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1、18m储油罐设计说明书1一 设计产品概要：1.1 产品概要金属油罐是采用钢板材料焊成的容器。普通金属油罐采用的板材是一种代号叫 A3F 的平炉沸腾钢；寒冷地区采用的是 A3 平炉镇静钢；对于超过 10000m3 的大容积油罐采用的是高强度的低合金钢。常见的金属油罐形状，一般是立式圆柱形、卧式圆柱形、球形等几种。立式圆柱形油罐根据顶的结构又可分为桁架顶罐、无力矩顶罐、梁柱式顶罐、拱顶式罐、套顶罐和浮顶罐等，其中最常用的是拱顶罐和浮顶罐。拱顶罐结构比较简单，常用来储存原料油、成品油和芳烃产品。浮顶罐又分内浮顶罐和外浮顶罐两种，罐内有钢浮顶浮在油面上，随着油面升降。浮顶不仅降低了油品的消耗，而且减少
2、了发生火灾的危险性和对大气的污染。尤其是内浮顶罐，蒸发损耗较小，可以减少空气对油品的氧化，保证储存油品的质量，对消防比较有利。前内浮顶罐在国内外被广泛用于储存易挥发的轻质油品，是一种被推广应用的储油罐。卧式圆柱形油罐应用也极为广泛。由于它具有承受较高的正压和负压的能力，有利于减少油品的蒸发损耗，也减少了发生火灾的危险性。它可在机械，一成批制造，然后运往工地安装，便于搬运和拆迁，机动性较好。缺点是容量一般较小，用的数量多，占地面积大。它适用于小型分配油库、农村油库、城市加油站、部队野战油库或企业附属油库。在大型油库中也用来作为附属油罐使用，如放空罐和计量罐等。球形油罐具有耐压、节约材料等特点，多
3、用于石油液化气系统，也用做压力较高的溶剂储罐。1.2 设计特点：容器的设计一般由筒体，封头，法兰，支座，接口管及人孔等组成。常低压化工设备通用零件大都有标准，设计时可直接选用。本设计书主要介绍了卧式储罐的筒体，封头的设计计算，低压通用零件的选用。各项设计参数都正确参考了行业使用标准或国家标准，这样让设计有章可循，并考虑到结构方面的要求，合理的进行设计。18m储油罐设计说明书21.3 设计参数：产品主体尺寸：280083200 mm工作压力：常压主体材质：Q235-A设计温度：0350设计寿命：15 年焊接接头系数：0.85腐蚀裕量：1.5 mm水压试验压力： 盛水试漏装量系数：0.98操作介质
4、：燃料油二 产品结构分析：2.1 材料的选择 5：选择 Q235-A 碳钢钢板作为筒体焊接材料，是因为它具有适当的强度和塑性，工艺性能良好，价格低廉，因而被广泛用来制造一般的中低压容器。优质中碳钢的强度较高、韧性较好，但是焊接性能较差，不宜作接管用钢，由于接管要求焊接性能较好且塑性较好，故选择 10 号优质低碳钢的普通无缝钢管制作各型号接管。2.2 力学分析 12.2.1 厚度计算钢板厚度 =8 mm，则其厚度负偏差 C1=0.8 mm，腐蚀裕量 C2=1.5 mm，则其厚度附加量C = C1+ C2+=2.3 mm根据其设计数据可得计算厚度18m储油罐设计说明书3=2.1 mm=2t 为 Q
5、235-A 钢板在最高设计温度下的许用应力值为 77Mpa。则设计厚度=+ C2=4.6 mm名义厚度 = + C1=6 mm 有效厚度= =3.7 2.2.2 筒体与封头水压试验强度校核= 0.9 (+)2 式中 =1.23P=0.125 Mpa， 为筒体公称直径 2800 mm， 为 Q235-A 钢板的屈服强度为 235 Mpa。则有= =55.7 Mpa0.125(2800+3.7)23.70.85又有0.9 Mpa=211.5所以水压试验满足强度要求。2.2.3 筒体与封头应力校核（Q235-A 的密度为7860kg/ ）m3筒体质量= =2.8 （0.9 2+0.8） 81 V1
6、1037860 封头质量18m储油罐设计说明书4= =0.03926 7860kg=308.9 kg2 V2 附件质量=32.7 kg3则油罐总质量约为m=1779.5 kg负荷Q= = =8719.55 N8.72 KN2 1779.59.82则每个支座承受约 4.36 KN 的负荷，均分载荷就为q= = =2.84 KN/m2 2+43则圆筒中间处的轴向弯矩 m1026.4341）（24a1 2 NLAhLRFLMii筒体上半部分受压缩，下半部受拉伸支座处的圆筒横截面上的轴向弯矩 m1024.3412 62 22 NLhARFAMiia最高点处的圆筒轴向应力 MPaRmMPeem 39.1
7、82211 最低点处的圆筒轴向应力18m储油罐设计说明书5MPaRmMPeem 34.192212 最高点处支座的圆筒轴向应力（包角=120， ）1=1， 2=1MPaRmKMPReem 8.2213 最低点处支座的圆筒轴向应力 MPaRmKMPReem 92.18224 又有 max=19.34 Mpa1， 2， 3， 4 T=77 Mpa max T1， 2， 3， 42.3 产品图（产品零件图见图纸，坡口形式及参数见焊接工艺卡）三 工艺流程 2：3.1 筒体加工工艺过程检验：材料应符合国家标准要求的质量证书划线：号料、划线、筒体由三节组成切割下料：按划线尺寸切割下料18m储油罐设计说明书
8、6刨边：按图样要求刨各筒节坡口成形：卷边成形焊接：焊缝和试板组对，出去坡口及其两侧的铁锈、油污等;按焊接工艺组焊纵缝和试板检验：纵焊缝外观合格，按 JB4730-94 标准进行局部射线探伤，达到级合格要求；试板符合要求校形：校圆：E2.8 mm（E 为棱角度）焊接：按焊接工艺组对环焊缝检验：环焊缝外观合格，按 JB4730-94 标准进行局部射线探伤，达到级合格要求3.2 封头加工工艺过程检验：原材料应符合国家标准要求的质量证书划线：号料、划线、封头由整块钢板作胚料切割下料：按划线尺寸切割下料冲压成形：借助于冲压模具在水压机上完成成形（压制前先清除表面杂质和氧化皮）二次划线：号料、划线，划出封
9、头余量18m储油罐设计说明书7封头余量切割：用氧气切割割去加工余量，同时加工出坡口热处理：热处理消去成形时的残余内应力检验：外观检验，尺寸检验，合格后才与筒体相装配四 焊接工艺制定及论证 6：4.1 TIG 焊 3薄板对接焊时，可采用填丝焊，当板厚为 612 mm 时，应选用 V 型坡口。TIG 焊对材料的表面质量要求比较高，因此，焊前必须严格清理工件和焊丝表面的油垢、污物及氧化皮等。8 mm 的 Q235-A 钢板在常压下不需预热便可进行焊接。焊接时，直流正接时焊缝较窄、熔深大，钨极不过热、损耗小，而直流反接时钨极损耗快、寿命短，电弧稳定性较差，一般很少使用。TIG 焊用于根部层焊接时多选用
10、 22.5 mm 的焊丝，焊接薄工件时钨极的直径略大于焊丝直径，则取钨极直径为 3 mm。根据经验，电流一般为钨极直径的 3055 倍，当钨极直径小于或接近 3 mm 时，从计算值中减去 510A。电弧电压主要由弧长决定，弧长增加，电弧电压增大，焊缝宽度增加，熔深减小，但弧长太大易引起未焊透及咬边且保护效果也不好。电弧太短，不易操作，既看不清熔池，又容易引起短路，加大钨极烧损，容易夹钨。通常使弧长近似等于钨极直径，电弧电压在 1020V 之间。查阅资料可知，当钨极直径取 3 mm 时，速度选择范围为 160200 mm/min，即 1012 m/h。4.2 CO2气体保护焊 4当被焊工件板厚在
11、 212 mm 之间时，焊丝直径可取 1.01.4 mm。焊接时通常采用直流焊接电源，最常用直流反接性，此时电弧最稳定，熔滴由射滴过渡转变为射流过度，飞溅较小。实践经验表明，常被应用的 CO2 短路过渡的短弧焊接法，常以电流 200250A 为限，可以进行全位置焊缝焊接。此时最佳电弧电18m储油罐设计说明书8压为 2125V，常用的焊接速度范围为 2060 m/h。选用 H08Mn2SiA 作为焊丝，其中 S、P 杂质比普通的焊丝要低，焊接性能较好，也能防止 CO2 电弧的强氧化性使金属熔池金属氧化。4.3 热处理压力容器的焊后消除应力热处理（PWHT）是保证压力容器内在质量的重要技术之一。其
12、目的在于：消除焊接残余应力、冷变形应力和组装的拘束应力，软化淬硬区，改善组织，减少氢含量，尤其对合金钢，可以改善力学性能及耐蚀性，还可以稳定构件的几何尺寸。我国的压力容器安全技术监察规程明确规定：对于高压容器、中压反应器和储存容器、盛装混合液化石油气的卧式储罐、移动式压力容器等采用炉内整体热处理。 装炉时炉内温度不得高于 400； 升温速度应是可控的，且不得超过 200/h，最小可为 50/h。升温期间，加热区间任意长度为 5000 mm 内温差不应大于 120。 保温期间，最高与最低温度之差不宜大于 65。 降温速度不得超过 260/h，最小可为 50/h。 出炉时的炉温不得高于 400，北
13、方地区在冬季，可适当降低出炉温度。出炉后应在静止的空气中冷却。Q235-A 钢经电弧焊焊后热处理的温度为 600640，最短保温时间为25min。对于总装环焊缝只能采用环带加热局部热护理。局部热处理的加热温度和保温时间与进炉热处理相同。保温环带宽度从环缝的最大宽度边缘算起，每侧应不小于两倍筒体壁厚。加热带以外的的壳体延伸段应采用保温材料包覆起来，以控制纵向温度梯度。距保温温度环带边缘 3 倍壁厚处（外侧） ，壳壁的温度不宜低于环带边缘处实际温度的一半，封头则应进行应力解除热处理。五 心得体会：这次课程设计的任务是储油罐的设计，设计之前首先要对储油罐的加工流18m储油罐设计说明书9程有一个系统的
14、大概了解，包括材料的的选择，材料的加工，焊接分析、焊接过程及探伤检验都涉及到我们学过的专业知识，是对我们学过的这些知识的一个整体的的应用。在查阅资料的过程中，了解到我们平时在书本中学到的知识非常的有限，比如说图纸构画方面，要注意尺寸标注基准线的选择问题，焊接工艺卡制作时所需查阅的参数及这些参数的选择原因，还有对产品设计后的一个整体的分析和强度校核过程，这些都是我们应该学习及运用的，从而让我们能更上一个台阶，更灵活的运用它们。总之，这次在的课程设计过程中，经过老师的指点和与同学的讨论后，最终制定出了一套设计方案，收获到了设计压力容器以及压力容器制造方面的知识，能在以后的学习生活中得到更多的用处。18m储油罐设计说明书10参考文献：1 洪德晓等.压力容器设计与实用数据速查.北京：化学工业出版社.2008.2 刘湘秋.常用压力容器手册.北京：机械工业出版社.2004.3 于增瑞.钨极氩弧焊实用技术.北京：化学工业出版社.2004.4 梁文广等. CO 2气体保护焊.辽宁科学技术出版社.2007.5 张子荣.简明焊接材料选用材料第 3 版.北京：机械工业出版社.2011.6 王国璋.压力容器焊接使用手册.北京：中国石化出版社.2013.
