课程设计任务书液化石油气储罐设计.doc

中北大学
课 程 设 计 说 明 书

学生姓名： 学 号：
学 院： 机械工程与自动化学院
专 业： 过程装备与控制工程
题 目： （25）M3液化石油气储罐设计

指导教师： 职称:

2023年06月22日

中北大学
课程设计任务书

2023/2023 学年第 二 学期

学 院： 机械工程与自动化学院
专 业： 过程装备与控制工程
学 生 姓 名： 学 号：
课程设计题目： （25）M3液化石油气储罐设计

起 迄 日 期： 06 月 08 日～06月 22日
课程设计地点： 校内
指 导 教 师：

系 主 任：

下达任务书日期: 2023年06月08日
课 程 设 计 任 务 书
1．设计目的：
1) 使用国家最新压力容器标准、规范进行设计，掌握典型过程设备设计的全过程。
2) 掌握查阅、综合分析文献资料的能力，进行设计方法和方案的可行性研究和论证。
3) 掌握电算设计计算，规定设计思绪清楚，计算数据准确、可靠，且对的掌握计算机操作和专业软件的使用。
4) 掌握工程图纸的计算机绘图。
2．设计内容和规定（涉及原始数据、技术参数、条件、设计规定等）：
1． 原始数据
设计条件表
序号
项 目
数 值
单 位
备 注
1
名 称
液化石油气储罐
2
用 途
液化石油气储配站
3
最高工作压力
1.9
MPa
由介质温度拟定
4
工作温度
-20～48
℃

5
公称容积（Vg）
10/20/25/40/50
M3

6
工作压力波动情况

可不考虑
7
装量系数(φV)
0.9

8
工作介质
液化石油气（易燃）
9
使用地点
室外
10
安装与地基规定
储罐底壁坡度0.01～0.02
11
其它规定

管口表
接管代号
公称尺寸
连接尺寸标准
连接面形式
用途或名称
a
32
HG22592-1997
MFM
液位计接口
b
80
HG22592-1997
MFM
放气管
c
500
HG/T21514-2023
MFM
人 孔
d
80
HG22592-1997
MFM
安全阀接口
e
80
HG22592-1997
MFM
排污管
f
80
HG22592-1997
MFM
液相出口管
g
80
HG22592-1997
MFM
液相回流管
h
80
HG22592-1997
MFM
液相进口管
i
80
HG22592-1997
MFM
气相管
j
20
HG22592-1997
MFM
压力表接口
k
20
HG22592-1997
MFM
温度计接口

课 程 设 计 任 务 书
2．设计内容
1）设备工艺、结构设计；
2）设备强度计算与校核；
3）技术条件编制；
4）绘制设备总装配图；
5）编制设计说明书。
3．设计工作任务及工作量的规定〔涉及课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等〕：

1）设计说明书：
重要内容涉及：封面、设计任务书、目录、设计方案的分析和拟定、各部分结构尺寸的设计计算和拟定、设计总结、参考文献等；

2）总装配图
设计图纸应遵循国家机械制图标准和化工设备图样技术规定有关规定，图面布置要合理，结构表达要清楚、对的，图面要整洁，文字书写采用仿宋体、内容要详尽，图纸采用计算机绘制。

课 程 设 计 任 务 书
4．重要参考文献：

[1] 国家质量技术监督局，GB150-1998《钢制压力容器》，中国标准出版社，1998
[2] 国家质量技术监督局，《压力容器安全技术监察规程》，中国劳动社会保障出版社，1999
[3] 全国化工设备设计技术中心站，《化工设备图样技术规定》，2023，11
[4] 郑津洋、董其伍、桑芝富，《过程设备设计》，化学工业出版社，2023
[5] 黄振仁、魏新利，《过程装备成套技术设计指南》，化学工业出版社，2023
[6] 国家医药管理局上海医药设计院，《化工工艺设计手册》，化学工业出版社，1996
[7] 蔡纪宁主编，《化工设备机械基础课程设计指导书》，化学工业出版社，2023年

5．设计成果形式及规定：
1）完毕课程设计说明书一份；
2）草图一张（A1图纸一张）
3）总装配图一张 (A1图纸一张)；
6．工作计划及进度：
2023年06月08日：布置任务、查阅资料并拟定设计方法和环节
06月11日～06月15日：机械设计计算（强度计算与校核）及技术条件编制
06月15日～06月20日：设计图纸绘制（草图和装配图）
06月20日～06月22日：撰写设计说明书
06月23日：答辩及成绩评估
系主任审查意见：

签字：
年 月 日

一． 工艺设计
1． 液化石油气成分拟定及其分析
液化石油气是在开采和炼制石油的过程中产生的一部分气态，经液化后分离出干气而得到的可燃液体。它的重要成分是丙烷、丁烷、丙烯、丁烯；其中丙烯、丁烯是重要的化工原料，经把丙烯、丁烯提炼出去，作为城市原料使用的液化石油气是丙烷、丁烷。目前我国城市液化石油气系统供应的一般为丙烷、丁烷，丙烯、丁烯为重要成分的液化烃类化合物。由于石油产地的不同，各地区液化石油气成分也各不相同。本次设计的储罐在太原某储配站，经走访了解到，太原市地区的液化石油气大部分来自延安炼油厂，少部分来自石家庄地区，故本次设计关于石油气的成分采用延安炼油厂生产的石油气成分含量见下表1.1
液化石油气重要组织成分的的比例表1.1
组成成分
异辛烷
乙烷
丙烷
异丁烷
正丁烷
异戊烷
正戊烷
各种成分百分数（%）
0.0.1
2.27
47.3
23.48
21.96
3.79
1.19
各温度下各成分的饱和蒸气压力1.2
温度（℃）
饱和蒸气压力（MPa）
异辛烷
乙烷
丙烷
异丁烷
正丁烷
异戊烷
正戊烷
-25
0
1.3
0.2
0.06
0.04
0.025
0.007
-20
0
1.38
0.27
0.075
0.048
0.03
0.009
0
0
2.355
0.466
0.153
0.102
0.034
0.024
20
0
3.721
0.833
0.249
0.205
0.076
0.058
50
0
7
1.77
0.67
0.5
0.2
0.16
从表1.2中可以看出，温度从50℃降到-25℃时，各成分的饱和蒸气压力下降得厉害。据此推断。在低温状态下，由饱和蒸气压力引起的应力水平不会很高。
根据道尔顿分压定律，不难计算出各温度下液化石油气中各成分的饱和蒸气分压（表1.3）
各成分在相应温度下的饱和蒸气分压 1.3
温度（℃）
饱和蒸气压力（MPa）
异辛烷
乙烷
丙烷
异丁烷
正丁烷
异戊烷
正戊烷
-25
0
0.02951
0.09460
0.01409
0.00878
0.00095
0.00008
-20
0
0.12771
0.01761
0.01054
0300114
0.00114
0.00011
0
0
0.05346
0.22042
0.03592
0.02240
0.00129
0.00029
20
0
0.08447
0.39401
0.05847
0.4502
0.00288
0.00069
50
0
0.15890
0.82491
0.15732
0.10980
0.00758
0.00190
根据表1.3可算出各温度下液化石油气饱和蒸气压力（表1.4）
液化石油气在各温度下饱和蒸气压力 1.4
温度（℃）
-25
-20
0
20
50
压力（MPa）
014801
0.18844
0.33378
0.58554
1.26041

2.设计温度与设计压力
液化石油气储配站工作温度为-20-48℃,介质易燃易爆,为安全起见,设计温度应有一定富裕量,故,设计温度t=50℃
该储罐用于液化石油气储配供气站,属于常温压力储存,工作压力为相应温度下的饱和蒸气压,故不设保温层.当液化气50℃的饱和蒸气压力高于50℃异丁烷的饱和蒸气压力时,无保冷设施,取50℃时丙烷的饱和蒸气压力.而50℃时,有P异丁烷(0.67)<P液化气(1.26041)<P丙烷(1.77),则最高工作压力为1.77MPa.设计压力应为最高工作压力的1.05-1.1倍,故Pc=1.1*1.77=1.947MPa
3.设计储量
参考有关资料,石油液化气密度为500-600kg/m3,取其密度为580kg/m3,W=ΦVρt=0.9*25*580=13.05t

二、机械设计
1、筒体和封头的设计
所设计压力容器承受内压，且Pc=1.947MPa<4MPa,根据化学工艺设计手册常用设备系列，采用卧式椭圆封头容器
a． 筒体设计
查GB150-2023，为使筒体有较好的刚性，一般L/D=3～6，为方便计算，取L/D=4，则由 πD2L/4=25 得 D=1.996mm ，圆整得D=2023mm
b． 封头设计
查标准JB/T4746-2023《钢制压力容器用封头》中表B.1EHA得下表2.1
椭圆封头内表面积、容积 2.1
公称直径DN/mm
总深度H/mm
内表面积A/m2
容积V封/m3
2023
525
4.4930
1.1257

椭圆形封头
由 2V封+πD2L/4=25得 L=7421mm 圆整得L=7300mm
则L/D=3.65,符合规定
V计=2V封+πD2L/4=25.185m3>25m3,并且比较接近,故结构设计合理

三、结构设计
1、液柱静压力
卧式容器的最高储存液体高度为筒体直径,故P(静)max≤ρgD=11.368kPa
而P（静）max/Pc=11.368/1947=0.06%<5%,静压力可忽略
2.筒体及封头厚度
介质液化石油气易燃易爆，有一定的腐蚀性，存放温度为-20℃-48℃，最大工作压力为P（丙烷0=1.77MPa。依据GB150-2023表二，选用Q345R为筒体材料（16MnR归于Q345R）,材料标准仍采用16MnR。钢材标准为GB713低合金钢，初选厚度为3-16mm，最低冲击实验温度为-20℃，热轧解决，[σ]t=170MPa
=12.81mm
对于低碳合金钢,腐蚀裕度C2≥1mm,取C2=2mm钢材厚度负偏差不大于0.25,且不超过名义厚度6%时C1=0
14.81mm 14.81mm 圆整后δn=15mm,[σ]t不变
对于封头，为保证良好的焊接工艺，采用与筒体相同的材料，采用标准椭圆封头，其K=1，Φ取0.9，，=12.76,mm，δn =C1+C2+δ=14.76mm
圆整后δn=15mm，与筒体厚度同样,选材Q345R合适
3,接管、法兰、垫片以及螺栓的选择
a、 接管和法兰的选择
液化石油气储罐设立液位计口，空气进口，人孔，安全阀口，排污口，液相出口，液相回流口，液相进口，气相口，压力表口，温度计口。
Pc=1.947MPa<2.5MPa，查《压力容器与化工设备实用手册》知，可选接管公称通径DN=80mm，查标准HG/T 202392-97 表4-4，选用PN2.5MPa带颈平焊法兰（SO），查表3.0.2选择密封面形式为凹凸面（MFM），压力等级诶1.0-4.0MPa，接管法兰材料为Q345R（16MnR）根据各接管的通径，查表4-4得各法兰尺寸，见下表
法兰尺寸 3.1
序号
名称
公称通径DN
钢管外径B
连接尺寸
法兰厚度C
法兰高度H
法兰颈
法兰内径B1
坡口宽度b
法兰理论质量kg
法兰外径D
螺栓孔中心圆直径K
螺栓孔直径L
螺栓孔数量n
螺栓Th
B系列
a
液位计口
32
38
140
100
18
8
M16
18
30
60
39
5
2.02
b
放气管
80
89
200
160
18
8
M16
24
40
118
91
6
4.86
d
安全阀口
80
89
200
160
18
8
M16
24
40
118
91
6
4.86
e
排污口
80
89
200
160
18
8
M16
24
40
118
91
6
4.86
f
液相出口
80
89
200
160
18
8
M16
24
40
118
91
6
4.86
g
液相回流
80
89
200
160
18
8
M16
24
40
118
91
6
4.86
h
液相进口
80
89
200
160
18
8
M16
24
40
118
91
6
4.86
i
气相管
80
89
200
160
18
8
M16
24
40
118
91
6
4.86
j
压力表口
20
25
105
75
14
4
M12
16
26
45
26
4
1.03
k
温度计口
20
25
105
75
14
4
M12
16
26
45
26
4
1.03
77
接管外径的选用以B国内沿用系列为准，对于压力在0.25到25MPa之间的接管，查手册知，选材Q345R，相应的管子尺寸如下表
管子尺寸 3.2
序号
名称
公称直径
管子外径
数量
管口伸出量
管子壁厚
伸长量质量（kg）
a
液位计管
32
38
2
100
3.5
0.447
b
放气管
80
89
1
150
4
1.26
d
安全阀
80
89
1
150
4
1.26
e
排污管
80
89
1
150
4
1.26
f
液相出口
80
89
1
150
4
1.26
g
液相回流
80
89
1
150
4
1.26
h
液相进口
80
89
1
150
4
1.26
i
气相管
80
89
1
150
4
1.26
j
压力表口
20
25
1
100
3
0.244
k
温度计口
20
25
1
100
3
0.244

c． 垫片的选用
查HG20592-1997，表4.0.0-3凹凸面法兰用MFM型垫片尺寸，由Pc=1.947MPa知，采用金属包覆垫片。法兰密封面为MFM，金属材料为纯铝板1.3，标准为GB/T 3880，最高工作温度为200℃，得相应垫片尺寸如下表
垫片尺寸 3.3
序号
管口名称
公称直径DN（mm）
内径D1（mm）
外径D2（mm）
厚度δ(mm)
a
液位计口
32
61.5
82
3
b
放气管
80
120
142
3
c
人孔
500
530
575
3
d
安全阀口
80
120
142
3
e
排污口
80
120
142
3
f
液相出口
80
120
142
3
g
液相回流
80
120
142
3
h
液相进口
80
120
142
3
i
气相管
80
120
142
3
j
压力表口
20
45.5
61
3
k
温度计口
20
45.5
61
3

c，螺栓螺柱的选择
螺栓选材需根据密封所需要的压紧力的大小来拟定，计算螺栓直径与个数，按螺纹和螺栓标准拟定螺栓尺寸，螺栓选材Q345R
查HG20592-1997中表5.0.07-9和附录A.0.1得螺柱的长度和平垫圈尺寸如下表3-4
螺栓及垫圈尺寸
序号
名称
公称直
螺纹
螺柱长
紧固件用平垫圈 mm

径

D1
D2
h
a
液位计管
32
M16
85
17
30
3
b
放气管
80
M16
100
17
30
3
d
安全阀
80
M16
100
17
30
3
e
排污管
80
M16
100
17
30
3
f
液相出口
80
M16
100
17
30
3
g
液相回流
80
M16
100
17
30
3
h
液相进口
80
M16
100
17
30
3
i
气相管
80
M16
100
17
30
3
j
压力表口
20
M12
75
13
24
2.5
k
温度计口
20
M12
75
13
24
2.5

4、人孔设计
a.选取人孔 当筒体长度大于6000mm时，需开两个人孔，选用回转盖带脖颈对焊法兰人孔。在本地区使用，拟定人孔公称直径DN=500mm，配套法兰与上面同样，根据HG/T21518-2023表3-1，看Pc=2.5MPa，MFM密封形式，8.8级35CrMoA等长双头螺柱链接，尺寸如下表4.1
人孔尺寸
密封面形式
公称压力
公称直径
dw×s

d
D
D1

H1

H2

b
b1
b2

A
B
L
d0

螺柱数量
螺母数量
螺柱尺寸
总质量kg
MFM
2.5MPa
500
530×12
506
730
660
280
123
44
43
48
405
200
300
30
20
40
M30×180
331

b.人孔补强 人孔直径为500mm，查手册，选取补强圈外径840mm，内径510mm，补强圈厚度为16mm质量41.5kg；查HG20592-1997 表4-2得人孔法兰
5.液面计选择
液化石油气储罐工作温度为-20-48℃，查手册知选磁性液面计
6鞍座选型和结构设计
a.鞍座选型
本次设计选用双鞍座式支座依其工作温度范围查JB/T 4731-2023 表5-1，选择鞍座材料为Q345R，使用温度为-20-250℃，许用应力[σ]t=170MPa.
估算鞍座的负荷，总负荷为m=筒体质量m1+2封头质量m2+液体质量m3+附件质量m4
m1=πDLδρ=π×2×7.3×0.015×7850=5401kg
查JB4712-2023得m2=485.8kg
m3为充水水质量，m3=1000×25.185kg=25185kg
m4为附件质量，人孔331kg，其它估算为400kg则
m=m1+2m2+m3+m4=32620kg
每个鞍座承受约163.1kN。
由以上数据查JB 4712.1-2023 ，选取轻型，焊制A，包角120°，有垫板，筋板数6，鞍座尺寸如下表
公称直径DN
允许载荷Q/kN
鞍座高度h
底板
腹板δ2
螺栓间距l2
鞍座质量 kg
l1
b1
δ1
2023
300
250
1420
220
12
10
1260
160
筋板
弧长
b4
δ4
e
23330
430
10
80
b．鞍座位置的拟定
当无法满足外伸长度A不超过0.5R时，应满足外伸长度不超过0.2L ,按照设计的尺寸，应有A≤0.2×7300=1460mm，取A=1250mm
6.焊接接头的设计
a．筒体与封头的焊接：δ=6-20，a=60-70，b=0-2,p=2-3,它们时间采用Y型对接头和手工电弧焊，综合考虑选材Q345R，焊条类型E5018

b．接管与筒体之间的焊接：β1=40°-50°；b，p=1.5-2.5；H1=δt=k1；k2=δc（δc≤8）；k3=0.7δc（δc>8）

四、强度校核
用水压进行容器强度的校核设最大应力为许用应力，用压力为2.2MPa的水进行强度校核，将上述设计好的数据输入强度校核软件，进行校核，从而得出容器设计是否合格,软件校核如下:

各部分应力校核
钢制卧式容器
计算单位

计 算 条 件
简 图
设计压力 p
1.947
MPa

设计温度 t
50
℃

筒体材料名称
16MnR(热轧)

封头材料名称
16MnR(热轧)

封头型式
椭圆形

筒体内直径Di
2023
mm

筒体长度 L
7300
mm

筒体名义厚度 dn
15
mm
支座垫板名义厚度 drn
10
mm
筒体厚度附加量 C
2
mm
腐蚀裕量 C1
2
mm
筒体焊接接头系数 F
0.9

封头名义厚度 dhn
15
mm
封头厚度附加量 Ch
2
mm
鞍座材料名称
Q345-A.F
鞍座宽度 b
220
mm
鞍座包角 θ
120
°
支座形心至封头切线距离 A
1250
mm
鞍座高度 H
250
mm
地震烈度
低于7
度

内压圆筒校核
计算单位

计算条件
筒体简图

计算压力 Pc
1.947
MPa

设计温度 t
50.00
° C

内径 Di
2023.00
mm

材料
16MnR(热轧) ( 板材 )

实验温度许用应力 [s]
170.00
MPa

设计温度许用应力 [s]t
170.00
MPa

实验温度下屈服点 ss
345.00
MPa

钢板负偏差 C1
0.00
mm

腐蚀裕量 C2
2.00
mm

焊接接头系数 f
1.00

厚度及重量计算
计算厚度
d = = 12.81
mm
有效厚度
de =dn - C1- C2= 13.00
mm
名义厚度
dn = 15.00
mm
重量
5041
Kg
压力实验时应力校核
压力实验类型
液压实验
实验压力值
PT = 2.2
MPa
压力实验允许通过
的应力水平 [s]T
[s]T£ 0.90 ss = 310.50
MPa
实验压力下
圆筒的应力
sT = = 178.20
MPa
校核条件
sT£ [s]T
校核结果
合格
压力及应力计算
最大允许工作压力
[Pw]= = 1.957
MPa
设计温度下计算应力
st = = 171.5
MPa
[s]tf
170.00
MPa
校核条件
[s]tf ≥st
结论
合格

左封头计算
计算单位

计算条件
椭圆封头简图
计算压力 Pc
1.947
MPa

设计温度 t
50.00
° C
内径 Di
2023.00
mm
曲面高度 hi
500.00
mm
材料
16MnR(热轧) (板材)
实验温度许用应力 [s]
170.00
MPa
设计温度许用应力 [s]t
170.00
MPa
钢板负偏差 C1
0.00
mm
腐蚀裕量 C2
2.00
mm
焊接接头系数 f
0.90

厚度及重量计算
形状系数
K = = 1.0000
计算厚度
d = = 12.76
mm
有效厚度
de =dn - C1- C2= 13
mm
最小厚度
dmin = 4
mm
名义厚度
dn = 12.00
mm
结论
满足最小厚度规定
重量
486
Kg
压 力 计 算
最大允许工作压力
[Pw]= =2.103
MPa
结论
合格

右封头计算
计算单位

计算条件
椭圆封头简图
计算压力 Pc
1.947
MPa

设计温度 t
50.00
° C
内径 Di
2023.00
mm
曲面高度 hi
500
mm
材料
16MnR(正火) (板材)
实验温度许用应力 [s]
170.00
MPa
设计温度许用应力 [s]t
170.00
MPa
钢板负偏差 C1
0.00
mm
腐蚀裕量 C2
2.00
mm
焊接接头系数 f
1.00
厚度及重量计算
形状系数
K = = 1.0000
计算厚度
d = = 12.81
mm
有效厚度
de =dn - C1- C2= 13
mm
最小厚度
dmin = 4
mm
名义厚度
dn = 15.00
mm
结论
满足最小厚度规定
重量
486
Kg
压 力 计 算
最大允许工作压力
[Pw]= = 2.103
MPa
结论
合格

开孔补强计算
计算单位

接 管: φ32×3.5
计 算 方 法 : GB150-1998 等 面 积 补 强 法, 单 孔
设 计 条 件
简 图
计算压力 pc
1.947
MPa

设计温度
50
℃

壳体型式
椭圆形封头

壳体材料
名称及类型
16MnR(热轧)
板材

壳体开孔处焊接接头系数φ
0.9

壳体内直径 Di
2023
mm

壳体开孔处名义厚度δn
15
mm

壳体厚度负偏差 C1
0
mm

壳体腐蚀裕量 C2
2
mm

壳体材料许用应力[σ]t
170
MPa

椭圆形封头长短轴之比
2

接管实际外伸长度
100
mm

接管实际内伸长度
30
mm
接管材料
16Mn(热轧)
接管焊接接头系数
1

名称及类型
管材
接管腐蚀裕量
2
mm
补强圈材料名称

凸形封头开孔中心至
封头轴线的距离

mm
补强圈外径

mm
补强圈厚度

mm
接管厚度负偏差 C1t
0.86
mm
补强圈厚度负偏差 C1r

mm
接管材料许用应力[σ]t
170
MPa
补强圈许用应力[σ]t

MPa
开 孔 补 强 计 算
壳体计算厚度δ
14.81
mm
接管计算厚度δt
3.48
mm
补强圈强度削弱系数 frr
0

接管材料强度削弱系数 fr
0.959

开孔直径 d
12.86
mm
补强区有效宽度 B
49.85
mm
接管有效外伸长度 h1
10.83
mm
接管有效内伸长度 h2
8.56
mm
开孔削弱所需的补强面积A
161.4
mm2
壳体多余金属面积 A1
75.64
mm2
接管多余金属面积 A2
112.4
mm2
补强区内的焊缝面积 A3
66
mm2
A1+A2+A3=246.1mm2 ，大于A，不需另加补强。
补强圈面积 A4

mm2
A-(A1+A2+A3)

mm2
结论: 补强满足规定,不需另加补强。

开孔补强计算
计算单位

接 管: φ80×4
计 算 方 法 : GB150-1998 等 面 积 补 强 法, 单 孔
设 计 条 件
简 图
计算压力 pc
1.947
MPa

设计温度
50
℃

壳体型式
圆形筒体

壳体材料
名称及类型
16MnR(热轧)
板材

壳体开孔处焊接接头系数φ
0.9

壳体内直径 Di
2023
mm

壳体开孔处名义厚度δn
15
mm

壳体厚度负偏差 C1
0
mm

壳体腐蚀裕量 C2
2
mm

壳体材料许用应力[σ]t
170
MPa

接管实际外伸长度
150
mm

接管实际内伸长度
1900
mm
接管材料
16Mn(热轧)
接管焊接接头系数
0.9

名称及类型
管材
接管腐蚀裕量
2
mm
补强圈材料名称

凸形封头开孔中心至
封头轴线的距离

mm
补强圈外径

mm
补强圈厚度

mm
接管厚度负偏差 C1t
2
mm
补强圈厚度负偏差 C1r

mm
接管材料许用应力[σ]t
170
MPa
补强圈许用应力[σ]t

MPa
开 孔 补 强 计 算
壳体计算厚度δ
10.42
mm
接管计算厚度δt
0.38
mm
补强圈强度削弱系数 frr
0

接管材料强度削弱系数 fr
0.959

开孔直径 d
84
mm
补强区有效宽度 B
168
mm
接管有效外伸长度 h1
135
mm
接管有效内伸长度 h2
35
mm
开孔削弱所需的补强面积A
945.7
mm2
壳体多余金属面积 A1
66.848
mm2
接管多余金属面积 A2
1458
mm2
补强区内的焊缝面积 A3
100
mm2
A1+A2+A3=1624.8 mm2 ，大于A，不需另加补强。
补强圈面积 A4

mm2
A-(A1+A2+A3)

mm2
结论: 补强满足规定,不需另加补强。

开孔补强计算
计算单位

接 管: φ20×3
计 算 方 法 : GB150-1998 等 面 积 补 强 法, 单 孔
设 计 条 件
简 图
计算压力 pc
1.947
MPa

设计温度
50
℃

壳体型式
圆形筒体

壳体材料
名称及类型
16MnR(热轧)
板材

壳体开孔处焊接接头系数φ
0.9

壳体内直径 Di
2023
mm

壳体开孔处名义厚度δn
15
mm

壳体厚度负偏差 C1
0
mm

壳体腐蚀裕量 C2
2
mm

壳体材料许用应力[σ]t
170
MPa

接管实际外伸长度
100
mm

接管实际内伸长度
20
mm
接管材料
16Mn(热轧)
接管焊接接头系数
0.9

名称及类型
管材
接管腐蚀裕量
2
mm
补强圈材料名称
16MnR(热轧)
凸形封头开孔中心至
封头轴线的距离

mm
补强圈外径
840
mm
补强圈厚度
16
mm
接管厚度负偏差 C1t
0.875
mm
补强圈厚度负偏差 C1r
0
mm
接管材料许用应力[σ]t
170
MPa
补强圈许用应力[σ]t
170
MPa
开 孔 补 强 计 算
壳体计算厚度δ
12.81
mm
接管计算厚度δt
0.25
mm
补强圈强度削弱系数 frr
1

接管材料强度削弱系数 fr
0.959

开孔直径 d
500
mm
补强区有效宽度 B
161.5
mm
接管有效外伸长度 h1
15
mm
接管有效内伸长度 h2
15
mm
开孔削弱所需的补强面积A
986.4
mm2
壳体多余金属面积 A1
80.42
mm2
接管多余金属面积 A2
315.2
mm2
补强区内的焊缝面积 A3
86
mm2
A1+A2+A3=481.62 mm2 ，小于A，需另加补强。
补强圈面积 A4
986.4
mm2
A-(A1+A2+A3)
404.78
mm2
结论: 补强满足规定。