二氧化碳储罐设计

第一章 绪论 .............................................................................................................. 1 1.1 概述 ......................................................................................................................... 1 1.2 二氧化碳的特点： ................................................................................................... 1 1.3 立式二氧化碳储罐设计的特点 ............................................................................... 2 1.4 设计任务表 ............................................................................................................. 2 第二章 零部件的设计和选型 ....................................................................................... 4

2.1 封头的设计 ............................................................................................................... 4 2.2.1 封头的选择 ............................................................................................................ 4 2.1.2 封头材料的选择 .................................................................................................... 4 2.1.3 封头的设计计算 .................................................................................................... 5 2.2 人孔的设计 ............................................................................................................... 5 2.2.1 人孔的选择 ............................................................................................................ 5 2.2.2 人孔的选取 ............................................................................................................ 6 2.3 容器支座的设计 ....................................................................................................... 6 2.3.1 支座材料的选择 .................................................................................................... 6 2.3.2 支座选取 ................................................................................................................ 7 2.3.3 支座的设计 ............................................................................................................ 7 2.3.4 支座的安装位置 .................................................................................................... 8 2.4 筒体的材料的选择 ................................................................................................... 9 2.5 接管、法兰、垫片和螺栓的形式和选择 ............................................................. 9 2.5.1 接管的选取 ............................................................................................................ 9 2.5.2 法兰的选取 .......................................................................................................... 10 2.5.3 垫片的选取 .......................................................................................................... 11 2.5.4 螺栓的选取 ........................................................................................................ 11 第三章 强度设计与校核 ......................................................................................... 13 3.1 圆筒强度设计 ......................................................................................................... 13 3.2 封头强度设计 ......................................................................................................... 13 3.3 筒体长度校核 ......................................................................................................... 14 3.4 人孔补强设计 ......................................................................................................... 14 3.5 水压试验校核 ....................................................................................................... 16 结论 ................................................................................................................................. 17 参考文献 ......................................................................................................................... 19

I

第一章 绪论

1.1 概述

压力储罐的用途十分广泛。它是在石油化学工业、能源工业、科研和军工等国民经济的各个部门都起着重要作用的设备。压力储罐一般由筒体、封头、法兰、密封元件、开孔和接管、支座等六大部分构成容器本体。此外，还配有安全装置、表计及完成不同生产工艺作用的内件。压力容器由于密封、承压及介质等原因，容易发生爆炸、燃烧起火而危及人员、设备和财产的安全及污染环境的事故。目前，世界各国均将其列为重要的监检产品，由国家指定的专门机构，按照国家规定的法规和标准实施监督检查和技术检验。

贮罐按其形状可分为方形和矩形容器、球形容器、圆筒形容器（立式、卧式）。 按其承压性质可分为内压和外压，内压容器又可分为低压、中压、高压、超高压4个压力等级。

按其工作的温度环境可分为低温、常温、中温、高温容器。 按制造器的材料可分为金属制和非金属制两类。

按其应用情况可分为反应压力容器（R）、换热压力容器（E）、分离压力容器（S）、储存压力容器（C）等。

目前我国普遍采用常温压力储罐，常温储罐一般有两种形式：球形储罐和圆筒形储罐。球形储罐和圆筒形储罐相比：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。一般储存总量大于500m或单罐容积大于200m时选用球形储罐比较经济，而圆筒形储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, 所以在总储量小于500m或单罐容积小于100m时选用圆筒形储罐比较经济。圆筒形储罐按安装方式可分为卧式和立式两种。在一般中、小型液化石油气站内大多选用卧式圆筒形储罐， 只有某些特殊情况下（站内地方受限制等) 才选用立式。但本说明书主要讨论立式圆筒形二氧化碳储罐的设计。

33331.2 二氧化碳的特点：

二氧化碳,化学式为CO2，碳氧化物之一，是一种无机物，常温下是一种无色无味气体，密度比空气略大，微溶于水，并生成碳酸。（碳酸饮料基本原理）可以使澄清的石灰水变浑浊，做关于呼吸作用的产物等产生二氧化碳的试验都可以用到。

固态二氧化碳俗称干冰，升华时可吸收大量热，因而用作制冷剂，如人工降雨，也常在舞美中用于制造烟雾。

1

二氧化碳不参与燃烧，密度比空气略大，所以也被用作灭火剂。

二氧化碳是绿色植物光合作用不可缺少的原料，温室中常用二氧化碳作肥料。

空气中含有约0.03%二氧化碳，但由于人类活动（如化石燃料燃烧）影响，近年来二氧化碳含量猛增，导致温室效应，全球气候变暖，冰川融化，海平面升高.......旨在遏止二氧化碳过量排放的《京都议定书》已经生效，有望通过国际合作遏止温室效应。二氧化碳在焊接领域应用广泛，如：二氧化碳气体保护焊，是目前生产中应用最多的方法。

1.3 立式二氧化碳储罐设计的特点

立式储罐，危险性大，容易发生火灾和爆炸事故，必须按照有关规定，建立防火、防爆制度，经常进行防火巡查，严格进行消防安全管理，确保消防安全。国家劳动部门把这类设备作为受安全监察的一种特殊设备，并在技术上进行了严格、系统和强制性的管理，制定了一系列地强制性或推荐性地规范标准和技术法规，对压力容器的设计、材料、制造、安装、检验、使用和维修提出了相应的要求，同时为确保其安全可靠，实施了持证设计、制造和检验制度。储罐区防火防爆应按GB50183，GB50074规定。低倍数空气泡沫灭火系统应按GB50151规定。此类容器接受劳动部颁发《压力容器安全技术监察规程》(简称容规) 的监督，因此设计必须严格按照标准进行。

立式二氧化碳储罐，此次设计针对的是第一类压力容器的设计。储罐主要由筒体、封头、人孔、支座以及各种接管组成。储罐上设有进料管、出料管、排污管以及安全阀、压力表等。

1.4 设计任务表

表 1.1 任务表

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 名称 设计压力 MPa 设计温度 0C 最高工作压力 MPa 工作温度 0C 工作介质 主要受压元件材料 焊接接头系数 腐蚀余量 mm 全容积 m3 2

指标 1.9 150 ≤1.8 ≤120 二氧化碳气体 16MnR 0.85 1.0 2.7

10 容器内别 图1-1 储罐装配图

第一类

表1.2 管口表

3

第二章

2.1 封头的设计

2.2.1 封头的选择

零部件的设计和选型

从受力与制造方面分析来看，半球形封头是最理想的结构形式，但缺点是深度大，冲压较为困难。椭圆形封头深度比半球形封头小得多，易于冲压成型，是目前中低压容器中应用较多的封头之一。平板封头因直径各厚度都较大，加工与焊接方面都要遇到不少困难。从钢材耗用量来看，球形封头用材最少，比椭圆形封头节约，平板封头用材最多。因此，从强度、结构和制造方面综合考虑，采用椭圆形封头最为合理。

2.1.2 封头材料的选择

介质CO2具无毒性，压力容器的使用工况（如温度、压力、介质特性和操作特点等）差别很大，制造压力容器所用的钢种类很多，既有碳素钢、低合金高强度钢和低温钢，也有中温抗氢钢、不锈钢和耐热钢，还有复合钢板。

一般中低压设备可采用采用屈服极限为245Mpa~345Mpa级的钢材；直径较大、压力较高的设备，均应采用普通低碳钢，强度级别宜用400Mpa级或以上；如果容器的操作温度超过4000C，还需考虑材料的蠕变强度和持久强度。

16MnR钢是屈服强度350Mpa级的普通低合金高强度钢，具有良好的综合力学性能、焊接性能、工艺性能以及低温冲击韧性。在焊接压力容器时采用碱性焊条（J507）2，15MnVR钢和18MnMoNbR钢是屈服强度分别为400、500Mpa级普通低合金高强度钢，虽然有较高的强度，但韧性、塑性都较C-Mn钢低，且有较高的缺口敏感性和时效敏感性。并且这两类钢均较16MnR钢昂贵。

因此选用16MnR钢既符合工艺要求也节约资源，以便获得更好的经济价值 ，所以筒体与封头材料均选用低合金钢板16MnR（钢板标准为GB 6654，使用状态为热轧、正火）。参照GB 150-1998表4-1，根据设计压力1.9MPa，设计温度150℃，筒体壁厚在6~16mm范围内，选得材料的许用应力170MPa，屈服极限

t又由于介质无毒无污染，又考虑到压力容器焊接结构的设计原则，s345MPa。容器的所有焊缝（包括角焊缝）没必要都采用全焊透结构，焊接接头系数为0.85。

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2.1.3 封头的设计计算

由Di2hi2，得hiDi412004300mm

封头的其他参数：查标准JB/T 4746-2002《钢制压力容器用封头》中表B.1 EHA和B.2 EHA表椭圆形封头内表面积、容积，质量，见下表2.和下图2-1。

图2-1 封头

封头尺寸表2.1

公称直径DN/mm 1200 总深度H/mm 325 内表面容积质量/Kg 积A/m2 V/m3 1.6552 0.2545 128.3 2.2 人孔的设计

2.2.1 人孔的选择

压力容器设置人孔是作为工作人员进出设备以进行检验和维修之用，而且能避免因意外原因造成罐内急剧超压或真空时，损坏储罐而发生事故，还能起到安全阻火作用，是保护储罐的安全装置。因此，人孔的位置应适当，人孔直径必须保证工作人员能携带工具进出设备方便。人孔主要由筒节、法兰、盖板和手柄组成。一般人孔有两个手柄。选用时应综合考虑公称压力、公称直径（人、手孔的公称压力与法兰的公称压力概念类似。公称直径则指其筒节的公称直径）、工作温度以及人、手孔的结构和材料等诸方面的因素。人孔的类型很多，选择使用上有较大的灵活性。通常可以根据操作需要选择，在这选用回转盖带颈对焊法兰人孔。

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2.2.2 人孔的选取

由于贮罐是在120度温及最高压力为1.8MPa下工作，人孔标准按公称压力2.5MPa的压力等级选取。又人孔盖直径较大且质量较重，选用回转盖带颈平焊法兰人孔。下表2.2各部件材料表：

人孔各部件的材料表2.2

标准 HG 20595 HG 20610 HG 20601 HG 20613 选用凹凸面的法兰，其尺寸见下表2.3：

人孔尺寸表2.3

密封面形式 凹凸面MFM 公称压力PN dwS D1 名称 筒节 支承板 法兰 垫片 法兰盖 螺母 材料 16MnR 16MnR 缠绕式垫 16MnR 8级30CrMo GB/T 95 垫圈 吊环 转臂 螺母 吊钩 吊耳 环 无缝钢管 100HV Q235-A·F Q235-A·F 4级30CrMo Q235-A·F Q235-A·F Q235-A·F 20 16MnⅡ（锻） GB/T 41 HG 20613 等长双头螺柱 8.8级35CrMoA 2.5MPa 456mm 320mm 41mm 36mm M33×2×165 公称直径DN H2 b2 螺柱数 总质量 D450mm 670mm 211mm 46mm 20 258kg 480×12 600mm 42mm 380mm 40 d H1 b A 螺母数 b1 螺柱规格 do该人孔标记为：HG/T21518-2005 人孔MFMⅡⅢ（A.G）450-1.6

2.3 容器支座的设计 2.3.1 支座材料的选择

根据JB/T4712.4,支撑式支座选用材料为10号刚管，地板选材为Q235A，垫板选材OCr18Ni19（钢管标准为GB 9948,使用状态为热轧）。在表6-11、12中，选择其许用应力112MPa，屈服极限s205MPa。

t 6

2.3.2 支座选取

支座用来支撑容器的重量、固定容器的位置并使容器在操作中保持稳定。立式圆筒形容器的支座分为支承式支座、群座、腿式支座三类。由于立式支座承压能力较好且对筒体产生的局部应力较小，故此设计中选用支承式支座。

支承式座分为A型（轻型）和B型（重型）两类。由于在此设计中，贮罐体积较小且长径比较小，由于是立式容器，故采用三A型支承式支座。

2.3.3 支座的设计 首先估算计算支座的负荷。 贮罐总质量：mm1m2m3m4

式中：m1为筒体质量（kg），m2为封头质量（kg），m3为二氧化碳质量（kg），m4为附件质量（kg）。 筒体质量m1

DN1200mm，n10mm的筒节，每米质量为q1=300kg， 故m1= q1L=300*2=600kg 封头质量m2

DN1200mm，n10mm直边高度h=25mm的标准椭圆形封头，其质量为q2=128.3kg，

故m2=2q2=256.6kg 二氧化碳质量m3

充气质量：水co2，水压试验充满水，故取介质密度为

3水1000kgm，VV筒体2V封头41.22220.25452.7698m3

则充液质量为m3水V110002.76982769.8kg 式中：为装料系数，取1 附件质量

人孔约重258kg，其它接口管法兰重约13kg， 故m4=271kg。

则设备总质量：mm1m2m3m4600256.62769.82713897.4kg

Qmg3897.49.89548.6N9.5kN 44由于每个支座承受约8.21kN负荷，故选用支承式支座A JB/T

4712.4-2007

7

查JB4724-92容器支座支承式支座中表1，首先优先选择钢板焊制，带垫板A型支座。

查JB4724-92容器支座支承式支座中表2 得到支撑式支座尺寸如下表2.4

支承式支座座尺寸表2.4

公称直径 允许载荷 支座高度 DN Q/KN h 1200 40 420 170 120 10 螺栓直径 筋板 180 140 10 M20 螺栓间距 支座质量 垫板 b4 240 10 50 420 15.8 l3 b2 3 d 4 e l2 kg l1 底板 b1 1

2.3.4 支座的安装位置 支座的安装位置图下图2-2：

图2-2 支座安装位置

根据JB/T 4724-92附录C规定，知A支座安装高度420mm（即封头与筒体

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连接处到地面的距离）。

2.4 筒体的材料的选择

介质CO2具无毒性，压力容器的使用工况（如温度、压力、介质特性和操作特点等）差别很大，制造压力容器所用的钢种类很多，既有碳素钢、低合金高强度钢和低温钢，也有中温抗氢钢、不锈钢和耐热钢，还有复合钢板。

一般中低压设备可采用采用屈服极限为245Mpa~345Mpa级的钢材；直径较大、压力较高的设备，均应采用普通低碳钢，强度级别宜用400Mpa级或以上；如果容器的操作温度超过4000C，还需考虑材料的蠕变强度和持久强度。

16MnR钢是屈服强度350Mpa级的普通低合金高强度钢，具有良好的综合力学性能、焊接性能、工艺性能以及低温冲击韧性。在焊接压力容器时采用碱性焊条（J507）2，15MnVR钢和18MnMoNbR钢是屈服强度分别为400、500Mpa级普通低合金高强度钢，虽然有较高的强度，但韧性、塑性都较C-Mn钢低，且有较高的缺口敏感性和时效敏感性。并且这两类钢均较16MnR钢昂贵。

因此选用16MnR钢既符合工艺要求也节约资源，以便获得更好的经济价值 ，所以筒体与封头材料均选用低合金钢板16MnR（钢板标准为GB 6654，使用状态为热轧、正火）。参照GB 150-1998表4-1，根据设计压力1.9MPa，设计温度150℃，筒体壁厚在6~16mm范围内，选得材料的许用应力170MPa，屈服极限

t又由于介质无毒无污染，又考虑到压力容器焊接结构的设计原则，s345MPa。容器的所有焊缝（包括角焊缝）没必要都采用全焊透结构，焊接接头系数为0.85。

2.5 接管、法兰、垫片和螺栓的形式和选择

2.5.1 接管的选取 二氧化碳进气管

进料管伸进设备内部并将管的一端切成450，为的是避免物料沿设备内壁流动以减少磨蚀和腐蚀。为了在短时间内将物料注满容器。

采用无缝钢管YB231-65×4mm ,管的一端伸入罐切成45°,管长305 mm。配用凸面式对焊管法兰HG 20592-97 Pg16Dg25

二氧化碳出气管 在化工生产中，需要将液体介质运送到与容器平行的或较高的设备中去，并且获得纯净无杂质的物料。

采用可拆的压出管65×4mm,配用凸面板式对焊管法兰（HG 5010-58）

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排污管

在清洗贮罐式，为了能够将废液完全排除贮罐外，液氨介质会腐蚀罐壁而出现沉淀，故需在筒体底部安设排污管一个。

在罐的最底部设个排污管，规格是25×4mm，管端焊有与截止阀相配的管法兰HG 5010-58。

压力表接管

压力表接口管由最大工作压力决定, ,因此选用采用15×3.5mm无缝钢管,管法兰采用HG 5010-58。各接管外伸高度都是150mm。

安全阀接口管

安全阀是通过阀的自动开启排出气体来降低容器内过高的压力。为了操作的安全，因此安设一安全阀。安全阀接口管尺寸由安全阀泄放量决定。

本贮罐选用57×4mm的无缝钢管, 管法兰HG 5010-58 Pg16Dg70

接口管中，其选择的条均在不需要补强的条件之内，因此，以上接口管在筒体上的开孔不需要补强。

2.5.2 法兰的选取

如图2-3：带劲对焊钢制管法兰：

图2-3 带颈对焊钢制管法兰

查HG/T 20592-2009《钢制管法兰》中表8.2.1-1至8.2.1-5 PN带颈平焊钢制管法兰，选取各管口公称直径，查得各法兰的尺寸。

查HG/T 20592-2009《钢制管法兰》中附录D中表D-5,得各法兰的质量。 查HG/T 20592-2009《钢制管法兰》中表3.2.2，法兰的密封面均采用RF（突面密封）。

得求得法兰尺寸表见附表

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2.5.3 垫片的选取

查HG/T 20607-2009《钢制管法兰用聚四氟乙烯覆垫片》，垫片尺寸见表2.5：

垫片尺寸表2.5（mm）

符号 管口名称 公称直径 包覆层内径 D1 包覆层内径D3 垫片外径D4 a b c d e 人孔 压力表口 进气口 安全阀口 出气口 450 15 65 50 65 480 22 77 61 77 528 40 110 92 110 528 44 116 96 116 f 排污口 25 34 60 64 注：1：聚四氟乙烯包覆层材料应符合QB/T 3625中规定的FSB-2和QB/T 3626的规定

2：填充材料为有机非石棉纤维橡胶板。 3：垫片厚度除人孔垫片厚度为4外，其他均为3 2.5.4

螺栓的选取

地脚螺栓选用Q235-A（钢材标准GB 700），选得材料的许用应力

t78MPa，屈服极限s235MPa

查HG/T 20613-2009《钢制管法兰用紧固件》中表5.0.7-9和附录中表A.0.1，得螺柱的长度和平垫圈尺寸见下表2.6。

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六角头螺栓螺柱及垫片(未注明单位：mm)表2.6

径 b c d e f a 注：1.紧固件质量为每1000件的近似质量；

2.紧固件长度未计入垫片厚度。 15 65 50 65 25 450 M12 M16 M16 M16 M12 公称直 螺纹 六角头螺栓螺柱长 紧固件用平垫圈 mm d1 13 17 17 17 13 d2 24 30 30 30 24 H 2.5 3 3 3 2.5 LSR50LZR70 LSR60LZR85 LSR60LZR85 LSR60LZR85 LSR55LZR75 12

第三章 强度设计与校核

3.1 圆筒强度设计

该容器无需100%探伤，焊缝不用都全焊透结构，所以取其焊接系数为

0.85。材料的许用应力t170MPa，屈服极限s345MPa。根据GB/T

mm。设计压力pc1.9MPa，利9019-2001选得容器公称直径为DNDi1200用中径公式计算筒体壁厚：

2pctpcDi1.912006.7mm

21700.851.9查标准HG 20580-1998《钢制化工容器设计基础规定》表7-2知，钢板厚度负偏差为C10.6mm

查标准HG 20580-1998《钢制化工容器设计基础规定》表7-5知，对于有轻微腐蚀的介质，腐蚀裕量C21mm。

筒体设计厚度：dC26.717.7mm

筒体名义厚度：nC1C26.70.618.3mm，由于钢板厚度范围为6~16mm，圆整后保守取n10mm。

筒体的有效厚度enC1C2100.618.4mm。

3.2 封头强度设计

查标准JB/T 4746-2002《钢制压力容器用封头》中表1，选取公称直径

DNDi1200mm，选

tEHA，取Di2hi2 ，

查标准JB/T 4746-2002《钢制压力容器用封头》中表2，取直边长h25mm。该容器取其焊接系数为0.85。材料的许用应力170MPa，屈服极限

s345MPa。根据GB 150-1998中椭圆形封头计算中式7-1计算：

20.5pctpcDi1.912006.7mm

21700.850.51.9查标准HG 20580-1998《钢制化工容器设计基础规定》表7-1知，钢板厚度负偏差为C10.6mm。

查标准HG 20580-1998《钢制化工容器设计基础规定》表7-5知，对于有轻

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微腐蚀的介质，腐蚀裕量C21mm。

封头设计厚度：dC26.717.7mm

封头名义厚度：nC1C26.70.618.3mm ，由于钢板厚度范围为6~16mm，圆整后取与筒体相同的名义厚度n10mm 。

筒体的有效厚度enC1C2100.618.4mm。 封头记做：EHA 12001016MnR JB/T4746 。

3.3 筒体长度校核

V总2DiLo2V 容器总容积：14V总2DiLo2V 充装系数为1，则容器总容积为：142.71.22Lo20.2545 则可由14求得筒体内长：Lo1.94m，圆整后取Lo2m

L21.6(1~2)筒体长度和直径比D1.2,所以设计合理。

3.4 人孔补强设计

为了满足各种工艺和结构上的要求，不可避免的要在容器的筒体或封头上开孔并安装接管。开孔后，壳壁因除去了一部分承载的金属材料而被削弱，而出现应力集中现象。为保证容器安全运行，对开孔必须采取适当的措施加以补强，以降低峰值应力。这里采用补强圈补强，因其结构简单、制造方便、使用经验丰富。另外,还要考虑人孔补强,确定补强圈尺寸,由于人孔的筒节不是采用无缝钢管,故不能直接选用补强圈标准。本设计所选用的人孔筒节内径为di450mm,壁厚

m=10mm

查表得人孔的筒体尺寸为480×8，由标准查得补强圈尺寸为： 内径Di=484外径Do=760

开孔补强的有关计算参数如下： 筒体的计算壁厚：



2pctpcDi1.912006.7mm

21700.851.914

计算开孔所需补强的面积A：

开孔直径：ddi2C4502(0.61)453.2mm

.44mm2 补强的面积：Ad453.26.73036有效宽度：

B2d2453.2906.4mm

Bd2n2m453.2210210493.2mm 取最大值 B=906.4mm 有效高度：

外侧高度h1dm453.21067.32mm 或h1接管实际外伸高度250mm 两者取较小值h167.32mm

内侧高度h2dm453.21067.32mm 或h2接管实际内伸高度0mm 两者取较小值0mm 筒体多余面积A1：

筒体有效厚度：enC101.68.4mm

选择与筒体相同的材料（Q235-A）进行补偿，故fr=1，所以

A1(Bd)(e)2m(e)(1f)

(906.4453.2)(8.26.7)210(8.26.7)(11)679.2mm2

接管多余金属的截面积A2：

接管计算厚度2pctpcDi1.912006.7mm

21700.851.9 A22h1(ett)f2h2(etC2)f 2h1(mCt)f0

267.32(101.6)1131mm2

补强区内焊缝截面积A3：

1A321010100mm2

2有效补强面积Ae：

AeA1A2A3679.211311001910.2mm2 因为AeA，所以需要补强

15

所需补强截面积A4:

A4AAe3036.441910.21126.24mm2

补强圈厚度'：（补强圈内径Di484，外径Do760）

'A41126.244.08mm

DoDi760484 考虑钢板负偏差并圆整，实取补强厚度6mm，补强材料与壳体材料相同。 不需补强的最大开孔直径

由于钢板具有一定的规格，壳体的壁厚往往超过实际强度的需要，厚度增加，使最大应力降低，相当于容器已被整体加强，并且容器的开孔总有接管相连，其接管多于实际需要的壁厚也起补强作用。同时由于容器材料具有一定的塑性储备，允许承受不大的局部应力。故当孔径不超过一定数值时，可不进行补强。

不需要补强的条件:

设计压力小于或等于 2.5MPa；

两相邻开孔中心的间距应不小于两孔径之和的两倍； 接管公称外径小于或等于89mm； 接管最小壁厚满足下表3.1的要求。

表3.1 接管最小壁厚（4-6）

接管公称直径 5 最小壁厚 注:接管的腐蚀裕量为1mm 22 38 3.5 35 48 4.0 47 55 5.0 66 0 79 6.8

3.5 水压试验校核

根据压力容器水压校核公式

tPT(Die)0.92es，

式中:PT=1.25Pc=1.25*1.9=2.375MPa， enC101.68.4mm，

s345MPa，

则T2.375(12008.4)201MPa0.9345310.5MPa，

28.40.85故符合工艺条件的要求。

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结论

压力介质的封闭的容器称压力容器，它的设计要求有安全可靠、满足过程要求、易于操作、维护和控制、综合经济好等。

我的设计题目是二氧化碳气体储罐设计，设计压力为1.9MPa，设计温度为

150 0C 首先我根据设计压力、设计温度、介质特性在结合经济性选择了筒体和

封头的材料16MnR，然后进行筒体和封头的强度设计与校核，然后根据GB/150-1998、JB/T4712-92鞍座B1800-4、HG 21523-95、HG/T 20592-2009《钢制管法兰》等标准选择个附件，如支座、人孔、法兰等。然后根据自己所设计的参数进行二维装配图、零件图等的绘制。在后就是说明书的编写和排版。

设计结果一览表

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

名称 设计压力 工作温度 物料名称 容积 筒体 封头 支座 人孔 补强圈 压力表口 进气管 出气管 排污管 安全阀接管 1.9MPa 150 0C 指标 材料 / / / / 16MnR 16MnR Q235A-F 组合件 16MnR 10 10 10 10 10 二氧化碳气体 2.7m3 DN120010,L20000 DN120010,h25 JB/T4712-92鞍座B1800-4 HG 21523-95 760/484,4 153,L300 654,L350 654，L160 254，L160 504，L210 17

15 法兰 配合以上各接管 Q235-A 18

参考文献

【1】、JB4712_支承式支座【S】

【2】、GB150-1998（钢制压力容器 标准释义）[S] 【3】、GB-T 9115.2-2000 凹凸面对焊钢制管法兰[S]

【4】、HG-T 20592～20635-2009 钢制管法兰、垫片和紧固件[S] 【5】、JBT4736-2002补强圈[S] 【6】、JBT4731-2005钢制立式容器[S]

【7】、HG-T_21514～21535-2005钢制人孔和手孔[S] 【8】、《过程设备设计》第二版 化学工业出版社[M] 【9】、《化工设备设计手册》[M]

【10】、《化工设备机械基础》第五版[M] 刁与玮 王立业 2003.3 【11】、《化工设备设计手册》匡国柱 史启才 2005 [M]

【12】、《化工制图》华东化工学院制图教研室编 人民教育出版社 1980[M]； 【13】、《钢制压力容器》GB150-89[S]

【14】、《压力容器安全技术监察规程》国家质量技术监督局[M] 1999 【15】、《化工过程设备机械基础》李多民 俞惠敏 中国石化出版社[M] 2007.2

【16】、《金属化工设备零部件》[M] 【17】、《材料与零部件》[M]

【18】、《化工机械基础课程设计》韩叶象 北京化工学院出版社[M]

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附表 各管口法兰尺寸表（mm）

名称 公称直径DN 压力表口 进气口 安全阀口 人孔 出气口 排污口

25 32B 115 85 14 4 M12 18 40 2.3 6 4 40 1.0 65 65B 185 145 18 8 M16 22 90 2.9 10 6 52 4.0 450 50 57B 165 125 18 4 M16 20 75 2.9 8 6 48 3.0 65 65B 185 145 18 8 M16 22 90 2.9 10 6 52 4.0 15 钢管法兰螺栓螺栓螺栓孔螺栓法兰法兰颈 外径外径孔中孔直数量nTh 法兰D 焊端外径心圆径L 直径K 95 65 14 4 M12 16 32 2.0 6 4 38 1.0 （个） 厚度C N S 法兰法兰H1 R 高度 质量 A1 18B