焊接结构课程设计_压力容器10977.docx
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1、前言第1部分储储罐设计分分析2第1章储罐罐总体分析析21.1 储储罐基本设设计要求221.2 储储罐材料221.储罐罐用钢板331.4 配配用锻件551.5 配配用螺栓、螺螺母5第2章储罐罐罐底设计计62.1 储储罐罐底板板尺寸62.2 罐罐底结构77第3章罐壁壁结构设计计103.1 罐罐壁的排板板与连接1103.2 罐罐壁厚度1113.3 罐罐壁加强圈圈12第4章罐顶顶结构设计计13第2部分储储罐的焊接接工艺分析析14第5章压力力容器的焊焊接接头1145.1 压压力容器焊焊接接头的的分类1445.2 圆圆筒形容器器焊接接头头的设计115第6章压力力容器的焊焊接方法1176.1 熔熔化极氩弧弧
2、焊176.2 气气体保护焊焊176.3埋弧弧焊19第7章压力力容器的焊焊接工艺221第3部分储储罐的组装装与检验222第8章储罐罐的安装施施工顺序2228.1储罐罐底板的焊焊接顺序2228.2储罐罐壁板的焊焊接顺序2228.3储罐罐固定顶的的焊接顺序序23第9章储罐罐焊缝的检检验与修补补249.1焊缝缝检测2449.2焊缝缝修补255设计体会226参考文献227前言大型油气储储罐是油气气产品储存存运输最方方便、廉价价的方式之之一。储罐的形形式可跟据据盖顶的样样式不同分分为浮顶式式储罐(包包括气柜)和和固定顶式式储罐(包包括内浮顶顶式储罐),而而固定顶式式储罐又包包括锥顶式式储罐和拱拱顶式储罐罐
3、两种。目目前原油的的储罐使用用中浮顶式式储罐在不不断减少,液液化气储运运主要是球球罐和立式式筒形低压压储罐。常用的几种种灌顶形式式为双子午午线网客机机构拱顶、辐辐射网壳结结构拱顶、短短程线网壳壳结构拱顶顶和梁柱支撑结构构拱顶,见见图1。本次课程设设计主要讨讨论立式固固定顶筒形形钢制焊接接储罐的施施工工艺。其中包括储罐的材料选择、加工工艺路线选择、相关组件形式选择、机械加工装配、施焊成型、焊后检测调试等相关生产内容。第1部分储储罐设计分析第1章 储储罐总体分分析1.1 储储罐基本设计要要求由石油化工工立式筒形形钢制焊接接储罐设计计规范SHH30466-1992,储罐罐的设计条条件不得少少于以下内
4、内容:(一) 地震设防烈烈度、风载载、雪载等等气候条件件及地质条条件;(二) 储罐的操作作温度及操操作压力(正正负压);(三) 介质的种类类及密度;(四) 腐蚀裕量;(五) 储罐的容积积;(六) 灌顶形式;(七) 开口接管尺尺寸、形式式、数量及及法兰规格格;(八) 附件的安装装位置。对于固定顶顶式储罐,设设计压力范范围一般为为-4900Pa66000PPa,设计计温度不超超过2500C,而最最低设计温温度应大于于-2C。1.2储罐罐材料储罐用钢的的选择必须须考虑到储储罐的使用用条件,材材料的焊接接性能、加加工制造工工艺以及经经济的合理理性.由液化石油油气钢瓶国国标GB 58422-20006一
5、般规规定钢瓶主主体(指筒筒体、封头头等受压元元件)材料料,必须采用用平炉、电炉炉或氧气转转炉冶炼的的镇静钢,具具有良好的的冲压和焊焊接性能。材材料必须有有相关制造造许可证书书和质量合合格证书(原原件)。主主体材料力力学性能应应符合国标标GB 66654压压力容器用用碳素钢和和低合金钢钢厚钢板的规定,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 不大大于0.118% 硅Si 不不大于0.10%锰Mn 0.7011.50%硫S 不大大于0.0020%磷P 不大于于0.0225% 硫S+磷磷P不大于于0.0440%根据上述要要求并考虑虑储罐压力不不是很大和和制造成本本的问
6、题,选选择16MMnR钢代代替焊接钢钢瓶专用钢钢板。它是一种普普通低合金金钢,是锅锅炉压力容容器专用钢钢,锅炉压压力容器的的常用材料料。它的强强度较高、塑塑性韧性良良好。常见见交货状态态为热轧或或正火。属属低合金高高强度钢,含含Mn量较较低。性能能与20GG(4122-5400)近似,抗抗拉强度为为(4500-6555)稍强,伸伸长率为119-211%,比220G的大大于24%差。它的的主要化学学成分如表表1-1。表1-1 16MnnR低合金金结构钢的的主要化学学成分钢号化学成分(%)CSiMnS1. 储储罐用钢板板储罐用钢板板的适用范范围应符合合表1-22.表 1-22 钢板板的适用范范围序
7、号钢号钢板标准适用范围机械性能检测项目许用温度(C)许用板厚(mmm)1Q235-AFGB7000GB32774-208bs50122Q235-AGB7000GB32774-2016bs5034320RGB66554-2034bs5Akv冷弯弯416MnGB15991GB32774-2012bs5冷弯-1020516MnRRGB66554-2034bs5Akv冷弯弯16MnRR钢的屈服服强度见表表1-3。表 1-33 钢板板的许用应应力序号钢号板厚(mm)常温强度(MPa)非常温下许许用应力bs901502002501Q23516375235157137130121216MnRR6165103
8、452301961831671725549032521718317015726366490305203173160147386004702851901631501401.4 配配用锻件储罐用锻件件应符合JJB 7555压力力容器用锻锻件技术条条件的要要求。见表表1-4。表 1-44 锻件件的许用应应力序号钢号截面尺寸(mmm)常温强度非常温许用用应力bs9015020025012010037021511911310495100/3003702951101049889216Mn45027515014713512931Gr188Ni9TTi1311311281211.5 配配用螺栓、螺螺母螺栓、螺
9、母母的用钢标标准及许用用温度标准准,见表11-5。表 1-55 螺栓栓螺母材料料的许用温温度序号钢号材料标准许用温度(C)1Q235-AGB 7000-20235GB 6999-20335GrMMoAGB 30077-1000第2章 储储罐罐底设设计2.1 储储罐罐底板板尺寸储罐罐底板板尺寸不包包括腐蚀裕裕量的罐底底中幅板的的钢板规格格厚度应不不小于一定定尺寸,见见表2-11。表 2-11 螺栓栓螺母材料料的许用温温度储罐内径(mm)中幅板钢板板规格厚度度(mm)碳素钢不锈钢D2000064.5不包括腐蚀蚀裕量的罐罐底边缘钢钢板规格厚厚度应不小小于表2-2的规定定,其材质质应与底圈圈罐壁相同同
10、。表 2-22 螺栓栓螺母材料料的许用温温度底圈罐壁板板厚(mm)边缘板钢板板规格厚度度(mm)碳素钢不锈钢66同底圈710661120087罐底边缘板板沿罐半径径方向的尺尺寸应不小小于7000mm,对对于软弱地地基,边缘缘板的径向向尺寸应适适当加大。2.2 罐罐底结构罐内径小于于12.55m时,罐罐底宜采用用条形排板板,如图44-1。图 2-11 条形形排板罐底底罐内径大于于或等于112.5mm时,罐底底宜采用弓弓形边缘板板,如图44-2。图2-3 弓形边边缘板罐底底罐底边缘板板伸出罐壁壁外表面的的宽度应不不小于500mm。罐底板的焊焊接接头可可采用搭接接、对接或或者搭接与与对接组合合,如图
11、44-3。图 2-44(a) 罐底板板的搭接接接头图 2-44(b) 罐底板板的对接接接头边缘板与罐罐壁相焊接接的部分应应做成平滑滑支撑面,如如图4-55。图2-5(a) 搭搭接罐底边边缘板图2-5(b) 对对接罐底边边缘板 三层底板板重叠处,应应将上层底底板切角,如如图4-66.图2-6 对接罐罐底边缘板板罐底板任意意两个相邻邻焊接接头头之间的距距离以及边边缘板焊接接接头距底底圈罐壁焊焊缝的距离离均不应小小于3000mm。底底圈罐壁板板与边缘板板之间的链链接应采用用两侧连续续角焊,焊焊脚高度等等于二者中中较薄件的的厚度,且且不应大于于13mmm。如图22-7图2-7 焊脚第3章 罐罐壁结构设
12、设计3.1 罐罐壁的排板板与连接上层壁板的的厚度不得得大于下层层壁板的厚厚度,相邻邻两层壁板板的纵向接接头应相互互错开,最最小间距应应大于下层层壁板厚度度的5倍,且且不得小于于100mmm。罐壁壁纵向接头头、环向接接头均应采采用全熔透透的对接形形式,顶部部包边角钢钢与最上一一圈罐壁板板之间可采采用搭接接接头连接。对于固定顶顶罐及内浮浮顶罐的罐罐壁上端,应应设的包边边角钢的选选用最小尺尺寸见表33-1。表3-1 包边角钢钢最小尺寸寸储罐内径(mm)包边角钢最最小尺寸(mmm)D550555D110636610D207588206010012包边角钢自自身的对接接焊缝必须须全焊透、全全熔合,接接头
13、对接、搭搭接均可。对对于浮顶罐罐,角钢的的水平肢必必须向外,而而固定顶罐罐不做严格格要求。如如图3-11图3-1 包边角钢钢3.2 罐罐壁厚度罐壁设计厚厚度按下列列公式计算算,且取其其中较大值值。t1=0.00499H-0.3Dt+C1+C2 (33.2-11)t2=4.9H-0.3D+C1 (33.2-22)式中 t11 储存介介质时的设设计厚度(mmm)t2 储存水时的设计计厚度(mmm)储液液密度(kkg/m33)H 罐罐高(m)D 储储罐内径(mm)t设计温温度下罐壁壁钢板许用用应力(MMPa)常温下罐罐壁钢板许许用应力(MMPa)焊缝缝系数,一一般取0.9 罐罐壁的设计计厚度应向向上
14、圆整至至钢板的规规格厚度,且且不小于表3-2中中的规定。表3-2 罐壁最小小壁厚储罐内经(m)钢板最小规规格厚度(mmm)碳素钢不锈钢D165416D356535D6086075123.3 罐罐壁加强圈圈 罐壁筒筒体的临界界压力计算算:Pcr=1160000DHE(tminD)2.5 (3.3-1)HE=HHei (33.3-22) Heii=hi(tminti)2.5(3.3-3)式中Pcrr罐壁筒筒体的临界界压力(PPa)HE罐罐壁筒体的的当量高度度(m)tmin顶层罐罐壁板的规规格厚度(mmm)Hei第i圈罐壁板板的当量高高度(m)hi第第i圈罐壁板板的实际高高度(m)ti第第i圈罐壁板
15、板的规格厚厚度(mm) 加强圈圈取数目: n=IINT(PP0/Pcr) (33.3-44) 设置加加强圈后每每段罐壁高高度: LLe=HE/(n+1) (3.33-5) 加强强圈的最小小截面,见见表3-33.表3-3加加强圈的最最小截面尺尺寸储罐内径(mm)最小截面尺尺寸(mmm)D2010063820D36125808364820012512第4章 罐罐顶结构设设计常用固定顶顶按其支柱柱可分为自自支承拱顶顶、自支撑撑锥顶和柱柱支撑锥顶顶,顶板的的规格厚度度(不包括括腐蚀裕量量)和支撑撑构件的规规格厚度不不应小于44.5mmm,罐顶和罐壁连接处处的有效面面积应满足足下式要求求: A0.001
16、PPD2/tann (4.11-1)式中 A罐顶与罐壁连接处处的有效面面积(mmm2) P罐顶的设计计压力(PPa)罐顶起起始角。若选取的包包边角钢不不符合上式式的要求应应加大包边边角钢的截截面尺寸,或或在距离角角钢16倍倍罐壁厚度范范围内的罐罐壁上增加加环形加强强构件,环环形加强构构件自身的的拼接焊缝缝应全熔透透。如图44-1。图4-1 罐顶与包边边角钢连接接处的有效效面积罐顶板与包包边角钢之之间的连接接应采用薄薄弱连接,外外侧采用连连续焊,焊焊脚高度不不应大于顶顶板厚度的的3/4,且且不得大于于4mm,内内侧不得施施焊。顶板板本身的拼拼接可采用用对接,若若搭接厚度度不可超过过5倍板厚厚,且
17、不得得小于255mm,罐罐顶板外表表面的搭接接焊缝应采采用连续焊焊。第2部分储储罐的焊接接工艺分析析第5章 压压力容器的的焊接接头头5.1 压压力容器焊焊接接头的的分类图5-1 压力容器器焊接接头头的分类A类接头:圆柱形壳壳体筒节的的纵向对接接接头,球球形容器和和凸形封头头瓜片之间间的对接接接头,球形形容器的环环向对接接接头,与筒筒体封头之之间的对接接接头,大大直径焊接接三通支管管与母管相相接的对接接接头。B类接头:圆柱形、锥锥形筒节之之间的环向向对接接头头,接管与与筒节间及及其与法兰兰相接的环环向对接接接头,除球球形封头外外的各种凸凸形封头与与筒身相接接的环形接接头。C类接头:法兰、平平封头
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