15m3气体缓冲罐

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1、 . . . . 34 / 40 . . . . 摘要本次课题是设计一个15m3的气体缓冲罐，主要包括结构设计和焊接工艺设计两大方面。在结构设计方面：首先根据设计条件确定设计文件，设计文件包括设计压力、设计温度、介质性质、材料的种类与焊接接头系数等，其次对零部件进行设计。零部件的设计包括筒体设计、封头设计、开孔补强、法兰、人孔、支座和吊耳的计算和选择。在完成以上设计后根据设计数据完成总图和零件图的绘制。在制造工艺方面：首先根据图纸完成制造工艺流程设计，其次根据流程重点对筒体、封头的制造和无损检测、水压试验等重点工序进行阐述，最后对筒体和封头纵环缝焊接工艺进行设计，并采用设计的焊接工艺进行试验、

2、对焊接试样进行了力学性能分析。试验结果满足使用要求，证明焊接工艺是合理的，能够成功实现产品的制造。这次设计的主要意义在于锻炼了自己独立分析问题、解决问题的能力。培养了查阅资料、工作细致、认真负责、独立思考、自主创新的能力。并通过此课题的研究来进一步增强低理论知识的掌握以与研究类似问题的能力，为今后的工作打下基础。关键词：气体缓冲罐结构设计焊工艺设计工艺试验 . . . . ABSTRACTThe project is to design a gas buffer tank 15m3, including structural design and welding technology in t

3、wo areas.In structural design: First, determine the design documents under design conditions, design documents, including the design pressure and design temperature, medium properties, the types of materials and welded joints coefficient, followed by the design of the parts.The design components inc

4、lude cylinder design, head design, reinforcement, flanges, manholes, supports and lug the calculation and choice. After the completion of the above design data according to the design plans and parts to complete the total mapping.In the manufacturing process: First, complete the manufacturing proces

5、s based on design drawings, then according to the process focuses on the cylinder, head of manufacturing and non-destructive testing, pressure testing and other key processes were described, and finally head of the cylinder and the longitudinal girth welding process design and welding process used t

6、o test the design on the mechanical properties of welded samples were analyzed. The results meet the requirement to prove that welding is reasonable to successful products.The main significance of this design exercise its own independent analysis of issues, problem-solving abilities. Develop a data

7、access, work is meticulous, conscientious and responsible, independent thinking, the ability of independent innovation. This topic through research to further enhance the low theoretical knowledge and research similar problems to master the ability to lay the foundation for future work.Key words: ga

8、s buffer tank；structural design；welding process design；technology test . . . . 目录摘要IABSTRACTII1 绪 论12 15M3气体缓冲罐结构设计22.1 设计条件22.2设计文件22.2.1 设计压力22.2.2设计温度32.2.3介质性质42.2.4材料的选择52.2.5焊接接头系数82.3零部件的设计102.3.1筒体设计102.3.2封头的设计122.3.3 配置接收132.3.4开孔补强142.3.5法兰152.3.6人孔172.3.7支座192.3.8吊耳212.4设计小结233 气体缓冲罐的制造工

9、艺243.1气体缓冲罐制造工艺流程图243.2筒节的制造工艺253.2.1备料253.2.2焊接坡口加工253.2.3筒节卷制成形253.2.4组焊纵缝263.3.封头的制造工艺263.3.1备料263.3.2封头压制成形263.3.3焊接坡口加工273.3.4组焊环缝273.4外观、无损检测283.5水压试验283.6表面处理、油漆包装284焊接工艺部分294.1 16MnR的焊接性分析294.1.1 16MnR焊接接头冷裂纹294.1.2 16MnR焊接接头热裂纹294.1.3 16MnR焊接接头热影响区脆化304.2焊接工艺制定304.2.1焊接方法的选择304.2.2焊接材料的选择30

10、4.2.3焊接工艺参数的确定314.3 焊接工艺试验314.3.1试验314.3.2试验结果分析314.3.3无损检验31总结33参考文献34致35 . . . . . . . . 1 绪 论随着经济的发展，工业的进步，压力容器已经广泛应用于炼油、化工等工业部门与日常生活中。在炼化行业中，越来越多的新型、高效节能的设备得到应用，许多装置对压力容器的要求非常高，其操作介质多为高温(或低温)、高压、易燃、易爆、有毒、强腐蚀等，具有相当大的危险性口随着世界各国对海洋资源的开发，为了适应海洋气候、恶劣的环境以与石油加工深度不断增加、操作条件越来越苛刻，对压力容器的要求一也越来越高、越来越严。世界能源危

11、机的出现和军事装备的竞争、核能的开发应用对压力容器提出了新的要求。航天事业更是要求压力容器为其提供坚实的基础。 在压力容器的使用中，小到不足一立方米的气瓶，大到成一千上万甚至几十万、几百万立方米的大型压力容器，都与人们的生活息息相关，稍有不慎，就有可能给人民的生命财产带来灾难性后果。如核泄漏，它不仅使人们的生命受到威胁，而且对周围环境造成毁灭性的污染，并且这些危害还会影响到今后几十年、几百年。这就要求对压力容器的设计、制造、检验、安装、使用、维修、退役等方面都必须提出严格的要求。于是作为龙头的压力容器设计就显得尤为重要了。设计的质量将直接影响到压力容器的质量。因此，对压力容器的设计知识了解是很

12、有必要的。所谓缓冲罐缓就是这样一种装置，主要用于各种系统中缓冲系统的压力波动，使系统工作更平稳，其原理是通过压缩罐压缩空气来实现，被广泛应用于供水设备和中央空调系统等。它的介质可以是液体，也可是气相或固相的物质。名义上，可以将它分为两类：扰动衰减类和独立运行类。 . . . . 2 15m3气体缓冲罐结构设计2.1 设计条件该分离器用于室；最高工作压力为：1.8MPa；工作温度为：50；气体介质为：氧气、氩气、氮气；设计使用寿命10年。2.2设计文件压力容器的设计文件包括强度计算、结构设计、施工图和零件图制作。必要时还应包括安装、使用说明书、应力分析报告等。制造工艺设计的其主要容包括：筒体和封

13、头、接收、法兰等零件的制作工艺流程；整体装配工艺；筒体和封头纵环缝焊接工艺设计；接收与法兰焊接工艺设计；按管与筒体、封头焊接工艺设计。2.2.1 设计压力由设计条件可知气体缓冲罐的最大工作压力为1.8MPa,根据P0，缓冲罐类型与表2.1确定设计压力。根据使用条件，系统中装有安全阀，所以设计压力为：Pc=1.10P0=1.81.10=1.98MPa，最终设计压力取为Pc=2.0 MPa。表2.1 设计压力的选取1类型设计压力压容器无安全泄放装置1.0-1.10倍的工作压力装有安全阀不低于(等于或梢大于）安全阀开启压力(安全阀开启压力取1.05-1.10倍工作压力)装有爆破片取爆破片设计压力加制

14、造围上限出口管线上装有安全阀低于安全阀的开启压力加上流体从容器流至安全阀处的压力降容器位于泵进口侧，且无安全泄放装置时取无安全泄放装置时的设计压力，且以0.1MPa外压进行校核容器位于泵出口侧。且无安全泄放装置时取以下3者取大值:泵的正常入口压力加1.2倍泵的正常工作扬程泵的最大入口压力加泵的正常工作扬程泵的正常人口压力加关闭扬程（即泵出口全关闭时的扬程）容器位于压缩机进口侧，且无安全泄放装置时取无安全泄放装置时的设计压力，且以0.1MPa，外压进行校核容器位于压缩机出口侧，且无安全泄放装置时取压缩机出口压力真空容器无夹套真空容器有安全泄放装置设计压力取1.25倍最大外压力差或0.1MPa 两

15、者中的小值无安全泄放装置设计压力取0.1MPa夹套为压的带夹套真空容器容器(真空)没计外压力按无夹套真空容器规定选取夹套(压)没计压力按压容器规定选取夹套为真空的带夹套真空容器容器(压)没计压力按压容器规定选取夹套真空)设计外压力按无夹套真空容器规定选取一 般设计外压力取不小于在正常工作情况下可能产生的最大外压力差在规定的允装系数围，常温下盛装液化石油气或混合液化石油气（指丙烯与丙烷或丙烯、丙烷与丁烯等的混合物）的容器介质50C的饱和蒸气压力低于异丁烷50C的饱和蒸气压力时(如丁烷、丁烯、丁二烯)0.79Mpa介质50的饱和蒸气压力高于异丁烷50C的饱和蒸气压力时(如液态丙烷)1.77Mpa介

16、质50C的饱和蒸气压力高于烷50C的饱和蒸气压力时(如液态丙烯)2.16Mpa两侧受压的压力容器元件一般应以两侧的设计压力分别作为该元件的设计压力。当有可靠措施确保两侧同时受压时，可取两侧最大庄力差作为设计压力注：容器的计算外压力应为设计外压力加上夹套的设计压力，且必须校核在夹套试验压力外压)下的稳定性。容器的计算压力应为设计压力加0.1Mpa，且必须校核在夹套试验压力(外压)下的稳定性。对盛装液化石油气的压力容器，如设训单位能根据其安装地区的最高气温条件(不是极端气温值)提供可靠的设计温度时，则可按介质在该设计温度卜的饱和蒸气压来确定工作压力与设计压力，但必须事先经过设计单位总技术负责人批准

17、，并报送省级主管部门和同级劳动部门锅炉压力容器安全监察机构备案。对容积大于或等于100的盛装液化石油气储存类压力容器，可由设计确定设计温度(但不得低于40)，并根据与设计混度对应的介质饱和蒸气压确定设计压力。规定的充坡系数一般取0.9,容积经实际测定者可取大于0. 9 ,但不得大0.95。气体缓冲管的类型为压容器且装有安全阀，从上表可知设计压力不低于(等于或梢大于）安全阀开启压力(安全阀开启压力取1.05-1.10倍工作压力)，即设计压力取2.0MPa。2.2.2设计温度设计温度指容器在正常工作过程中，在相应的设计压力下，设定的受压元件的金属温度(沿元件金属截面厚度的温度平均值)，即铭牌上的设

18、计温度，用t表示。该缓冲罐的工作温度不大于50，根据工作温度选取设计温度，见表2.2。表2.2 设计温度的选取1介质工作温度T设计温度T20C介质最低工作温度介质工作温度减010C20CT15C介质最低工作温度介质工作温度减510CT15C介质最高工作温度介质工作温度加1530C注：当最高（低）工作温度不明确时，按表中的规定确定。该分缓冲罐已知条件中工作温度有明确最高工作温度，按表2.2，应按I进行选择，所以设计温度应为介质最高工作温度50，所以确定设计温度为50。2.2.3介质性质压力容器的部总是有一定量呈气态或液态或气液混合的介质，而这些介质的性质成为压力容器设计需要考虑的重要因素之一。认

19、识和了解介质的性质，对合理的选用材料、保证容器的安全可靠性是十分重要的。该气体缓冲罐介质的组成为：氧气、氩气、氮气。物理性质氧气是一种无色无味的气体，标况下密度是1.429g/L，比空气的密度（1.293g/L）略大，不易溶于水，液氧、固态氧淡蓝色。氩气是一种无色、无味的惰性气体，也是窒息性气体，在标准状态下，其密度为 1.784kg/m3。 其沸点为-185.7。氩气对人体无直接危害。但是，如果工业使用后，产生的废气则对人体危害很大，会造成矽肺、眼部损坏等情况。氮气是一种无色无味气体，在空气中所占的比例约为78%（体积），气体密度 1.251kg/m3（0C、1atm），液态密度 0.809

20、kg/（沸点），沸点 77.4K（1atm），以蛋白质、氨气等氮化合物的形式在自然界中广泛存在。腐蚀性4介质的腐蚀性是压力容器设计要考虑的重要因素。在役压力容器的破坏，在很多情况下是由于腐蚀后在其他因素的作用下发生的。因此，了解腐蚀的类型、机理和腐蚀的方法是很有必要的。毒性5 介质的组成为氧气、氩气、氮气，其毒性程度见表2.3。表2.3 介质的毒性序号名称符号毒性程度1氮气N2无毒性2氧气O2无毒性3氩气Ar无毒性易燃易爆性5 介质的组成为氧气、氩气、氮气，其易燃易爆性见表2.4。表2.4 介质的易燃易爆性序号名称符号易燃易爆性1氮气N2无2氧气O2助燃性3氩气Ar无2.2.4材料的选择压力容

21、器用材料的质量与规格，应符合相应的国家标准、行业标准的规定。压力容器材料的生产经国家安全监察机构认可批准。压力容器选材除应考虑力学性能和弯曲性能外，还应考虑与介质的相容性。压力容器专用钢材的磷含量不应大于0.030%，硫含量不应大于0.020%。压力容器常用材料Q235B、20R、16MnR、15CrMoR、0Cr18Ni9、0Cr18Ni9Ti钢的常温力学性能（表2.5、表2.6、表2.7）表2.5 碳素钢的常温力学性能2钢号标准截面尺寸/mm/MPa/MPa/%Akv/JQ235B热轧4413003799(10)GB/T700-88375-4602252527（20）20RGB6654-9

22、66-16400-5202452516-3623536-6022560-100390-51020524表2.6 低合金钢常温力学性能2钢种技术标准规格/mm拉伸试验冲击试验冷弯试验硬度HB抗拉强度/MPa屈服强度/MPa伸长率/%温度/CAkv(z横向)/Jb=2a18016MnRGB6654-966-16510-64034521031d=2a16-36490-620325d=3a36-60470-60030560-100460-59028520100-120450-58027515CrMoRGB6654-966-60450-590295192031d=3a60-10027518表2.7 不锈

23、钢的力学性能2钢号项目热处理制度/%0Cr18Ni9常温力学性能1080-1130水冷49019645601080-1130水冷539-696221-40251-7166.5-77.50Cr18Ni9Ti常温力学性能1100-1150水冷53919645501100水冷540-706201-38248.8-6959.5-81钢的高温力学性能在不同温度下的许用应力见（表2.8、表2.9、表2.10）表2.8 碳素钢高温力学性能3钢号标准公称厚度mm在以下温度（）下的许用应力，MPa注20100150200250300350400Q235BGB9123-4113113113105948677-GB

24、32744.5-16113113113105948677-16-4011311310799918375-20RGB66546-16133132123110101928616-3613312611610495867936-6013311911010192837760-10012811010392847771钢号标准公称厚度mm在以下温度（）下的许用应力，MPa注425450475500525550575600Q235BGB9123-4-GB32744.5-16-16-40-20RGB66546-16836141-16-36786141-36-60756141-60-100686141-表2.9

25、低合金钢高温力学性能3钢号锻件标准公称厚度mm在以下温度（）下的许用应力，MPa注2010015020025030035040016MnRGB66546-1617017017017015614413412516-3616316316315914713412511936-6015715715715013812511610915CrMoRGB66546-6022015615015015013412511860-100275110110钢号锻件标准公称厚度mm在以下温度（）下的许用应力，MPa注42545047550052555057560016MnRGB66546-16936643-16-3693

26、6673-36-60936643-15CrMoRGB66546-60115112110888573-60-100104104103885837-表2.10不锈钢高温力学性能3钢号标准公称厚度mm在以下温度（）下的许用应力，MPa注201001502002503003504004254500Cr18Ni9JB47282001371371371301221141111071051032）137114103969085827978760Cr18Ni9TiJB47282001371371371301221141111081061052）13711410396908582807978钢号标准公称厚度mm

27、在以下温度（）下的许用应力，MPa475500525550575600625650675700注0Cr18Ni9JB472820010110089917964524232272）757473716762524232270Cr18Ni9TiJB4728200104103101835844332518132）77767574584433251813钢的腐蚀数据（表2.11、表2.12、表2.13）表2.11 碳素钢腐蚀数据4介质浓度%温度，25 50 N2湿0-100O2湿0-100Ar湿0-100表2.12 低合金钢腐蚀数据4介质浓度%温度，25 50 N2湿0-100O2湿0-100Ar湿0-

28、100表2.13 奥氏体不锈钢腐蚀数据4介质浓度%温度，25 50 N2湿0-100O2湿0-100Ar湿0-100注：耐腐蚀性金属的耐蚀性等级符号 腐浊率，毫米/年优良-0.05良好-0.05-0.5可用，但腐蚀较重-0.5-1.5不适用，腐蚀严重-1.5综合上述的表格数据比较分析可知，上述三种常用的压力容器用钢在力学性能方面均能满足要求，但是因介质具有一定的腐蚀性，在设计时应留有一定的腐蚀裕量，该容器的设计寿命为10年，上述三种钢的腐蚀裕量分别为：1.碳素钢：0.5mmC21.5mm；2.低合金钢：0.5mmC21.5mm；3.不锈钢：C20.5mm.从腐蚀裕量来看，这几种材料都能满足使用

29、要求，出于减小容器体重、经济性和降低制造成本等角度考虑，选用16MnR。2.2.5焊接接头系数压力容器分类6 压力容器的介质分为以下两组：第一组介质，毒性程度为极度危害、高度危害的化学介质，易爆介质，液化气体第二组介质，除第一组以外的介质。由2.2.3分析可知该缓冲罐介质为第二组介质。图2.1 压力容器类别划分图第二组介质6焊缝探伤比例和等级1)无损检测的基本比例要求6压力容器对接接头的无损检测比例一般分为全部(100%)和局部(大于或者等于20%)两种。碳钢和低合金钢制低温容器，局部无损检测的比例应当大于或者等于50%。2)无损检测的可实现性根据该气体缓冲罐的容积为15m3。该缓冲罐的径Di

30、与高度的比较见表2.14，最终我们选择径Di=2200mm。表2.14缓冲罐径的选择径Di（mm）200022002400封头容积（m3）1.12571.54591.9905筒节高度（m）4.0583.13262.436注：/T 47462002（附录B）按容规，该直径下的容器应设计人孔装置。由以上两点，可以实现纵环缝的双面焊。由于有人孔装置，也可以实现100%RT探伤。在焊缝区，由丁焊接时可能产生气孔、夹渣、未焊透、咬边、裂纹等缺陷;同时，焊接热影响区往往形成粗大晶粒区而使强度或塑性下降;由于结构的刚性约束，也往往造成较大的焊接应力。因此，容器上的焊缝区是强度较弱的地方，为了表示焊缝区材料强

31、度被削弱的程度，引进了焊接接头系数。焊接接头系数是以焊缝强度与母材强度之比值表示的。它与焊缝位置、焊接方法以与检验要求等因素有关。GB150中规定的焊缝系数选取原则如下1。双面焊或相当于双面焊的全焊透对接焊缝。100%无损检测 =1.00局部无损检测 =0.85不作无损检测 =0.70单面焊的对接焊缝，沿焊缝根部全长有紧贴基本金属的垫板。100%无损检测 =0.90局部无损检测 =0.80单面焊的环向对接焊缝(无垫板)。局部无损检测 =0.70不作无损检测 =0.60=0.60这个系数仅适用于厚度不超过16mm,直径不超过600mm。的壳体环向焊缝。有关焊缝开设的位置、坡口形式、焊接方法以与检

32、验等可参照国家有关规定。容器的设计直径取为2200mm，且在筒体设置有人孔能够实现100%RT检测。综合上述分析焊缝系数为=1.00。2.3零部件的设计2.3.1筒体设计筒体板材的厚度。容器圆筒的厚度关系如图2.2所示。最小厚度包括C1+C2+C2计算厚度+C1设计厚度圆整名义厚度取大者 其中：计算厚度，mm； 设计厚度,mm； n名义厚度,mm； e有效厚度,mm； C1钢板或钢管厚度负偏差,mm； C2腐蚀裕量,mm下料厚度C1+C2C1C2圆整加工减薄量（制造厂考虑）容器圆筒的厚度关系图2.2 容器圆筒的厚度关系11）计算厚度3计算厚度指的是按公式计算得到的厚度设计温度下圆筒的计算厚度按

33、式（2.1）计算，公式的适用围为Pc0.4. （2.1）式中Pc计算压力；根据2.2.1分析，取Pc=2.0MPa Di圆筒或球壳的直径；根据2.2分析，取Di=2200mm;设计温度下圆筒或球壳材料的许用应力；根据表2.9，得50=170Mpa；焊接接头系数;根据2.2.5分析，=1.0因此：=13.02mm2）设计厚度1设计厚度是指计算厚度与腐蚀裕量之和按下式计算：d=+C2 （2.2）其中腐蚀裕量C2由2.2.4可知：C2 =1.5mm因此设计厚度：d=+C2=13.02+1.5=14.52mm3）名义厚度1名义厚度指计算厚度加上钢材厚度负偏差向上圆整至钢材标准规格的厚度，即标注在图样上

34、的厚度，按式（2.4）计算：n=+C1+C2 （2.3）其中 名义厚度；计算厚度；由2.3.1中1)可知=13.02mm;C1厚度负偏差值；由表2.15可知C1取0.8mm；C2腐蚀裕量；由2.2.4可知C2为1.5mm表2.15 钢板厚度负偏差C1值/mm1钢板厚度2.02.22.52.8-3.03.2-3.53.8-4.04.5-5.5负偏差C10.180.190.200.220.250.30.5钢板厚度6-78-2526-3032-3436-4042-5052-60负偏差C10.60.80.91.01.11.21.3 因此：n=+C1+C2 =13.02+0.8+1.5=15.32mm表

35、2.16 钢板的常用厚度72、3、4、（5）、6、8、10、12、14、16、18、20、22、25、28、30、32、34、36、38、40、42、46、50、55、60、65、70、75、80、85、90、100、105、110由表2.16可知，圆整为16mm，筒节高度与径见表2.14。2.3.2封头的设计封头类型选择椭圆形封头的特点1：椭圆形封头的应力情况不如半球形封头，但比其他形式的封头要好。从薄膜应力来分析，沿经线各点的应力是变化的，顶点处应力最大，在赤道上出现周向压应力。当Di/(2hi)=2, K=1时，即是标准椭圆形封头。此时，椭圆形封头可以达到与筒体等强度，这是标准椭圆形封头

36、被广泛采用的原因之一。工程上一般采用JB/T4737或其他标准封头，如图2.3所示，这些封头由半个椭球和具有一定高度的阅筒形壳体组成，此圆筒形壳体高度一般称为直边高度。设置直边的目的是为了避免在封头和圆筒形壳体相交的这一结构不连续处出现焊缝，从而避免焊缝边缘应力的问题。a) EHA型 b) EHB型图2.3 椭圆形封头与尺寸在制造的难易程度方面，由于椭圆形封头的深度较浅，压制成形要比球形封头容易，是目前国外广泛采用的中低压容器的封头形式。椭圆形封头的计算厚度1椭圆形封头的计算厚度按式（2.4）计算： （2.4）其中，即=2+2200/(2x590)2=1 =12.98mm椭圆形封头的名义厚度1

37、椭圆形封头（EHA）的名义厚度指计算厚度加上钢材厚度负偏差向上圆整至钢材标准规格的厚度，即标注在图样上的厚度，按式（2.5）计算。n=+C1+C2（2.5）其中名义厚度；计算厚度；由2.3.2中可知=12.98mm;C1厚度负偏差值；由表2.15可知C1为0.8mm；C2腐蚀裕量；由2.2.4可知C2为1.5mmn=+C1+C2=12.98+0.8+1.5=15.28mm由表2.16可知，圆整为16mm。表2.17 封头成形厚度减薄率8公称直径DN，mm钢材厚度n，mm厚度减薄率，%DHA和DHB型EHA和EHB型2000DN30006n12131512n20121320n34121334n6

38、01112加工减薄量由上表2.17可知厚度减薄率为13%，即厚度减薄量为16X0.13=2.08mm。除去加工减薄量后板厚为13.92mm小于计算名义厚度=15.28mm，因此封头的名义厚度取n=16mm时不满足使用要求，由表2.16可知，封头的名义厚度取n=18mm时，除去加工减薄量后板厚为15.92mm，大于计算名义厚度=14.11mm，因此封头的名义厚度取n=18mm时满足使用要求。2.3.3 配置接收选择接收时应尽量满足GB150第8.3节的条件，其安全性和经济性都最好，避免增加补强圈。壳体开孔满足下述全部要求时，可不另行补强：设计压力小于或等于2.5Mpa；相邻两开孔中心间距（对曲面

39、间距以弧长计算）应不小于两孔直径之和的两倍；接收公称外径小于或等于89mm；接收最小壁厚满足下表要求。表2.18 mm接收公称外径253238454857657689最小壁厚3.54.05.06.0注：1钢材的标准抗拉强度下限值时，接收与壳体的连接宜采用全焊透的结构型式。2接收的腐蚀裕量为1mm 因此进气口和出气口接收选择655.0的无缝钢管，排污口选择323.5，材质为20钢。安全阀接口用接收选454.0材质为20钢。2.3.4开孔补强1筒体或封头开孔要求1当其径Di1500 mm时，开孔最大直径dDi,且d520mm；当其径Di1500 mm时，开孔最大直径dDi，且d1000mm；开孔尺

40、寸与补强圈尺寸通过接收轴线所有截面上所需的最小补强截面积A应符合表2.19的规定表2.19 最小补强截面积1d/(Ri)1/2A圆筒求壳或成形封头0.2不需另行补强不需另行补强0.2且0.44.05d/(Ri)1/2 -1.81d5.4d/(Ri)1/2 1/2-2.41d0.40.75dDcos注：表中=arcsin（d/2Ri）经过计算可知只有人孔的d/(Ri)1/2大于0.2，因此只有人孔需要补强。补强方法采用等面积法补强。所谓等面积法开孔补强，就是要求补强板与母板厚度相同的条件下补强所需面积等于壳体上挖掉的面积。开孔尺寸与补强圈尺寸见表2.20。表2.20开孔尺寸与补强圈的大小名称人孔

41、接收规格（45016）D1(mm)450D2(mm)480D3(mm)7602.3.5法兰法兰类型常用的管法类型有板式平焊法兰、带颈平焊法兰、带颈对焊法兰三种，见图2.4。图2.4 平焊法兰与对焊法兰示意图1法兰公称通径与钢管外径的关系法兰公称通径与钢管外径的关系见表2.21。表2.21 公称通径和钢管外径（mm）9公称通径DN101520253240506580钢管外径A17.221.326.933.742.448.360.376.188.9B141825323845577689公称通径DN100125150200250300350400450钢管外径A114.3139.7168.3219.

42、1273323.9355.6406.4457B108133159219273325377426480注：A系列为国际通用系列（俗称英制管），B系列为国沿用系列（俗称公制管）。法兰类型与适用围法兰类型与适用围的关系见表2.22。表2.22 法兰类型与适用围9法兰类型板式平焊法兰（PL）颈式平焊法兰（SO）标准号HG 20593HG 20594适用钢管外径系列A和BA和BPN，MpaDn,mm0.250.61.01.62.50.61.01.62.54.010XXXXXXXXXX20XXXXXXXXXX50XXXXXXXXXX65XXXXXXXXXX80XXXXXXXXXX300XXXXXXXXXX

43、400XXXXXXXXX500XXXXXXXXX1800XX法兰类型带颈对焊法兰（WN）标准号HG 20595适用钢管外径系列A和BPN，MpaDn,mm1.01.62.54.06.310.016.025.010XXXXXXXX20XXXXXXXX50XXXXXXXX65XXXXXXXX80XXXXXXXX300XXXXXXX400XXXXXX500XXXX1800XX注：X代表满足条件法兰密封面型式、密封面型式与类型的关系法兰密封面型式与代号见表2.23，法兰密封面型式与其使用围见2.24。表2.23 密封面型式与其代号密封面形式突面凹面凸面榫面槽面全平面环连接面代号RFFMMTGFFRG表

44、2.17 法兰密封面型式与其使用围法兰类型密封面型式公称压力PN/Mpa0.250.61.01.62.54.06.310.016.0板式平焊法兰（PL）突面（RF）DN10DN2000DN10-DN600_全平面（FF）DN10DN2000DN10-DN600_带劲平焊法兰（SO）突面（RF）_DN10DN300DN10-DN600_凹面（FM）凸面（M）_DN10-DN600_榫面（T）槽面（G）_DN10-DN600_全平面（FF）_DN10DN300DN10-DN600_带颈对焊法兰（WN）突面（RF）_DN10-DN2000DN10-DN600DN10-DN400DN10-DN350D

45、N10-DN300凹面（FM）凸面（M）_DN10-DN600DN10-DN400DN10-DN350DN10-DN300榫面（T）槽面（G）_DN10-DN600DN10-DN400DN10-DN350DN10-DN300全平面（FF）_DN10-DN2000_环连接面（RG）_DN15-DN400DN15-DN300钢制管法兰用材料的公称压力和工作温度查常用压力容器手册根据本次设计摘抄得下表：表2.18 管法兰用材的公称压力和温度类别钢号（标准号）公称压力PN/Mpa工作温度/CQ235Q235A(GB3274)1.003502020(GB711)4.0035020R(GB6654)16.

46、0-2047520(JB755)16.0-2047516MnR16MnR(GB6654)16.0-2047516MnDR(GB3531)16.0-4010016Mn(JB755)16.0-2047516MnD(JB755)16.0-40100选择压力容器的法兰的材料为16MnR。法兰选择 根据法兰类型、密封面型式与公称通径（配合接收直径而确定）和公称压力的关系 ，相应的进气口、出气口、排污口法兰如表2.25。表2.25 选择的法兰序号接收名称标准法兰代号数量材料1进气口接收HG/T 20592-2009法兰PL65-2.5RF116MnR2出气口接收HG/T 20592-2009法兰PL40-

47、2.5RF116MnR3排污口接收HG/T 20592-2009法兰PL25-2.5RF116MnR2.3.6人孔根据设计条件，法兰人孔选择回转盖带颈平焊法兰人孔。回转盖带颈平焊法兰人孔的型式见图2.5。回转盖带颈平焊法兰人孔的参数见表2.26。表2.26 回转盖带颈平焊法兰人孔明细表10件号标准编号名称数量材料类别代号IIIIII1筒节1Q235-B20R16MnR2HG20613六角头螺栓见尺寸表8.8级等长双头螺柱8.8级3螺母见尺寸表8级4HG20594法兰120II（锻件）16MnII（锻件）5HG20606垫片1非金属平垫HG20607聚四氟乙烯包覆垫HG20608柔性石墨复合垫H

48、G20610缠绕式垫6HG20601法兰盖116Mn16Mn16Mn7把手1Q235-A.F8轴销1Q235-A.F9GB/T91销2Q21510GB/T95垫圈2100HV11盖轴耳（1）1Q235-A.F12法兰轴耳（1）1Q235-A.F13法兰轴耳（2）1Q235-A.F14盖轴耳（2）1Q235-A.F图 2.5 回转盖带颈平焊法兰人孔的型式10所以选择的人孔代号为： 人孔RFIII b-8.8（NM-XB350）A 450-1.6 HG/T 21517-2005。其所表示的意思为，公称压力PN1.6、公称直径DN450、工作温度小于等于300C、H1=240、A型盖轴耳、RF型密封

49、面、III类材料、其中采用六角头螺栓、非金属平垫（不带包边的XB350石棉橡胶板）的回转盖带颈平焊法兰人孔。2.3.7支座该容器为立式压力容器，所以支座类型为JB/T 4712.4-2007 A型支承式支座。A型支承式支座型式A型支承式支座型式示意见图2.6。图2.6 1-4号A型支承式支座11A型支承式支座型式特征和参数尺寸。A型支承式支座型式特征见表2.27，参数尺寸见表2.28。表2.27 型式特征11型式支座号垫板适用公称直径DN，mm钢板焊制A1-4有800-22005-62400-3000钢管制作B1-8有800-4000表2.28 A型支座系列参数尺寸11支座号支座本体允许载荷Q，kN使用容器公称直径DN高度h底板筋板l1b11S1l2b2212080035013090845150110890010002401100420170120106018014010120013001400360150046021016014802401801216001700180041001900500230180169027020014200021002200支座号支座本体允许载荷Q，kN使用容器公称直径DN垫板地脚螺丝支座质量kgb33ed规格S212080019084024M202808.2900315100035024011002