压力容器的设计步骤VIP专享VIP免费

储气罐——压力容器的设计步骤1.确定压力容器设备的各项参数：压力，介质，温度最高工作压力为1.5MPa，工作温度为常温20℃，工作介质为压缩空气，容积为2m3确定压力容器的类型容器类别的划分在国家质量技术监督局所颁发的《压力容器安全技术监察规程》（以下简称容规）第一章中有详细的规定，主要是根据工作压力的大小、介质的危害性和容器破坏时的危害性来划分。储气罐为低压（<1.6MPa）且介质无毒不易燃，应为第Ⅰ类容器。2.确定设计参数（1）确定设计压力容器的最高工作压力为1.5MPa，设计压力取值为最高工作压力的1.05～1.10倍。取1.05还是取1.10，取决于介质的危害性和容器所附带的安全装置。介质无害或装有安全阀等就可以取下限1.05，否则上限1.10。介质为压缩空气，管路中有泄压装置，符合取下限的条件，则得到设计压力为Pc=1.05x1.4（2）确定设计温度一般是在用户提供的工作温度的基础上，再考虑容器环境温度而得。如在室外在工作，无保温，容器工作温度为30℃，冬季环境温度最低可到－20℃，则设计温度就应该按容器可能达到的最恶劣的温度确定为－20℃。《容规》提供了一些设计所需的气象资料供参考。假定在容器在室内工作，取常温为设计温度。（3）确定几何容积按结构设计完成后的实际容积填写。（4）确定腐蚀裕量根据受压元件的材质、介质对受压元件的腐蚀率、容器使用环境和容器的使用寿命来确定。先选定受压元件的材质，再确定腐蚀裕量。《容规》对一些常见介质的腐蚀裕量进行了一些规定。工作介质对受压元件的腐蚀率主要按实测数据和经验来确定，受使用环境影响很大，变数很多，目前无现成的数据。介质无腐蚀的容器，其腐蚀裕量取1～2mm即可满足使用寿命的要求。取腐蚀裕量为2mm。（5）确定焊缝系数焊缝系数的标准叫法叫焊接接头系数，GB150对其取值与焊缝检测百分比进行了规定。具体取值，可以按《容规》所规定的种情况选择：其焊缝系数取1，即焊接接头应进行100%的无损检测，其他情况一般选焊缝系数为0.85。本例选焊缝系数为0.85。（6）主要受压元件材质的确定材质的确定在满足安全和使用条件的前提下，还要考虑工艺性和经济性。GB150对材料的使用有规定。比较常用的材料有Q235，16MnR和0Cr18Ni9这几种材料。1.0Cr18Ni9一般用于低于－20℃的低温容器和对介质有洁净要求的容器，如低温分离器、氟利昂蒸发器等；2.16MnR一般用于对安全性要求较高、使用Q235-B时壁厚较大的容器，如油、天然气等。3.Q235-B使用最广也最经济，GB150第9页对其使用条件作了详细规定：规定设计压力≤1.6MPa；钢板使用温度0℃~350℃；用于壳体时厚度不得大于20mm，且不得用于高度危害的介质。储气罐使用压力、温度和介质都符合Q235-B的条件，厚度还未知，若超过了20mm，能使用16MnR。暂定使用Q235-B。3.确定设备基本尺寸（1）确定容器直径首先要确定容器直径。如果是圆筒型压力容器，一般取长径比为2～5，很多情况下取2～3就可以了。本例要求容器的几何容积为2m3。先设定直径，再根据此直径和容积求出筒体高度，验算其长径比。设定的直径应符合封头的规格。有了容器直径，可按照GB150公式计算出厚度。此厚度即为计算厚度，其名义厚度为计算厚度与腐蚀裕量之和，再向上圆整到钢板的商品厚度。如果腐蚀裕量为2mm，与计算厚度之和为10.30mm，与之最接近的钢板商品厚度为12mm，故确定容器厚度为12mm，并且此值符合Q235-B对厚度不超过20mm的要求。另外本例若选择腐蚀裕量为1mm经济性会好得多，可以思考一下为什么？至此，得到容器外形。（2）按照工艺要求确定配置各管口的法兰和接管。容器上开孔要符合GB150的规定，要进行补强计算，如满足GB150不需补强的条件，可不必再计算补强。应尽量满足GB15条件，安全性和经济性都最好，避免增加补强圈。法兰及其密封面型式法兰及其密封面型式是设计协议书中要求的，1.压力等级必须高于设计压力；2.其材质一般与筒体相同；3.确定管口在壳体上的位置时，在空间较为紧张的情况下，一般也应保持焊缝与焊缝间的距离不小于50mm，以避免焊接热影响区的相互叠加。检查孔除了用户要求的管口外，《容规》第45条（p26）还对检查孔的设置进行了规定。本例直径为1000mm...