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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,
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