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1、天津理工大学专业设计说明书专业设计课程任务书学院材料科学与工程专业材料成型及控制工程设计题目80m 3液化石油气卧式储罐设计设计条件表序号项 目数 值单 位备 注1名 称液化石油气卧式储罐2用 途储存3最高工作压力1.6MPa由介质温度确定4工作温度-19505公称容积（Vg）80M36设计压力1.77 MPa7装量系数(V)0.98工作介质液化石油气9材质Q345R1. 卧式储罐结构设计(1） 结构设计：董显、刘玉琨(2） 二维结构与二维图纸：倪贝拓(3） 水压数值模拟：李高阳、张根红2. 卧式储罐焊接设计（1） 焊接工艺设计：杨嘉兴、申永成（2） 工艺卡及焊接设计图纸：魏启迪（3） 工程预
2、算：宋厚80m 3液化石油气卧式储罐设计摘 要 液化石油气储罐是盛装液化石油气的常用设备，由于该气体具有易燃易爆的特点，因此在设计这种储罐时，要注意安全与防火，和在制造、安装等方面的特点。卧式储罐结构设计是以应力分析为主要途径，以材料力学为基础，对容器的各个主要受压部分进行设计。利用ANSYS软件对进行静力学应力、应变模拟分析，得出的应力作用下的较为精确详尽的储罐响应结果,直观的再现了储油罐在应力作用下的受力情况和薄弱环节,从为储罐的设计提供了可靠的依据。在焊接过程中，采用多层多道焊，选择合理的焊接工艺措施，如控制焊接电流、电弧电压，选择材料、破口形式、焊丝焊剂、焊条等，不但能控制结构的焊接变
3、形和应力，而且能保证焊缝的组织和性能，有效提高压力容器的品质。此外，除第一层打底焊外，每层都要捶击消除应力，每道焊缝都要清渣，防止夹渣，焊缝要圆滑过渡，防止应力集中。同时，在工程预算方面，从原材料花费、焊接相关花费、人工费几个方面进行统计估算。关键词：卧式储罐，结构设计，模拟分析，焊接工艺，工程预算80m3 LIQUEFIED OIL TANK STRUCTURE DESIGNABSTRACTLiquefied petroleum gas storage tank is holding the commonly used equipment, liquefied petroleum gas (
4、LPG) due to the characteristics of the gas is flammable and explosive, so in the design of the tank, pay attention to the safety and fire protection, and in the aspect of manufacture, installation, etc. Horizontal tank structure design is based on stress analysis as the main way, on the basis of mec
5、hanics of materials, to design the main compression portion of the container. Using ANSYS software to the stress, strain simulation statics analysis, it is concluded that the stress under the action of response result more accurate and detailed tank, intuitive reproduce the force of the oil tank und
6、er the effect of stress and the weak link, from the design provides a reliable basis for storage tank. In the welding process, the use of multi-layer welding, multichannel selecting rational welding process measures,Such as control welding current, arc voltage, material selection, crevasse form, flu
7、x welding wire, welding wire, etc., not only can control the welding deformation and stress of structure, and can guarantee organization and properties of the weld, effectively improve the quality of the pressure vessel. In addition, in addition to the first layer of backing welding, each layer to t
8、hump of eliminating stress and every way weld slag removal, preventing slag, weld to smooth the transition, prevent stress concentration. At the same time, in the aspect of engineering budget, from raw materials costs, welding related costs and labor statistical estimation.KEY WORDS: Horizontal tank
9、,Structure design,Simulation analysis, Welding process,Project budg3天津理工大学本科生专业设计说明书专业设计课程任务书1摘 要2ABSTRACT3第一章 设计参数的选择61.1液化石油气参数的确定61.2设计温度61.3设计压力61.4 设计储量71.5 主要元件材料的选择81.5.1筒体材料的选择81.5.2鞍座材料的选择81.5.3地脚螺栓的材料选择8第二章 容器的结构设计92.1筒体和封头的设计92.1.1 筒体设计92.1.2封头设计92.3筒体厚度计算102.4封头厚度计算10第三章 零部件的确定123.1开孔和选取
10、法兰分析123.1.1人孔的设计123.1.2 接管和法兰133.1.3 垫片153.1.4 螺栓（螺柱）的选择153.1.5液位计的设计163.2鞍座选型和结构设计173.2.1鞍座选型173.2.2 鞍座位置的确定183.3开孔补强193.3.1补强及补强方法判别193.3.2开孔所需补强面积203.3.3有效补强范围203.3.4有效补强面积21第四章 应力校核234.1 圆筒轴向弯矩计算234.1.1 圆筒中间截面上的轴向弯矩234.1.2 支座截面处的弯矩244.2 圆筒轴向应力计算并校核254.2.1 圆筒中间截面上的轴向应力254.2.2 由压力及轴向弯矩引起的轴向应力计算并校核
11、254.2.3 圆筒轴向应力校核264.3 切向剪应力的计算及校核264.4 鞍座应力计算并校核274.5地震引起的地脚螺栓应力294.5.1倾覆力矩计算294.5.2由倾覆力矩引起的地脚螺栓拉应力304.5.3由地震引起的地脚螺栓剪应力30第五章 水压数值模拟315.1设定分析作业名和标题315.1.1 定义工作文件名315.1.2 定义工作标题315.1.3 更改工作文件储存路径315.1.4 定义分析类型315.2实体建模315.2.1 生成椭圆封头截面315.2.2 建立椭圆局部坐标系315.2.3 生成成容圆柱部分截面315.2.4生成1/4罐体325.2.5 工作平面旋转325.2
12、.6 激活总体直角坐标系，映射几何体335.3网格划分335.3.1 定义单元类型335.3.2 选择单元体335.3.3 定义材料属性335.3.4 切分容器罐模型345.3.5 自定义网格345.4添加位置约束355.4.1 设计压力为1.77MPA的模拟过程355.4.2 最高工作压力为1.6MPA的模拟过程365.5求解375.6后处理查看变形图375.6.1 设计压力为1.77MPA的后处理模拟375.6.2 最高工作压力为1.6MPA的后处理模拟415.7结论45第六章 焊接工艺参数的选择466.1母材焊接性466.2母材碳当量估测46第七章 焊接方法的选择477.1 焊接方法的选
13、择477.2焊接设备477.2.1手弧焊机477.2.2埋弧焊机48第八章 焊接材料选择508.1焊接材料选用原则508.2焊条电弧焊焊接材料518.3埋弧焊焊接材料选择518.3.1焊丝的选择518.3.2焊剂的选择52第九章 焊接工艺参数的选择539.1埋弧焊工艺参数的选择539.1.1焊接电流539.1.2电弧电压539.1.3焊接速度539.1.4焊丝直径与伸出长度539.1.5其他539.2焊条电弧焊焊接工艺参数选择549.2.1确定焊条直径549.2.2焊接电流的确定549.2.3焊接电压的确定559.2.4焊接速度V的确定559.2.5层数的确定559.2.6焊钳，焊接电缆的确定
14、56第十章 焊接顺序5710.1焊缝位置及说明5710.2焊接顺序58第十一章 焊接工艺5911.1铁板弯曲成筒的焊接焊缝5911.1.1 工艺要求5911.1.2 工艺顺序5911.2筒体环向焊缝6011.2.1 工艺要求6011.2.2 工艺顺序6011.2.3焊接操作6011.3法兰与接管焊缝6111.4筒体与接管焊缝63第十二章 焊材的消耗及造价6512.1原材料花费6512.2 焊接相关花费6512.3人工花费6612.4工程预算表66第十三章 焊接工艺实施阶段6813.1 焊前准备6813.2成型6813.2.1 筒体成型（卷板）6813.2.2 封头6913.3 焊后处理7013.3.1检验7013.3.2技术要求7013.3.3焊后热处理7113.3.4涂装7113.3.5返修71结论72参考文献73谢 辞74第一章 设计参数的选择1.1液化石油气参数的确定 液化石油气的主要组成部分由于石油产地的不同，各地石油气组成成分也不同。取产自新疆克拉玛依油田的液化石油气，其具体成分如下：表1.1 液化石油气组成成分
