压缩空气储气罐设计说明书

焊接结构与工艺课程设计

学校：山西大同大学煤炭工程学院

姓名：**

专业：材料成型及控制工程

班级：材料一班

学号： ************

题目：压缩空气储罐设计

时间： 2015年12月15日至1月2日

指导老师：**

大同大学煤炭工程学院

前言

1、任务说明

设计一个压缩空气储罐，采用常规设计方法，综合考虑环境条件等因素并参考相关标准，按工艺设计、设备结构设计、设备强度计算的设计顺序，分别对储罐的筒体、封头、人孔、接管进行设计，然后采用SW6-1998对其进行强度校核，最后形成合理的设计方案。

本设计是针对《焊接结构》这门课程所安排的一次课程设计，是对这门课程的一次总结，要综合运用所学的知识并查阅相关书籍完成设计。

设计基本思路：本设计综合考虑环境条件、介质的理化性质等因素，结合给定的工艺参数，机械按容器的选材、壁厚计算、强度核算、附件选择、焊缝标准的设计顺序，分别对储罐的筒体、封头、人孔接管、人孔补强、接管、管法兰、液位计、鞍座、焊接形式进行了设计和选择。设备的选择大都有相应的执行标准，设计时可以直接选用符合设计条件的标准设备零部件，也有一些设备没有相应标准，则选择合适的非标设备。

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，合理地进行设计

2、压缩空气的性质

中文名称：压缩空气

主要成分：氮气、氧气等

外观与性状：无色无味

沸点(℃)-192℃

相对密度（水=1）：0.9

健康危害：无

环境危害：无

危险特性：高温常压储存，高温剧烈震动易爆

特性总结：压缩空气是清晰透明的，输送方便，没有特殊的有害性能，没有起火危害，不怕超负荷，能在许多不利环境下工作，空气在地面上到处都有，取之不尽。

来源：大气中的空气常压为0.1MPa,经过空气压缩机加压后达到理想的压力

作用或用途：压缩空气是仅次于电力的第二大动力能源，其应用范围遍及石油，化工，机械，轻工，纺织，国防，科研等行业和部门。

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目录

第一章参数的确定 (3)

1.1 设计压力 (3)

1.2 设计温度............................ .. (3)

1.3 主要元件材料的选择 (3)

第二章压力容器结构设计 (5)

2.1筒体壁厚计算 (5)

2.2封头壁厚计算 (5)

2.3压力试验 (7)

第三章附件的选择 (8)

3.1人孔的选择 (8)

3.2人孔补强的计算.......................................... . (8)

3.3压力计的选择 (10)

3.4选配工艺接管 (11)

3.5鞍座的选择 (12)

3.5.1 鞍座结构和材料的选取 (12)

3.5.2 容器载荷计算 (13)

3.5.3 鞍座选取标准 (13)

3.5.4 鞍座强度校核 (14)

第四章容器焊缝标准 (16)

4.1压力容器焊接结构设计要求 (16)

4.2筒体与椭圆封头的焊接接头 (16)

4.3管法兰与接管的焊接接头 (16)

4.4接管与壳体的焊接接头 (17)

第五章压缩空气储气罐焊 (17)

第六章总结 (21)

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参考文献 (22)

第一章 参数的确定

1．1 设计压力

设计压力为压力容器的设计载荷条件之一，其值不得低于最高工作压力，通常可取最高工作压力的1.05~1.1倍。经过查 我们取设计压力为1.0Mpa 。

1．2 设计温度

设计温度也是压力容器的设计载荷条件之一，指容器在正常工作情况下，设定元件的金属温度。当元件金属温度不低于0℃时，设计温度不得低于元件可能达到的最高温度;当元件金属温度低于0℃时，其值不得高于元件金属可能达到的最高温度。所以设计温度选择为50℃。

1．3 主要元件材料的选择

1.筒体材料的选择：

根据压缩空气的物理性质选择罐体材料，可以考虑20R 和16MnR 这两种钢材。如果纯粹从技术角度看，建议选用 20R 类的低碳钢板， 16MnR 钢板的价格虽比20R 贵，但在制造费用方面，同等重量设备的计价，16MnR 钢板为比较经济。所以在此选择16MnR 钢板作为制造 筒体和封头材料。

2.筒体结构的选择：

筒体结构设计为圆筒形。因为作为容器主体的圆柱形筒体，制造容易，安装内件方便， 而且承压能力较好，这类容器应用最广。钢板标准GB6645，查表可知50℃时的许用应力

[]MPa t

170=σ。

3.封头的结构及选材：

封头有多种形式，半球形封头就单位容积的表面积来说为最小，需要的厚度是同样直径

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圆筒的二分之一，从受力来看，球形封头是最理想的结构形式，但缺点是深度大，直径小时， 整体冲压困难，大直径采用分瓣冲压其拼焊工作量也较大。椭圆形封头的应力情况不如半球形封头均匀，但对于标准椭圆形封头与厚度相等的筒体连接时，可以达到与筒体等强度。它

吸取了蝶形封头深度浅的优点，用冲压法易于成形，制造比球形封头容易，所以选择椭圆形 封头，结构由半个椭球面和一圆柱直边段组成。封头取与筒体相同材料。

4.钢管材料的选择：

根据JB/T4731,钢管的材料选用20号钢，其许用应力[]137s a M P a σ=