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钢制焊接常压容器
设计说明（计算）书
编写： 郭 攀 审核： 曾淦伟 批准： 张庆东 日期 2018年3月21日
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云南省博来特石油设备安装有限公司曲靖分公司
一、 设计概述
该产品为钢制焊接常压容器，盛装介质为柴油。柴油的理化特性包括：外观与性状：稍有粘性的棕色液体，熔点(℃)：-18，相对密度(水=1)：0.87-0.9，沸点(℃)：282-338，闪点(℃)：38，引燃温度(℃)：257。该产品罐体为卧式单层容器，罐体横截面为圆形，封头为标准椭圆形，主体材质为Q235B，设计容积为1m。
该产品设计按照NB/T 47003.1-2009《钢制焊接常压容器》的要求进行，设计计算按照NB/T 47042-2014《钢制卧式容器》的有关规定进行。
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二、 基本参数表
参数名称 设计压力p 计算压力pc 圆筒材料 封头材料 鞍座材料 圆筒材料常温许用应力[σ] 封头材料常温许用应力[σ]h 数值 0.09 0.09 单位 MPa MPa 参数名称 圆筒内直径Di 圆筒平均半径Ra 圆筒名义厚度δo 圆筒有效厚度δe 封头名义厚度δhn 封头有效厚度δhe 鞍座垫板名义厚度δre 数值 1000 500 6 4.5 7.75 6.25 6 单位 mm mm mm mm mm mm mm Q235B Q235B Q235B 160 160 MPa MPa 圆筒材料设计温度下许用应160 力 MPa 鞍座腹板名义厚度bo 6 mm 鞍座材料许用应力[σ]sa 地脚螺栓材料许用应力[σ]bt 圆筒材料常温屈服强度ReL 圆筒材料常温弹性模量E 圆筒材料设计温度下弹性模量E1 160 59 235 2.06×105 2.06×105 7.85MPa MPa MPa 两封头切线间距离L 圆筒长度Lc 封头曲面深度hi 1540 1500 250 mm mm mm MPa 鞍座轴向宽度b 200 mm MPa 鞍座包角θ 120 （°） 圆筒材料密度ρS ×10 -6kg/mm3 鞍座底板中心至封头切线200 mm #+
距离A 7.85封头材料密度ρh ×10 -6kg/mm3 焊接接头系数φ 0.85 操作时物料密度ρo 物料填充系数φo 液压试验介质密度ρT 8.4×10-7 0.90 1.0 kg/mm3 设计温度 20 ℃ kg/mm3 试验压力PT 常压 MPa
三、 强度计算表
支座反力计算 筒体质量（两切线间）m1 封头质量（曲面部分）m2 附件质量m3 m1=π(Di+δn)LδnρS = 223 kg m2=142 kg m2= 90.8 kg VH=1.51mm3 ×108 容器容积 封头容积（曲面部分）VH 9 mm3 =1.17×10 操作工况m4=Vρoφo=1058 kg 容器内充液质量m4 =VρT=1400 kg 隔热层质量m5 m5= 0 kg 操作时 总重量m 试压压力 ′= m1+m2+m3+ =1855.8 kg 支座反力F 操作时 mg=7417.6 N m=m1+m2+m3+m4+m5=1513.8 kg #+
试压压力 g=9093.4 N F=max{ ， }=9093.4 N 系数确定 系数确定条件 A≤Rn/2或（A＞Ra/2） 查表2得：K1=1.0 θ=120˚ 查表4得：K3=0.880 查表2得：K2=1.0 查表4得：K4=0.401 查表5得：K5=0.760 查表5得：K6=0.013 系数 查表6得：K7=/ 查表6得：C4=/ 查表6得：K8=/ 查表6得：C5=/ 查表8得：K9=0.204 圆筒轴向应力及校核 操作工况 圆筒中轴向弯矩 鞍座平面 水压试压 工况
操作工况 N·mm 1.36 ×107 N·mm 间截面 水压试压 工况 1.67 ×107 N·mm -4.1 ×107 -5.05 ×107 N·mm 强度计算表(续)
轴向应操作工况 （盛装内压未加压 圆筒中间横截面最高点处 鞍座平面最低点处 σ δ -0.78 MPa σ δ -0.02 MPa
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力 物料） 内压加压 圆筒中间横截面最低点处 鞍座平面最高点处 圆筒中间横截面最高点外压处 加压 鞍座平面最低点处 外压未加压 圆筒中间横截面最低点处 鞍座平面最高点处 圆筒中间横截面最高点σ δ δ / MPa σ δ δ / MPa σ δ δ / MPa σ δ δ / MPa σ δ / MPa σ δ δ / MPa -0.23 MPa 水压试σ压工况（充满水） 圆筒中间横截面最低点加压处 加压 鞍座平面最高点处 许用压应力校核 缩应力[σ]ac 操作工况 水压试外压应力系数B 操作工况 充满水未加压状态 σ 未加处 压 鞍座平面最低点处 σσ δ = -0.07 MPa / MPa δ δ δ δ = / MPa A=0.094δe/Ro=0.009根据圆筒材料，按GB 150.3规定求取B=0.77MPa，B0=0.79 MPa σ σ ， =0.77 MPa、 σ ， =0.79 MPa 内压加压（外压未加压） max σ σ σ σ φ σ =1.21 合格 内压未加压（外压加压） σ σ σ σ σ =0.77 合格 加压 max σ σ σ σ φ / #+
压工况（充满水） 外加压 σ σ σ σ σ /
强度计算表(续)
圆筒未被封头加强（A＞圆筒切向剪应力 时） τ δ / MPa 圆筒被封头加强（A≤ 时） τ τ δ 0.21 MPa 0.06 MPa 封头应力 圆筒切向剪应力 应力校封头应力 核 圆筒被封头加强（A≤ 时） δ τ σ =128 合格 椭圆 σ δ = 0.72 MPa 蝶形 半球形 σ δ =/ MPa =/ τ σ δ =/ MPa τ σ σ=199.28 合格 圆筒周向应力及校核 无加强圈圆筒 圆筒的有效宽度 鞍座垫板厚度 鞍座垫板包角 无垫板或垫板不起加强作用横截面最低点处 鞍座边角处 σ δ =296.7 mm δre= 6 mm (132°)≥θ+12° δ 取k=0.1 -0.3 MPa L/Ra≥8时 σ δ δ / MPa #+
b≤b4≤b2 横截面最低点处 垫板起加强作用b4＞b2δm≥0.6δn 鞍座边角处 L/Ra＜8时 σ σ δ δ -104 MPa δ δ δ / MPa L/Ra≥8时 L/Ra＜8时 L/Ra≥8时 L/Ra＜8时 σσσσ δ δ δ δ δ δ δ δ / MPa / MPa δ δ 鞍座垫板边缘处 δ / MPa δ / MPa
强度计算表(续)
材料/ e= / mm，d= / mm 加n= / 个 加强圈有参数 加组强mm4 圈圆筒 加强圈位于鞍鞍座边角处 座平面内 加强圈无垫板或垫加强圈边缘周向应力 横截面最低σ δ 组mm2 合载Ao= / 加强圈位置参数图8、图9 合截面Io= / 设计温度下 σ / MPa 圆筒周向应力 σ =/ MPa σ =/ MPa =/ MPa #+
靠近鞍座平面 板不起加强作用 点 L/Ra≥8时 L/Ra＜8时 σσ δ δ δ / MPa 鞍座边角处 δ / MPa 横截面垫板起加强作用 最低点 鞍座边角处 靠近水平中心线 σ δ δ / MPa L/Ra≥8时 L/Ra＜8时 σσ δ δ δ δ δ δ /MPa /MPa δ δ 圆筒周向应力 加强圈边缘周向应力 σ ≤ σ σ / MPa / MPa σ 应力校核 σ ， σ , σ ≤1.25 σ σ ≤1.25 σ
强度计算表(续)
鞍座设计技术 鞍座实际高度 结构参数 鞍座腹板厚度 圆筒有效宽度 鞍座垫板有限宽度 H= 200mm b0=6mm 鞍座计算高度 鞍座垫板实际宽度 Hs=min mm b4=200 mm b2=b+1.56 δ =296.7 mm br= 圆筒中心至基Hv=700 mm #+
b2=296.7mm 腹板与筋板（小端）Asa=/ mm2 组合截面积 础表面距离 腹板与筋板（小端）组合截面系数 Zr=/ mm3 腹板水平拉力及校核 腹板水平拉力 Fs=K9F=3560 N 无垫板或垫板不起加强作用 σ水平拉应力 垫板起加强作用 应力校核 σ 0.5 MPa σ δ / MPa σ =106 合格 鞍座压缩应力及校核 查表9 a1=0.24 水平地震影响系数 地震引起的腹板与筋板组合截面应力 水平地震力 当FEv≤mgf时： 当FEv＞mgf时： 得防震设防烈度 8度，0.30g FEv=a1mg= 3560 N σσσ -0.7 MPa -1.1 MPa 温差引起的腹板与筋板组合截面应力 -0.08 MPa σ应力校核 σ ，K0=1.2 合格 σ ≤ σ 合格
强度计算表(续)
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地震引起的地脚螺丝应力及校核 筒体轴线两侧螺栓间距 l= / mm 地脚螺丝参数 承受倾覆力矩螺栓个数 n=/ 倾覆力矩 地脚螺丝拉应力 地脚螺丝剪应力 拉应力 压力校核 剪应力 σσ 承受剪应力螺栓个数 n’=/ =/ N·mm σ =/ MPa 当 ＞ 时：σ =/ MPa σ σ
四、 无损检测
1. 容器对接焊接接头应进行局部射线检测或超声检测，检测长度不得少于各条焊接接头长度的10%。局部无损检测应优先选择T形接头部位。
2. 焊接接头的无损检测应按NB/T 47013.2-2015、NB/T 47013.3-2015的规定进行，要求如下：
a) 焊接接头的射线检测技术等级为AB级；质量等级III级合格； b) 焊接接头的超声检测技术等级为B级；质量等级II级合格。 五、 试验
制造完成后，应进行盛水试验，试验方法按照
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NB/T47003.1-2009第9.7.5的要求进行。