壓力容器試驗(yàn)爐-畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書</b></p><p>　　學(xué) 院： 職業(yè)技術(shù)學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)班級： </p><p>　　姓 名： </p><p>　　指導(dǎo)教師：

2、 </p><p><b>　　2013年 6 月</b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評閱書</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評閱書</p>&l

3、t;p><b>　　畢業(yè)答辯情況表</b></p><p>　　答辯時(shí)間：2012 年 月 日</p><p><b>　　前言</b></p><p>　　承受一定介質(zhì)壓力切與外界隔離的密閉容器叫做壓力容器。其廣泛用于化工、醫(yī)藥企業(yè)中。</p><p>　　進(jìn)行物理和化學(xué)過程的設(shè)備成

4、為化工設(shè)備，如通常用來儲存無聊的存儲設(shè)備；用于化工生產(chǎn)中換熱過程的換熱設(shè)備；用于傳質(zhì)過程的塔設(shè)備及用于生物化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)設(shè)備等。這些設(shè)備雖然作用不同，大小形狀各異，內(nèi)部構(gòu)件的形勢也千差萬別，但它們都有一個(gè)外殼，稱之為容器。容器是化工生產(chǎn)所用各種設(shè)備外部殼體的總稱、所以容器也是化工設(shè)備的基本組成部分。根據(jù)不同的使用目的，壓力容器可以分為四類：反應(yīng)器、換熱壓力容器、儲存壓力容器分離壓力容器。按照壁厚的不同不同可以分為薄壁壓力容器、厚壁壓力容

5、器。</p><p>　　衡量一臺試驗(yàn)爐好壞的基本標(biāo)準(zhǔn)是其化工設(shè)備的安全運(yùn)行及滿足經(jīng)濟(jì)性要求。在滿足這兩點(diǎn)要求的基礎(chǔ)上，對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)及其優(yōu)化。 </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　壓力容器是承受一定介質(zhì)壓力并與外界隔離的密閉容器，它是石油化工工業(yè)的通用設(shè)備，在過程工業(yè)生產(chǎn)中占有重要地位。在目前大中小型化工及石

6、油化工裝置中，無論是進(jìn)行儲存、換熱、傳質(zhì)、化學(xué)反應(yīng)，都離不開壓力容器。因而，在大型化工及石油化工生產(chǎn)過程中，壓力容器得到最為廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　在試驗(yàn)爐設(shè)計(jì)過程中，嚴(yán)格按照GB150-1998《鋼制壓力容器》和《鍋爐和壓力容器用鋼板》GB713-2008等標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算。 設(shè)備的制造和檢驗(yàn)要求符合《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》的規(guī)定。在對設(shè)備的設(shè)計(jì)過程中，綜合考慮了制造成本、使用壽命等問題，以確保

7、設(shè)備安全性和經(jīng)濟(jì)性。</p><p>　　本設(shè)計(jì)過程中，包括了三個(gè)部分：說明計(jì)算部分、繪圖部分。說明部分主要闡述了對各部分零件的制造工藝過程、零部件材料的選擇等，最后對試驗(yàn)爐的制造進(jìn)行了檢驗(yàn)和檢測。計(jì)算部分主要是對筒體、封頭、管板和管板與換熱管連接進(jìn)行了校核，并且對筒體和封頭進(jìn)行了水壓試驗(yàn)和強(qiáng)度校核。</p><p>　　關(guān)鍵詞：設(shè)計(jì) 校核 試驗(yàn)爐</p><p>

8、<b>　　目錄</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)任務(wù)1</b></p><p>　　第1章 壓力容器的介紹3</p><p>　　1.1壓力容器的概述3</p><p>　　1.2壓力容器的組成3</p><p>　　1.3壓力容器的分類5</p

9、><p>　　1.4壓力容器用鋼的介紹6</p><p>　　第2章 試驗(yàn)爐的設(shè)計(jì)8</p><p>　　2.1設(shè)計(jì)參數(shù)的確定8</p><p><b>　　2.1.1壓力8</b></p><p>　　2.1.2設(shè)計(jì)溫度9</p><p>　　2.1.3許用應(yīng)力9

10、</p><p>　　3.1.4鋼板厚度附加值10</p><p>　　2.1.5焊接接頭系數(shù)11</p><p>　　2.2試驗(yàn)爐的壁厚設(shè)計(jì)12</p><p>　　2.3試驗(yàn)爐封頭的選取14</p><p>　　2.3.1封頭的介紹14</p><p>　　2.3.2試驗(yàn)爐封頭厚度

11、計(jì)算19</p><p>　　2.4試驗(yàn)爐法蘭的選取19</p><p>　　2.4.1法蘭的簡介19</p><p>　　2.4.2試驗(yàn)爐法蘭23</p><p>　　2.5試驗(yàn)爐的管口24</p><p>　　2.5.1安全閥的介紹24</p><p>　　2.5.2開口的補(bǔ)強(qiáng)

12、25</p><p>　　2.6 試驗(yàn)爐支座的選取26</p><p>　　2.6.1支座的介紹26</p><p>　　2.6.2試驗(yàn)爐支座的選取28</p><p>　　2.7 水壓試驗(yàn)校核30</p><p>　　2.8 焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)30</p><p><b>　　

13、總結(jié)33</b></p><p><b>　　謝詞34</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)35</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p><b>　　（1）設(shè)計(jì)參數(shù)</b></p>&l

14、t;p>　　試驗(yàn)爐公稱直徑：1600mm</p><p>　　容器類別：Ｉ類 工作壓力：-0.1～0.8 MPa</p><p>　　設(shè)計(jì)壓力：0.9MPa 工作溫度：-40～50℃</p><p>　　設(shè)計(jì)溫度：-40～50℃ 物料名稱：六氟

15、化硫氣體</p><p>　　腐蝕裕度：1 mm 焊縫系數(shù)：0.85mm</p><p>　　主要受壓元件材質(zhì)：Q345R，16MnⅡ 全容積：5.5 m3</p><p>　　公稱容積：5.5 m3 安全閥開啟壓力：0.85 M

16、Pa</p><p>　　水壓試驗(yàn)壓力：1.13 MPa 致密性試驗(yàn)壓力：0.9 MPa （試驗(yàn)介質(zhì)空氣）</p><p>　　焊縫探傷要求：A、B類 探傷標(biāo)準(zhǔn)：JB4730-2005（射線檢測）</p><p>　　探傷長度：相應(yīng)焊縫≥20% 合格級別：Ⅲ</p>

17、<p><b>　　1 （2）要求</b></p><p>　　1）焊接接頭形式及尺寸，按HG20538-1998中規(guī)定。角接接頭的焊角尺寸按較薄件厚度，法蘭的焊接按相應(yīng)法蘭標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。</p><p>　　2）焊接采用電弧焊，焊條牌號：Q345R（16MnⅡ）之間為J507；碳鋼之間，碳鋼與Q345R（16MnⅡ）之間為J422。</p>

18、<p>　　3）罐蓋門法蘭與封頭，體法蘭與筒體焊接后須進(jìn)行消除應(yīng)力時(shí)效振動(dòng)，然后再進(jìn)行精加工。鎖緊圈粗加工后要進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理，然后精加工。</p><p>　　4）A、B類焊接接頭須進(jìn)行射線透照檢測，罐蓋法蘭與拱蓋之間的焊縫須進(jìn)行100%射線檢測，其它A、B類焊縫的檢測長度不小于每條焊接接頭長度的20%，且不小于250mm，相交焊縫必須檢測，其結(jié)果應(yīng)符合JB4730-2005中Ⅲ級合格。</

19、p><p>　　5）用兩個(gè)汽缸組件，呈180°分布，與鎖緊圈及罐體外壁組焊。汽缸縮進(jìn)時(shí)，鎖緊圈逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，爐門鎖緊。</p><p>　　6）試驗(yàn)合格后，內(nèi)外表面噴砂，外表面底涂TH861鐵紅底漆，中涂AB361重防銹底漆，面涂B05桔紅色亞光氟碳面漆。內(nèi)表面及密封面涂乳白色環(huán)氧底漆，漆層要求附著力強(qiáng)，不脫落。軌道表面不噴漆。</p><p>　　7）設(shè)備上的

20、安全連鎖裝置應(yīng)在出廠前試驗(yàn)合格，合格后設(shè)備方可出廠。</p><p>　?。?）論文格式按照職業(yè)技術(shù)學(xué)院要求</p><p>　　第1章 壓力容器的介紹</p><p>　　1.1壓力容器的概述</p><p>　　在化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)過程中，從原料到產(chǎn)品，要經(jīng)過一系列物理和化學(xué)過程，這一系列的處理過程成為化工生產(chǎn)過程。進(jìn)行物理和化學(xué)過程的設(shè)備

21、成為化工設(shè)備，如通常用來儲存無聊的存儲設(shè)備；用于化工生產(chǎn)中換熱過程的換熱設(shè)備；用于傳質(zhì)過程的塔設(shè)備及用于生物化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)設(shè)備等。這些設(shè)備雖然作用不同，大小形狀各異，內(nèi)部構(gòu)件的形勢也千差萬別，但它們都有一個(gè)外殼，稱之為容器。容器是化工生產(chǎn)所用各種設(shè)備外部殼體的總稱、所以容器也是化工設(shè)備的基本組成部分。容器和設(shè)備都是化工生產(chǎn)中的重要技術(shù)裝備，它不僅在石油、化工行業(yè)，而且在輕工、制藥、食品、環(huán)境、生物工程、冶金、核能以及農(nóng)副產(chǎn)品的加工等領(lǐng)域

22、中也有廣泛應(yīng)用。</p><p>　　承受一定介質(zhì)壓力切與外界隔離的密閉容器叫做壓力容器。這類容器應(yīng)用廣泛，形勢繁多。按照國家《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定，若密閉容器具備以下條件即可視為壓力容器：</p><p>　　最高工作壓力大于或等于0.1Mpa(不含液柱壓力）；</p><p>　　直徑（非圓形截面指斷面最大尺寸）大于或等于0.15m,且容積

23、大于或等于0.025；</p><p>　?。?）介質(zhì)為氣體、液化氣或最高工作溫度大雨或等于標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)的液體。</p><p>　　1.2壓力容器的組成</p><p>　　壓力容器主要有圓筒形、球形和矩形三種。其中，矩形容器有平板焊接而成，承壓能力差，多用與常壓儲槽；球形容器由于制造的原因，通常也用左右一定承壓能力的大中型儲罐；而圓筒形容器，由于具有制造容易，安裝內(nèi)

24、件方便，承壓能力較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最廣。</p><p>　　圓筒形壓力容器的組成部件：</p><p><b>　　筒體</b></p><p>　　筒體的作用是提供工藝過程所需的承壓空間，是壓力容器最主要的受壓元件之一，其內(nèi)徑和容積往往需要工藝計(jì)算確定。圓筒筒體和球形筒體是工程中最常用的筒體結(jié)構(gòu)。按其結(jié)構(gòu)形式來分，筒體可分為單層式

25、筒體和組合式筒體。</p><p><b>　　封頭</b></p><p>　　封頭和筒體一起組成一個(gè)封閉的承壓空間。封頭和筒體的連接方式有焊接和可拆式連接兩種。根據(jù)幾何形狀的不同，封頭可分為球形、橢圓形、蝶形、錐形、錐殼和平蓋等幾種，其中橢圓形封頭是最常用的一種封頭形式。</p><p><b>　　密封裝置</b>&

26、lt;/p><p>　　壓力容器上需要很多密封裝置，如采用可拆式連接的封頭與通體之間。接管和外管道之間，人孔、手孔蓋的連接等。最常用的密封裝置是螺栓法蘭連接，即在一對法蘭間放置密封元件，通過擰緊螺栓使密封元件壓緊而保證密封。</p><p><b>　　開孔和接管</b></p><p>　　由于工藝過程的要求和檢修需要，在壓力容器的筒體和封頭上開

27、設(shè)有不同尺寸的安裝孔和工藝接管，如圖1—1所示的人孔、物料進(jìn)出口結(jié)以及安裝壓力表、液位計(jì)、安全閥和各類檢測儀表的接管等。</p><p><b>　　支座</b></p><p>　　支座是支承并固定壓力容器的一個(gè)基礎(chǔ)部件，通常由板材或型材組焊而成。根據(jù)壓力容器結(jié)構(gòu)和形式的不同，支座也有不同的形式。最常見的圓筒形容器支座有立式容器支座和臥式容器支座；球星容器多采用柱式

28、和裙式支座。</p><p><b>　　安全附件</b></p><p>　　由于壓力容器的使用特點(diǎn)及其內(nèi)部介質(zhì)的化學(xué)工藝特點(diǎn)，往往需要在容器上設(shè)置一些安全裝置和測量、控制儀表來監(jiān)控工作介質(zhì)的參數(shù)，以保證壓力容器的使用安全和工藝過程的正常進(jìn)行。壓力容器的安全附件主要有安全閥、爆破片裝置、壓力表、液位計(jì)、測溫儀表等。</p><p>　　如上所

29、述的幾大部件組成了壓力容器的殼體，對儲存設(shè)備來說，殼體即是設(shè)備，對傳熱、傳質(zhì)設(shè)備來說，還需裝入一些工藝要求的內(nèi)件，才能構(gòu)成一個(gè)完整的設(shè)備。</p><p>　　1.3壓力容器的分類</p><p>　　壓力容器的使用范圍廣、數(shù)量多、工作條件復(fù)雜，發(fā)生事故的危害性程度各不相同。因此壓力容器的分類有很多種，一般是按照壓力、壁厚、形狀或者在生產(chǎn)中的作用等進(jìn)行分類。介紹以下兩種：</p>

30、;<p>　　按照在生產(chǎn)工藝的作用</p><p>　　反應(yīng)容器（R）：主要用來完成介質(zhì)的物理、化學(xué)反應(yīng)，例如制藥廠的攪拌反應(yīng)器，化肥廠中氨合成塔等。</p><p>　　換熱容器（E）：用于完成介質(zhì)的熱量交換的壓力容器。</p><p>　　分離壓力容器（S）：完成介質(zhì)流體壓力平衡緩沖和氣體凈化分離的壓力容器，如分離器、干燥塔、過濾器等。</p

31、><p>　　儲存壓力容器（C，球罐代號為B）：用于儲存和盛裝氣體、液體或者液化氣等介質(zhì)。</p><p><b>　　按照壓力分</b></p><p>　　外壓容器：容器內(nèi)的壓力小于外界壓力的容器。當(dāng)容器的內(nèi)壓小于一個(gè)絕對大氣壓時(shí)，稱之為真空容器。</p><p>　　內(nèi)壓容器：容器內(nèi)的壓力大于外界壓力的容器。</

32、p><p>　　低壓容器（L)：0.1Mpa≤p<1.6Mpa；</p><p>　　中壓容器（M）：1.6Mpa≤p<10.0Mpa；</p><p>　　高壓容器（H）：10.0Mpa≤p<100.0Mpa；</p><p>　　超高壓容器（U）：p≥100.0Mpa。</p><p>　　1.4壓力

33、容器用鋼的介紹</p><p>　　化工設(shè)備用材料的種類很多，主要有金屬材料。非金屬材料和復(fù)合材料。壓力容器作為一種焊接結(jié)構(gòu)，運(yùn)行條件苛刻，制造工藝復(fù)雜，因此必須保證其運(yùn)行的安全可靠性。要保證壓力容器的安全可靠運(yùn)行就必須對所選用的剛才有較為全面的，綜合的認(rèn)識。根據(jù)壓力容器的工作環(huán)境和操作條件，對鋼材的選用應(yīng)滿足以下條件：</p><p>　?。?）壓力容器需要承受壓力或其他載荷，因此要求鋼

34、材應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度。材料強(qiáng)度過低，勢必使容器過厚，提高金屬消耗量的同時(shí)也給制造、安裝帶來不便；如材料強(qiáng)度過高，則會(huì)使材料及制造成本的增加，同時(shí)材料的抗脆斷能力也隨之降低。</p><p>　?。?）壓力容器用鋼材除了要滿足強(qiáng)度要求外，也應(yīng)具有良好的韌性。</p><p>　?。?）從容器的制造方面看，大多數(shù)壓力容器是用冷卷、熱沖壓成型工藝和焊接連接的，因此，要求材料應(yīng)具有良好的塑性，冷熱加

35、工性能和焊接性能。</p><p>　?。?）為滿足工藝條件要求，壓力容器用鋼一般應(yīng)具有較好的耐腐蝕性能。</p><p>　　Q345R鋼板由于所制造的容器都要承受不同的壓力與強(qiáng)度。一般常壓為31.4MPa或更高；工作溫度常于-20℃-450℃之間，也有低于-20℃。根據(jù)容器的工作條件與加工工藝，要求容器用鋼板必須具有良好的冷彎和焊接性能；有良好的塑性和韌性；有高溫短時(shí)強(qiáng)度或長期強(qiáng)度性能

36、。為了使容器能承受更高的壓力，減輕結(jié)構(gòu)自身重量，容器用鋼板材質(zhì)除用優(yōu)質(zhì)碳素鋼材之外，目前大多采用低合金結(jié)構(gòu)鋼作材質(zhì)。容器板分為壓力容器用碳素鋼和低合金鋼板、多層壓力容器用低合金鋼板等。</p><p>　　16Mn是老國標(biāo)牌號，現(xiàn)在將其歸入了低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼，現(xiàn)在的牌號稱為Q345，但是Q345鋼是老牌號的12MnV、14MnNb、18Nb、16MnRE、16Mn等多個(gè)鋼種的替代，而并非僅替代16Mn鋼一種材料

37、。</p><p>　　以下列出常用鋼材的性能特征：</p><p>　　表1-1 力學(xué)性能和</p><p>　　第2章 試驗(yàn)爐的設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1設(shè)計(jì)參數(shù)的確定</p><p><b>　　2.1.1壓力</b></p><p><b>　　工作

38、壓力</b></p><p>　　工作壓力是指在正常的工作情況下，容器頂部可能達(dá)到的最高壓力。工作壓力的確定應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：</p><p>　　由于最大工作壓力是容器頂部的壓力，所以對于塔類直立容器，直立進(jìn)行水壓試驗(yàn)的壓力和臥置時(shí)不同；</p><p>　　工作壓力是根據(jù)工藝條件決定的，容器頂部的壓力和底部可能不同，許多塔器頂部的壓力并不是其實(shí)際最高工

39、作壓力；</p><p>　　標(biāo)準(zhǔn)中的最大工作壓力，最高工作壓力和工作壓力概念相同。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)壓力p</b></p><p>　　設(shè)計(jì)壓力是指設(shè)定的容器頂部的最高壓力，與相應(yīng)的設(shè)計(jì)溫度一起最為設(shè)計(jì)載荷條件，其值不低于工作壓力。設(shè)計(jì)壓力的確定可根據(jù)以下幾點(diǎn)：</p><p>　　1）壓力容器的設(shè)計(jì)壓

40、力不得低于最高工作壓力；</p><p>　　2）裝有安全性泄放裝置的壓力容器，其設(shè)計(jì)壓力不得低于安全泄放裝置的動(dòng)作壓力。裝有安全閥時(shí)，容器的設(shè)計(jì)壓力（安全閥的開啟壓力）；裝設(shè)爆破片裝置的容器，根據(jù)所選用爆破片形式的不同，可選其設(shè)計(jì)壓力(爆破片的爆破壓力）。對于盛裝液化氣體的裝置，在規(guī)定的充滿系數(shù)范圍內(nèi)，設(shè)計(jì)壓力僅取決于溫度的變化，一般有工作條件下可能達(dá)到的最高金屬溫度確定。</p><p&g

41、t;<b>　?。?）計(jì)算壓力</b></p><p>　　計(jì)算壓力是指在相應(yīng)設(shè)計(jì)溫度下，用以確定元件最危險(xiǎn)截面厚度的壓力，其中包括液注靜壓力，當(dāng)靜壓力值小于5%的設(shè)計(jì)壓力時(shí)，可略去靜壓力。</p><p>　　由設(shè)計(jì)任務(wù)書和以上條件可得，試驗(yàn)爐</p><p><b>　　2.1.2設(shè)計(jì)溫度</b></p>

42、<p>　　設(shè)計(jì)溫度是指容器在正常工作情況下，在相應(yīng)的設(shè)計(jì)壓力下，設(shè)定的受壓元件的金屬溫度，主要用于確定受壓元件的材料選用、強(qiáng)度計(jì)算中材料的力學(xué)性能和許用應(yīng)力，以及熱應(yīng)力計(jì)算時(shí)涉及到的材料物理性能參數(shù)。確定設(shè)計(jì)溫度時(shí)，應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：</p><p>　　（1）設(shè)計(jì)溫度不得低于元件金屬在工作狀態(tài)可能達(dá)到的最高溫度；</p><p>　?。?）當(dāng)設(shè)計(jì)溫度在0℃以下時(shí)，不得高于元件

43、金屬可能達(dá)到的最低溫度；</p><p>　?。?）當(dāng)容器的各部分工作狀態(tài)下有不同溫度時(shí)，可分別設(shè)定每一部分的設(shè)計(jì)溫度。</p><p>　　由設(shè)計(jì)任務(wù)書和以上條件可得，試驗(yàn)爐的設(shè)計(jì)溫度為-40~50℃。</p><p><b>　　2.1.3許用應(yīng)力</b></p><p>　　許用應(yīng)力是容器殼體，封頭等受壓元件的材料

44、許用強(qiáng)度，取材料強(qiáng)度失效判據(jù)的極限值與相應(yīng)的材料設(shè)計(jì)系數(shù)之比，設(shè)計(jì)時(shí)必須合理的選擇材料的許用應(yīng)力，采用過小的許用應(yīng)力，會(huì)使設(shè)計(jì)的部分過分笨重而浪費(fèi)的材料，反之則使部件過于單薄而容易破損。</p><p>　　材料強(qiáng)度失效判據(jù)的極限值可以用各種不同的方式表示，如屈服點(diǎn)，抗拉強(qiáng)度，持久強(qiáng)度，蠕變極限等。應(yīng)根據(jù)失效類型來確定極限值。</p><p>　　在蠕變溫度以下通常取材料常溫下最低抗拉強(qiáng)度

45、，常溫或設(shè)計(jì)溫度下的屈服點(diǎn)或三者除以各自的材料設(shè)計(jì)系數(shù)后所得到的最小值，作為壓力容器受壓元件設(shè)計(jì)時(shí)的許用應(yīng)力，即按下式取值 []=min{}，也即是說設(shè)計(jì)受壓元件時(shí)，以抗拉強(qiáng)度和屈服點(diǎn)同時(shí)來控制許用應(yīng)力。因?yàn)閷g性材料制作的容器，按彈性失效設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，容器總體部位的最大應(yīng)力強(qiáng)度應(yīng)低于材料的屈服點(diǎn)，故許用應(yīng)力應(yīng)以屈服點(diǎn)為基準(zhǔn)。目前在壓力容器設(shè)計(jì)中，不少規(guī)范同時(shí)用抗拉強(qiáng)度作為計(jì)算許用應(yīng)力的基準(zhǔn)，其目的是為能在一定程度上防止斷裂失效。</

46、p><p>　　當(dāng)碳素鋼和低合金鋼的設(shè)計(jì)溫度超過420℃，鉻鉬合金鋼的設(shè)計(jì)溫度高于450℃，奧氏體不銹鋼設(shè)計(jì)溫度高于550℃時(shí)，有可能產(chǎn)生蠕變，因而必須同時(shí)考慮基于高溫蠕變極限或持久強(qiáng)度的許用應(yīng)力。</p><p>　　材料設(shè)計(jì)系數(shù)的一個(gè)強(qiáng)度保險(xiǎn)系數(shù)，主要是為了保證受壓元件強(qiáng)度有足夠的安全儲備量，其大小與應(yīng)力計(jì)算的精確性，材料性能的均勻性，載荷的確切程度，制造工藝和使用管理的先進(jìn)性以及檢驗(yàn)水平

47、等因素有著密切關(guān)系。材料設(shè)計(jì)系數(shù)數(shù)值的確定，不僅需要一定的理論分析更需要長期實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)積累。近年來，隨著生產(chǎn)的發(fā)展和科學(xué)研究的深入，對壓力容器設(shè)計(jì)，制造，檢驗(yàn)和使用的認(rèn)識日益全面，深刻，材料設(shè)計(jì)系數(shù)也逐步降低。例如，20實(shí)際50年代中國取≥4.0，≥3，0，而現(xiàn)在則為≥3.0，≥1.6.</p><p>　　GB150給出了鋼板，鋼管，鍛件以及螺栓材料在設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力同時(shí)也列出了確定鋼材許用應(yīng)力的依據(jù)。螺栓的

48、許用應(yīng)力應(yīng)根據(jù)材料的不同狀態(tài)和直徑大小而定。為保證螺栓法蘭連接結(jié)構(gòu)的密封性，必須嚴(yán)格控制螺栓的彈性變形。一般情況下，螺栓材料的許用應(yīng)力取值比其他受壓元件材料低；同時(shí)為防止小直徑螺栓在安裝時(shí)斷裂，小直徑螺栓的許用應(yīng)力也比大直徑的低。</p><p>　　3.1.4鋼板厚度附加值</p><p>　　厚度附加值按式（2—1）確定：</p><p><b>　　

49、（2—1）</b></p><p>　　式中C——厚度附加量，mm；</p><p>　　——?jiǎng)偛藕穸蓉?fù)偏差，mm；</p><p>　　——腐蝕余量，mm。</p><p><b>　　鋼材厚度負(fù)偏差</b></p><p>　　鋼材或鋼管的厚度負(fù)偏差是按鋼材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的。當(dāng)鋼材的厚度

50、負(fù)偏差不大于0.25mm，且不超過名義厚度的6%時(shí)，負(fù)偏差可忽略不計(jì)。</p><p>　　表2—1 鋼板的厚度負(fù)偏差</p><p><b>　　腐蝕裕量</b></p><p>　　為防止容器元件由于腐蝕、機(jī)械磨損而導(dǎo)致厚度的削弱減薄，應(yīng)考慮腐蝕裕量，具體規(guī)定腐蝕裕量如下：</p><p>　　對有腐蝕和磨損的原件，

51、應(yīng)根據(jù)預(yù)期的容器壽命和介質(zhì)對金屬材料的腐蝕速率確定腐蝕裕量；</p><p>　　容器個(gè)元件受到的腐蝕程度不同時(shí)，可采用不同的腐蝕余量；</p><p>　　介質(zhì)為壓縮空氣、水蒸氣或水的碳素鋼或低合金鋼制容器，腐蝕裕量≥1mm；對于不銹鋼，當(dāng)介質(zhì)的腐蝕性極微時(shí)，可取=0。</p><p>　　由設(shè)計(jì)任務(wù)書和以上條件可得，腐蝕裕量=1mm</p><

52、;p>　　2.1.5焊接接頭系數(shù)</p><p>　　由于焊接接頭熱影響區(qū)有熱應(yīng)力存在，焊接接頭金屬晶粒粗大，以及焊接接頭中可能出現(xiàn)氣孔、夾渣、裂紋和未焊透等焊接缺陷，都會(huì)影響焊接接頭強(qiáng)度，因而必須引入焊接接頭系數(shù)。影響焊機(jī)機(jī)頭系數(shù)的因數(shù)很多，它的選取應(yīng)根據(jù)受壓元件的焊接接頭形式及無損檢測的長度比例確定。</p><p>　　雙面焊的對接接頭和相當(dāng)于雙面焊的全焊透對接接頭</p

53、><p>　　100%無損探傷，φ=1.00；局部無損探傷，φ=0.85</p><p>　　單面焊的對接接頭，沿焊接接頭根部全長具有緊貼基本金屬的墊板</p><p>　　100%無損探傷，φ=0.9；局部無損探傷，φ=0.8</p><p>　　無法進(jìn)行探傷的單面焊環(huán)向?qū)雍缚p，無墊板</p><p><b>

54、;　　φ=0.6</b></p><p>　　2.2試驗(yàn)爐的壁厚設(shè)計(jì)</p><p>　　（1）以內(nèi)壓容器計(jì)算試驗(yàn)爐的壁厚</p><p><b>　　1）求計(jì)算厚度</b></p><p>　　首先假設(shè)筒體的厚度在6~16mm之間，查《鋼制壓力容器》GB150-1998得設(shè)計(jì)溫度-40～50℃時(shí)，Q345R

55、鋼的許用應(yīng)力為=189MPa，且=0.9MPa，=1600mm，φ=0.85，則：</p><p><b>　　2）求設(shè)計(jì)厚度</b></p><p><b>　　3）求名義厚度</b></p><p>　　查表2-1得鋼板的厚度負(fù)偏差，則，將向上圓整，取=6mm。</p><p><b>

56、;　　4）檢驗(yàn)</b></p><p>　　=6mm，沒有變化，故取名義厚度6mm是合理的。</p><p>　　（2）以外壓容器計(jì)算試驗(yàn)爐的壁厚</p><p>　　根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際的要求，試驗(yàn)爐由筒節(jié)、封頭、法蘭、錐筒、短接組成。且根據(jù)強(qiáng)度及生產(chǎn)要求，令筒節(jié)長度為213mm，內(nèi)徑1000mm；錐筒長度為650mm，兩端內(nèi)徑分別為1000mm、1600mm

57、；封頭為內(nèi)徑為1600mm的球冠型封頭（并進(jìn)行稍微加工）。</p><p><b>　　1）確定參數(shù)</b></p><p><b>　　已知=5.5，則</b></p><p><b>　　= </b></p><p>　　內(nèi)外壓差為0.9Mpa。</p>

58、<p>　　2）假設(shè)所需鋼板的名義厚度，鋼板負(fù)偏差0.8mm，，腐蝕裕量1mm，則有</p><p>　　=16-1-0.8=14.2mm</p><p>　　查詢圖2-1、2-2得A=0.001，B=118，則有</p><p>　　由于>,所以可以選擇16mm厚度的鋼板。</p><p>　　2-1 外壓或軸向受壓圓通或

59、管子幾何參數(shù)圖</p><p>　　圖2-2 外壓圓筒和球殼厚度計(jì)算圖</p><p><b>　　3）進(jìn)行比較</b></p><p>　　因?yàn)?6>6mm，選擇較大厚度的鋼板作為試驗(yàn)爐筒體的壁厚。</p><p>　　2.3試驗(yàn)爐封頭的選取</p><p>　　2.3.1封頭的介紹&l

60、t;/p><p>　　內(nèi)壓容器最常見的封頭包括半球形、橢圓形、碟形等凸形封頭以及圓錐形封頭、平板型封頭等。封頭的結(jié)構(gòu)形式是應(yīng)工藝過程、承載能力、制造技術(shù)方面的要求而形成的。</p><p><b>　　半球形封頭</b></p><p>　　半球形封頭是半個(gè)球殼，對其進(jìn)行應(yīng)力分析，所需壁厚是同樣直徑的圓筒的二分之一。若厚度和直徑與圓筒相同，則半球形

61、封頭的承壓能力是同樣條件下圓筒承壓能力的兩倍，故從受力來看，球形封頭是最理想的結(jié)構(gòu)形式，但其深度大，制造有一定難度。直徑小時(shí)整體沖壓困難，大直徑采用分瓣沖壓其拼焊工作量較大。</p><p><b>　　橢圓形封頭</b></p><p>　　如圖2-3所示，橢圓形封頭由半個(gè)橢球和一段高為的圓筒形筒節(jié)（稱為直邊）構(gòu)成，橢圓形封頭旳直邊高度與封頭的公稱直徑有關(guān)，如表2-

62、2所示。</p><p>　　圖2-3 橢圓形封頭示意圖</p><p>　　表2-2 封頭旳直邊高度</p><p>　　由于橢圓部分經(jīng)線曲率平滑連續(xù)，故封頭中的應(yīng)力分布比較均勻，對于a/b=2的標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，封頭與直邊連接處的邊緣應(yīng)力較小，可不予考慮，而且封頭的深度較小，方便了成型加工。因此，中、低壓容器中橢圓形封頭的應(yīng)用較為廣泛。</p>

63、<p><b>　　碟形封頭</b></p><p>　　碟形封頭有三部分組成：以為半徑的球面殼體、半徑為r的圓弧為母線所構(gòu)成的環(huán)狀殼體（或過渡圓弧）和高度為的直邊，直邊高度的取法與橢圓形封頭直邊相同，可參照表3-7.雖然由于過渡段的存在降低了碟形封頭的深度，但在三部分連接處，由于經(jīng)線曲率發(fā)生突變，在過渡區(qū)邊界上邊緣應(yīng)力比內(nèi)壓薄膜應(yīng)力大很多，故受力狀況不佳。如圖2-4。</

64、p><p>　　圖2-4 碟形封頭</p><p><b>　　球冠型封頭</b></p><p>　　為了進(jìn)一步降低凸形封頭的高度，將碟形封頭的過渡圓弧和直邊部分去掉，將球面部分直接焊接到圓柱殼體上，構(gòu)成了球冠型封頭，如圖2-5所示。球冠型封頭可用作容器的端封頭，如圖2-5（a）也可用作容器中兩個(gè)相鄰承壓空間的中間封頭，如圖2-5（b）。<

65、;/p><p>　　圖2-5 球冠型封頭</p><p>　　球冠型封頭在不能保證任何情況下兩側(cè)的壓力都相同作用時(shí)，封頭計(jì)算厚度應(yīng)分別按下列兩種情況計(jì)算，取較大值：</p><p>　　1）只考慮封頭凹面?zhèn)仁軌海?jì)算厚度按式（2-2）確定，Q值由圖2-6查??；</p><p>　　2）只考慮封頭凸面?zhèn)仁軌海?jì)算厚度按式（2-2）確定，Q值由圖2

66、-7查取。</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p><b>　　圖2-6 Q值圖</b></p><p><b>　　圖2-7 Q值圖</b></p><p><b>　?。?）錐形封頭</b></p><p

67、>　　錐體錐形封頭的主體部分在內(nèi)壓作用下，最大薄膜應(yīng)力發(fā)生在大端。錐體和圓筒部分連接處，由于幾何不連續(xù)性，曲率半徑突變，因此該處會(huì)產(chǎn)生較大的橫向推力，引起較大邊緣應(yīng)力，容易發(fā)生彎曲，故需加強(qiáng)。對大端，軸向彎曲應(yīng)力為主要控制因素，且屬二次應(yīng)力，所以應(yīng)力強(qiáng)度控制在內(nèi)；對小端，由于小端與圓筒連接處的應(yīng)力狀況主要為平均周向拉應(yīng)力和平均徑向壓應(yīng)力，屬局部薄膜應(yīng)力，所以應(yīng)力強(qiáng)度可以控制在內(nèi)，但由于此處局部薄膜應(yīng)力有可能超越邊緣效應(yīng)的分布范圍，

68、為安全起見，取應(yīng)力強(qiáng)度控制在以內(nèi)。對大端，任何情況下加強(qiáng)段的厚度不得小于相連接的錐殼厚度，加強(qiáng)段長度應(yīng)不小于，圓筒加強(qiáng)段長度應(yīng)不小于。對小端，任何情況下加強(qiáng)段的厚度不得小于相連接的錐殼厚度，錐殼加強(qiáng)段長度應(yīng)不小于，圓筒加強(qiáng)段長度應(yīng)不小于。</p><p>　　2.3.2試驗(yàn)爐封頭厚度計(jì)算</p><p>　　由于設(shè)計(jì)要求，需選擇球冠形封頭作為試驗(yàn)爐的封頭類型。</p><

69、;p>　?。?）封頭凹面?zhèn)仁軌?lt;/p><p>　　查圖2-6可知，Q值為3，故</p><p>　?。?）封頭凸面?zhèn)仁軌翰閳D2-7可知，Q值為2.6，故</p><p>　　（3）因?yàn)?3.47>11.67，所以封頭的計(jì)算厚度為13.47mm。</p><p><b>　　1）求設(shè)計(jì)厚度</b></p

70、><p><b>　　2）求名義厚度</b></p><p><b>　　，故。</b></p><p>　　所以球冠型封頭厚度為16mm。</p><p>　　2.4試驗(yàn)爐法蘭的選取</p><p>　　2.4.1法蘭的簡介</p><p>　　在石油、

71、化工設(shè)備和管道中，由于生產(chǎn)工藝的要求，或者為制造、運(yùn)輸、安裝、檢修方便，常采用可拆卸的連接結(jié)構(gòu)。常見的可拆卸結(jié)構(gòu)有法蘭連接、螺紋連接和承插式連接。采用可拆卸連接之后，確保接口密封的可靠性，是保證化工裝置正常運(yùn)行的必要條件。由于法蘭連接有較好的強(qiáng)度和緊密性，適用的尺寸范圍寬，在設(shè)備和管道上都能應(yīng)用，所以應(yīng)用最普遍。但法蘭連接時(shí)，不能很快地裝配與拆卸，制造成本較高。 </p><p>　?。?）法蘭連接結(jié)構(gòu)與密封原理

72、</p><p>　　法蘭連接結(jié)構(gòu)是一個(gè)組合件，是由一對法蘭，若干螺栓、螺母和一個(gè)墊片所組成。在實(shí)際應(yīng)用中，壓力容器由于連接件或被連接件的強(qiáng)度破壞所引起法蘭密封失效是很少見的，較多的是因?yàn)槊芊獠缓枚孤?。故法蘭連接的設(shè)計(jì)中主要解決的問題是防止介質(zhì)泄漏。</p><p>　　法蘭的密封機(jī)理：法蘭在螺栓預(yù)緊力的作用下，把處于密封面之間的墊片壓緊。施加于單位面積上的壓力（壓緊應(yīng)力）必須達(dá)到一定的

73、數(shù)值才能使墊片變形而被壓實(shí)，密封面上有機(jī)械加工形成的微隙被填滿，形成初始密封條件。所需的這個(gè)壓緊應(yīng)力叫墊片密封比壓力。密封比壓力主要決定于墊片的材質(zhì)。顯然，當(dāng)墊片材質(zhì)確定后，墊片越寬，為保證應(yīng)有的比壓力，墊片所需的預(yù)緊力就越大，從而螺栓和法蘭的尺寸也要求越大，所以法蘭連接中墊片不應(yīng)過寬，更不應(yīng)該把整個(gè)法蘭面都鋪滿墊片。當(dāng)設(shè)備或管道在工作狀態(tài)時(shí)，介質(zhì)內(nèi)壓形成的軸向力使螺栓被拉伸，法蘭密封面沿著彼此分離的方向移動(dòng)，降低了密封面與墊片之間的壓

74、緊應(yīng)力。如果墊片具有足夠的回彈能力，是壓縮變形的回復(fù)能補(bǔ)償螺栓和密封面的變形，而使預(yù)緊密封比壓值至少降到不小于某一值（這個(gè)比壓值稱為工作密封比壓），則法蘭密封面之間能夠保持良好的密封狀態(tài)。反之，墊片的回彈力不足，預(yù)緊密封比壓降到工作密封比壓以下，甚至密封處重新出現(xiàn)縫隙，則此密封失效。因此，為了實(shí)現(xiàn)法蘭連接處的密封，必須使密封組合件各部分的變形與操作條件下的密封條件相適應(yīng)，即使密封元件在操作壓力作用下，仍然保持一定的殘余壓緊力。為此，螺栓

75、和</p><p><b>　?。?）法蘭的分類</b></p><p>　　法蘭可分為三大類：整體法蘭、活套法蘭、半可拆連接法蘭。</p><p>　　整體法蘭分為：鑄造法蘭、對焊法蘭、平焊法蘭、活套法蘭。</p><p>　　而壓力容器法蘭從整體上看有三種形式：甲型平焊法蘭、乙型平焊法蘭、長頸對焊法蘭。</p&

76、gt;<p>　　不同的結(jié)構(gòu)要求有不同的密封面：平面形密封面、凹凸形密封面、孫草形密封面、錐形密封面、梯形槽密封面。以下列出一些具有不同密封面的長頸對焊法蘭：</p><p>　　圖2-9 法蘭結(jié)構(gòu)</p><p>　　2.4.2試驗(yàn)爐法蘭</p><p>　　試驗(yàn)爐齒嚙式快開門法蘭的選擇</p><p>　　齒嚙式快開門是近

77、年來改進(jìn)的一項(xiàng)新的連接結(jié)構(gòu)。它在原有的法蘭連接的基礎(chǔ)上，對法蘭對進(jìn)行加工，加工出嚙齒，然后用鎖緊圈將兩法蘭進(jìn)行縮緊，從而實(shí)現(xiàn)連接。它的優(yōu)點(diǎn)：開啟方便，密封性好；快開連鎖方式實(shí)現(xiàn)形式多樣；安裝簡便；容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化連鎖控制；能承受壓力高；適用范圍廣泛。同樣，它也有很多缺點(diǎn)：加工難度高；密封圈易磨損；開啟式壓力釋放速度快，爆炸威力大；安全聯(lián)鎖裝置以人為損壞；大型容器罐比較難；容器不易承受負(fù)壓，否則密封不好，容易漏氣。</p>&

78、lt;p>　　1）確定法蘭的公稱直徑</p><p>　　根據(jù)法蘭材料、公稱壓力和設(shè)計(jì)溫度，查《鋼制壓力容器》GB150-1998可知最大允許壓力為1.0Mpa，適合試驗(yàn)爐使用。</p><p>　　2）驗(yàn)證初選法蘭的適用性</p><p>　　根據(jù)以上選定法蘭公稱壓力和公稱直徑，查國家標(biāo)準(zhǔn)，可知初選的長頸對焊法蘭滿足標(biāo)準(zhǔn)。</p><p&

79、gt;<b>　　3）選擇密封面</b></p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)條件，選擇平面型密封面。</p><p>　　4）對所選擇的法蘭進(jìn)行再加工</p><p>　　將法蘭加工12個(gè)法蘭齒，將法蘭部分進(jìn)行切除，便于與球殼和筒體連接。詳細(xì)設(shè)計(jì)見工程圖。</p><p><b>　?。?）后法蘭的選取</b&

80、gt;</p><p>　　1）初步確定法蘭的類型</p><p>　　短筒內(nèi)徑即為法蘭的公稱直徑，即可根據(jù)DN=1000mm，p=0.9Mpa，查國家標(biāo)準(zhǔn)，初步選擇乙型平焊法蘭。</p><p>　　2）確定法蘭的公稱壓力</p><p>　　根據(jù)法蘭材料、設(shè)計(jì)壓力和設(shè)計(jì)溫度，可知最大允許工作壓力為1.02Mpa,適合試驗(yàn)爐使用。</

81、p><p>　　3）驗(yàn)證初選法蘭的適用性</p><p>　　根據(jù)以上選定的法蘭公稱壓力和公稱直徑，可知初選的乙型平焊法蘭滿足要求。</p><p><b>　　4）選擇密封面</b></p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)條件，選擇平面型密封面。</p><p><b>　　2.5試驗(yàn)爐的管口<

82、;/b></p><p>　　2.5.1安全閥的介紹</p><p>　　安全閥是一種安全保護(hù)用閥，它的啟閉件受外力作用下處于常閉狀態(tài)，當(dāng)設(shè)備或管道內(nèi)的介質(zhì)壓力升高，超過規(guī)定值時(shí)自動(dòng)開啟，通過向系統(tǒng)外排放介質(zhì)來防止管道或設(shè)備內(nèi)介質(zhì)壓力超過規(guī)定數(shù)值。安全閥屬于自動(dòng)閥類，主要用于鍋爐、壓力容器和管道上，控制壓力不超過規(guī)定值，對人身安全和設(shè)備運(yùn)行起重要保護(hù)作用。安全閥在系統(tǒng)中起安全保護(hù)作用

83、。當(dāng)系統(tǒng)壓力超過規(guī)定值時(shí)，安全閥打開，將系統(tǒng)中的一部分氣體/流體排入大氣/管道外，使系統(tǒng)壓力不超過允許值，從而保證系統(tǒng)不因壓力過高而發(fā)生事故。</p><p>　　安全閥結(jié)構(gòu)主要有兩大類：彈簧式和杠桿式。彈簧式是指閥瓣與閥座的密封靠彈簧的作用力。杠桿式是靠杠桿和重錘的作用力。隨著大容量的需要，又有一種脈沖式安全閥，也稱為先導(dǎo)式安全閥，由主安全閥和輔助閥組成。當(dāng)管道內(nèi)介質(zhì)壓力超過規(guī)定壓力值時(shí)，輔助閥先開啟，介質(zhì)沿著

84、導(dǎo)管進(jìn)入主安全閥，并將主安全閥打開，使增高的介質(zhì)壓力降低。安全閥的排放量決定于閥座的口徑與閥瓣的開啟高度，也可分為兩種：微啟式開啟高度是閥座內(nèi)徑的（1/15）～（1/20），全啟式是（1/3）～（1/4）。此外，隨著使用要求的不同，有封閉式和不封閉式。封閉式即排出的介質(zhì)不外泄，全部沿著規(guī)定的出口排出，一般用于有毒和有腐蝕性的介質(zhì)。不封閉式一般用于無毒或無腐蝕性的介質(zhì)。</p><p><b>　　選用原

85、則：</b></p><p>　　1）蒸汽鍋爐安全閥，一般選用敞開全啟式彈簧安全閥0490系列；</p><p>　　2）液體介質(zhì)用安全閥，一般選用微啟式彈簧安全閥0485系列；</p><p>　　3）空氣或其他氣體介質(zhì)用安全閥，一般選用封閉全啟式彈簧安全閥；</p><p>　　4）液化石油氣汽車槽車或液化石油氣鐵路罐車用安全

86、閥，一般選用全啟式內(nèi)裝安全閥；</p><p>　　5）采油井出口用安全閥，一般選用先導(dǎo)式安全閥；</p><p>　　6）蒸汽發(fā)電設(shè)備的高壓旁路安全閥，一般選用具有安全和控制雙重功能的先導(dǎo)式安全閥</p><p>　　7）若要求對安全閥做定期開啟試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)選用帶提升扳手的安全閥。當(dāng)介質(zhì)壓力達(dá)到開啟壓力的75%以上時(shí)，可利用提升扳手將閥瓣從閥座上略為提起，以檢查安全

87、閥開啟的靈活性；</p><p>　　8）若介質(zhì)溫度較高時(shí)，為了降低彈簧腔室的溫度，一般當(dāng)封閉式安全閥使用溫度超過300℃及敞開式安全閥使用溫度超過350℃時(shí)，應(yīng)選用帶散熱器的安全閥；</p><p>　　9）若安全閥出口背壓是變動(dòng)的，其變化量超過開啟壓力的10%時(shí)，應(yīng)選用波紋管安全閥；</p><p>　　10）若介質(zhì)具有腐蝕性時(shí)，應(yīng)選用波紋管安全閥，防止重要零件

88、因受介質(zhì)腐蝕而失效。</p><p>　　2.5.2開口的補(bǔ)強(qiáng)</p><p>　　由于工藝、結(jié)構(gòu)及安裝、檢修的需要，常常需要在壓力容器及設(shè)備上開孔和安裝接管。如物料進(jìn)、出口管、測量和控制點(diǎn)接管，視鏡、液面計(jì)孔、人孔、手孔等。壓力容器開孔后，不但削弱了器壁的強(qiáng)度，而且由于開孔破壞了原有的應(yīng)力分布分布并引起應(yīng)力集中；同時(shí)在接管處，容器殼體與接觀音結(jié)構(gòu)的不連續(xù)也會(huì)引起應(yīng)力集中。這些因素均使開口

89、和開口接管處存在較大的局部應(yīng)力，加之材料和制造缺陷等各種因素的綜合作用，開孔和接管附近就成為壓力容器和設(shè)備的薄弱部位。因此要進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。</p><p>　　但并非所有的開孔都要補(bǔ)強(qiáng)。GB150規(guī)定，如果殼體開孔同時(shí)滿足以下條件，可不另行補(bǔ)強(qiáng)：</p><p>　　1）設(shè)計(jì)壓力不大于2.5Mpa；</p><p>　　2）兩相鄰開孔中心距（對曲面間距以弧長計(jì)算）應(yīng)不小

90、于兩孔直徑之和的2倍；</p><p>　　3）接管公稱外徑小于或等于89mm。</p><p>　　所以，試驗(yàn)爐不需補(bǔ)強(qiáng)。</p><p>　　2.6 試驗(yàn)爐支座的選取</p><p>　　2.6.1支座的介紹</p><p>　?。?）鞍式支座的介紹</p><p>　　制作被用來支撐容器和

91、設(shè)備重量的同時(shí)，還要將容器固定在要求的位置上，此外還要承受地震載荷、風(fēng)載荷和震動(dòng)載荷。支座的型式由容器和設(shè)備的型式而定，分為立式設(shè)備支座、臥式設(shè)備支座和球形容器支座。臥式設(shè)備支座型式有鞍式、圈式和支腿式。用于換熱器、儲罐等臥室設(shè)備，其中鞍式支座應(yīng)用最廣泛。某些大型薄壁容器及真空容器，為了增加筒體的剛度常采用圈式支座，對于質(zhì)量不大的小型臥式容器，可采用結(jié)構(gòu)簡單的支腿式支座。</p><p>　　鞍式支座又稱鞍座，是

92、臥室設(shè)備廣泛采用的一種支座，有彎制和焊制兩種類型。焊制鞍座由底板、腹板、筋板和墊板組焊而成。彎制鞍座的腹板與底板是由同一塊鋼板彎制而成，兩板間沒有焊縫，只有DN≦900mm的設(shè)備才使用彎制鞍座。按承受的最大載荷，鞍座又分為輕型（代號為A型）和重型（代號為B型），DN≦900mm的設(shè)備的鞍座，由于直徑較小，支座輕型、重型其四板的尺寸差別不大。因此DN≦900mm的設(shè)備鞍座只有重型。如圖2-10。</p><p>　

93、　圖2-10 輕型鞍式支座</p><p><b>　　鞍式支座的選用</b></p><p>　　鞍座選用的主要依據(jù)是設(shè)備的公稱直徑，選用鞍座時(shí)應(yīng)遵循以下原則：</p><p>　　鞍座實(shí)際承受的最大載荷必須小于鞍座的允許載荷。</p><p>　　DN≦900mm的設(shè)備鞍座可以不帶墊板，但有下列情況時(shí)應(yīng)選用帶墊板的鞍

94、座：</p><p>　?、?容器殼體的有效厚度小于等于3mm；</p><p>　?、?容器殼體有熱處理要求時(shí)，且墊板要在殼體熱處理前焊上去；</p><p>　?、?容器殼體與鞍座間的溫差大于200℃時(shí)；</p><p>　?、?容器殼體材料與鞍座材料不具有相同或相近的化學(xué)成分和性能指標(biāo)時(shí)。</p><p>　　鞍

95、座安放的位置，依前面所述，A≦0.5（為筒體與封頭的內(nèi)半徑），且不大于0.2L。</p><p>　　兩個(gè)鞍座必須是F型、S型搭配使用。以防止熱膨脹對容器造成的附加應(yīng)力。</p><p>　　2.6.2試驗(yàn)爐支座的選取</p><p>　　由于試驗(yàn)爐是臥式容器，故可以選用鞍座作為試驗(yàn)爐的支座。</p><p><b>　　計(jì)算設(shè)備的

96、最大質(zhì)量</b></p><p>　　水壓試驗(yàn)時(shí)，水的質(zhì)量：</p><p>　　由三維圖形顯示，設(shè)備的最大質(zhì)量=3725.6</p><p><b>　　故設(shè)備的最大質(zhì)量</b></p><p><b>　?。?）鞍座的選擇</b></p><p><b&

97、gt;　　每個(gè)鞍座承重</b></p><p>　　查表2-3、2-4可選用A型鞍座，包角帶墊板，四塊筋板，其允許載荷=275kN，可以使用。</p><p><b>　　表2-3鞍座的類型</b></p><p>　　2-4 輕型鞍座尺寸</p><p>　　兩個(gè)鞍座的標(biāo)記分別為：JB/T4712-2007

98、，鞍座A 1600-F</p><p>　　JB/T4712-2007，鞍座A 1600-S</p><p>　　2.7 水壓試驗(yàn)校核</p><p>　　因?yàn)榻o出水壓試驗(yàn)壓力為1.13MPa，故 </p><p>　　是液壓試驗(yàn)溫度下材料的屈服強(qiáng)度，MPa。</p><p>　　62.5≦310.5，故水壓試驗(yàn)合格。

99、</p><p>　　2.8 焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　壓力容器各受壓部件的組裝大多采用焊接方式，焊縫的接頭形式和坡口形式的計(jì)算直接影響到焊接的質(zhì)量與容器的安全，因而必須對容器焊接接頭的結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。</p><p>　　(1) 焊接接頭形式</p><p>　　焊縫系指焊件經(jīng)焊接所形成的結(jié)合部分，而焊接接頭時(shí)焊縫，熔合線和熱影

100、響區(qū)的總稱。焊接接頭形式一般由被焊接兩金屬件的相互結(jié)構(gòu)位置來決定，通常分為對接接頭，角接接頭及T字接頭，搭接接頭。</p><p>　　1） 對接接頭 系兩個(gè)相互連接零件在接頭處的中間處于同一平面或同一弧面內(nèi)進(jìn)行焊接的接頭。這種焊接接頭受熱均勻，受力對稱，便于無損檢測，焊接質(zhì)量容易得到保證，因此，是壓力容器中最常用的焊接結(jié)構(gòu)形式。</p><p>　　2） 角接接頭和T型接頭 系兩個(gè)相

101、互連接零件在接頭處的中間相互垂直或相交成某一角度進(jìn)行焊接的接頭。兩構(gòu)件成T字形焊接在一起的接頭，叫T型接頭。角接接頭和T字接頭都形成角焊縫。</p><p>　　角接接頭和T型接頭，在街頭處構(gòu)件結(jié)構(gòu)是不連續(xù)的，承載后受力狀態(tài)不如對連接頭，應(yīng)力集中比較嚴(yán)重，且焊接質(zhì)量也不易得到保證。但是在容器的某些特殊部位，由于結(jié)構(gòu)的限制，不得不采用這種焊接結(jié)構(gòu)，如接管，法蘭，夾套，管板和凸緣的焊接，多為角接接頭或T型接頭。<

102、;/p><p>　　3） 搭接接頭 系兩個(gè)相互連接零件在接頭處有部分重合在一起，中間相互平行，進(jìn)行焊接接頭。</p><p>　　搭接接頭的焊縫屬于角接縫，與角接接頭一樣，在接頭處結(jié)構(gòu)明顯不連續(xù)，承載后接頭部位受力情況較差。在壓力容器中，搭接接頭主要用于加強(qiáng)圈與殼體，支座墊板與器壁以及凸緣與容器的焊接。</p><p><b>　　(2) 坡口形式</

103、b></p><p>　　為了保證全熔透和焊接質(zhì)量，減少焊接變形，施焊前，一般需將焊件連接處預(yù)先加工成各種形式，稱為焊接坡口。不同的焊接坡口，適用于不同的焊接方法和焊件厚度。</p><p>　　其中的坡口形式有5種，即I形，V形，V單邊形，U形和，J形，基本坡口可以單獨(dú)應(yīng)用，也可以兩種或兩種以上組合使用，如X形坡口是由兩個(gè)V形坡口和一個(gè)I形組成而成。</p><

104、p>　　壓力容器用對接接頭，角接接頭和T型接頭，施焊前，一般應(yīng)開設(shè)坡口，而搭接接頭無需開坡口即可焊接。</p><p>　　(3) 壓力容器焊接接頭分類</p><p>　　為了對不同類別的焊接接頭對口錯(cuò)邊量，熱處理，無損檢測，焊縫尺寸等方面有針對性的提出不同的要求，GB150根據(jù)焊接接頭在容器上的位置，即根據(jù)該焊接接頭所連接兩元件的結(jié)構(gòu)類型以及由此而確定的應(yīng)力水平，把壓力容器中受壓

105、部位的焊接接頭分程A，B，C，D四類.</p><p>　　圓筒部分的縱向接頭，球形封頭與圓筒連接的環(huán)向接頭，各類凸形封頭中的所有焊接接頭以及嵌入式接管與殼體對接連接的接頭，均屬Ａ類接頭。</p><p>　　殼體部分的環(huán)向接頭，錐形封頭小端與接管連接接頭，長頸法蘭與接管連接的接頭，均屬Ｂ類焊接接頭，但已規(guī)定為A，C，D類的焊接接頭除外。</p><p>　　平蓋，

106、管板與圓筒非對接連接的接頭，法蘭與殼體，接管連接的接頭，內(nèi)封頭與圓筒的搭接接頭以及多層包扎容器層板層縱向接頭。均屬Ｃ類焊接接頭。</p><p>　　接管，人孔，凸緣，補(bǔ)強(qiáng)圈等于殼體連接的接頭，均屬Ｄ類焊接接頭，但已規(guī)定為A，B類的焊接接頭除外。</p><p><b>　　總結(jié)</b></p><p>　　壓力設(shè)備是許多工業(yè)部門的通用設(shè)備。尤

107、其在石油化工工業(yè)中發(fā)揮著舉足輕重的作用。因此，在化工、煉油工業(yè)中換熱器設(shè)備的投資份額也是相當(dāng)大的，換熱器的設(shè)計(jì)質(zhì)量也就顯得尤為重要。</p><p>　　通過本次對換熱器的設(shè)計(jì)，使我對化工設(shè)備專業(yè)的專業(yè)課有了更為深刻的認(rèn)識，特別是通過實(shí)踐讓我掌握了內(nèi)壓容器和外壓容器一體的設(shè)計(jì)理念和方法，加深了對過程設(shè)備設(shè)計(jì)思想的理解，認(rèn)識到了一個(gè)兼顧工藝與經(jīng)濟(jì)效益的化工設(shè)備對提高能源利用率，降低消耗與污染起到的至關(guān)重要的作用。&

108、lt;/p><p>　　總之，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是我受益匪淺，鼓舞我在今后的學(xué)習(xí)中繼續(xù)努力，爭取為祖國的石油化工事業(yè)添磚加瓦。</p><p><b>　　謝詞</b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)順利完成。歷經(jīng)三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠完成，我尤其感謝**老師對我的教導(dǎo)和幫助。由于在學(xué)習(xí)壓力容器設(shè)計(jì)時(shí)，對于課本基礎(chǔ)知識和三維設(shè)計(jì)作圖掌握的并不牢固，而且在缺少

109、電腦的情況下，使得我的設(shè)計(jì)進(jìn)行的異常緩慢。而在*老師的幫助下，使我在題目的選定，材料的收集，設(shè)計(jì)的方法以及三維制圖方面都有很大的提升，這對我進(jìn)行設(shè)計(jì)方面有莫大的幫助。對于*老師在康復(fù)期間，不顧身體的疼痛對我的指導(dǎo)，在此我對老師表示深深的感謝！</p><p>　　在這里，我還要感謝在這三年期間教導(dǎo)我的老師們表示深深的感謝，是他們交給了我知識，幫助我成長，指引我道路。是我從一個(gè)懵懂的少年長成一名能夠?yàn)樯鐣?huì)貢獻(xiàn)自己力

110、量的有用的人。</p><p>　　最后，衷心感謝在百忙之中抽出寶貴時(shí)間對我論文進(jìn)行評閱和評議的老師們！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 全國壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)GB-150《鋼制壓力容器》［Ｍ］．北京：</p><p>　　中國標(biāo)準(zhǔn)出版社．1998</p>

111、<p>　　[2] 全國壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)GB-151《管殼式換熱器》［Ｍ］．北京：</p><p>　　中國標(biāo)準(zhǔn)出版社．1999</p><p>　　[3] 丁伯民等編．《化工設(shè)計(jì)全書》［Ｍ］． 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003</p><p>　　[4] 王紹良主編．《化工設(shè)備基礎(chǔ)》［Ｍ］． 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002</p>

112、;<p>　　[5] 王寬福編．《壓力容器焊接結(jié)構(gòu)工程分析》［Ｍ］ 北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 1998</p><p>　　[6] 朱有庭等．《化工設(shè)備設(shè)計(jì)手冊》［Ｍ］．北京: 化學(xué)工業(yè)出版社，2005</p><p>　　[7] 卓震主編．《化工容器及設(shè)備》［Ｍ］． 北京：中國石化出版社， 1995</p><p>　　[8] 鄭津洋等．《過程

113、設(shè)備設(shè)計(jì)》［Ｍ］． 北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2005</p><p>　　[9] 賀匡國主編．《化工容器及設(shè)備簡明設(shè)計(jì)手冊》［Ｍ］． 北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 1991</p><p>　　[10] 鄒廣華等．《過程裝備制造與檢測》［Ｍ］． 北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2004</p><p>　　[11] 楊可楨主編．《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》［Ｍ］． 北京：高等教育出版社， 2