焊接结构设计-沈阳理工大学课程设计论文.doc

目录 1 基本技术参数的设定 2 1.1 钢板材料的选择 2 1.2 公称直径的选择 2 1.3 设计温度 2 1.4 设计压力p 2 1.5 焊接接头系数φ 3 1.6 设计寿命 3 1.7 圆筒厚度的选择 3 2 容器的结构设计 4 2.1 封头的设计 4 2.1.1 封头厚度的设计 4 2.1.2 封头的结构尺寸 4 2.2 鞍座的结构和选用 5 2.2.1 鞍座型号的选择 5 2.2.2 鞍座位置的设定 7 2.3 压力容器常用零部件及安全附件的选用 8 2.3.1 人孔的选择 8 2.3.2 接管和法兰的设计 11 2.3.3 垫片的设计 12 2.3.4 螺栓（螺柱）的设计 13 2.3.5 液面计的选择 14 2.3.6 压力表和温度计的选择 14 3 容器强度的校核 15 3.1 液压试验的应力强度校核 15 3.2 圆筒轴向弯矩计算 15 3.3 圆筒轴向应力计算及校核 17 3.4 圆筒及封头切向剪应力的计算及校核 19 3.4.1 圆筒切向剪应力的计算 19 3.4.2 切向剪应力的校核 20 3.5 鞍座的设计及校核 21 3.5.1 腹板水平分力及强度校核 21 3.6 开孔补强的计算及校核 22 3.6.1 补强设计方法判别 22 3.6.2 有效补强范围 23 3.6.3 有效高度的确定 23 3.6.4 补强面积的计算 23 4 卧式储罐的焊接 25 4.1 焊接接头与坡口 25 4.1.1 焊接接头 25 4.1.2 焊接坡口 26 4.2 焊接顺序 27 4.2.1 焊前清理 27 4.2.2 焊接过程和顺序 27 4.2.3 焊后处理 28 4.2.4 注意事项 28 特别鸣谢 30 参考文献 31 绪论 近年，压力容器被广泛应用于现代的工业、民用及军用等部门。压力容器在社会各行各业的生产、储存、运输等方面具有不可取代的地位，在发展国民经济、巩固国防、解决人们衣食住行等方面起着极为重要的作用。 目前我国普遍采用常温压力贮罐, 常温贮罐一般有两种形式: 球形贮罐和圆筒形贮罐。球形贮罐和圆筒形贮罐相比: 前者具有投资少, 金属耗量少, 占地面积少等优点, 但加工制造及安装复杂, 焊接工作量大, 故安装费用较高。一般贮存总量大于500或单罐容积大于200时选用球形贮罐比较经济; 而圆筒形贮罐具有加工制造安装简单, 安装费用少等优点, 但金属耗量大占地面积大, 所以在总贮量小于500, 单罐容积小于100时选用卧式贮罐比较经济。圆筒形贮罐按安装方式可分为卧式和立式两种。一般选用卧式圆筒形贮罐, 只有某些特殊情况下(站内地方受限制等) 才选用立式。本文主要讨论卧式圆筒形浓硫酸贮罐的设计。 本储罐的焊接结构主要设计了筒体壁厚，支座，封头，法兰，加强圈等。根据储存介质的要求来进行储罐的选材，本次设计的介质为浓硫酸，储体选用Q-235B。根据施工现场的环境要求及罐体厚度等选择合适的焊接方法。设计的封头为标准椭圆形封头，设计的支座为鞍式支座。 卧式浓硫酸贮罐设计的特点，应按GB150《钢制压力容器》进行制造、试验和验收; 并接受劳动部颁发《压力容器安全技术监察规程》(简称容规) 的监督。贮罐主要有筒体、封头、人孔、支座以及各种接管组成。贮罐上设有排污管以及安全阀、压力表、温度计、液面计等。  基本技术参数的设定 钢板材料的选择 因为储存介质为浓硫酸，温度为常温，会与铁、铝发生钝化，表面形成一层致密的保护膜，并结合经济成本选择碳素结构钢Q235C钢板。 根据GB 713-2008《锅炉和压力容器用钢板》对Q235C钢板用于压力容器制造。 使用规定如下： a.容器的设计压力小于1.6MPa； b.容器的设计温度：Q235C钢板为0~300℃； c.用于容器壳体的钢板厚度：Q235C不大于40mm。 公称直径的选择 设圆筒内径为D，一般卧式容器的长径比应控制在L/D=2~6（antocad压力容器设计p66），该设计中筒体长度为L=3D，选用标准椭圆封头EHA，充装系数为0.9，椭圆封头的容积为V?=4/3(a.b2)=D3/24,V?=(πD2/4).L则其体积可表示为： 由此可得D=2769mm，根据GB/T 9019-2001 《压力容器公称直径》表1圆整为D=2800mm。 设计温度 设计温度是指压力容器在正常工作情况下，设定的元件金属温度（沿元件金属截面的温度平均值）。设计温度与设计压力一起作为设计载荷条件。对于0℃以上工作的金属材料，设计温度不得低于元件金属在工作状态下可能达到的最高温度;对于0℃以下工作的金属材料，设计温度不得高于元件金属可能达到的最低温度。该容器使用温度为常温，所以设计温度为50℃。 设计压力p 设计压力p是指设定的容器顶部的最高压力，与相应的设计温度一起作为设计载荷条