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压力容器的设计步骤有哪些?

发布时间:2020-03-08 11:19人气:文章来源:未知

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1.051.10倍。
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12mm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Q23516MnR0Cr18Ni9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,GB1509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)确定容器直径压力容器
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25,很多情况下取23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,压力容器
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,按规定必须开设一个人孔。查《回转盖平焊法兰人孔》标准JB580-79 压力容器与化工设备实用手册p614,选择压力1.6MPa级、公称直径450的人孔,密封型式为A型,其接管为φ480x10。因人孔开孔较大,所以人孔一定要使用补强圈补强,查《补强圈》标准JB/T4736,补强圈外径为760,厚度一般等同于筒体。人孔的位置以方便出入人孔为原则,应尽量靠近下封头。本例选定人孔中心距下封头环焊缝500
立式容器的支座一般选用支承式支座JB/T4724(压力容器与化工设备实用手册吉林省照熙石油科技有限公司

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