2立方空气储罐设计

目录

任务书 (2)

第一章空气储罐产品概要 (3)

第二章空气储罐材料的选择 (4)

第三章空气储罐的结构设计 (4)

3.1圆筒厚度的设计 (5)

3.2封头厚度的计算 (5)

3.3接管的设计 (5)

3.4支座的设计 (6)

3.4.1支座选型 (5)

3.4.2鞍座定位 (5)

第四章强度计算 (6)

5.1水压试验应力校核 (5)

5.2工作应力计算及校核 (6)

5.2.1圆筒轴向应力计算及校核 (7)

5.2.3周向应力计算及校核 (8)

第五章空气储罐的制造工艺 (10)

5.1空气储罐的制造工艺流程 (10)

5.2空气储罐的焊接工艺 (11)

5.2.1接管焊接 (11)

5.2.2纵缝和环缝焊接 (12)

5.3空气储罐的焊接检验 (13)

5.3.1无损检测 (14)

5.3.2耐压试验 (14)

第六章课程设计心得体会 (15)

参考文献 (16)

任务书

2m3空气储罐的焊接工艺设计

设计参数

序号名称指标

1 设计压力P c（MPa） 1.0

2 设计温度（℃）100

3 最高工作压力（MPa）0.95

4 最高工作温度（℃）95

5 工作介质压缩空气

6 主要受压元件的材料Q235-B

7 焊接接头系数Φ0.9

8 腐蚀裕度C2（mm） 1.2

9 厚度负偏差（C1）0.8

9 全容积（） 2.0

10 容器类别第一类

设计要求

（1）更具给定的条件来选定容积的几何尺寸，即确定筒体的内径、长度、封头类型等，然后确定有关的参数，如容器材料、需用应力、壁厚附加量、焊缝系数等。

（2）设计筒体和封头壁厚；进行强度计算；焊接接头设计；附件设计等。

（3）撰写设计说明书：能以“工程语言和格式”阐明自己的设计观点、设计方案的优劣以及设计数据的合理性；按照设计步骤、进程，科学地编排设计说明书的格式与内容叙述简明。

第一章空气储罐概要

空气储罐的特点

空气储罐主要是指用于储存或盛装气体、液体、液化气体等介质的设备，在化工、石油、能源、轻工、环保、制药及食品等行业得到广泛应用，如氢气储罐、液化石油气储罐、石油储罐、液氨储罐等。储罐内的压力直接受温度影响，且介质往往易燃、易爆或有毒。储罐的结构形式主要有卧式储罐、立式储罐和球形储罐。

压力容器的外壳由筒体、封头、密封装置、开孔接管、支座及安全附件六大部件组成。常、低压化工设备通用零部件大都有标准，设计时可直接选用。本设计书主要介绍了储气罐的的筒体、封头的设计计算，低压通用零部件的选用。

第二章空气储罐材料的选择

2.1 材料选择原则

在选择压力容器用钢时，需根据容器的工作条件、工作压力、介质的腐蚀性、介质对钢的脆化影响选择具有合适的力学性能、物理性能和耐蚀性能的材料。同时考虑它的加工工艺性能、经济性。

2.2 材料确定

根据板厚和工作条件，选择Q235-B

表2-1 母材的化学成分及力学性能

化学成分力学性能

C/% Mn/% Si/%S% P%σb Mpa σs Mpa

Q235-B 0.12-0.20 0.30-0.70 ≤0.30 ≤0.45/ ≤0.045/ 375235

第三章空气储罐的结构设计

3.1圆筒厚度的设计

由于该容器储存压缩空气，所以该容器的焊缝都要采用全焊透结构，需要对该储罐进行100%探伤，由于尺寸限制，不开人孔只能采取单面焊，所以取焊缝系数为Φ=0.9。

Q235-B在100℃下，许用应力 =113MPa：

利用中径公式

= =5.93mm（3-1）

查标准GB6654－1996《压力容器用钢板》知，钢板厚度负偏差为0.8mm，故取。

设计任务说明书给定腐蚀裕量C2=1.2mm,厚度附加量C=C1+C2=0.8+1.2=2.0mm错误!未找到引用源。。

则筒体的名义厚度 5.93+2.0=7.93mm错误!未找到引用源。

圆整后取为 错误!未找到引用源。8.0mm

3.2封头的设计

从受力与制造角度分析，球形封头是最理想的结构形式，但其缺点是深度大，冲压较困难；而椭圆形封头深度比半径小，易于冲压成型，是目前低压容器中用的较多的，故采用标准椭圆形封头，各参数与筒体相同,则封头的设计厚度:

计算结果是与筒体等厚δn =8mm 由封头长短轴之比为2，即

22=i

i

h D 错误!未找到引用源。，得mm mm D h i i 3004

12004===

表3-1 封头尺寸表 公称直径Di mm 总深度H mm

内表面积A 2m

容积3m 质量Kg 1200

325

1.6552

0.2545

106.7

图3-1 封头尺寸

3.3接管的设计

根据实际情况，开一个孔焊接接管同时作为进料孔出料孔，查询标准[7]，接管尺寸如下：

Di=50mm, H=60mm, δ=8mm

3.4支座的设计

3.4.1支座选型

该产品为卧式设备，采用鞍式支座，查[6]《鞍式支座标准》JB1167-81，得

表3-2 鞍座尺寸表

公称直径Di 鞍座长度L 0 鞍座高度H 鞍座质量m

鞍座边角θ

1200mm

1080mm

200mm

40㎏

120°

3.4.2鞍座定位

应尽量使支座中心到封头切线的距离A 小于等于0.5a R ，当无法满足A 小于等于0.5a R 时，A 值不宜大于L 2.0。a R 为圆筒的平均内径。

mm D R n i a 60428212002δ2=+=+=

即mm R A a 3026045.05.0≤=⨯= 所以A=300mm

图3-2 鞍座安装位置

第四章 强度计算