天然气储气罐设计

第一章设计参数的选择

1.1.设计题目：天然气储气罐

1.2.原始数据：

设计压力取工作压力的1.1倍，即P c=1.1×1.6=1.76MPa，根据TSG R0004-2009《固定式压力容器安全监察规程》中附件A压力容器类别划分办法中查得，为第Ⅱ类压力容器。

1.4.设计温度：

设计温度取60℃。

1.5.主要元件材料的选择：

1.5.1.筒体材料的选择：

根据GB150-1998《钢制压力容器》表4-1，选用筒体材料为16MnR（钢材标准为GB6654）。

1.5.

2.鞍座材料的选择：

根据JB/T 4724-1992《支承式支座》中规定，支座选用材料为Q235-A。

1.5.3.地脚螺栓的材料选择：

地脚螺栓选用应符合GB/T 700-2006《碳素结构钢》的规定，Q235，其许用应力

[]147

bt MPa

σ=。

第二章容器的结构设计

2.1.圆筒厚度的设计与校核

该容器需100%探伤，所以取其焊接系数为0.85

φ=。

假设圆筒的厚度在6~16mm围，查GB150-1998中表4-1，可得：

疲劳极限强度510

b

MPa

σ=，屈服极限强度345

s

MPa

σ=，50C。下[]t170MPa

σ=

利用中径公式，

[]t

1.76MPa1800

11.03

20.85170 1.76

2-

c i

c

P D mm

mm

MPa MPa

P

δ

φσ

⨯

===

⨯⨯-

查标准HG20580-1998《钢制化工容器设计基础规定》表7-1知，钢板厚度负偏差为0.25mm，而有GB150-1998《钢制压力容器》中3.5.5.1知，当钢材的厚度负偏差不大于0.25mm，且不超

过名义厚度的6%时，负偏差可以忽略不计，故取

1

C=。

查标准HG20580-1998《钢制化工容器设计基础规定》表7-5知，对于有轻微腐蚀的介质，腐蚀

裕量

2

2

C mm

=。

则筒体的设计厚度11.030213.03

n

mm mm mm

δ≥++=

圆整后，没有变化，取名义厚度为14

n

mm

δ=。

筒体的有效厚度

12

14-(02)12

e n

C C mm

δδ

=-+=+=

（）

当一只圆通尺寸D i、

n

δ或

e

δ，需对圆通进行强度校核，其应力强度应满足判别式：

即，强度满足。

因此，圆筒的最大允许工作压力[]为

2.2.封头壁厚的设计与校核

查标准GB/T25198-2010《压力容器封头》中表1，选用标准椭圆形封头，型号代号为EHA，取

公称直径DN==1800mm

i

D，2

2

i

D

H h

=

-

（）

，根据GB150-1998《钢制压力容器》中椭圆形

封头计算中式7-1计算：

[]t

1.76MPa 180011.0020.851700.5 1.762-0.5c i

c

P D mm

mm MPa MPa

P δφσ⨯=

=

=⨯⨯-⨯

同上，取22C mm =，10C =。

封头的名义厚度11.000213.00n mm mm mm δ≥++= 圆整后，取封头的名义厚度14n mm δ=。

120.15% 2.7e n i C C D mm δδ=-+>=（），满足稳定性要求。

封头标记为 EHA 180014-16MnR GB/T251982010⨯-

2.3. 筒体和封头的结构设计

由

22i D H h =-（），得180045044

i D mm

H h mm -===

封头的容积：

查标准GB/T25198-2010《压力容器封头》中表C.1 EHA 和C.2 EHA 表椭圆形封头表面积、容积、质量，见表1和图1。

表1 封头尺寸表

2024

i V D L V =

⨯+封

而充装系数为0.9

2

0V D 20.94

i L V π=⨯+封 即

205 1.820.8270.94

L π

=⨯⨯+⨯ 算得0L =1.53m. 圆整后，取0L =1.6m.

图1

2.4. 人孔的选择

根据HG/T 21518-2005《回转盖带颈对焊法兰人孔》，查表3-3，选用凹凸面的法兰，其明细尺寸见下表：

表2 人孔尺寸表 单位：mm 密封面型式

凹凸面MFM

D

670

1b

41

0d

24

公称压力PN

MPa 2.5

1D

600

2b

46 螺柱数量

20

公称直径DN

450 1H

250 A 375 螺母数量 40

w d s ⨯

48010⨯

2H

121 B 175 螺柱尺寸 332165M ⨯⨯

d 456

b

42

L

250

总质量kg

245

其标记符号为：人孔MFM Ⅲ S-8.8(NM-XB350)A 450-2.5 HG/T 21518-2005

2.5. 接管，法兰，垫片和螺栓

2.5.1. 接管和法兰

天然气储罐应设置排污口，进气口，出气口，人孔，压力表口，安全阀口，排空口，备用口。 查HG/T 20592-2009《钢制管法兰》中表8.2.3-4 PN25带颈平焊钢制管法兰SO ，选取各管口公称直径，查得各法兰的尺寸，选法兰材料为20Ⅱ。

查HG/T 20592-2009《钢制管法兰》中附录D 中表D-5,得各法兰的质量。

查HG/T 20592-2009《钢制管法兰》中表3.2.2，法兰的密封面均采用MFM （凹凸面密封）。 查GB/T 8163-2008《输送流体用无缝钢管》和GB/T 17395-1998《无缝钢管尺寸、外形、重量及允许偏差》查得接管尺寸和重量。