西南石油大学-材料成型及控制工程-课程设计-空气储罐设计说明书

目录

1 课程设计目的、任务及要求 ................................................................................. 3 1.1课程设计目的 ................................................... 3 1.2课程设计任务 ................................................... 3 1.3课程设计的基本要求 ............................................ 3 2 焊接结构总体设计 ............................................................................................... 3 2.1基本工作原理 ................................................... 3 2.2设计参数选择及设计要求 ......................................... 4 2.3容器结构设计 ................................................... 4 2.5产品制造工艺流程 ............................................... 8 3焊接工艺设计 ........................................................................................................ 9 3.1材料焊接性分析 ................................................. 9 3.2焊接方法的选择 ................................................. 9 3.3焊接工艺规程 ................................................. 10 3.4焊接检验 ...................................................... 12 4课程设计心得体会 ............................................................................................ 12

参考文献 .................................................................................................... 13

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1 课程设计目的、任务及要求

1.1课程设计目的

课程设计是焊接课程教学的最后一个环节，是对学生进行全面系统的训练，可以让学生将学过的零碎知识系统化，真正地把学过的知识落到实处，进一步激发学生学习的热情。另外，课程设计是在完成焊接结构生产理论教学课程后，进行的综合运用所学基本知识和技能的一个非常重要的教学环节。通过课程设计，可以培养学生解决焊接生产实际问题的能力，检验学生对所学基本知识的综合运用能力；使学生进一步了解典型焊接结构（压力容器）的基本知识及相关焊接工艺，掌握焊接结构的整体设计、焊接工艺规程、焊接工艺卡的编制要领；最终使学生具有根据生产实际独立制定焊接结构焊接工艺的能力。

1.2课程设计任务

了解焊接结构（压力容器）、工况环境、制造过程的特点，掌握焊接结构的整体设计、焊接工艺规程、焊接工艺卡的编制要领。最终根据实际需要独立研究设计相应的焊接结构，制定相关的焊接工艺。

1.3课程设计的基本要求

熟悉焊接结构（压力容器）的结构特点，了解焊接结构（压力容器）各部分的运行状态、结构特点以及影响制造工艺的因素并能按实际情况具体制定相应的工艺流程卡和工艺卡。

2 焊接结构总体设计

2.1基本工作原理

2.1.1压缩空气性质：

主要成分： 氮气、氧气等。

外观与性状：无色无味

沸点(℃)：－192℃（101.3KPa） 相对密度(水=1)： 0.9

危险特性：高压常温储存，高温剧烈震动易爆。

特点：清晰透明，输送方便，没有特殊的有害性能，没有起火危险，不怕超负荷，能在许多不利环境下工作，空气在地面上到处都有，取之不尽。

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来源：大气中的空气常压为0.1Mpa，经过空气压缩机加压后达到理想的压力。

用途：压缩空气是仅次于电力的第二大动力能源，又是具有多种用途的工艺气源，其应用范围遍及石油、化工、冶金、电力、机械、轻工、纺织、汽车制造、电子、食品、医药、生化、国防、科研等行业和部门。

2.1.2空气储罐工作原理

空气储罐广泛应用于中央空调、锅炉、热水器、变频、恒压供水设备中，起缓冲系统压力波动，保证系统的平稳用气，降低气流脉动的作用，从而减小系统压力波动，使压缩空气平稳地通过压缩空气净化系统，以便充分除去油水杂质，减轻后续氧氮分离装置的负荷。在系统内水压轻微变化时，能保证系统的水压稳定，水泵不会因压力的改变而频繁开启。

2.2设计参数选择及设计要求

设计题目 介质 设计压力 使用温度 几何容积（m3） 0.5m3空气球罐的设计 空气 0.5Mpa 0-100℃ 0.5 1）设计要求：根据给定的条件（如设计压力、设计温度等）来选定容器的几何尺寸，即确定筒体的内径、长度、封头类型等，然后确定有关的设计参数，如容器材料、许用应力、壁厚附加量、焊缝系数等；

2）计算封头和筒体壁厚、进行强度计算、焊接接头设计 、附件设计等。

2.3容器结构设计

2.3.1主要部件材料选取

根据GB150-1998[1]表4-1，选用筒体及封头材料为Q235-A（钢材标准为GB3274），其许用应力???t?113MPa，鞍座选用材料为Q235-B（钢材标准为

tGB3274），其许用应力?GB6654），?

???113MPa ，接管采用材料为20（钢材标准为

??t?133MPa。

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表2.1

2.3.2圆筒厚度的设计

根据容器体积，粗定公称直径为650mm。

由于该容器储存介质易燃，所以该容器的焊缝都要采用全焊透结构，需要对该储罐进行100%探伤，所以取焊缝系数为??1.0[2]。假设圆筒的厚度在4.5~16mm范围内，查GB150-1998中表4-1，可得： 100℃下的许用应力为???t?113MPa，利用中径公式： ?0.5?650mm?1.44mm （2-1）[1]

2?1?113?0.5??2?????ptpDi当钢材的厚度负偏差不大于0.25mm，且不超过名义厚度的6%时，负偏差可以忽略不计，故取C1?0。对于有空气介质，腐蚀裕度应不小于2， C2?2mm。

则筒体的实际厚度?n?1.44mm?0?1mm?2.44mm，对于内径大于500mm的容器，其最小壁厚?min?4mm，因此

?n?C1?C2??min?0?2?4?6mm. （2-2） [2]

2.3.3封头厚度计算

根据查《压力容器常用结构尺寸计算手册》，选取公称直径DN?650mm的标准椭圆形封头，根据公式可得封头计算壁厚：

??2?????0.5ptpDi?0.5?650?1.43mm （2-3）[3]

2?113?1?0.5?0.5同上，取C1?0，C2?2mm，则封头的实际厚度为：

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?n?C1?C2??min?0?2?4?6mm

2.3.4封头和筒体的结构设计

根据查《压力容器常用结构尺寸计算手册》表3-1得公称直径DN=650m的椭圆形封头各尺寸参数：

表2.2 封头尺寸表 公称直径DN 曲面高度hi 直边高度h 内表面积 容积 质量 650mm

162mm 25mm 0.507㎡ 0.0442m3 24.5Kg

图2.1 椭圆形封头

由容器容积、公称直径，根据公式计算筒体长度L0：

V??4DiL0?2V封, （2-4）错误！未定

义书签。

2即0.5??4?0.652?L0?2?0.0442,

计算得L0=1240mm

2.3.5强度校核

圆筒筒壁按下式进行应力校核：

?t?p(Di??n)t????? MPa （2-5）[3]

2?n5

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