压力容器试验炉的毕业设计.doc

1、毕业设计说明书 学 院： 职业技术学院 专业班级： 化 机 1032 姓 名： 师 圆 生 指导教师： 徐 立 志 2013年 6 月1辽宁石油化工大学职业技术学院化工机械系毕业设计毕业设计（论文）任务书设计（论文）题目： 试验炉的设计 设计（论文）时间： 2012.4.9 至 2012.6.15 设计（论文）进行地点： 辽宁石油化工大学 1、 设计（论文）内容： 设计一试验炉，包括：压力容器的介绍，材料的选取，封头的介绍及选取、法兰的类型、支座的选取、水压试验等。 2、 设计（论文）的主要技术指标 设计压力为0.9MPa,设计温度为-40-50,腐蚀裕量为1mm，焊接系数为0.85mm,公称

2、容量为0.85 ，安全阀开启压力为0.85MPa，水压试验为1.13MPa，致密性试验为0.9MPa主要受压元件材质：Q345R，16Mn。 3、 设计（论文）的基本要求 1.字数文体格式要符合要求 。 2.概念清晰，内容正确，条理分明 。 3.要突出自己的想法和观点。 4.材料信息准确来源要有注明。 毕业设计（论文）任务书4、应收集的资料及主要参考文献 1 全国压力容器标准化技术委员会GB150钢制压力容器M.北京：中国标准出版社.1998 2 全国压力容器标准化技术委员会GB151固定式压力容器安全技术监察规程M.北京：中国标准出版社.1999 3 丁伯民等编.化工设计全书M.北京.化学工

3、业出版社.2003 4 王绍良主编.化工设备基础M.北京：化学工业出版社.2002 5 进度安排及完成情况序号设计（论文）各阶段任务日 期完成情况1试验炉及其材料的介绍 4月9 日 4月19 日2筒体壁厚的计算 4月20日 4月30日3封头与支座的选取 5月1 日 5月11日4水压试验校核 5月12日 5月18日5画图5月19日 6月 8日6答辩准备6月 9日 6月15日学生签名： 指导教师签名： 系主任签名： 2013 年 月 日 毕业设计（论文）评阅书指导教师评语： 评 分 表（导师建议成绩）项目创新摘要内容字迹表现合计权重105601015100分数指导教师签字： 2013年 月 日 毕

4、业设计（论文）评阅书评阅教师评语： 评 分 表（评阅教师建议成绩）项目创新摘要内容字迹合计权重1057510100分数评阅教师签字： 2013 年 月 日 毕业答辩情况表答辩组成员姓 名职 称工 作 单 位注 备徐立志 副教授辽宁石油化工大学杨林讲师辽宁石油化工大学组长孔祥军讲师辽宁石油化工大学赵孟姣讲师辽宁石油化工大学郭淑娟讲师辽宁石油化工大学闫伟讲师辽宁石油化工大学姜昕工程师抚顺石油机械厂韩杰讲师辽宁石油化工大学秘书答辩评语： 建议答辩成绩：答辩组长： 2013 年 月 日答辩委员会意见：答辩委员会主任：2013 年 月 日成 绩答辩时间：2012 年 月 日前言承受一定介质压力切与外界隔

5、离的密闭容器叫做压力容器。其广泛用于化工、医药企业中。进行物理和化学过程的设备成为化工设备，如通常用来储存无聊的存储设备；用于化工生产中换热过程的换热设备；用于传质过程的塔设备及用于生物化学反应的反应设备等。这些设备虽然作用不同，大小形状各异，内部构件的形势也千差万别，但它们都有一个外壳，称之为容器。容器是化工生产所用各种设备外部壳体的总称、所以容器也是化工设备的基本组成部分。根据不同的使用目的，压力容器可以分为四类：反应器、换热压力容器、储存压力容器分离压力容器。按照壁厚的不同不同可以分为薄壁压力容器、厚壁压力容器。衡量一台试验炉好坏的基本标准是其化工设备的安全运行及满足经济性要求。在满足这

6、两点要求的基础上，对其结构进行设计及其优化。 摘 要压力容器是承受一定介质压力并与外界隔离的密闭容器，它是石油化工工业的通用设备，在过程工业生产中占有重要地位。在目前大中小型化工及石油化工装置中，无论是进行储存、换热、传质、化学反应，都离不开压力容器。因而，在大型化工及石油化工生产过程中，压力容器得到最为广泛的应用。在试验炉设计过程中，严格按照GB150-1998钢制压力容器和锅炉和压力容器用钢板GB713-2008等标准进行设计和计算。 设备的制造和检验要求符合压力容器安全技术监察规程的规定。在对设备的设计过程中，综合考虑了制造成本、使用寿命等问题，以确保设备安全性和经济性。本设计过程中，包

7、括了三个部分：说明计算部分、绘图部分。说明部分主要阐述了对各部分零件的制造工艺过程、零部件材料的选择等，最后对试验炉的制造进行了检验和检测。计算部分主要是对筒体、封头、管板和管板与换热管连接进行了校核，并且对筒体和封头进行了水压试验和强度校核。关键词：设计 校核 试验炉目录设计任务1第1章 压力容器的介绍31.1压力容器的概述31.2压力容器的组成31.3压力容器的分类51.4压力容器用钢的介绍6第2章 试验炉的设计82.1设计参数的确定82.1.1压力82.1.2设计温度92.1.3许用应力93.1.4钢板厚度附加值102.1.5焊接接头系数112.2试验炉的壁厚设计122.3试验炉封头的选

8、取142.3.1封头的介绍142.3.2试验炉封头厚度计算192.4试验炉法兰的选取192.4.1法兰的简介192.4.2试验炉法兰232.5试验炉的管口242.5.1安全阀的介绍242.5.2开口的补强252.6 试验炉支座的选取262.6.1支座的介绍262.6.2试验炉支座的选取282.7 水压试验校核302.8 焊接结构设计30总结33谢词34参考文献35设计任务（1）设计参数试验炉公称直径：1600mm容器类别：类 工作压力：-0.10.8 MPa设计压力：0.9MPa 工作温度：-4050设计温度：-4050 物料名称：六氟化硫气体腐蚀裕度：1 mm 焊缝系数：0.85mm主要受压

9、元件材质：Q345R，16Mn 全容积：5.5 m3公称容积：5.5 m3 安全阀开启压力：0.85 MPa水压试验压力：1.13 MPa 致密性试验压力：0.9 MPa （试验介质空气）焊缝探伤要求：A、B类 探伤标准：JB4730-2005（射线检测） 探伤长度：相应焊缝20% 合格级别：符号公称尺寸连接尺寸标准连接面形式用途或名称aDN50(参照HG20592-97 PL50-2.5)槽面安全阀口bDN15M201.5内螺纹螺纹压力表口cDN20M201.5内螺纹槽面备用口d1-3DN20槽面充放气口1 （2）要求1）焊接接头形式及尺寸，按HG20538-1998中规定。角接接头的焊角尺

10、寸按较薄件厚度，法兰的焊接按相应法兰标准规定。2）焊接采用电弧焊，焊条牌号：Q345R（16Mn）之间为J507；碳钢之间，碳钢与Q345R（16Mn）之间为J422。 3）罐盖门法兰与封头，体法兰与筒体焊接后须进行消除应力时效振动，然后再进行精加工。锁紧圈粗加工后要进行消除应力热处理，然后精加工。4）A、B类焊接接头须进行射线透照检测，罐盖法兰与拱盖之间的焊缝须进行100%射线检测，其它A、B类焊缝的检测长度不小于每条焊接接头长度的20%，且不小于250mm，相交焊缝必须检测，其结果应符合JB4730-2005中级合格。5）用两个汽缸组件，呈180分布，与锁紧圈及罐体外壁组焊。汽缸缩进时，锁

11、紧圈逆时针转动，炉门锁紧。6）试验合格后，内外表面喷砂，外表面底涂TH861铁红底漆，中涂AB361重防锈底漆，面涂B05桔红色亚光氟碳面漆。内表面及密封面涂乳白色环氧底漆，漆层要求附着力强，不脱落。轨道表面不喷漆。7）设备上的安全连锁装置应在出厂前试验合格，合格后设备方可出厂。 （3）论文格式按照职业技术学院要求第1章 压力容器的介绍1.1压力容器的概述在化学工业生产过程中，从原料到产品，要经过一系列物理和化学过程，这一系列的处理过程成为化工生产过程。进行物理和化学过程的设备成为化工设备，如通常用来储存无聊的存储设备；用于化工生产中换热过程的换热设备；用于传质过程的塔设备及用于生物化学反应的

12、反应设备等。这些设备虽然作用不同，大小形状各异，内部构件的形势也千差万别，但它们都有一个外壳，称之为容器。容器是化工生产所用各种设备外部壳体的总称、所以容器也是化工设备的基本组成部分。容器和设备都是化工生产中的重要技术装备，它不仅在石油、化工行业，而且在轻工、制药、食品、环境、生物工程、冶金、核能以及农副产品的加工等领域中也有广泛应用。承受一定介质压力切与外界隔离的密闭容器叫做压力容器。这类容器应用广泛，形势繁多。按照国家固定式压力容器安全技术监察规程的有关规定，若密闭容器具备以下条件即可视为压力容器：（1） 最高工作压力大于或等于0.1Mpa(不含液柱压力）；（2） 直径（非圆形截面指断面最

13、大尺寸）大于或等于0.15m,且容积大于或等于0.025；（3）介质为气体、液化气或最高工作温度大雨或等于标准沸点的液体。1.2压力容器的组成压力容器主要有圆筒形、球形和矩形三种。其中，矩形容器有平板焊接而成，承压能力差，多用与常压储槽；球形容器由于制造的原因，通常也用左右一定承压能力的大中型储罐；而圆筒形容器，由于具有制造容易，安装内件方便，承压能力较强等优点，在工业生产中应用最广。圆筒形压力容器的组成部件：（1） 筒体筒体的作用是提供工艺过程所需的承压空间，是压力容器最主要的受压元件之一，其内径和容积往往需要工艺计算确定。圆筒筒体和球形筒体是工程中最常用的筒体结构。按其结构形式来分，筒体可

14、分为单层式筒体和组合式筒体。（2） 封头封头和筒体一起组成一个封闭的承压空间。封头和筒体的连接方式有焊接和可拆式连接两种。根据几何形状的不同，封头可分为球形、椭圆形、蝶形、锥形、锥壳和平盖等几种，其中椭圆形封头是最常用的一种封头形式。（3） 密封装置压力容器上需要很多密封装置，如采用可拆式连接的封头与通体之间。接管和外管道之间，人孔、手孔盖的连接等。最常用的密封装置是螺栓法兰连接，即在一对法兰间放置密封元件，通过拧紧螺栓使密封元件压紧而保证密封。（4） 开孔和接管由于工艺过程的要求和检修需要，在压力容器的筒体和封头上开设有不同尺寸的安装孔和工艺接管，如图11所示的人孔、物料进出口结以及安装压力

15、表、液位计、安全阀和各类检测仪表的接管等。（5） 支座支座是支承并固定压力容器的一个基础部件，通常由板材或型材组焊而成。根据压力容器结构和形式的不同，支座也有不同的形式。最常见的圆筒形容器支座有立式容器支座和卧式容器支座；球星容器多采用柱式和裙式支座。（6） 安全附件由于压力容器的使用特点及其内部介质的化学工艺特点，往往需要在容器上设置一些安全装置和测量、控制仪表来监控工作介质的参数，以保证压力容器的使用安全和工艺过程的正常进行。压力容器的安全附件主要有安全阀、爆破片装置、压力表、液位计、测温仪表等。如上所述的几大部件组成了压力容器的壳体，对储存设备来说，壳体即是设备，对传热、传质设备来说，还

16、需装入一些工艺要求的内件，才能构成一个完整的设备。1.3压力容器的分类压力容器的使用范围广、数量多、工作条件复杂，发生事故的危害性程度各不相同。因此压力容器的分类有很多种，一般是按照压力、壁厚、形状或者在生产中的作用等进行分类。介绍以下两种：（1） 按照在生产工艺的作用反应容器（R）：主要用来完成介质的物理、化学反应，例如制药厂的搅拌反应器，化肥厂中氨合成塔等。换热容器（E）：用于完成介质的热量交换的压力容器。分离压力容器（S）：完成介质流体压力平衡缓冲和气体净化分离的压力容器，如分离器、干燥塔、过滤器等。储存压力容器（C，球罐代号为B）：用于储存和盛装气体、液体或者液化气等介质。（2） 按照

17、压力分外压容器：容器内的压力小于外界压力的容器。当容器的内压小于一个绝对大气压时，称之为真空容器。内压容器：容器内的压力大于外界压力的容器。低压容器（L)：0.1Mpap1.6Mpa；中压容器（M）：1.6Mpap10.0Mpa；高压容器（H）：10.0Mpap,所以可以选择16mm厚度的钢板。 2-1 外压或轴向受压圆通或管子几何参数图图2-2 外压圆筒和球壳厚度计算图3）进行比较因为166mm，选择较大厚度的钢板作为试验炉筒体的壁厚。2.3试验炉封头的选取2.3.1封头的介绍内压容器最常见的封头包括半球形、椭圆形、碟形等凸形封头以及圆锥形封头、平板型封头等。封头的结构形式是应工艺过程、承载

18、能力、制造技术方面的要求而形成的。（1） 半球形封头半球形封头是半个球壳，对其进行应力分析，所需壁厚是同样直径的圆筒的二分之一。若厚度和直径与圆筒相同，则半球形封头的承压能力是同样条件下圆筒承压能力的两倍，故从受力来看，球形封头是最理想的结构形式，但其深度大，制造有一定难度。直径小时整体冲压困难，大直径采用分瓣冲压其拼焊工作量较大。（2） 椭圆形封头如图2-3所示，椭圆形封头由半个椭球和一段高为的圆筒形筒节（称为直边）构成，椭圆形封头旳直边高度与封头的公称直径有关，如表2-2所示。图2-3 椭圆形封头示意图表2-2 封头旳直边高度封头的公称直径DN20002000封头旳直边高度2540由于椭圆

19、部分经线曲率平滑连续，故封头中的应力分布比较均匀，对于a/b=2的标准椭圆形封头，封头与直边连接处的边缘应力较小，可不予考虑，而且封头的深度较小，方便了成型加工。因此，中、低压容器中椭圆形封头的应用较为广泛。（3） 碟形封头碟形封头有三部分组成：以为半径的球面壳体、半径为r的圆弧为母线所构成的环状壳体（或过渡圆弧）和高度为的直边，直边高度的取法与椭圆形封头直边相同，可参照表3-7.虽然由于过渡段的存在降低了碟形封头的深度，但在三部分连接处，由于经线曲率发生突变，在过渡区边界上边缘应力比内压薄膜应力大很多，故受力状况不佳。如图2-4。图2-4 碟形封头（4） 球冠型封头为了进一步降低凸形封头的高度，将碟形封头的过渡圆弧和直边部分去掉，将球面部分直接焊接到圆柱壳体上，构成了球冠型封头，如图2-5所示。球冠型封头可用作容器的端封头，如图2-5（a）也可用作容器中两个相邻承压空间的中间封头，如图2-5（b）。图2-5 球冠型封头球冠型封头在不能保证任何情况下两侧的压力都相同作用时，封头计算厚度应分别按下列两种情况计算，取较大值：1）只考虑封头凹面侧受压，计算