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压力容器设计的基本步骤稳压管为例

次浏览   发布:2018-12-29 13:20:31
以稳压罐的设计为例,对容器设计的全过程停止解说。
      首先,我们依据用户提出的、在压力容器标准范围内双方签署的具有法律约束力的设计技术协议书,该协议书也能够经双方同意共同修正、完善,以期到达产品运用最优化。
依据稳压罐的设计技术协议,我们晓得了容器的最高工作压力为1.4MPa,工作温度为200℃,工作介质为紧缩空气,容积为2m3,请求运用寿命为10年。这些?#38382;?#23601;是用户提供应我们的设计根据。
有了这些?#38382;?#25105;们就能够开端设计。
一. 设计的第一步
就是要完成容器的技术特性表。除换热器和塔类的容器外,普通容器的技术特性表包括
a 容器类别
b 设计压力
c 设计温度
d 介质
e 几何容积
f 腐蚀裕度
j 焊缝系数
h 主要受压元件材质等项。普通我所图纸上没有做强行请求写上主要受压元件材质
一. 肯定容器类别 
容器类别的划分在国度质量技术监视局所颁发的《压力容器平安技术监察规程》(以下简称容规)第一章第6条(p7)有细致的规则,主要是依据工作压力的大小(p75)、介质的危害性和容器毁坏时的危害性来划分(p75)。本例稳压罐为低压(<1.6MPa)且介质无毒不易燃,则应划为第Ⅰ类容器。
另:详细压力容器划分类别见培?#21040;?#26448; p4 1-11
何谓易燃介质见 p2 1-6
介质的毒?#36816;?#24179;分级见 p3 1-7
划分压力容器等级见 p3 1-9
二. 肯定设计压力
我们晓得容器的最高工作压力为1.4MPa,设计压力普通取值为最高工作压力的1.05~1.10倍。
至于是取1.05还是取1.10,就取决于介质的危害性和容器所附带的平安安装。
介质无害或装有平安阀等就能够取下限1.05,否则就取上限1.10。
本例介质为无害的紧缩空气,且系统管路中有泄压安装,契?#20808;?#19979;限的条件,则得到设计压力为 
Pc=1.05x1.4
=1.47MPa。
另:什么叫设计压力?计算压力?如何肯定?见p11 3-1
液化石油气储罐设计中,是如何肯定设计压力的?
三. 肯定设计温度
普通是在用户提供的工作温度的根底上,再思索容器环境温度而得。
比方为华北油田设计的容器,?#20197;?#24037;作状态无保温的状况下,其工作温度为30℃,其冬季环境温度最低可到-20℃,则设计温度就应该按容器可能到达的最恶劣的温度肯定为-20℃。《容规》附件二(p77)提供了一些设计所需的气候材料供参考。本例取设计温度为200℃即可。
四. 肯定几何容积
按构造设计完成后的?#23548;?#23481;积填写即可。
五. 肯定腐蚀裕量
由所选定受压元件的材质、工作介质对受压元件的腐蚀率、容器运用环境和用户等待的运用寿命来肯定,?#23548;?#19978;应先选定受压元件的材质,再肯定腐蚀裕量。
《容规》第三章表3-3(p23)和GB150第3.5.5.2节(p5)对一些常见介质的腐蚀裕量停止了一些规则。工作介质对受压元件的腐蚀率主要按实测数据和经历来肯定,受运用环境影响很大,变数很多,目前无现成的数据。
普通介质无腐蚀的容器,其腐蚀裕量取1~2mm即可满足运用寿命的请求。本例取腐蚀裕量为2mm。
另:什么叫计算厚度、设计厚度、名义厚度、有效厚度?何谓最小厚度?如何肯定?见p12 3-5 3-6
六. 肯定焊缝系数
焊缝系数的规范叫法叫焊接接头系数,GB150的3.7节(p6)对其取值与焊缝检测百?#30452;?#20572;止了规则。 
详细取值,能够按《容规》第85条(p43)所规则的10种状况选择:
其焊缝系数取1,即焊接接头应停止100%的无损检测,其他状况普通选焊缝系数为0.85。
本例选焊缝系数为0.85。
七. 主要受压元件材质确实定
材质确实定在满足平安和运用条件的前提下,还要思索工艺性和经济性。
GB150第8页资料的运用有严厉的规则,对这些规则的控制是十?#30452;?#35201;的。比拟常用的资料有Q235-B(Q235-C)16MnR和0Cr18Ni9这几种资料
1. 0Cr18Ni9普通用于低于-20℃的低温容器和 
对介质有干净请求的容器,如低温别离器、氟利昂蒸发器等;
2. 16MnR普通用于对平安性请求较高、运用Q235-B时壁厚较大的容器,如油、自然气等。
3. Q235-B运用最广也最经济,GB150第9页对其运用条件作了细致规则:
● 规则设计压力≤1.6MPa;
● 钢板运用温度0℃~350℃;
● 用于壳体时厚度?#22351;么?#20110;20mm,?#20063;?#24471;用于高度危害的介质。
就本例来说,其运用压力、温度和介质?#35745;?#21512;Q235-B的条件,唯有厚度还未知,若超越了20mm则只能运用16MnR,本例就暂定运用Q235-B。
?#27604;?#21862;,假如我们按以下:
●规则设计压力≤2.5MPa;
●钢板运用温度不得超越0℃~400℃;
●用于壳体时厚度?#22351;么?#20110;30 mm,?#20063;?#24471;用于高度危害的介质。
Q235-B与Q235-C的主要区别也就是冲击实验温度不同,前者为在温度20℃下做 V?#32479;?#20987;实验;后者为在0℃ 时做V?#32479;?#20987;实验
完成了技术特性表,下一步就是容器计算了。
◆ 肯定容器?#26412;?/span>
计算时首先要肯定容器?#26412;丁?#38500;非用户有请求,普通取长径比为2~5,很多状况下取2~3就能够了。
本例请求容器的几何容积为2m3 。
我们只得先设定?#26412;叮?#20877;依据此?#26412;?#21644;容积求出筒体高度,验算其长径?#21462;?#35774;定的?#26412;?#24212;契合封头的规格。
我们设定为800mm,查规范JB/T4746《钢制压力容器用封头》附录B,得知此规格的封头容积为0.0796 m3,
则:
筒体高度为 3664mm,
长径比为 3664/800=4.58
若加上封头的高度,可知其长径比太大,我们先前设定的?#26412;?#22826;小。
再设定?#26412;?#20026;1000mm,查得封头容积为0.1505立方。
得到:
筒体高度为 2164mm
长径比为 2164/1000=2.16
比拟理想,则我们肯定本例稳压罐的内?#26412;?#20026;1000mm,筒体高度圆整为2200mm。
有了容器?#26412;叮?#21363;可依照GB150公式5-1(p26)计算出厚度为8.30mm。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?#20572;?#20877;向上圆整到钢板的商品厚度。本例腐蚀裕量为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,故肯定容器厚度为12mm,并且此值契合Q235-B对厚度不超越20mm的请求。
另外本例若选择腐蚀裕量为1mm经济性会好得多,能够考虑一下为什么
至此,我们已得到容器外形。
◆ 下一步该是按用户请求和《容规》的规则配置各管口的法兰和接收。
容器上开孔要契合GB150第8.2节(p75)的规则,普通?#23478;?#20572;止补强计算,除非满足GB150第8.3节(p75)的条件,则可不用再计算补强。
选择接收时应尽量满足GB150第8.3节的条件,其平安性和经济性都最好,防止增加补强圈。
本例请求的管口?#26412;?#37117;在GB150第8.3节的范围内,因而进气口和出气口接收选择φ57x5的无缝钢管,排污口选择φ25x3.5的无缝钢管。法兰按HG20592选择1.6MPa的突面(RF)板式平焊法兰(PL)。
◆ 法?#25216;?#20854;密封面型式
法?#25216;?#20854;密封面型式是设计协议书中请求的,
1. 压力等级必需高于设计压力;
2. 其材质普通与筒体相同;
3. 肯定管口在壳体上的位置时,在空间较为慌张的状况下,普通也应坚持焊缝与焊缝间的间隔不小于50mm,以防止焊接热影响区的互相叠加。
本例选定进气口、出气口距上下封头环焊缝各300mm。因本例稳压罐工作温度为200℃,故其工作状态下必定有保温层,思索到保温层厚度以及螺栓装置的需求,选定法?#27982;?#23553;面到筒体外表的间隔为150。
◆ 检查孔
除了用户请求的管口外,《容规》第45条(p26)还对检查孔的设置停止了规则。
本例?#26412;?#20026;1000mm,按规则必需开设一个人孔。查《回转盖平焊法兰人孔》规范JB580-79 压力容器与化工设备适用手册p614,选择压力1.6MPa级、公称?#26412;?50的人孔,密封型式为A?#20572;?#20854;接收为φ480x10。因人孔开孔较大,所以人孔一定要运用补强圈补强,查《补强圈》规范JB/T4736,补强圈外径为760,厚度普通同等于筒体。人孔的位置以便当出入人孔为准绳,应尽量靠近下封头。本例选定人孔中心距下封头环焊缝500。
立式容器的支座普通选用支承式支座JB/T4724(压力容器与化工设备适用手册第599页),
另:锻件的级别如何肯定?关于公称厚度大于300mm的碳素钢和低合金钢锻件应选用何级别?
◆ 管口表的填写
◆ 技术请求的书写
1 本设备按 GB150-1998《钢制制压力容器》停止制造、实验和验收,并承受国度质量技术监视局颁发的《压力容器平安技术监察规程》的监视。
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的规则停止施焊:A 类和 B 类焊接接头型式为DU3; 接收与筒体、封头的焊接接头型式见接收表;未注角焊缝的焊角尺寸为较薄件的厚度;法兰的焊?#24433;?#30456;应法兰规范的规则。
4 容器上的 A 类和 B 类焊接接头应停止射线探?#24605;?#26597;,探伤长度不小于每条焊缝长度的20%,其结果应以契合JB4730 规则中的 Ⅲ 级为?#32454;瘛?/span>
5 设备制造终了应停止水压实验,实验压力为 MPa。
6 管口、支座及铭牌架方位按本图。
7 设备检验?#32454;?#21518;,表面面涂 C06-1 铁红醇酸底漆两道,再涂 C04-42 灰色醇酸?#29260;?#19968;道。
8 设备检验?#32454;?#21518;,内部清算洁净,各管口用盲板封严。
10 设备筒体的计算厚度为 mm,封头计算厚度为 mm。

倡议运用年限为10年。

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