压力容器的设计步骤..

储气罐——压力容器的设计步骤

1.确定压力容器设备的各项参数：压力，介质，温度

最高工作压力为1.5MPa，工作温度为常温20℃，工作介质为压缩空气，容积为2m3

确定压力容器的类型

容器类别的划分在国家质量技术监督局所颁发的《压力容器安全技术监察规程》（以下简称容规）第一章中有详细的规定，主要是根据工作压力的大小、介质的危害性和容器破坏时的危害性来划分。

储气罐为低压（<1.6MPa）且介质无毒不易燃，应为第Ⅰ类容器。

2.确定设计参数

（1）确定设计压力

容器的最高工作压力为1.5MPa，设计压力取值为最高工作压力的1.05～1.10倍。取1.05还是取1.10，取决于介质的危害性和容器所附带的安全装置。

介质无害或装有安全阀等就可以取下限1.05，否则上限1.10。

介质为压缩空气，管路中有泄压装置，符合取下限的条件，则得到设计压力为Pc=1.05x1.4

（2）确定设计温度

一般是在用户提供的工作温度的基础上，再考虑容器环境温度而得。

如在室外在工作，无保温，容器工作温度为30℃，冬季环境温度最低可到－20℃，则设计温度就应该按容器可能达到的最恶劣的温度确定为－20℃。《容规》提供了一些设计所需的气象资料供参考。

假定在容器在室内工作，取常温为设计温度。

（3）确定几何容积

按结构设计完成后的实际容积填写。

（4）确定腐蚀裕量

根据受压元件的材质、介质对受压元件的腐蚀率、容器使用环境和容器的使用寿命来确定。

先选定受压元件的材质，再确定腐蚀裕量。

《容规》对一些常见介质的腐蚀裕量进行了一些规定。工作介质对受压元件的腐蚀率主要按实测数据和经验来确定，受使用环境影响很大，变数很多，目前无现成的数据。

介质无腐蚀的容器，其腐蚀裕量取1～2mm即可满足使用寿命的要求。

取腐蚀裕量为2mm。

（5）确定焊缝系数

焊缝系数的标准叫法叫焊接接头系数，GB150对其取值与焊缝检测百分比进行了规定。

具体取值，可以按《容规》所规定的种情况选择：

其焊缝系数取1，即焊接接头应进行100%的无损检测，其他情况一般选焊缝系数为0.85。

本例选焊缝系数为0.85。

（6）主要受压元件材质的确定

材质的确定在满足安全和使用条件的前提下，还要考虑工艺性和经济性。

GB150对材料的使用有规定。

比较常用的材料有Q235，16MnR和0Cr18Ni9这几种材料。

1.0Cr18Ni9一般用于低于－20℃的低温容器和

对介质有洁净要求的容器，如低温分离器、氟利昂蒸发器等；

2.16MnR一般用于对安全性要求较高、使用Q235-B时壁厚较大的容器，如油、天然气等。

3.Q235-B使用最广也最经济，GB150第9页对其使用条件作了详细规定：

规定设计压力≤1.6MPa；

钢板使用温度0℃~350℃；

用于壳体时厚度不得大于20mm，且不得用于高度危害的介质。

储气罐使用压力、温度和介质都符合Q235-B的条件，厚度还未知，若超过了20mm，能使用16MnR。

暂定使用Q235-B。

3.确定设备基本尺寸

（1）确定容器直径

首先要确定容器直径。如果是圆筒型压力容器，一般取长径比为2～5，很多情况下取2～3就可以了。

本例要求容器的几何容积为2m3 。

先设定直径，再根据此直径和容积求出筒体高度，验算其长径比。设定的直径应符合封头的规格。

有了容器直径，可按照GB150公式计算出厚度。此厚度即为计算厚度，其名义厚度为计算厚度与腐蚀裕量之和，再向上圆整到钢板的商品厚度。

如果腐蚀裕量为2mm，与计算厚度之和为10.30mm，与之最接近的钢板商品厚

度为12mm，故确定容器厚度为12mm，并且此值符合Q235-B对厚度不超过20mm的要求。

另外本例若选择腐蚀裕量为1mm经济性会好得多，可以思考一下为什么？

至此，得到容器外形。

（2）按照工艺要求确定配置各管口的法兰和接管。

容器上开孔要符合GB150的规定，要进行补强计算，如满足GB150不需补强的条件，可不必再计算补强。

应尽量满足GB15条件，安全性和经济性都最好，避免增加补强圈。

法兰及其密封面型式

法兰及其密封面型式是设计协议书中要求的，

1.压力等级必须高于设计压力；

2.其材质一般与筒体相同；

3.确定管口在壳体上的位置时，在空间较为紧张的情况下，一般也应保持焊缝与焊缝间的距离不小于50mm，以避免焊接热影响区的相互叠加。

检查孔

除了用户要求的管口外，《容规》第45条（p26）还对检查孔的设置进行了规定。本例直径为1000mm，按规定必须开设一个人孔。查《回转盖平焊法兰人孔》标准JB580-79 压力容器与化工设备实用手册p614，选择压力1.6MPa级、公称直径450的人孔，密封型式为A型，其接管为φ480x10。因人孔开孔较大，所以人孔一定要使用补强圈补强，查《补强圈》标准JB/T4736，补强圈外径为760，厚度一般等同于筒体。人孔的位置以方便出入人孔为原则，应尽量靠近下封头。本例选定人孔中心距下封头环焊缝500。

立式容器的支座一般选用支承式支座JB/T4724(压力容器与化工设备实用手册

（3）技术要求的书写

1 本设备按GB150-1998《钢制制压力容器》进行制造、试验和验收，并接受国家质量技术监督局颁发的《压力容器安全技术监察规程》的监督。

2 焊接采用电弧焊，焊条牌号：焊接采用J422。

3 焊接接头型式和尺寸除图中注明外，按HG20583的规定进行施焊：A 类和B 类焊接接头型式为DU3；接管与筒体、封头的焊接接头型式见接管表；未注角焊缝的焊角尺寸为较薄件的厚度；法兰的焊接按相应法兰标准的规定。

4 容器上的A 类和B 类焊接接头应进行射线探伤检查，探伤长度不小于每条