立方米石油液化气储罐.doc

(完整word版)立方米石油液化气储罐
设计摘要
储罐是石油液化气储存的重要设备之一，石油液化气主要成分：乙烯、乙烷、丙烷、丙烯、丁烷、丁烯等；这些化学成分都对工艺设备腐蚀，在生产过程中设备盛装的介质还具有高温、高压、高真空、易燃易爆的特性，甚至是有毒的气体或液体。根据以上的特点，确定其设备结构、工艺参数、零部件。在设备生产过程中，没有连续运转的安全可靠性，在一定的操作条件下（如温度、压力等）有足够的机械强度；具有优良的耐腐蚀性能；具有良好的密封性能；高效率、低耗能。
关键词：储罐　　　设备结构　　工艺参数　　机械强度　　耐腐蚀强度　　密封性能

前言
在与普通机械设备相比，对于处理如气体、液体等流体材料为主的化工设备，其所处的工艺条件和过程都比较复杂。尤其在化学工业、石油化工部门使用的设备，多数情况下是在高温、低温、高压、高真空、强腐蚀、易燃易爆、有毒的苛刻条件下操作，加之生产过程具有连续性和自动化程度高的特点，这就需要要求在役设备既要安全可靠地运行，又要满足工艺过程的要求，同时还应具有较高的经济技术指标以及易于操作和维护的特点。
生产过程苛刻的操作条件决定了设备必须可靠运行，为了保证其安全运行，防止事故发生，化工设备应该具有足够的能力来承受使用寿命内可能遇到的各种外来载荷。就是要求所使用的设备具有足够强度、韧性和刚度，以及良好的密封性和耐腐蚀性。
化工设备是由不同的材料制造而成的，其安全性与材料的强度密度切相关。在相同的设计条件下，提高材料强度无疑可以保证设备具有较高的安全性。
由于材料、焊接和使用等方面的原因，化工设备不可避免地会出现各种各样的缺陷；在选材时充分考虑材料在破坏前吸收变形能量的能力水平，并注意材料强度和韧性的合理搭配。设备的设计应该确保具有足够的强度抵抗变形能力。
在相同工艺条件下，为了获得较好的效果，设备可以使用不同的结构内件、附件等。并充分利用材料性能，使用简单和易于保证质量的制造方法，减少加工量，降低制造成本。化工设备除了要满足工艺条件和考虑经济性能，使设备操作简单，便于维护和控制；在结构设计上就应该考虑易损零部件的可维护性和可修理性。
对于化工设备提出的基本要求比较多，全部满足显然是比较困难的，但是主要还是化工设备的安全性、工艺性和经济性，且核心是安全性要求。由此，可以针对化工设备的具体使用情况，优先考虑主要要求，再适当兼顾次要要求。

一、设计条件：
1、工作压力： 1.5 MPa
2、工作温度： 30℃
3、物料密度： 0.45×103 Kg/m3
4、设备材料： Q345R
5、设备总容积： 20 m3
6、充装系数： 0.85
7、焊接接头系数： 1.0
8、腐蚀裕度： 1.5 mm
9、设备简图： 见下图

10、管口表：
管口符号
公称尺寸
用 途
管口符号
公称尺寸
用 途
a1～2
20
液面计
g
50
排污口
B
500
人 孔
h
50
气相平衡口
C
20
温度计口
i
50
气相口
D
20
压力计口
j
50
出液口
e1~2
100
安全阀
k
50
进液口
F
50
排空口
l
20
连通管排污口

二、方案论证
（１）、结构方案
石油液化气储罐是圆筒形容器；具有制造容易，安装内件方便，承压能力较强等特点。
圆筒形容器是由筒体（筒身）、封头（端盖）、密封装置、人孔、接管和支座等６个部件组成。筒体和封头是用板材卷制而成的具有典型几何形状的焊接构件，构成了整个压力容器实现化学反应或储存物料的压力空间，是压力容器是主要的受压元件。
压力容器使用的密封装置较多，其主要目的是在压力容器某一可能发生介质泄露而需要加入密封的部位设置一个完善的物理壁垒；保证压力容器正常、安全可靠运行的又一个重要部件。
因为工艺过程的要求和检修的需求，在压力容器的管体和封头上开设有不同尺寸的安装孔和工艺接管，如：人孔、物料进出口接管以及安装压力表、液面计、安全阀和各类检测仪的接管等。
在压力容器壳体上开孔后，器壁会因去除一部分承载的材料而强度被削弱，并使容器结构出现局部的的不连续；对筒体和封头上开设的孔，当尺寸超过某一规定值后，就要进行开孔补强设计，选用合理的补强结构，确保压力容器所需的强度。
支座是支撑和固定设备的一个基础部件，通常是由板材或成型材组焊而成；该石油液化气储罐采用了卧式支座。根据容器的质量、结构、承受的载荷以及操作和维修要求来选定的，压力容器采用的是卧式支座中的一种典型结构的，现拟用鞍式支座。
（２）、材料选用方案
储存压力容器主要用于储存或盛装气体、液体、液化气体等介质的压力容器；现为液化石油气储罐。根据«固定式压力容器安全技术监察规程»采用了既考虑容器的压力等级、容积大小，又考虑介质危害程度以及在生产过程中的作用的分类方法，将此容器划分到第二类压力容器。
根据«化工设备»第十页，压力容器用钢要求：
根据工作环境和操作条件，压力容器用钢应具有较高的强度，同时应有良好的朔性、韧性和优良的焊接性能，另外还要满足耐腐蚀要求。
①压力容器需要承受压力或其他载荷，钢材应该具有足够的强度。压力容器的强度指标是确定壁厚的依据，但钢材的各项力学性能相互联系又相互制约，因此，选材时不能单看强度，而要全面分析。材料强度过低，势必要增强容器元件的厚度；但无原则地选用高强度的材料，将会带来材料和制造成本的提高以及抗脆断能力的降低。
②在考虑强度要求的同时，钢材应有良好的韧性。在压力容器的结构上不可避免地会有小圆角或缺口结构；在焊接制造中也不可能没有如气孔、夹渣、未焊透、未溶合等缺陷，甚至裂纹。这些都会在容器的局部位置形成应力集中，这时就要求材料应具有良好的韧性，以防止因载荷波动、冲击、过载或低温而造成压力容器的裂纹。
③从制造工艺考虑，钢材还要有良好的焊接性能和较好的冷（热）加工性能。压力容器多数情况下是用钢材采用冷（热）卷，热冲压成型以及焊接等加工工艺制造出来的；要求材料应具有良好的塑性和焊接性能，以保证冷卷和热冲时不断裂，而且能得到质量可靠的焊接结构。
④为了满足工艺条件需要，钢材应具有较好的耐腐蚀能力。
⑤考虑到压力容器的使用性能，钢中的硫和磷含量应较低。因为硫和磷是最主要的有害元素。硫能促进非金属夹杂物的形成，是塑性和韧性降低；磷元素尽管能够提高钢材的强度，但会增加钢材的脆性，特别低温的脆性。压力容器用钢的硫和磷含量就要求分别低于0.02%和0.03%。
钢材所具有的各种性能都是通过钢中化学成分的设计或采用不同的热处理方法来获得的，为了保证钢材的使用质量，压力容器制造厂在接受钢厂来货时，都需要按照钢材的质量保证书，对于保证钢材基本要求的化学成分、抗拉强度、屈服强度、断后伸长率、冲击功等指标进行检查。有必要时要进行100%无损检测。
压力容器用碳素钢和低合金钢板，这类材料属于一般压力容器专用钢板。其中低合金钢是在普通结构钢的基础上加入了少量或微量的合金元素，如：Mn、Si、Mo、V、Ni、Cr等，从而使钢材的强度和综合力学性能得到明显改善。中国GB713-2008«锅炉与压力容器用钢板»提供了多个钢板品种，根据设计条件给出设备材料为Q345R，工作温度30°C，符合（《化工设备》表1—2 压力容器用碳素钢和低合金钢板使用性能）；厚度范围6~16mm，使用温度范围-20~475°C。
Q345R是在低碳钢的基础上加入合金元素Mn而得到的低合金钢。与20R钢相比，含碳量相仿，但加入适量的Mn元素后，使Q345R的强度显著提高。

三、筒体设计
一、强度计算
1、设计条件：
工作压力： 1.5 MPa
工作温度： 30℃
物料密度： 0.45×103 Kg/m3
设备材料： Q345R
设备总容积： 20 m3
充装系数： 0.85
焊接接头系数： 1.0
腐蚀裕度： 1.5 mm
2、压力容器壁厚的计算：
①设计温度选用（根据《化工设备》第48页表3—3）；
设计温度t：
t=+20=30+20=50°C
设计温度t为50°C
②设计压力P:
根据《化工设备》第47页所述：当容器上装有安全阀时考虑到安全阀开启动作的滞后，容器不能及时泄压，设计压力P不得低于安全阀的开启压力[开启压力是指阀瓣在运行条件下开始升起，介质连续排除的瞬间时压力其值小于或等于（1.05~1.1）倍容器的工作压力].
所以≥(1.05~1.1)
因此
=1.05×=1.05×1.5=1.57
根据《化工设备》第8页:内压容器按压力大小分等级可知：因=1.57，所以该容器属于低压容器（代号L）:0.1≤<1.6。
为了对不同安全要求的压力容器进行更好的技术管理和监督检查，《固定式压力容器安全技术监察规程》采用了既考虑容器的压力等级、容积大小，又考虑介质危害程度以及在生产过程中的作用的分类方法，将压力容器划分成了三个类别。
根据第三类压力容器情况为：易燃或毒性程度为中度危害介质，且乘积大于10﹒的中压储存容器。因此，该储存容器属于第三压力容器。
③压力容器的公称直径DN:
根据《化工设备》第61页所述：规定公称直径的目的是使容器的直径成为以系列规定的数值，以便零部件的标准化，以符号DN表示，单位为mm。用钢卷制而成的筒体，其公称直径即等于内径（），现行标准中规定的压力容器公称直径系列，封头的公称直径与筒体一致。
根据NB/T47001-2009《钢制液化石油气卧式储罐型式与基本参数》第286页，表4所取：取压力容器公称直径DN=2000mm；根据JB/T4746-2002《钢制压力容器用封头》查得：DN2000封头容积Vf=1.1257
因此：
筒体的体积为V=20-2Vf
V=20-2×1.1257=17.7486 m3
筒体高h(或l)为：
h=V/π=5649.5mm 经圆整得：h=5700mm
取DN=2000mm
得h=5700mm
筒体周长C=6283mm
④储存量W《容规》宣贯第三章设计
介质为液化气体（含液化石油气）的固定式压力容器设计储存量；W=Φν（Ф—充装系数0.85，ν—压力容器的容积；—物料密度：0.45×103 Kg/m3
W=Φν=7.65t
⑤确定筒体厚度：
根据《化工设备》第59页所述：双面焊对接接头，100%无损检测Ф=1.0。
设计压力： 1.57 MPa
设计温度： t=50°C
容器公称直径： DN=2000mm
腐蚀裕度： 1.5 mm
设备材料： Q345R
Q345R钢板在50°C的许用应力由（《化工设备》第50页表3—6 查取，估计壁厚在6～16mm之间，故=170 MPa，将数据代入公式δ=得到储罐筒体计算厚度：
δ===9.27mm
设计厚度：
=+=10.77mm
根据GB713-2008《锅炉与压力容器用钢板》第2页5.2条款查得：
钢板厚度的负偏差：=0.3mm
因而钢板的名义厚度：
=+=11.07mm
根据钢板厚度规格，其取名义厚度圆整为：
=12mm
因此，计算得出的厚度符合估计厚度的范围内符合要求。
3、筒体强度计算与板料的选择：
直径之比：
===1.012
因此
=1.012≤1.2
所以该容器属于薄壁容器。
①经向应力为：
根据《化工设备》第25页式（2—1），圆筒横截面的经向应力为：
===65.4MPa≤
圆筒横截面的受力分析：

②环向应力为：
根据《化工设备》第25页式（2—2），圆筒纵截面的经向应力为：
==2=130.8 MPa≤。
圆筒纵截面的受力分析：

③板料的选择
12mm厚的Q345R钢板的（宽×长）有：1800×8000mm、2000×8000mm、2000×10000mm：根据前面的计算得到筒体长度为5700mm，筒体的周长C=πDN=6283mm，DN=2000mm；根据以上的板材尺寸，选择2000×8000mm规格；计算如下，
板料（n）张=3（张）
余料为：6000-5700=300mm
长度的余料为：8000-6283=1717mm
经计算，规格为2000×8000mm剩余的余料最少，因此选该规格为最佳方案。
4、圆筒体的号料与划线
①号料的方法及要求
根据以上所计算得尺寸，在远离切割线的中间部位进行标记。如下图：

根据《化工设备制造技术》第51页的号料工序要求如下：
A、号料前要核对所号原料的材质和规格应于施工图纸及工艺技术文件一致；
B、号料的标记要清晰。
②划线的内容和要求
由于钢板原材料在宽度及长度方向上都存在偏差，相邻两板边互相不垂直，不能直接投料来卷制圆筒，因此首先要对板边进行“找正”。在找正后的矩形板料上再按筒体展开尺寸进行划线。首先要划线实际用料线，即下料切割并经过边缘加工以后要保证的尺寸线，然后根据切割方法的不同在实际用料线外围放大到一定尺寸后划出切割线。具体如下图：

根据《化工设备制造技术》第53页可得：不同切割线方法的切割加工余量；
自动气割：4~5mm；
手工气割：6~7mm；
手工等离子切割：8~10mm。
划线的具体要求：
①划线前应首先检查板料的平整度及表面质量，检查板边是否存在重皮、“缺肉”、弯折、斜边及裂纹等缺陷。
②板料上应准确划出实际用料线、切割线、检查线和中心线，其划线尺寸允许下偏差为零，上偏差为+2.0mm，两对角线之差为4.0mm。
③确认无误后方可切割。
5、筒体的直线度允差
根据《化工设备制造技术》第111页可知：壳体直线度是用0.5mm的钢丝两端用滑轮支撑并悬垂重物进行度量，在沿圆角0°、90°、180°、270°四个方位测量。壳体直线度随壳体长度的不同而要求不同，具体控制指标为：
筒体直线度为≤H/1000,
因此该直线度为：5.7mm。
6、筒体的基本尺寸
筒体的长度l=5700mm
公称直径DN=2000mm
筒体的壁厚：=12mm
7、筒体的焊接坡口选择
根据《化工设备制造技术》第139页坡口的选择以及筒体的工艺条件的要求，筒体的焊接坡口为V型坡口；V形坡口形状简单，加工方便，是最常用的坡口形式，12mm以上一般可考虑开单面坡口，双面焊接，但是背面施焊前应清好根。焊接坡口的基本形式如下图所示：

以上的V型坡口用于筒体的纵焊缝于环焊缝，其焊缝工艺施行“焊接工艺卡”上得要求。
8、筒体的卷板和校圆工艺
（1）、弯卷前的准备工作
钢材具有良好的塑性、焊接性能和较好的冷（热）加工性能。压力容器多数情况下是用钢材采用冷卷。卷圆前，钢板两端板边必须首先进行预弯，应根据筒体直径、材料性能及厚度以及卷板机的工作能力等因素综合考虑，选择卷板机自预弯、采用胎板预弯或采用压力机压头预弯工艺。
（2）、筒体的校圆
纵向焊接接头焊完后,需清除氧化皮、焊接飞溅及焊疤后，采用滚板机进行校圆。校圆时,应调整好辊间的平行度,并使圆筒中心与中间辊互相平行。校圆用的样板应与滚圆用的样板一致。
9、筒体制造工艺卡（另附）
10、筒体焊接工艺卡（另附）
11、筒体图纸（另附）

四、封头设计
一、封头结构和计算
1、封头结构
由于椭圆形封头的椭球部分线曲率变化平滑连续，故应力分布比较均匀。且椭圆形封头深度半球形封头小得多，易于冲压成型，是目前中低压容器中应用较为普遍的一种封头形式；故选椭圆形封头。如下图：

2、封头的设计计算
①、最大综合应力
根据《化工设备》第三章第三节可知：受内压的椭圆形封头最大综合应力与椭圆形封头长短轴的比值，即a/b=[a=（）/2，b=（h为封头曲面深度），故=]有关。工程上对=1.0~2.6的椭圆形封头，引入行状系数K，由此得到最大综合应力为：
= （3—12）
式中K—椭圆形封头形状系数，其K值根据=，按《化工设备》第三章第三节表3—18 （椭圆形封头形状系数K值）查取：
选取标准椭圆形封头，其==2，K=1。
取封头的厚度与筒体的厚度值一样，其设计压力P与直径D值一样，
其=12mm
P=1.57MPa
D=2024mm
因为：==2，所以=500mm
将其代入（3--12）得
==130.8MPa
因封头的材料与筒体的板材一致，为Q345R；其许用应力为=170MPa，其单面焊对接接头100%无损检测=1.0。
因此
=130.8MPa≤
②封头直边段高度h及作用
根据《化工设备》第三章第三节表3—17 （椭圆形封头材料、厚度和直边高度的对应关系）查取：
H=25mm
直边段的作用是避免筒体与封头间的环向连接焊缝处出现边缘应力与热应力叠加，以改善焊接的受力情况。
③封头厚度的计算
标准椭圆形封头的厚度计算公式：
==9.25mm，
腐蚀裕量：=1.5mm，
根据GB713-2008《锅炉与压力容器用钢板》第2页5.2条款查得：
钢板厚度负偏差：=0.3mm
因此=++=11.05mm
从计算结果可以知道，标准椭圆形封头厚度大致和其相连接的圆筒厚度相等；因此，筒体和封头即可采用等厚度钢板进行制造。这部仅给选材带来方便，也方便与筒体和封头的焊接加工，故工程上多选用标准椭圆形封头作为圆筒形容器的端盖。
因此，封头厚度与筒体的厚度一样，=12mm
④最大允许工作压力
椭圆形封头最大允许工作压力公式：
=
将其数值代入上式得：
==2.03MPa
因此P=1.57MPa≤=2.03MPa
故符合要求。
按上面的计算公式，椭圆形封头虽然满足强度要求，但仍有可能发生周向屈服。目前，工程上采用限制椭圆形封头最小厚度的方法解决这一问题，即标准椭圆形封头的有效厚度应不小于封头内直径的0.15%（3.0mm）。
⑤椭圆形封头的基本尺寸
椭圆形封头的公称直径：DN=2000mm；
封头曲面深度：=500mm；
封头钢板的厚度：=12mm；
封头的直边段：h=25mm。
⑥封头的容积计算：
=0.1309=1.0472 m3
直边段的容积：
=hπ=0.07854 m3
整个封头的容积（包括直边段）；
=+=1.1257 m3
3、封头焊接坡口的选择
根据封头钢板的厚度与《化工设备制造技术》第139页来选择；该封头的坡口为V形坡口。V形坡口形状简单，加工方便，是最常用的坡口形式，12mm以上一般可考虑开单面坡口，双面焊接，但是背面施焊前应清好根。
封头焊接坡口的基本形式如下图：

4、封头的加工余量的工料展开计算：
根据《化工设备制造技术》第50页可知：一般冲压或旋压的椭圆形封头都是近似标准的椭圆形封头，由大半径R=0.8和小半径r=0.146的三段圆弧组成，高度H= 0.25，如下图所示：

其圆板的理论展开计算直径为：
=1.20066（+）+2h+30mm（加工余量）
因此
=2495.72mm
①、内直径公差
根据JB/T4746-2002《钢制压力容器用封头》第32页表4可知：以内直径为对接基准的封头切边后，在直边部分实测等距离的四个内直径，取其平均值：
内直径公差为：-3mm~+4mm。
②、圆度公差
根据JB/T4746-2002《钢制压力容器用封头》第32页可知：封头切边后，在直边部分实测等距离分布的四个内直径，以实测最大值与最小值之差作为圆度公差，其圆度公差不得大于0.5%（为封头的内径），且不大于25mm；因此，圆度公差为：10mm。
③、形状公差
根据JB/T4746-2002《钢制压力容器用封头》第33页可知：封头成型后的形状公差，用弦长相当于封头内直径的间隙样板，检查封头内表面的形状公差。样板与封头内表面的最大间隙，外凸不得大于1.25% ，内凹不得大于0。625% ；
外凸≤25mm；
内凹≤12.5mm。
④、封头总深度公差及直边段公差
根据JB/T4746-2002《钢制压力容器用封头》第32页可知：封头切边后，在封头端面任意两面直径位置上分别放置直尺或拉紧的钢丝，在两直尺交叉处或两根钢丝交叉处垂直测量封头总深度（封头总高度），其公差为（-0.2~0.6）%。当封头公称直径DN≤2000mm时，直边段H宜为25mm，直边段的公差为-5%~10%h。
封头总深度公差为；-4mm~12mm
直边段公差为：-1.25mm~2.5mm

五、人孔
一、设计条件
人孔的公称直径为：500mm
二、人孔的计算及选择{参考《化工设备》第六章第三节}
1、初步选取人孔类型
因该储罐≤2500mm，在筒体上开设一个人孔，因不需要经常开启，设备工作压力为低压，选用回转盖带颈对焊法兰人孔。
2、确定人孔筒节及法兰材质
根据储罐的材质，可选择人孔筒节与法兰盖的材质为Q345R，法兰的材质为16MnⅡ锻件，其外伸长量为300mm。
3、确定人孔的公称直径DN及公称压力PN
由于该设备露天放置，且不在寒冷地区，人孔的公称直径DN=500mm，
人孔设计压力P=1.5×1.05=1.57MPa
设计温度t=50℃
由人孔的设计压力，设计温度及材质查《化工设备》表6—8可确定人孔法兰的公称压力级别为2.5MPa。
人孔的公称压力即为人孔上法兰的公称压力，所以，人孔的PN=2.5MPa。
4、确定选用人孔
由以上得出的人孔的公称直径和公称压力查《化工设备》表6—12可知，回转盖带颈对焊法兰，凹凸面密封面适合该设备。
标准号为
在生产过程中，为了便于内部的附件安装；检修和衬里，以及检查压力容器和设备内部在使用过程中是否产生裂纹、变形、腐蚀等缺陷而开设的。
5、人孔补强
容器开孔后，在开孔处产生较大的附加应力，结果使该区域的局部应力达到较高的数量，甚至可以达到容器壁厚薄膜应力的3倍或更大。
（1）、确定是否需要补强
按照GB150规定，由于人孔的公称直径DN〉89mm，故此需要补强。
（2）、补强计算
①、计算开孔后被削弱的金属截面面积A。其人孔材质与筒体一致
C=+=1.8mm
开孔直径为
d=（DN）+2C=533.6mm
根据《化工设备》查表3—6和3—7得筒体在设计温度下材料的许用应力=170MPa，故：
强度削弱系数
==1
筒体开孔处计算厚度
===9.27mm
接管的有效厚度
=-C=12-1.8=10.2mm
A=+==4946
②、确定有效补强范围
因B=2d=1067.2mm
则B=d++=581.6mm
故取大值，则B=10672mm
外侧有效高度
==80.01mm
因=80.01mm，故人孔的筒节的内侧有效高度取=80.01mm
③、计算有效范围内用来补强的金属面积.
a 、计算壳体多余金属截面积：
==17.7mm
则=（B-d）（-）-2（）（-）（1-）
=496.24
b、计算人孔筒节多余的筒壁截面积
= 10.2mm 则
===2.45mm
所以 =
=2632.3
c、计算焊缝金属截面积
取焊角高度为20mm，故焊缝截面积为
=249.4
用来补强的金属面积为
=++=3377.94
由于<A=4946，故需要另行补强。
（3）、确定标准补强圈尺寸
由于上计算可知，需要由补强圈提供的金属面积为
≥A-=1568.06
取补强圈厚度
=10mm，板厚负偏差=0.3mm
由于补强圈与空气接触，有轻微腐蚀，取腐蚀裕量=1.5mm，故
补强圈有效厚度为
=8.2mm
根据人孔和筒体的公称直径DN为500mm，查《化工设备》表6—11得补强圈外径=840mm。
补强圈的有效面积为
=≥=1771.53
由此得到由补强圈提供的有效金属截面积为
=≥=1771.53
故，此补强圈可用其标记为
DN500×10-D-Q345R JB/T4736-2002
（4）、确定补强圈的结构
根据设备的工艺条件，可选择D
型补强圈，查《化工设备》图6—11中的B型加强圈，内径==545mm[=人孔筒节的公称直径DN（500mm）+厚度×2]
其结构如下图所示：

（5）人孔法兰的尺寸
法兰类型：带颈对焊法兰
标准号： HG20592—2009
密封面形式：MFM
公称压力范围：2.5 MPa
公称直径：500mm
带颈对焊法兰结构图如下所示：

法兰结构图
带颈对焊法兰结构
带颈对焊法兰的尺寸 ：
根据HG20592《钢制管法兰、垫片、紧固件》查得：
公称直径：DN=500mm
公称压力：PN=2.5MPa
法兰外径：D=730mm
螺栓孔中心圆直径：=660mm
凹面密封面外径：=615mm
凹面密封面内径：=576mm
凸面密封外径：=575mm
法兰盘厚度：=48mm
短节高：H=125mm
短节厚度：=12mm
过渡段圆角：R=12mm
螺栓孔：d=36mm
螺栓规格：M33
法兰标记：
法兰 WN500-2.5 FM HG20592-2009
（6）、人孔的焊接及热处理
人孔的焊接工艺与筒体的焊接工艺一致，其焊缝编号A4；
（7）、回转式人孔结构图如下：

六、安全阀和接管
一、设计条件
公称直径 DN=100mm
二、安全阀接管的计算[参照GB150《钢制压力容器》附录B超压泄放装置]
(1)、确定是否要补强
按照GB150规定，由于接管公称外径已经大于不另行补强的最大直径89mm。故此开孔需要补强。
（2）、补强计算
①计算开孔后被削弱的金属截面积A，查GB713《锅炉与压力容器用钢板》5.2条款，确定算负偏差为0.3mm，其腐蚀裕量为1.5mm，得壁厚附加量为
C=+=1.8mm
开孔直径 d=+2C=111.6mm
查《化工设备》表3—6和3—7得筒体在设计温度下材料的许用应力=170MPa，钢管的许用应力=130MPa，[材质为20#钢]，故
强度削弱系数
==0.76 经圆整得=1
筒体开孔处计算厚度
==9.27mm
接管有效厚度
==4.2mm
A=+=1034.53
②、确定有效补强范围
因B=2d=223.2mm
则B=d++=147.6mm
故取大值，则B=223.2mm
外侧有效高度
==25.8mm
因=25.8mm，故人孔的筒节的内侧有效高度取=25.8mm
③、计算有效范围内用来补强的金属面积.
a 、计算壳体多余金属截面积：
==10.2mm
则=（B-d）（-）-2（）（-）（1-）
=103.78
b、计算人孔筒节多余的筒壁截面积
= 4.2mm 则
===0.5mm
所以 =
=330.24
c、计算焊缝金属截面积
取焊角高度为8mm，故焊缝截面积为
=120mm
用来补强的金属面积为
=++=554.02<A=1034.53
由于<A=1034.53，故需要另行补强。
（3）确定标准补强圈尺寸
由于上计算可知，需要由补强圈提供的金属截面积为
≥A-=480.51
取补强圈厚度
=10mm，板厚负偏差=0.3mm
由于补强圈与空气接触，有轻微腐蚀，取腐蚀裕量=1.5mm，故
补强圈有效厚度为
=8.2mm
根据人孔和筒体的公称直径DN为100mm，查《化工设备》表6—11得补强圈外径=200mm。
补强圈的有效面积为
=705.2
由此得到由补强圈提供的有效金属截面积为
=705.2≥=480.51
故，此补强圈可用其标记为
DN100×10-D-Q345R JB/T4736-2002
（4）、确定补强圈的结构及接管外伸量
根据设备的工艺条件，可选择D型补强圈，查《化工设备》图6—11 中的B型加强圈，内径=
其结构图如下：

（5）、法兰的选择及尺寸
公称直径 DN=100mm
公称压力 PN=1.57MPa
外径 D=108mm
根据工艺设备的条件，选择带颈平焊法兰，密封面形式为凹凸面（MFM），公称压力等级为2.5级
根据HG/T20592《钢制管法兰、垫片、紧固件》查得
法兰外径:D=235mm
公称直径：DN=100mm
螺栓孔中心圆直径：K=190mm
螺栓孔直径：L=22mm
螺纹公称直径:Th=M20
螺栓孔数量：n=8个
带颈平焊法兰结构图如下：

七、排空口、排污口、气相平衡口、
气相口、出液口、进液口接管及法兰选用
一、设计条件
排空口、排污口、气相平衡口、气相口、出液口、进液口接管的公称直径DN=50mm
公称压力 PN=1.57MPa
根据《化工设备》第六章第二节查6—13，接管的外伸出量长度L=150mm
二、确定是否需要补强
按照GB150规定，由于接管的公称直径外径≤89mm不另行补强的最大直径，故开孔不需要补强。
三、接管的法兰类型及链接尺寸
根据《化工设备》第六章表6—2及设备工艺条件选择法兰类型为带颈平焊法兰，密封面形式为凹凸面（MFM）
管法兰的链接尺寸：
法兰外径：D=165mm
螺栓孔中心圆直径：K=125mm
螺栓孔直径：L=18mm
螺纹公称直径;Th=M16
螺栓孔数量：n=4个
带颈平焊法兰结构图如下：

四、接管的选用及基本尺寸
根据设备的工艺及设计条件，其管的公称直径为DN=50mm，长度L=150mm，其接管尽量与筒体的材料一致。
五、法兰及接管的焊接和组装工艺
根据前面的安全阀及接管的焊接工艺进行参照，可以适当修订，其组装工艺也根据安全阀及接管的组装的工艺进行参照，在其设备工艺的条件下可以做适当修订。

八、其他接口接管
一、根据设计条件可知：
液面计口、温度计口、压力计口接管的公称直径：DN=20mm
公称压力 PN=1.57MPa
根据《化工设备》第六章第二节查表6—13，接管伸出长度L=100mm。
二、确定是否需要补强
按照GB150规定，由于接管的公称外径≤89mm不另行补强的最大直径，故开孔不需要补强。
三、接管法兰的类型及连接尺寸
根据《化工设备》第六章表6—2及设备工艺条件选择法兰类型为带颈平焊法兰，密封面形式为凹凸面（MFM）， 材质与一致。
液面计口、温度计口、压力计口法兰的连接尺寸：
公称直径：DN=20mm
法兰外径：D=105mm
螺栓孔中心圆直径：K=75mm
螺栓孔直径：L=14mm
螺纹公称直径;Th=12M
螺栓孔数量：n=4个
四、法兰的结构图如下：

注：焊接与组装工艺参考安全阀及接管的内容。

九、鞍座的设计
一、支座的结构和类型《化工设备》[第六章第六节]
卧式容器支座可分鞍式、圈式和支腿式三种支座，其中应用最普遍的是鞍式支座。它分为焊制与弯制两种；为了使容器的壁温发生变化时能沿轴向方向自由收缩，鞍座的底板有两种，一种是底板上的螺栓孔是圆形的(代号为F)，另一种底板上的螺栓是椭圆形的（代号为S），安装时，F型鞍座固定在基础上，S型鞍座使用两个螺母，先拧上去的螺母较松，用第二个螺母锁紧，当设备出现热变形时，鞍座可以随设备一起轴向移动。因为DN≥900mm，所以用焊制鞍座，通常由底板、腹板、筋板和垫板组焊而成；而且一定都要带垫板，如下图：

根据JB/T 4712.1—2007《容器支座.第1部分：鞍式支座》4.1.1DN1000~2000mm，120°包角轻型带垫板鞍式支座结构和尺寸应符合图1和表2规定选用：
类型：轻型
代号：A
适用公称直径：DN=1000~2000mm（DN与容器的公称直径一致）
结构特征：焊制，120°包角，带垫板，4~6筋
材料：Q345R
许用应力：=170MPa
二、鞍座的校核
1、计算设备的总质量：
筒体质量：DN2000×12 L=5700 M=3394㎏
（Q345R的密度为7.850g/mm^3）
封头的质量：415.4㎏
因此
两封头的质量为:830.8㎏
附件重量788.2㎏
容器净重:5013㎏
充装重量：9000㎏
容器充满总重量：14013㎏
每个鞍座上的作用反力F： F=70.065kN
根据JB/T4712.1-2007表2中公称直径DN2000的每个鞍座的允许载荷为300kN≥F=70.065kN，故鞍座强度校核合格。
2、封头切线至鞍座的距离：
A≤0.2L（L=5700mm）=1140mm
L/D=2.85
=0.006
因此 A=600mm
鞍座尺寸和标记
①尺寸
DN=2800mm
允许载荷：Q= 300kN
鞍座高度：h=250
底板：= 1420mm = 220mm = 12mm
腹板：= 10mm
筋板：= 330mm = 190mm = 260mm = 8mm
垫板：弧长= 2330mm = 430mm = 10mm = 80mm
螺栓间距：= 1260mm
三、鞍座的安装位置和数目
为了利用封头对筒体的加强作用，应尽可能将鞍座放在靠边封头处，鞍座中心截面至凸型封头切线的直线距离A≤0.5（为筒体的平均半径），当筒体的长径比（L/D）较小，壁厚与直径之比（）较大时，或在鞍座所在的垂直平面内装加强圈时，可取A≤0.2L。一般一台卧式设备采用双鞍座，如果用三个或三个以上的支座基础的不均匀沉陷，引起局部应力过高。双鞍座必须是F型（固定鞍座）与S型（滑动鞍座）搭配使用，以防热膨胀对容器产生附加应力。