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1、学号：探常州大学毕业设计（论文）（2012 届）题目燃料气稳压罐设计学 生孤学 院探 专业班级探校内指导教师 探专业技术职务 探校外指导老师专业技术职务二O二年六月燃料气稳压罐的设计摘要：本设计说明书是关于燃料气温压罐的设计，主要进行储罐的材料选择、结 构设计、强度计算、焊接工艺评定及检验。本设计说明书是依据设计内容的的顺 序所编制。首先根据任务书对设计的基本参数进行了确定，根据基本参数及介质 特性对储罐筒体、封头及主要附件的材料进行了选取，然后确定了储罐的基本尺 寸及结构，接下来是对设计中所需要的附件进行选取及校核，如人孔、支座、法 兰、盘管等。强度校核是对筒体、封头、支座等进行应力校核，以
2、确保设计的合 理性及安全性。最后是焊接工艺评定任务书及预焊接工艺规程的编制，检验、压 力试验的一般规定说明。关键词：基本参数；强度校核；焊接工艺评定；压力试验The design of the fuel gas stabilization tankThe design specification is about fuel temperature pressure tank design, material selection, structural design of the tanks, strength calculation, welding procedure qualificati
3、on and inspection. The design specification of the tank is prepared according to the order of the design content. According to the mission statement on the basic parameters of the design to determine the basic parameters and media characteristics of the tank cylinder, head and main attachment materi
4、als selected, and then determine the size and structure of the tank, followed by selecting and checking the design of the required accessories, such as manhole, bearings, flange coil, etc. The strength check of stress on the cylinder, head, bearing checking ensure that the rationality of the design
5、and safety. Finally, it is the general provisions of welding procedure assignment, preliminary welding procedure specification, inspection and pressure testing.Keywords: basic parameters; strength check; welding procedure qualification; pressure test目录摘要IAbstractII目次Ill1引言11.1储罐概述11.1.1储罐分类11.1.2储罐结
6、构21.2液化石油气概述21.2.1主要用途21.2.2主要成分32设计参数确定及材料选择32.1设计参数确定32.1.1设计压力的确定32.1.2设计温度的确定32.1.3工作介质性质确定32.1.4压力容器类别42.2材料选择42.2.1筒体、封头材料选择42.2.2附件材料选择43结构设计43.1设计厚度计算43.1.1液柱静压力计算43.1.2筒体设计厚度计算43.1.3封头选型53.1.4封头设计厚度计算53.2基本尺寸设计53.2.1设计结构草图53.3附件设计及选择63.3.1接管法兰选型63.3.2紧固件选配83.3.3接管选型及校核103.3.4垫片选配103.3.5人孔选型
7、123.3.6盘管及其固定结构133.3.7支座选型154强度计算164.1筒体应力校核164.2封头应力校核174.3支座应力校核195焊接工艺评定，无损检测及压力试验205.1焊接工艺评定205.1.1焊接工艺评定一般过程205.1.2预焊接工艺规程评定表215.2无损检测315.2.1基本检测31522重复检测315.3压力试验315.3.1试验介质315.3.2试验压力315.3.3应力校核315.3.4试验温度315.3.5试验方法315.3.6合格标准316.结论32参考文献35致谢361 引言1.1 储罐概述用于储存液体或气体的钢制密封容器即为钢制储罐 1， 防腐储罐工程是石 油
8、、化工、粮油、消防、交通、冶金、国防等行业必不可少的、重要的基础设施， 我们的经济生活总是离不开大大小小的钢制储罐，钢制储罐在国民经济发展中所 起的重要作用是无可替代的。钢制储罐是储存各种液体（或气体）原料及成品的 准用设备，对于许多企业来讲没有储罐就无法正常生产。燃料气稳压罐是盘锦某公司 6 万吨/年丁基橡胶项目中的一个重要环节。燃 料气稳压罐的设计既涉及到很多相关的国家和行业标准，例如：TSG R0004-2009 固定式压力容器安全技术监察规程、GB150钢制压力容器、JB/T4731钢 制卧式容器等等，又与项目的其他设备相关联。燃料气稳压罐是卧式容器 1 中一个典型的产品，对该产品的设
9、计和制造工序的掌握和熟悉，可以使学生在压 力容器方面设计的能力和制造工艺19掌握进一步得到提高，在参加工作时能够更 快更好的适应工作、参与到工作之中。 熟悉过程装备设计及制造的相关知识， 由此可以看出压力容器在化工，石油化工生产中非常重要，我们必须了解压力容 器的特性和结构。1.1.1 储罐分类由于储存介质的不同，储罐的形式也是多种多样的。 按位置分类：可分为地上储罐、地下储罐、半地下储罐、海上储罐、 海底储罐等。按油品分类：可分为原油储罐、燃油储罐、润滑油罐、食用油罐、消 防水罐等。按用途分类：可分为生产油罐、存储油罐等。 按形式分类：可分为立式储罐、卧式储罐等。 按结构分类：可分为固定顶储
10、罐、浮顶储罐、球形储罐等。按大小分类：100 m3以上为大型储罐，多为立式储罐；100 m3以下的 为小型储罐，多为卧式储罐。按储罐的材料：储罐工程所需材料分为罐体材料和附属设施材料。罐 体材料可按抗拉屈服强度或抗拉标准强度分为低强钢和高强钢，高强钢多 用于5000 m3以上储罐；附属设施（包括抗风圈梁、锁口、盘梯、护栏等） 均采用强度较低的普通碳素结构钢，其余配件、附件则根据不同的用途采 用其他材质，制造罐体常用的国产钢材有20、20R、16Mn、Q345R、以及Q235 系列等。1.1.2 储罐的结构目前我国使用范围最广泛、制作安装技术最成熟的是拱顶储罐、浮顶 储罐和卧式储罐。拱顶储罐构造
11、：拱顶储罐是指罐顶为球冠状、罐体为圆柱形的一种钢 制容器。拱顶储罐制造简单、造价低廉，所以在国内外许多行业应用最为 广泛，最常用的容积为 1000 -10000 m3 ，目前国内拱顶储罐的最大容积已 经达到 30000 m3 。罐底：罐底由钢板拼装而成，罐底中部的钢板为中幅板，周边的钢板 为边缘板。边缘板可采用条形板，也可采用弓形板。一般情况下，储罐内 径v 16.5m时，宜采用条形边缘板，储罐内径16.5m时，宜采用弓形边缘 板。罐壁：罐壁由多圈钢板组对焊接而成，分为套筒式和直线式。套筒式 罐壁板环向焊缝采用搭接，纵向焊缝为对接。拱顶储罐多采用该形式，其 优点是便于各圈壁板组对，采用倒装法施
12、工比较安全。直线式罐壁板环向 焊缝为对接。优点是罐壁整体自上而下直径相同，特别适用于内浮顶储罐， 但组对安装要求较高、难度亦较大。罐顶：罐顶有多块扇形板组对焊接而成球冠状，罐顶内侧采用扁钢制 成加强筋，各个扇形板之间采用搭接焊缝，整个罐顶与罐壁板上部的角钢 （或称锁口）焊接成一体。 浮顶储罐的构造：浮顶储罐是由漂浮在介质表面上的浮顶和立式圆柱形罐 壁所构成。浮顶随罐内介质储量的增加或减少而升降，浮顶外缘与罐壁之 间有环形密封装置，罐内介质始终被内浮顶直接覆盖，减少介质挥发。罐底：浮顶罐的容积一般都比较大，其底板均采用弓形边缘板。 罐壁：采用直线式罐壁，对接焊缝宜打磨光滑，保证内表面平整。浮 顶
13、储罐上部为敞口，为增加壁板刚度，应根据所在地区的风载大小，罐壁 顶部需设置抗风圈梁和加强圈。浮顶：浮顶分为单盘式浮顶、双盘式浮顶和浮子式浮顶等形式。单盘 式浮顶：由若干个独立舱室组成环形浮船，其环形内侧为单盘顶板。单盘 顶板底部设有多道环形钢圈加固。其优点是造价低、好维修。双盘式浮顶： 由上盘板、下盘板和船舱边缘板所组成，由径向隔板和环向隔板隔成若干 独立的环形舱。其优点是浮力大、排水效果好。内浮顶储罐的构造：内浮顶储罐是在拱顶储罐内部增设浮顶而成，罐 内增设浮顶可减少介质的挥发损耗，外部的拱顶又可以防止雨水、积雪及 灰尘等进入罐内，保证罐内介质清洁。这种储罐主要用于储存轻质油，例 如汽油、航
14、空煤油等。内浮顶储罐采用直线式罐壁，壁板对接焊制，拱顶 按拱顶储罐的要求制作。目前国内的内浮顶有两种结构：一种是与浮顶储 罐相同的钢制浮顶；另一种是拼装成型的铝合金浮顶。卧式储罐 2的 构造：卧式储罐的容积一般都小于100 m3 ，通常用于生产环节或加油站。卧式储罐环向焊缝采用对接，纵向焊缝采用对接。圈板交互排列，取单数，使端盖直径相同。卧式储罐的端盖分为平端盖和碟形 端盖，平 端盖卧 式储 罐可承受 40kPa 内 压，碟形 端盖卧 式储 罐可 承受 0.2MPa 内压。地下卧式储罐必须设置加强环，加强还用角钢煨制而成。1.2 液化石油气概述随着石油化学工业的发展，液化石油气作为一种化工基本
15、原料和新型燃料， 已愈来愈受到人们的重视。在化工生产方面，液化石油气经过分离得到乙烯、丙 烯、丁烯、丁二烯等，用来生产合塑料、合成橡胶、合成纤维及生产医药、炸药、 染料等产品。用液化石油气作燃料，由于其热值高、无烟尘、无炭渣，操作使用 方便，已广泛地进入人们的生活领域。此外，液化石油气还用于切割金属，用于 农产品的烘烤和工业窖炉的焙烧等。1.2.1 主要用途液化石油气主要用作石油化工原料，用于烃类裂解制乙烯或蒸气转化制 合成气，可作为工业、民用、内燃机燃料。其主要质量控制指标为蒸发残 余物和硫含量等，有时也控制烯氫含量。液化石油气是一种易燃物质，空 气中含量达到一定浓度范围时，遇明火即爆炸 3。1.2.2 主要成分液化石油气是炼油厂在进行原油催化裂解与热裂解时所得到的副产品。催化裂解气的主要成份如下（%）：氢气56.甲烷10.乙烷35.乙烯3.丙 烷1620.丙烯611 .丁烷4246.丁烯56，含5个碳原子以上的烃 类 512。热裂解气的主要成份如下 （%）：氢气 12甲烷 57乙烷 57乙 烯 1618丙烷 0.5丙烯 78丁烷 0.2丁
