNiMoNbR等
•
不锈钢：0Cr18Ni9，0Cr18Ni10Ti，00Cr17Ni14Mo2等
•钢板厚度 碳钢从6~120mm，不锈钢从2~60m
•钢管牌号 碳钢：10，20，16Mn，12CrMo等
•
不锈钢：0Cr18Ni9，0Cr18Ni10Ti，00Cr17Ni14Mo2等