焊接结构课程设计—压力容器解析

前言１第1部分储罐设计分析2第1章储罐总体分析2

1.1 储罐基本设计要求2

1.2 储罐材料2

1.３储罐用钢板3

1.4 配用锻件5

1.5 配用螺栓、螺母5第2章储罐罐底设计6

2.1 储罐罐底板尺寸6

2.2 罐底结构7第3章罐壁结构设计10

3.1 罐壁的排板与连接10

3.2 罐壁厚度11

3.3 罐壁加强圈12第4章罐顶结构设计13第2部分储罐的焊接工艺分析14第5章压力容器的焊接接头14

5.1 压力容器焊接接头的分类14

5.2 圆筒形容器焊接接头的设计15第6章压力容器的焊接方法17

6.1 熔化极氩弧焊17

CO气体保护焊17

6.2

2

6.3埋弧焊19第7章压力容器的焊接工艺21第3部分储罐的组装与检验22第8章储罐的安装施工顺序22

8.1储罐底板的焊接顺序22

8.2储罐壁板的焊接顺序22

8.3储罐固定顶的焊接顺序23第9章储罐焊缝的检验与修补24

9.1焊缝检测24

9.2焊缝修补25设计体会26参考文献27

前言

大型油气储罐是油气产品储存运输最方便、廉价的方式之一。储罐的形式可跟据盖顶的样式不同分为浮顶式储罐（包括气柜）和固定顶式储罐（包括内浮顶式储罐），而固定顶式储罐又包括锥顶式储罐和拱顶式储罐两种。目前原油的储罐使用中浮顶式储罐在不断减少，液化气储运主要是球罐和立式筒形低压储罐。

常用的几种灌顶形式为双子午线网客机构拱顶、辐射网壳结构拱顶、短程线网壳结构拱顶和梁柱支撑结构拱顶，见图1。

本次课程设计主要讨论立式固定顶筒形钢制焊接储罐的施工工艺。其中包括储罐的材料选择、加工工艺路线选择、相关组件形式选择、机械加工装配、施焊成型、焊后检测调试等相关生产内容。

第1部分储罐设计分析

第1章储罐总体分析

1.1 储罐基本设计要求

由石油化工立式筒形钢制焊接储罐设计规范SH 3046-1992，储罐的设计条件不得少于以下内容：

（一）地震设防烈度、风载、雪载等气候条件及地质条件；

（二）储罐的操作温度及操作压力（正负压）；

（三）介质的种类及密度；

（四）腐蚀裕量；

（五）储罐的容积；

（六）灌顶形式；

（七）开口接管尺寸、形式、数量及法兰规格；

（八）附件的安装位置。

对于固定顶式储罐，设计压力范围一般为-490Pa~6000Pa，设计温度不超过250°C，而最低设计温度应大于-2°C。

1.2 储罐材料

储罐用钢的选择必须考虑到储罐的使用条件，材料的焊接性能、加工制造工艺以及经济的合理性.

由液化石油气钢瓶国标GB 5842-2006一般规定钢瓶主体（指筒体、封头等受压元件）材料，必须采用平炉、电炉或氧气转炉冶炼的镇静钢，具有良好的冲压和焊接性能。材料必须有相关制造许

可证书和质量合格证书（原件）。主体材料力学性能应符合国标GB 6654《压力容器用碳素钢和低合金钢厚钢板》的规定，主体材料的屈强比()

e L m

R R不得大于0.80。主体材料的化学成分应符合下列范围：

碳C ………不大于0.18% 硅Si ………不大于0.10%

锰Mn ………0.70~1.50% 硫S ………不大于0.020%

磷P ………不大于0.025% 硫S+磷P……不大于0.040%

根据上述要求并考虑储罐压力不是很大和制造成本的问题，选择16MnR钢代替焊接钢瓶专用钢板。它是一种普通低合金钢,是锅炉压力容器专用钢，锅炉压力容器的常用材料。它的强度较高、塑性韧性良好。常见交货状态为热轧或正火。属低合金高强度钢，含Mn量较低。性能与20G（412-540）近似，抗拉强度为（450-655）稍强，伸长率为19-21%，比20G的大于24%差。它的主要化学成分如表1-1。

表1-1 16MnR低合金结构钢的主要化学成分

钢号化学成分（%）

C Si Mn S Ｐ

１６Ｍｎ

Ｒ≤０．２

０

０．２０~

０．６０

１．２０~

１．６０

≤０．０３

５

≤０．０３

５

1.３储罐用钢板

储罐用钢板的适用范围应符合表1-2.

表 1-2 钢板的适用范围

序

号钢号

钢板

标准

适用范围

机械性能

检测

项目许用温度

（°C）

许用板厚

（mm）

1 Q235-AF GB700

GB3274

>-20 8

σbσsδ5

0 12

2 Q235-A GB700

GB3274

>-20 16

σbσsδ5

0 34

3 20R GB665

4 >-20 34 σbσsδ

5 A kv冷弯

4 16Mn GB1591

GB3274

>-20 12 σbσsδ5

冷弯

>-10 20

5 16MnR GB6654 >-20 34 σbσsδ5 A kv冷弯

16MnR钢的屈服强度见表1-3。

表 1-3 钢板的许用应力序

号钢号

板厚

（mm）

常温强度（MPa）非常温下许用应力

σb σs 90 150 200 250

1 Q235 ≤16 375 235 157 137 130 121