压力容器的焊接接头7979.docx
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1、课程设计用纸前言第1部分分储罐设设计分析析2第1章储储罐总体体分析221.1 储罐基基本设计计要求221.2 储罐材材料21.储储罐用钢钢板31.4 配用锻锻件51.5 配用螺螺栓、螺螺母5第2章储储罐罐底底设计662.1 储罐罐罐底板尺尺寸62.2 罐底结结构7第3章罐罐壁结构构设计1103.1 罐壁的的排板与与连接1103.2 罐壁厚厚度1113.3 罐壁加加强圈112第4章罐罐顶结构构设计一一三第2部分分储罐的的焊接工工艺分析析14第5章压压力容器器的焊接接接头1145.1 压力容容器焊接接接头的的分类1145.2 圆筒形形容器焊焊接接头头的设计计一五第6章压压力容器器的焊接接方法117
2、6.1 熔化极极氩弧焊焊176.2 气体保保护焊1176.3埋埋弧焊119第7章压压力容器器的焊接接工艺221第3部分分储罐的的组装与与检验222第8章储储罐的安安装施工工顺序2228.1储储罐底板板的焊接接顺序2228.2储储罐壁板板的焊接接顺序2228.3储储罐固定定顶的焊焊接顺序序23第9章储储罐焊缝缝的检验验与修补补249.1焊焊缝检测测249.2焊焊缝修补补25设计体会会26参考文献献27第 28 页 前言大型油气气储罐是是油气产产品储存存运输最最方便、廉廉价的方方式之一一。储罐的的形式可可跟据盖盖顶的样样式不同同分为浮浮顶式储储罐(包包括气柜柜)和固固定顶式式储罐(包包括内浮浮顶式
3、储储罐),而而固定顶顶式储罐罐又包括括锥顶式式储罐和和拱顶式式储罐两两种。目目前原油油的储罐罐使用中中浮顶式式储罐在在不断减减少,液液化气储储运主要要是球罐罐和立式式筒形低低压储罐罐。常用的几几种灌顶顶形式为为双子午午线网客客机构拱拱顶、辐辐射网壳壳结构拱拱顶、短短程线网网壳结构构拱顶和和梁柱支撑结结构拱顶顶,见图图1。本次课程程设计主主要讨论论立式固固定顶筒筒形钢制制焊接储储罐的施施工工艺艺。其中中包括储储罐的材材料选择择、加工工工艺路路线选择择、相关关组件形形式选择择、机械械加工装装配、施施焊成型型、焊后后检测调调试等相相关生产产内容。第1部分分储罐设计计分析第1章 储罐总总体分析析1.1
4、 储罐基本本设计要要求由石油化化工立式式筒形钢钢制焊接接储罐设设计规范范SH330466-19922,储罐罐的设计计条件不不得少于于以下内内容:(一) 地震设防防烈度、风风载、雪雪载等气气候条件件及地质质条件;(二) 储罐的操操作温度度及操作作压力(正正负压);(三) 介质的种种类及密密度;(四) 腐蚀裕量量;(五) 储罐的容容积;(六) 灌顶形式式;(七) 开口接管管尺寸、形形式、数数量及法法兰规格格;(八) 附件的安安装位置置。对于固定定顶式储储罐,设设计压力力范围一一般为-4900Pa60000Paa,设计计温度不不超过2250C,而而最低设设计温度度应大于于-2C。1.2储储罐材料料储
5、罐用钢钢的选择择必须考考虑到储储罐的使使用条件件,材料料的焊接接性能、加加工制造造工艺以以及经济济的合理理性.由液化石石油气钢钢瓶国标标GB 58442-220066一般规规定钢瓶瓶主体(指指筒体、封封头等受受压元件件)材料料,必须采采用平炉炉、电炉炉或氧气气转炉冶冶炼的镇镇静钢,具具有良好好的冲压压和焊接接性能。材材料必须须有相关关制造许许可证书书和质量量合格证证书(原原件)。主主体材料料力学性性能应符符合国标标GB 666544压力力容器用用碳素钢钢和低合合金钢厚厚钢板的规定,主体材料的屈强比不得大于0.80。主体材料的化学成分应符合下列范围:碳C 不大于于0.一一八% 硅SSi 不大于于
6、0.110%锰Mn 0.77011.500%硫SS 不不大于00.0220%磷P 不不大于00.0225% 硫SS+磷PP不大大于0.0400%根据上述述要求并并考虑储储罐压力力不是很很大和制制造成本本的问题题,选择择16MMnR钢钢代替焊焊接钢瓶瓶专用钢钢板。它它是一种种普通低低合金钢钢,是锅锅炉压力力容器专专用钢,锅锅炉压力力容器的的常用材材料。它它的强度度较高、塑塑性韧性性良好。常常见交货货状态为为热轧或或正火。属属低合金金高强度度钢,含含Mn量量较低。性性能与220G(4412-5400)近似似,抗拉拉强度为为(4550-6655)稍稍强,伸伸长率为为19-21%,比220G的的大于2
7、24%差差。它的的主要化化学成分分如表11-1。表1-11 166MnRR低合金金结构钢钢的主要要化学成成分钢号化学成分分(%)CSiMnS1. 储罐用用钢板储罐用钢钢板的适适用范围围应符合合表1-2.表 1-2 钢板的的适用范范围序号钢号钢板标准适用范围围机械性能能检测项目许用温度度(C)许用板厚厚(mmm)1Q2355-AFFGB7000GB32274-2008bss50122Q2355-AGB7000GB32274-20016bss5034320RGB66654-20034bss5Akv冷冷弯416MnnGB一五五91GB32274-20012bss5冷弯-10020516MnnRGB6
8、6654-20034bss5Akv冷冷弯16MnnR钢的的屈服强强度见表表1-33。表 1-3 钢板的的许用应应力序号钢号板厚(mm)常温强度度(MPaa)非常温下下许用应应力bs90一五02002501Q235516375235一五7一三7一三0121216MnnR6166510345230196一八316717225490325217一八3170一五72633649030520317316014738660470285190163一五01401.4 配用锻锻件储罐用锻锻件应符符合JBB 7555压压力容器器用锻件件技术条条件的的要求。见见表1-4。表 1-4 锻锻件的许许用应力力序号钢号截
9、面尺寸寸(mmm)常温强度度非常温许许用应力力bs90一五020025012010003702一五1191一三104951000/30003702951101049889216Mnn450275一五0147一三512931Gr一一八Nii9Tii一三1一三11281211.5 配用螺螺栓、螺螺母螺栓、螺螺母的用用钢标准准及许用用温度标标准,见见表1-5。表 1-5 螺栓螺螺母材料料的许用用温度序号钢号材料标准准许用温度度(C)1Q2355-AGB 7700-200235GB 6699-200335GrrMoAAGB 330777-1000第2章 储罐罐罐底设计计2.1 储罐罐罐底板尺尺寸储罐罐
10、底底板尺寸寸不包括括腐蚀裕裕量的罐罐底中幅幅板的钢钢板规格格厚度应应不小于于一定尺尺寸,见见表2-1。表 2-1 螺栓螺螺母材料料的许用用温度储罐内径径(mm)中幅板钢钢板规格格厚度(mmm)碳素钢不锈钢D2000064.5不包括腐腐蚀裕量量的罐底底边缘钢钢板规格格厚度应应不小于于表2-2的规规定,其其材质应应与底圈圈罐壁相相同。表 2-2 螺栓螺螺母材料料的许用用温度底圈罐壁壁板厚(mm)边缘板钢钢板规格格厚度(mmm)碳素钢不锈钢66同底圈7100661122087罐底边缘缘板沿罐罐半径方方向的尺尺寸应不不小于7700mmm,对对于软弱弱地基,边边缘板的的径向尺尺寸应适适当加大大。2.2
11、罐底结结构罐内径小小于12.5m时时,罐底底宜采用用条形排排板,如如图4-1。图 2-1 条形排排板罐底底罐内径大大于或等等于122.5mm时,罐罐底宜采采用弓形形边缘板板,如图图4-22。图2-33 弓弓形边缘缘板罐底底罐底边缘缘板伸出出罐壁外外表面的的宽度应应不小于于50mmm。罐底板的的焊接接接头可采采用搭接接、对接接或者搭搭接与对对接组合合,如图图4-33。图 2-4(aa) 罐底板板的搭接接接头图 2-4(bb) 罐底板板的对接接接头边缘板与与罐壁相相焊接的的部分应应做成平平滑支撑撑面,如如图4-5。图2-55(a) 搭接接罐底边边缘板图2-55(b) 对接接罐底边边缘板 三层底底板
12、重叠叠处,应应将上层层底板切切角,如如图4-6.图2-66 对对接罐底底边缘板板罐底板任任意两个个相邻焊焊接接头头之间的的距离以以及边缘缘板焊接接接头距距底圈罐罐壁焊缝缝的距离离均不应应小于3300mmm。底底圈罐壁壁板与边边缘板之之间的链链接应采采用两侧侧连续角角焊,焊焊脚高度度等于二二者中较较薄件的的厚度,且且不应大大于一三三mm。如如图2-7图2-77 焊脚脚第3章 罐壁结结构设计计3.1 罐壁的的排板与与连接上层壁板板的厚度度不得大大于下层层壁板的的厚度,相相邻两层层壁板的的纵向接接头应相相互错开开,最小小间距应应大于下下层壁板板厚度的的5倍,且且不得小小于1000mmm。罐壁壁纵向接
13、接头、环环向接头头均应采采用全熔熔透的对对接形式式,顶部部包边角角钢与最最上一圈圈罐壁板板之间可可采用搭搭接接头头连接。对于固定定顶罐及及内浮顶顶罐的罐罐壁上端端,应设设的包边边角钢的的选用最最小尺寸寸见表33-1。表3-11 包边边角钢最最小尺寸寸储罐内径径(m)包边角钢钢最小尺尺寸(mmm)D55055D1063610DD2075820600100012包边角钢钢自身的的对接焊焊缝必须须全焊透透、全熔熔合,接接头对接接、搭接接均可。对对于浮顶顶罐,角角钢的水水平肢必必须向外外,而固固定顶罐罐不做严严格要求求。如图图3-11图3-11 包边边角钢3.2 罐壁厚厚度罐壁设计计厚度按按下列公公式
14、计算算,且取取其中较较大值。t1=00.00049H-0.3Dt+C1+C2 (33.2-1)t2=44.9H-0.3D+C1 (33.2-2)式中 tt1 储存介介质时的的设计厚厚度(mmm)t2 储存存水时的设设计厚度度(mmm)储储液密度度(kgg/m33)H 罐高(mm)D 储罐内内径(mm)tt设计计温度下下罐壁钢钢板许用用应力(MMPa)常温温下罐壁壁钢板许许用应力力(MPPa)焊焊缝系数数,一般般取0.9 罐壁的的设计厚厚度应向向上圆整整至钢板板的规格格厚度,且且不小于于表3-22中的规规定。表3-22 罐壁壁最小壁壁厚储罐内经经(m)钢板最小小规格厚厚度(mmm)碳素钢不锈钢D
15、1665416DD356535DD60860755123.3 罐壁加加强圈 罐壁壁筒体的的临界压压力计算算:Pcr=160000DHE(tminD)2.55 (3.3-11)HE=Hei (3.3-22) Heii=hi(tminti)2.55(3.33-3)式中Pccr罐壁筒筒体的临临界压力力(Paa)HE罐壁筒筒体的当当量高度度(m)tminn顶层层罐壁板板的规格格厚度(mmm)Hei第i圈罐壁壁板的当当量高度度(m)hi第i圈罐壁壁板的实实际高度度(m)ti第i圈罐壁壁板的规规格厚度度(mm) 加强强圈取数数目: n=IINT(P0/Pcrr) (33.3-4) 设置置加强圈圈后每段段罐
16、壁高高度: LLe=HE/(nn+1) (33.3-5) 加加强圈的的最小截截面,见见表3-3.表3-33加强圈圈的最小小截面尺尺寸储罐内径径(m)最小截面面尺寸(mmm)D200100063820DD361255808364882000125512第4章 罐顶结构构设计常用固定定顶按其其支柱可可分为自自支承拱拱顶、自自支撑锥锥顶和柱柱支撑锥锥顶,顶顶板的规规格厚度度(不包包括腐蚀蚀裕量)和和支撑构构件的规规格厚度度不应小小于4.5mmm,罐顶顶和罐壁连接接处的有有效面积积应满足足下式要要求: A00.0001PDD2/taan (4.11-1)式中 A罐顶与罐壁连接接处的有有效面积积(mmm
17、2) P罐顶的设设计压力力(Paa)罐顶顶起始角角。若选取的的包边角角钢不符符合上式式的要求求应加大大包边角角钢的截截面尺寸寸,或在在距离角角钢166倍罐壁壁厚度范范围内的的罐壁上增增加环形形加强构构件,环环形加强强构件自自身的拼拼接焊缝缝应全熔熔透。如如图4-1。图4-11 罐顶顶与包边边角钢连连接处的的有效面面积罐顶板与与包边角角钢之间间的连接接应采用用薄弱连连接,外外侧采用用连续焊焊,焊脚脚高度不不应大于于顶板厚厚度的33/4,且且不得大大于4mmm,内内侧不得得施焊。顶板本身的拼接可采用对接,若搭接厚度不可超过5倍板厚,且不得小于25mm,罐顶板外表面的搭接焊缝应采用连续焊。第2部分分
18、储罐的的焊接工工艺分析析第5章 压力容容器的焊焊接接头头5.1 压力容容器焊接接接头的的分类图5-11 压力力容器焊焊接接头头的分类类A类接头头:圆柱柱形壳体体筒节的的纵向对对接接头头,球形形容器和和凸形封封头瓜片片之间的的对接接接头,球球形容器器的环向向对接接接头,与与筒体封封头之间间的对接接接头,大大直径焊焊接三通通支管与与母管相相接的对对接接头头。B类接头头:圆柱柱形、锥锥形筒节节之间的的环向对对接接头头,接管管与筒节节间及其其与法兰兰相接的的环向对对接接头头,除球球形封头头外的各各种凸形形封头与与筒身相相接的环环形接头头。C类接头头:法兰兰、平封封头、端端盖、管管板与筒筒身、封封头和接
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