以調壓井的設計為例,說明了容器設計的全過程。
首先,在壓力容器規範範圍內,根據用戶提出的、雙方簽署的具有法律約束力的設計技術協議,在雙方同意的情況下,也可以對協議進行修改和完善,以達到產品使用的最優化。
根據調壓井的設計技術協議,我們知道容器的最大工作壓力為1.4MPa,工作溫度為200℃,工作介質為壓縮空氣,容積為2m3,要求使用壽命為10年。這些參數是用戶提供的設計依據。
有了這些參數,我們就可以開始設計了。
壹、設計的第壹步
就是完成集裝箱的技術特性表。除換熱器和塔式容器外,壹般容器的技術特征包括
集裝箱類別
設計壓力
設計溫度
d介質
幾何體積
f腐蝕裕度
j焊接系數
主要受壓元件的材料等。我院圖紙上壹般不強制要求寫主要受壓元件的材質。
壹.確定集裝箱的類別
國家質量技術監督局發布的《壓力容器安全技術監察規程》(以下簡稱《容量規程》)第壹章第六條(p7)規定了容器的分類,主要依據工作壓力的大小(p75)、介質的危害性和容器損壞的危害性(p75)。在這種情況下,緩沖罐是低壓的(
另外壓力容器的具體分類見培訓教材p4 1-11。
什麽是易燃介質?請參見p2 1-6。
介質的毒性程度分類見p3 1-7。
壓力容器的分類見p3 1-9。
2.確定設計壓力
我們知道容器的最大工作壓力是1.4MPa,設計壓力壹般是最大工作壓力的1.05 ~ 1.10倍。
是取1.05還是1.10取決於介質的危害性和容器所附的安全裝置。
如果介質無害或裝有安全閥,下限可為1.05,否則上限可為1.10。
在這種情況下,介質為無害的壓縮空氣,系統管道中有泄壓裝置,滿足取下限的條件,因此設計壓力為
Pc=1.05x1.4
= 1.47兆帕.
什麽是設計壓力?計算壓力?如何確定?請參見p11 3-1。
液化石油氣儲罐設計中如何確定設計壓力?
3.確定設計溫度
壹般是在用戶提供的工作溫度的基礎上,再考慮容器的環境溫度得到的。
例如,為華北油田設計的容器,工作溫度為30℃,冬季不保溫時最低環境溫度可達-20℃,則應按容器可能出現的最壞溫度確定設計溫度為-20℃。容量規定附件二(p77)提供了壹些氣象數據供參考。在這種情況下,設計溫度為200℃。
四。幾何體積的測定
根據結構設計完成後的實際體積。
動詞 (verb的縮寫)腐蝕裕量的確定
它是由所選用的受壓元件的材料、工作介質對受壓元件的腐蝕速度、容器的使用環境和使用者的預期使用壽命決定的。實際上,首先要選擇受壓元件的材料,然後再確定腐蝕裕量。
《容量規》第三章表3-3(p23)和GB 150 3.5.5.2章節(p5)對壹些常見介質的腐蝕裕量做了壹些規定。工作介質對受壓元件的腐蝕速率主要由實測數據和經驗決定,受使用環境影響較大,變量較多,目前沒有現成的數據。
壹般無腐蝕介質的容器腐蝕裕量為1 ~ 2mm,能滿足使用壽命的要求。在本例中,腐蝕裕量為2mm。
另外:計算厚度、設計厚度、公稱厚度、有效厚度是什麽?最小厚度是多少?如何確定?請參見p12 3-5 3-6。
不及物動詞焊接系數的確定
焊縫系數的標準名稱為焊縫系數,其數值和焊縫檢測百分率在GB150的3.7 (p6)中有規定。
具體數值可根據容量規第85條(p43)中規定的10情況選擇:
焊縫系數為1,即焊接接頭應進行100%無損檢測;否則,焊接系數壹般為0.85。
在本例中,焊接系數為0.85。
七。主要受壓元件材料的確定
在滿足安全和使用條件的前提下,材料的確定還應考慮工藝性和經濟性。
GB150第8頁對材料的使用有嚴格的規定,掌握這些規定是非常必要的。常用的材料有Q235-B(Q235-C)16MnR和0Cr18Ni9。
1.0Cr18Ni9壹般用於-20℃以下的低溫容器和
要求介質清潔的容器,如低溫分離器和氟利昂蒸發器;
2.16MnR壹般用於Q235-B使用時安全要求高、壁厚大的容器,如石油、天然氣等。
3.Q235-B是應用最廣泛和最經濟的,其使用條件在GB150第9頁有詳細規定:
●規定的設計壓力≤1.6 MPa;
●鋼板的使用溫度為0℃~ 350℃;
●外殼厚度不得大於20毫米,且不得用於高度危險的介質中。
就這個例子來說,它的壓力、溫度、介質都符合Q235-B的要求,只有厚度未知。如果超過20mm,只能用16MnR,所以本例暫定用Q235-B。
當然,如果我們按以下方式:
●規定的設計壓力≤2.5 MPa;
●鋼板的使用溫度不得超過0℃~ 400℃;
●外殼厚度不得大於30 mm,且不得用於高度危險的介質中。
Q235-B和Q235-C的主要區別在於沖擊試驗溫度不同。前者是20℃下的V型沖擊試驗。後者是0℃下的V形沖擊試驗
完成技術特性表後,下壹步是容器計算。
◆確定容器直徑。
計算時,必須先確定容器的直徑。除非用戶要求,長徑比壹般為2 ~ 5,很多情況下2 ~ 3就足夠了。
這個例子要求容器的幾何體積為2m3。
我們要先設定直徑,然後根據這個直徑和體積計算圓柱體的高度,檢查它的長徑比。設定直徑應符合頭部的規格。
我們將其設為800mm,查JB/T4746《鋼制壓力容器封頭》附錄B,得知本規範的封頭容積為0.0796 m3。
然後:
圓柱體的高度為3664毫米,
長寬比是3664/800=4.58。
如果加上頭部的高度,可以看出長徑比太大,我們之前定的直徑太小。
設置直徑為1000mm,發現水頭體積為0.1505立方米。
獲取:
氣缸高度為2164毫米。
縱橫比為2164/1000 = 2.16。
如果是理想的,我們確定本例中的調壓井內徑為1000mm,圓筒高度為2200mm。
根據GB150的公式5-1(p26 ),容器直徑可計算出厚度為8.30毫米。這個厚度就是計算厚度,它的公稱厚度就是計算厚度和腐蝕裕量之和,然後四舍五入到鋼板的商業厚度。本例腐蝕裕量為2mm,腐蝕裕量與計算厚度之和為10.30mm,最近鋼板的商業厚度為12mm,因此確定容器厚度為12mm,該值滿足Q235-B中厚度不超過20mm的要求。
另外,在這種情況下,如果腐蝕裕量為1mm,經濟性會好很多。妳可以想想為什麽。
到目前為止,我們已經得到了容器的形狀。
◆下壹步是根據用戶的要求和容量規的規定,配置每個噴嘴的法蘭和噴嘴。
容器上的開孔應符合GB150第8.2節(p75)的規定,壹般需要進行補強計算。除非滿足GB150第8.3節(p75)的條件,否則不需要進行配筋計算。
選擇連接管時,應盡量滿足GB150第8.3節的條件,其安全性和經濟性最好,避免增加加強環。
本例中要求的管口直徑在GB150第8.3節的範圍內,因此進出風口管口選用φ57x5的無縫鋼管,排汙口選用φ25x3.5的無縫鋼管。法蘭根據HG20592選用1.6MPa凸面(RF)平焊法蘭(PL)。
◆法蘭及其密封面類型
法蘭類型及其密封面在設計協議中有要求。
1.壓力等級必須高於設計壓力;
2.它的材料壹般與圓柱體相同;
3.在確定接管在殼體上的位置時,在空間狹小的情況下,焊縫間距壹般不應小於50mm,以避免焊接熱影響區的重疊。
在這種情況下,進氣口和出氣口選擇在距離上下封頭環焊縫300mm處。因為本例中穩壓罐的工作溫度為200℃,所以在其工作狀態下必須有保溫層。考慮到保溫層的厚度和螺栓安裝的需要,法蘭密封面與筒體表面的距離為150。
◆檢查孔
除用戶要求的管口外,容量規第45條(p26)還規定了檢查孔的設置。
本例直徑為1000mm,按規定必須開壹個人孔。查標準JB580-79《壓力容器和化工設備實用手冊》p614中“旋蓋平焊法蘭人孔”,選擇壓力為1.6MPa,公稱直徑為450的人孔。密封類型為A型,其管口為φ480x10。因為人孔開口大,所以必須用加強圈加固。根據加強圈的標準JB/T4736,加強圈的外徑為760,厚度壹般等於筒體的厚度。人孔應以方便進入為原則,並盡可能靠近下封頭。在本例中,人孔的中心距離下封頭的環焊縫500。
壹般立式容器的支架是JB/T4724(《壓力容器和化工設備實用手冊》第599頁)。
另外:鍛件的等級如何確定?公稱厚度大於300mm的碳鋼和低合金鋼鍛件應采用什麽牌號?
◆填寫噴嘴表
◆技術要求的編寫
1本設備按GB150-1998《鋼制壓力容器》進行制造、試驗和驗收,並接受國家質量技術監督局頒發的《壓力容器安全技術監察規程》的監察。
2焊接采用電弧焊,焊條牌號:J422。
3.除圖中另有註明外,焊接應按HG20583的規定進行:A級和B級焊接接頭類型為DU3;噴嘴與筒體和封頭之間的焊接接頭類型見噴嘴表;角焊縫的圓角尺寸為較薄部分的厚度;法蘭焊接應符合相關法蘭標準。
4容器上的A級和B級焊接接頭應進行X射線探傷,探傷長度不應小於每條焊縫長度的20%,其結果應視為符合JB4730中規定的III級。
5設備制造完成後,應進行水壓試驗,試驗壓力為MPa。
6噴嘴、支架和銘牌框應根據本圖紙定向。
7設備檢驗合格後,應在外表面塗兩層鐵紅色醇酸底漆C06-1和壹層灰色醇酸磁漆C04-42。
8設備檢查合格後,清洗內部,每個管口用盲板密封。
10設備筒體的計算厚度為mm,封頭的計算厚度為mm..
建議使用壽命為10年。
交個朋友。我也只是想用壹下。我從事過程設備和控制。妳先來。