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1、18m储油罐设计说明书一 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，而且减少了发生火灾的危
2、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，多用于石油液化气
3、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。1.3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：燃料油二 产品结构分析：2.1 材料的选择
4、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=PDi2t-P=2.1 mmt为Q235-A钢板在最高设计温度下的许用应力值为77Mpa。则设计厚度d=+
5、C2=4.6 mm 名义厚度 n= d+ C1=6 mm有效厚度 e=n-C=3.7 mm2.2.2 筒体与封头水压试验强度校核t=PT(Di+e)2e0.9s 式中PT=1.23P=0.125 Mpa，Di为筒体公称直径2800 mm，s为Q235-A钢板的屈服强度为235 Mpa。则有t=0.125(2800+3.7)23.70.85=55.7 Mpa又有0.9s=211.5 Mpa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m1=V1=2.8（0.92+0.8）810-37860 kg封头质量 m2=V2=0.03926786
6、0kg=308.9 kg附件质量m3=32.7 kg则油罐总质量约为m=1779.5 kg负荷Q=mg2=1779.59.82=8719.55 N8.72 KN 则每个支座承受约4.36 KN的负荷，均分载荷就为q=2FL=2QL+4hi3=2.84 KN/m则圆筒中间处的轴向弯矩 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最高点处的圆筒轴向应力最低点处的圆筒轴向应力最高点处支座的圆筒轴向应力（包角=120，K1=1，K2=1）最低点处支座的圆筒轴向应力又有1，2，3，4max=19.34 MpaT=77 Mpa1，2，3，4maxT2.3 产品图（产品零件图见图纸，坡口形
7、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
8、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，划出封头余量封头余量切割：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、
9、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/
10、min，即1012 m/h。4.2 CO2气体保护焊4当被焊工件板厚在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
11、重要技术之一。其目的在于：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，北方地
12、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程有一个系统的大概了解，包括材料的的选择，材料的加工
13、，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。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. CO2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.2013.1
