18立方米卧式储油罐设计说明书

一设计产品概要：1.1产品概要金属油罐是采用钢板材料焊成的容器。

普通金属油罐采用的板材是一种代号叫A3F的平炉沸腾钢；寒冷地区采用的是A3平炉镇静钢；对于超过10000m3的大容积油罐采用的是高强度的低合金钢。

常见的金属油罐形状，一般是立式圆柱形、卧式圆柱形、球形等几种。

立式圆柱形油罐根据顶的结构又可分为桁架顶罐、无力矩顶罐、梁柱式顶罐、拱顶式罐、套顶罐和浮顶罐等，其中最常用的是拱顶罐和浮顶罐。

拱顶罐结构比较简单，常用来储存原料油、成品油和芳烃产品。

浮顶罐又分内浮顶罐和外浮顶罐两种，罐内有钢浮顶浮在油面上，随着油面升降。

浮顶不仅降低了油品的消耗，而且减少了发生火灾的危险性和对大气的污染。

尤其是内浮顶罐，蒸发损耗较小，可以减少空气对油品的氧化，保证储存油品的质量，对消防比较有利。

前内浮顶罐在国内外被广泛用于储存易挥发的轻质油品，是一种被推广应用的储油罐。

卧式圆柱形油罐应用也极为广泛。

由于它具有承受较高的正压和负压的能力，有利于减少油品的蒸发损耗，也减少了发生火灾的危险性。

它可在机械，一成批制造，然后运往工地安装，便于搬运和拆迁，机动性较好。

缺点是容量一般较小，用的数量多，占地面积大。

它适用于小型分配油库、农村油库、城市加油站、部队野战油库或企业附属油库。

在大型油库中也用来作为附属油罐使用，如放空罐和计量罐等。

球形油罐具有耐压、节约材料等特点，多用于石油液化气系统，也用做压力较高的溶剂储罐。

1.2设计特点：容器的设计一般由筒体，封头，法兰，支座，接口管及人孔等组成。

常低压化工设备通用零件大都有标准，设计时可直接选用。

本设计书主要介绍了卧式储罐的筒体，封头的设计计算，低压通用零件的选用。

各项设计参数都正确参考了行业使用标准或国家标准，这样让设计有章可循，并考虑到结构方面的要求，合理的进行设计。

1.3设计参数：产品主体尺寸：Ф2800×8×3200 mm工作压力：常压主体材质：Q235-A设计温度：0~350℃设计寿命：15年焊接接头系数：0.85腐蚀裕量：1.5 mm水压试验压力：盛水试漏装量系数：0.98操作介质：燃料油二产品结构分析：2.1 材料的选择[5]：选择Q235-A碳钢钢板作为筒体焊接材料，是因为它具有适当的强度和塑性，工艺性能良好，价格低廉，因而被广泛用来制造一般的中低压容器。

优质中碳钢的强度较高、韧性较好，但是焊接性能较差，不宜作接管用钢，由于接管要求焊接性能较好且塑性较好，故选择10号优质低碳钢的普通无缝钢管制作各型号接管。

2.2 力学分析[1]2.2.1 厚度计算钢板厚度δ=8 mm，则其厚度负偏差C1=0.8 mm，腐蚀裕量C2=1.5 mm，则其厚度附加量C = C1+ C2+=2.3 mm根据其设计数据可得计算厚度δ=PD i=2.1 mm2[σ]t∅−P[σ]t为Q235-A钢板在最高设计温度下的许用应力值为77Mpa。

则设计厚度δd=δ+ C2=4.6 mm名义厚度δn= δd+ C1=6 mm有效厚度δe=δn−C=3.7 mm2.2.2 筒体与封头水压试验强度校核σt=P T(D i+δe)≤0.9σs2δe∅式中P T=1.23P=0.125 Mpa，D i为筒体公称直径2800 mm，σs为Q235-A钢板的屈服强度为235 Mpa。

则有σt=0.125×(2800+3.7)=55.7 Mpa2×3.7×0.85又有0.9σs=211.5Mpa所以水压试验满足强度要求。

2.2.3 筒体与封头应力校核（Q235-A的密度为7860kg/m3）筒体质量m1=ρV1=π·2.8×（0.9×2+0.8）×8×10−3×7860 kg 封头质量m2=ρV2=0.03926×7860kg=308.9 kg 附件质量m3=32.7 kg则油罐总质量约为m=1779.5 kg负荷Q=mg 2=1779.5×9.82=8719.55 N ≈8.72 KN则每个支座承受约4.36 KN 的负荷，均分载荷就为q=2F L‘=2Q L+4h i 3=2.84 KN/m则圆筒中间处的轴向弯矩·mm 1026.21]4341）（21[462a 122N L A L h L h R FLM i i ⨯=-+-+=筒体上半部分受压缩，下半部受拉伸支座处的圆筒横截面上的轴向弯矩·mm 1024.1]341211[6222N L h AL h R L A FA M i i a ⨯=+-+---= 最高点处的圆筒轴向应力MPa Rm M PR ee m 39.18π22211=-=δδσ 最低点处的圆筒轴向应力MPa Rm M PR ee m 34.19π22212=+=δδσ 最高点处支座的圆筒轴向应力（包角=120°，K 1=1，K 2=1）MPa Rm K M PR ee m 81.18π22123=-=δδσ最低点处支座的圆筒轴向应力MPa Rm K M PR ee m 92.18π22224=+=δδσ 又有{σ1，σ2，σ3，σ4}max=19.34 Mpa[σ]T =77 Mpa{σ1，σ2，σ3，σ4}max ≤[σ]T2.3 产品图（产品零件图见图纸，坡口形式及参数见焊接工艺卡）三 工艺流程[2]：3.1 筒体加工工艺过程检验：材料应符合国家标准要求的质量证书↓划线：号料、划线、筒体由三节组成↓切割下料：按划线尺寸切割下料↓刨边：按图样要求刨各筒节坡口↓成形：卷边成形↓焊接：焊缝和试板组对，出去坡口及其两侧的铁锈、油污等;按焊接工艺组焊纵缝和试板↓检验：纵焊缝外观合格，按JB4730-94标准进行局部射线探伤，达到Ⅱ级合格要求；试板符合要求↓校形：校圆：E≤2.8 mm（E为棱角度）↓焊接：按焊接工艺组对环焊缝↓检验：环焊缝外观合格，按JB4730-94标准进行局部射线探伤，达到Ⅱ级合格要求3.2 封头加工工艺过程检验：原材料应符合国家标准要求的质量证书↓划线：号料、划线、封头由整块钢板作胚料↓切割下料：按划线尺寸切割下料↓冲压成形：借助于冲压模具在水压机上完成成形（压制前先清除表面杂质和氧化皮）↓二次划线：号料、划线，划出封头余量↓封头余量切割：用氧气切割割去加工余量，同时加工出坡口↓热处理：热处理消去成形时的残余内应力↓检验：外观检验，尺寸检验，合格后才与筒体相装配四焊接工艺制定及论证[6]：4.1TIG焊[3]薄板对接焊时，可采用填丝焊，当板厚为6~12 mm时，应选用V型坡口。

TIG焊对材料的表面质量要求比较高，因此，焊前必须严格清理工件和焊丝表面的油垢、污物及氧化皮等。

8 mm的Q235-A钢板在常压下不需预热便可进行焊接。

焊接时，直流正接时焊缝较窄、熔深大，钨极不过热、损耗小，而直流反接时钨极损耗快、寿命短，电弧稳定性较差，一般很少使用。

TIG焊用于根部层焊接时多选用2~2.5 mm的焊丝，焊接薄工件时钨极的直径略大于焊丝直径，则取钨极直径为3 mm。

根据经验，电流一般为钨极直径的30~55倍，当钨极直径小于或接近3 mm时，从计算值中减去5~10A。

电弧电压主要由弧长决定，弧长增加，电弧电压增大，焊缝宽度增加，熔深减小，但弧长太大易引起未焊透及咬边且保护效果也不好。

电弧太短，不易操作，既看不清熔池，又容易引起短路，加大钨极烧损，容易夹钨。

通常使弧长近似等于钨极直径，电弧电压在10~20V之间。

查阅资料可知，当钨极直径取3 mm时，速度选择范围为160~200 mm/min，即10~12 m/h。

4.2 CO2气体保护焊[4]当被焊工件板厚在2~12 mm之间时，焊丝直径可取1.0~1.4 mm。

焊接时通常采用直流焊接电源，最常用直流反接性，此时电弧最稳定，熔滴由射滴过渡转变为射流过度，飞溅较小。

实践经验表明，常被应用的CO2短路过渡的短弧焊接法，常以电流200~250A为限，可以进行全位置焊缝焊接。

此时最佳电弧电压为21~25V，常用的焊接速度范围为20~60 m/h。

选用H08Mn2SiA作为焊丝，其中S、P杂质比普通的焊丝要低，焊接性能较好，也能防止CO2电弧的强氧化性使金属熔池金属氧化。

4.3 热处理压力容器的焊后消除应力热处理（PWHT）是保证压力容器内在质量的重要技术之一。

其目的在于：消除焊接残余应力、冷变形应力和组装的拘束应力，软化淬硬区，改善组织，减少氢含量，尤其对合金钢，可以改善力学性能及耐蚀性，还可以稳定构件的几何尺寸。

我国的《压力容器安全技术监察规程》明确规定：对于高压容器、中压反应器和储存容器、盛装混合液化石油气的卧式储罐、移动式压力容器等采用炉内整体热处理。

①装炉时炉内温度不得高于400℃；②升温速度应是可控的，且不得超过200℃/h，最小可为50℃/h。

升温期间，加热区间任意长度为5000 mm内温差不应大于120℃。

③保温期间，最高与最低温度之差不宜大于65℃。

④降温速度不得超过260℃/h，最小可为50℃/h。

⑤出炉时的炉温不得高于400℃，北方地区在冬季，可适当降低出炉温度。

出炉后应在静止的空气中冷却。

Q235-A钢经电弧焊焊后热处理的温度为600~640℃，最短保温时间为25min。

对于总装环焊缝只能采用环带加热局部热护理。

局部热处理的加热温度和保温时间与进炉热处理相同。

保温环带宽度从环缝的最大宽度边缘算起，每侧应不小于两倍筒体壁厚。

加热带以外的的壳体延伸段应采用保温材料包覆起来，以控制纵向温度梯度。

距保温温度环带边缘3倍壁厚处（外侧），壳壁的温度不宜低于环带边缘处实际温度的一半，封头则应进行应力解除热处理。

五心得体会：这次课程设计的任务是储油罐的设计，设计之前首先要对储油罐的加工流程有一个系统的大概了解，包括材料的的选择，材料的加工，焊接分析、焊接过程及探伤检验都涉及到我们学过的专业知识，是对我们学过的这些知识的一个整体的的应用。

在查阅资料的过程中，了解到我们平时在书本中学到的知识非常的有限，比如说图纸构画方面，要注意尺寸标注基准线的选择问题，焊接工艺卡制作时所需查阅的参数及这些参数的选择原因，还有对产品设计后的一个整体的分析和强度校核过程，这些都是我们应该学习及运用的，从而让我们能更上一个台阶，更灵活的运用它们。

总之，这次在的课程设计过程中，经过老师的指点和与同学的讨论后，最终制定出了一套设计方案，收获到了设计压力容器以及压力容器制造方面的知识，能在以后的学习生活中得到更多的用处。

参考文献：[1] 洪德晓等.压力容器设计与实用数据速查.北京：化学工业出版社.2008.[2] 刘湘秋.常用压力容器手册.北京：机械工业出版社.2004.[3] 于增瑞.钨极氩弧焊实用技术.北京：化学工业出版社.2004.气体保护焊.辽宁科学技术出版社.2007.[4] 梁文广等.CO2[5] 张子荣.简明焊接材料选用材料第3版.北京：机械工业出版社.2011.[6] 王国璋.压力容器焊接使用手册.北京：中国石化出版社.2013.。