0.5m3的立式压缩空气储罐课程设计

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1、材料工程设计报告学生姓名学　号教学院系专业年级指导教师完成日期2014年1月10日设计任务书设计题目：0.5m3的立式压缩空气储罐已知工艺参数如下：介质：空气设计压力：0.5MPa使用温度：0--100℃几何容积：0.5m3规格：600*6*2050设计要求：（1）根据给定条件确定筒体内径、长度、封头类型等，然后确定有关参数（容器材料、许用应力、壁厚附加量、焊缝系数等）（2）进行焊接接头设计，附件设计等。（3）撰写说明书，按照设计步骤、进程，科学地安排设计说明书的格式与内容叙述简明1、设计数据……………………………………………………………………42、容器主要元件的设计

2、………………………………………………………52.1封头的设计2.2人孔的选择2.3接管和法兰3、强度设计……………………………………………………………………83．1水压试验校核3.2圆筒轴向应力弯矩计算4、焊接结构分析……………………………………………………………104．1储气罐结构分析4.2零件工艺分析4.3焊缝位置的确定5、焊接材料与方法选择……………………………………………………115.1母材选择5.2焊料选择5.3焊接工艺及技术要求6、焊接工艺工程………………………………………………………………126.1焊前准备6.2储罐的安装施工顺序6.3装配与焊接6.4质

3、量检验、修整处理、外观检查6.5焊缝修补7、焊接工艺参数……………………………………………………………158、焊接工艺设计心得体会…………………………………………………169、参考文献…………………………………………………………………161.设计数据表1-1序号名称指标1设计压力MPa1.02设计温度℃1003最高工作压力MPa1.04最高工作温度℃<1005工作介质压缩空气6主要受压元件的材料Q235-A7焊接接头系数0.858腐蚀裕度mm2.09全容积0.510规格600*6*2050主要元件材料的选择：全容积为0.5m3的立式压缩空气储罐，焊接系数为∅=0.85

4、，根据HGT3154-1985≪立式椭圆形封头贮罐系列≫表6。设计压力Pc=1.1MPa，此储罐的最高工作温度为100℃，圆筒材料为Q235-A。圆筒的厚度6mm，查GB150-1998中表4-1，可得：疲劳极限强度σb=375??a，屈服极限强度σs=235MPa，在90℃时近似取为100℃时的σt=113MPa进出料接管的选择材料：容器接管一般应采用无缝钢管，所以液体进料口接管材料选择无缝钢管，采用无缝钢管标准GB8163-87。材料为16MnR。结构：接管伸进设备内切成45度，可避免物料沿设备内壁流动，减少物料对壁的磨损与腐蚀。接管的壁厚要求：接管的壁厚除要考虑

5、上述要求外，还需考虑焊接方法、焊接参数、加工条件、施焊位置等制造上的因素及运输、安装中的刚性要求。一般情况下，管壁厚不宜小于壳体壁厚的一半，否则，应采用厚壁管或整体锻件，以保证接管与壳体相焊部分厚度的匹配。不需另行补强的条件：当壳体上的开孔满足下述全部要求时，可不另行补强。①设计压力小于或等于2.5Mpa。②两相邻开孔中心的距离应不小于两孔直径之和的2倍。③接管公称外径小于或等于89㎜。④接管最小壁厚满足以下要求。手孔的选择根据HG/T21531-2005-1《回转盖带颈对焊法兰手孔》，查表3-3，选用凹凸面的法兰，其明细尺寸见下表：表2-2手孔尺寸表单位：mm密封面

6、型式凹凸面MFMD30023.530公称压力PNMPa0.525028螺柱数量8公称直径DN250180A385螺母数量16159689.5B175螺柱尺寸M24*120d146.4b28L250总质量kg34.1开孔补强结构：压力容器开孔补强常用的形式可分为补强圈补强、厚壁管补强、整体锻件补强三种。补强圈补强是使用最为广泛的结构形式，它具有结构简单、制造方便、原材料易解决、安全、可靠等优点。在一般用途、条件不苛刻的条件下，可采用补强圈补强形式。2容器主要元件的设计2.1封头的设计从受力与制造角度分析，球形封头是最理想的结构形式，但其缺点是深度大，冲压较困难；而椭圆形

7、封头深度比半径小，易于冲压成型，是目前低压容器中用的较多的，故采用标准椭圆形封头，各参数与筒体相同,则封头的设计厚度也为6mm压缩空气气储罐应设置排污口，进气口，出气口，手孔，压力表口，安全阀口封头尺寸：2.2接管设计1.1进气管φ273×6接管采用φ273×6的无缝钢管，伸出长度为200mm。本储罐的设计压力为1Mpa,设计温度为100℃，板式平焊法兰可满足此要求，由于设计压力为1Mpa，所以选2.5Mpa等级的板式平焊凸面法兰。法兰标记为：DN100-PN2.5RF1.2出气管φ108×5；采用φ108×5的无缝钢管，内伸长度为10mm，钢管弯制