50立方液化石油气储罐设计方案（50立方液化气储罐-50立方石油液化气储罐）

一.设计背景

50立方液化石油气储罐

该储罐由菏泽锅炉厂有限公司设计，是用来盛装生产用的液化石油气的容器。设计压力为1.77Mpa，温度在-19~52摄氏度范围内，设备空重约为10812Kg，体积为50立方米，属于中压容器。石油液化气为易燃易爆介质，且有毒，因此选材基本采用Q345R。此液化石油气卧式储罐是典型的重要焊接结构，焊接接头是其最重要的连接结构，焊接接头的性能会直接影响储存液化石油气的质量和安全。

二.总的技术特性：

技术特性表 容器类别 类 设计压力 MPa 设计温度 ℃ 最高工作压力 MPa 水压试验压力 MPa 气密性试验压力 MPa 焊接接头系数 尺寸 mm 厚度 mm 操作介质 充装系数 设备容积 立方米 三 1.77 -19～52 1.77 2.25 1.77 1 DN2400*10200 14/16 液化石油气 0.9 50 三.储气罐基本构成

储气罐是一个承受内压的钢制焊接压力容器。在规定的使用温度和对应的工作压力下，应保证安全可靠，罐体的基本结构部件应包括人孔、封头、筒体、法兰、支座。

14.1

图1储气罐的结构简图

1.1筒体

本产品的简体是用钢板卷焊成筒节后组焊而成，这时的简体有纵环焊缝。 1.2封头

按几何形状不同，有椭圆形封头，球形封头，蝶形封头，锥形封头和平盖等各种形式。封头和简体组合在一起构成一台容器壳体的主要部分，也是最主要的受压元件之一。此储气罐选择的是椭圆形封头。 从制造方法分，封头有整体成形和分片成形后组焊成一体的两种。当封头直径较大，超出生产能力时，多采用分片成形方法制造，分片成形控制难度大，易出现不合格产品。对整体成形的封头尺寸、形状，虽然易控制但一般需要有大型冲压模具的压力机或大型旋压设备，工艺设备庞大，制造成本高。 从封头成形方式讲，有冷压成形、热压成形和旋压成形。对于壁厚较薄的封头，一般采用冷压成形。 采用调质钢板制造的封头或封头瓣片，为不破坏钢板调质状态的力学性能，节省模具制造费用，往往采用多点冷压成形法制造。

当封头厚度较大时，均采用热压成形法，即将封头坯料加热至900℃～1000℃。钢板在高温下冲压产生塑性变形而成形，此时对于有些材料（如正火态钢板），由于改变了原始状态的力学性能，为恢复和改善其力学性能，封头冲压成形后还要做正火、正火+回火或淬火+回火等相应的热处理。对于直径大且厚度薄的封头，采用旋压成形法制造是最经济最合理的选择。 1.3接管和法兰

接管和法兰作用是连接或供人进入容器内部的，是容器的主要组成部分。接管与壳体间的焊接接头一般为角接接头或T形接头，但对于连接二者之间的焊缝，如果是壳体上开坡口时，则称为对接焊缝，壳体上不开坡口时称为角接焊缝。 1.4密封元件

密封元件是两法兰之间保证容器内部介质不发生泄漏的关键元件。对于不同的工件条件要求有不同的密封结构形式和不同材质及形式的垫片，在制造时对于密封垫材料和形式不得随意更改。 2.1.6支座

立式容器主要采用鞍式支座。

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14.2

四.技术要求

（1）本设备按照GB150-1998《钢制压力容器》进行制造，检测与验收，并接受《压力容器安全技术监察规程》的监督。

（2）制造筒体、封头、人孔接管、用Q345R钢板符合GB6654-1996及第二次改造通知单的规定，人孔法兰盖用钢板正火状态供货。帯颈对焊法兰、接管用Q345R应符合JB4726-2000，壳体用Q345R钢板应逐张进行冲击试验，方法按照GB/T229的规定，三个试样的平均值大于等于54J。

（3）设备焊接工艺规程按照JB/T4709-2000，焊接工艺评定按照JB4708-2000.所有角接接头的焊接表面须打磨圆滑过渡。

（4）设备中每条A、B类焊接接头应进行100%射线检测，按照JB/T4730.2-2005的规定，二级合格。所用D类焊剂接头、DN<250的接管与法兰的B类焊接接头及所有与承压件相焊接的角接接头，应进行100%表面磁粉检测，按照JB/T4730.4-2005的规定，一级合格。

（5）设备应进行整体焊后消除应力热处理，热处理后不得在设备本体上进行施焊。

（6)最终热处理后，对设备中A。B、D类焊接接头进行硬度检测，其硬度应小于等于200HB。检测数量按照每条A、D类焊接接头测一组，每条B

类焊接接头每隔120度测一组，每组包括母材、热影响区和焊缝各一处。

(7）未注明角接接头焊脚高度均等于两相焊件中之较薄件的厚度，且须为连续焊。

（8)设备制造完毕后进行水压试验。水压试验应力见技术要求表。水压试验合格后应将积水排净吹干。

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(9）水压试验合格后，应进行气密性试验，试验应力见技术特性表。

（10)设备制造完毕后除锈涂铁红醇酸底漆一遍，再涂银粉醇酸清漆一遍，沿罐体水平中心线用红漆刷一道红色色带，宽度为150mm，在筒体两侧的重心处用红色油漆喷印重新标志，应在重心标志上方喷印LPG字样，重心标志的左侧喷应严禁烟火字样，右侧喷应禁止施焊的字样，标志、字样高度不得小于200mm。

(11)设备的油漆、包装、运输按照JB/T4711-2003《压力容器涂覆与运输包装》的规定。 (12)本储罐安装时，其纵轴应向排污方向倾斜千分之三。

(13)固定支座的连接采用一个螺母拧紧；活动支座用两个螺母，第一个螺母不拧紧，与支座的距离为1至3毫米，用第二个螺母锁紧。

(14)本储罐必须在有遮阳和水喷淋装置的条件下适用。

4.焊接工艺规程:

此液化石油气卧式储罐是典型的重要焊接结构，焊接接头是其最重要的连接结构，焊接接头的性能会直接影响储存液化石油气的质量和安全。因此合理地制定焊接工艺规程非常必要。根据GB150-1998《钢制压力容器》对压力容器主要受压部位的焊接接头分为以下四类，结合实际工程的需要，分类如下：

14.3

焊缝编号和分布位置示意图

其中A、B、D分别表示焊接接头的形式

五.材料选择

Q345R钢是屈服强度为340MPa级的压力容器专用板，它具有良好的综合力学性能和工艺性能。磷、硫含量略低于低合金高强度钢板Q345(Q345R)钢，除抗拉强度、延伸率要求比Q345(Q345R)钢有所提高外，还要求保证冲击韧性。它是目前我国用途最广、用量最大的压力容器专用钢板。

Q345R材料性能分析： 元素 质量分数（％） C ≤0.20 Si ≤0.55 Mn 1.20-1.60 P ≤0.015 S ≤0.015 Alt ≥0.020

Q345R材料特性分析：

Q345R钢的基体组织为铁素体+珠光体，是低合金高强钢中应用最广泛的钢，有比较成熟的经验，屈服强度为294～343MPa，基本属于热轧的低合金钢，其综合性能、焊接性及加工工艺性能均优于普通碳素钏，且质量稳定，其使用温度在-40～452℃范刖内，Q345R钢作为低温压力容器时，为改善低温性能，可以在正火处理后使用。Q345R钢是在低碳钢的基础上加入了少量合金，其加工性能．与低碳钢相似，具有较好的塑性和焊接性。由于加入了少量合金元素，其强度增加，淬硬倾向比低碳钢大，所以在较低温度下或刚性大、壁厚结构的焊接时，需要考虑采取预热措施，预防冷裂纹的产生，本设计中板厚18mm，壁厚较薄，小于30mm，均不用预热焊后亦不必作消除应力处理。 50立方液化石油气储罐（50立方液化气储罐--50立方石油液化气储罐） 菏泽锅炉厂有限公司 联系方式：400-0767-110,153-7611-3315

六.焊接技术特性及要求

6.1技术特性：

液化石油气储罐材料Q345R，工作压力在1.77 MPa，属于第三类压力容器，工作温度-19～52℃，设计温度52℃，腐蚀裕度2.0mm，焊接接头系数1.0，液压试验压力2.33MPa（卧放），全容积10m3，充装系数0.9，安全阀开启压力2.0MPa

14.4

6.2技术要求：

1)设备的施工应符合GB150-1998《钢制压力容器》，验收应接受《压力容器安全技术监督规程》中的

相关规定

2)焊接采用电弧焊，焊条型号，低合金钢之间E5016，碳钢间E4303

3)焊接接头的形式及尺寸按图要求，角焊缝的焊脚高度为较薄件的厚度，法兰的焊接按相应的法兰标准规定，对接接头与角接接头需全焊透，接管焊缝成形表面均应圆滑过渡，不得有裂纹、咬边、及棱角． 4)壳体钢板按GB6654-1996《压力容器钢板》及修改单中正火状态供货，且逐张进行超声检测，质量标准应不低于JB/T4730. 3-2005中规定的II级， 壳体的A类纵向焊接接头制备产品焊接试板，按《容规》第25条进行材料复验，坡口表面进行IOO%磁粉检测，并符合JB4730. 4-2005中规定的I级

5)筒体长度小于15m，塔体直线度允差偏差不大于0.5L/1000＋8，12mm，安装垂直度允差为12mm 6)裙座螺栓孔中心圆直径允差以及任意两孔弦长允差均为2mm

7)壳体用钢板轧制，逐张进行-19℃夏比（V型缺口）冲击试验（横向），三个试样冲击平均值不得低于20J，允许其中一个试样冲击功小于平均值，但不得小于14J 8)钢管应逐根按JB/T4730. 3-2005中I级为合格

9)支座简体与封头的焊接接头必须采用全焊透连续焊，并进行磁粉检测，符合JB/T4730. 4-2005中I级为合格

10)设备压力试验合格后对全部焊缝按JB/T4730. 4-2005进行磁粉检测，符合I级为合格，复验焊缝 II)热处理后，设备本体不得再行施焊

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七.焊接工艺设计

7.1焊缝编号及示意图

其中A、B、C、D分别表示焊接接头的形式 7.2接管与壳体.封头的焊接（D1，D1.B4,D2A3B3）

由GB150-1998《钢制压力容器》规定，接管，人孔，凸缘补强圈等与壳体连接的接头。为D类焊缝。由此选择焊缝类型为D类焊缝。 金属牌号及规格：Q345R 7.2.1焊接方法的选择 手工电弧焊的优点

14.5

焊接牌号及焊丝焊剂 J507 H10MnSi 焊丝直径 （㎜） 电源种类及极性 焊接电流 （A） 焊接电压 (V) 焊接速度 (cm/min) 内面手工电弧焊 5 直流反接 200-270 22-26 >18 外面埋弧焊 J507 H10MnSi 5 直流反接 400-1000 32-36 >22 7.4各筒节环向焊缝焊接工艺分析 由同标GB150-1998《钢制压力容器》规定，壳体部分的环向焊接接头，锥形封头与 接管连接的接头等均属于B焊头，已经规定的除外。因而经确定筒节环向焊缝为 B类焊缝。

7.4.1工艺要求：（前面已经详细叙述过确定过程，不再赘述） 1坡口加工方法：机加工坡口，并清除油锈) 2) 后热温度及保温时间：250-300℃~2hr 3) 清根方法：碳弧气刨并打磨 4) ) 焊接接头如图所示：

筒体环向焊接接头详图

4.4.2

工艺顺序：

1．清理坡口，并进行磁粉检测( VIT) 2．并进行装配点焊 3．内部进行焊条电弧焊

4．外部清根并打磨，进行MT检测 5．外部进行埋弧焊

7.4焊后热处理工艺参数

1)热件入炉或出炉时的温度不得超过400℃，但对厚度差较大、结构复杂、尺寸 稳定性要求较高、残余应力值要求较低的被加热件，其入炉或出炉时的炉内温 度一般不宜超过300℃。

2)升温至400℃后，加热区升温速度不得超过(5000/bs)℃/h，且不得超过200℃

14.11

／h，最小可为52℃／h。

3)温时，加热区内任意5000mm长度内的温差不得大于120℃。 4)温时，加热区内最高一与最低温度之差不宜超过65℃。 5)温保温期间，应控制加热区气氛，防止焊件表面过度氧化。

6)炉温高于400℃时，加热区降温速度不得超过(6500/8s)℃／l1，且不得超过260℃ /h，最小可为52℃/h。

7)焊件按1）炉温度出炉后应在静止空气中继续冷却

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八.液化石油气储罐检验方案

一、设备概况及其基本参数：

容器类别：第Ⅲ类压力容器 设计压力：1.86Mpa 设计温度-19~52℃， 介质：液化石油气 材质：封头：Q345R 筒体：Q345R 二、 检验依据： 1、《压力容器安全技术监察规程》 2、《在用压力容器检验规则》 3、《压力容器使用登记管理规则》 4、GB150-1998《钢制压力容器》 5、JB4730-94《压力容器无损检测》 三、检验准备： 1、检验人员：

a、应具备相应项目检验资格；

b、设置现场安全监督（项目负责人）兼。 2、检验仪器准备： a、磁探机； b、超探机；

c、测厚仪、硬度计；

14.12

d、焊缝检验尺、长度检验尺； e、照明灯（应急灯）；

f、带漏电保护器的电线盘； g、角向磨光机、砂轮片； h、着色探伤剂。

以上检验仪器需在检定期内，且处于完好状态。 3、审查资料：

a、设备的竣工图，质量证明书。

b、锅炉压力容器监督检验单位出具的安全质量监检报告。 c、设备的运行记录，灌（充）装记录，有关运行参数记录，介 质成份，载荷变化情况，运行中出现的异常情况等资料。 d、有关修理、改造、施工记录、检验报告。 4、设备准备：

a、罐内介质排除干净，盲死隔断（气）液体来源。

b、罐内残余液（气）体必须进行置换、清洗，氧含量应在18～21% （体积比）之间。

c、打开人孔，清理罐内杂质，将所有焊缝及两侧（包括接管角 焊缝）各150mm范围打磨除锈至露出金属光泽。 四：检验项目：

(1):内外部宏观检验： 1、表面检验：

a、罐体表面质量，接口部位，焊接接头的裂纹、过热、变形、 泄漏。

b、表面腐蚀、机械损伤。

c、支撑或支座的损坏，基础下沉、倾斜、开裂，紧固螺栓。 2、结构检查：

a、封头形式、简体与封头的连接方式。 b、焊缝布置、支座形式与布置。 c、开孔与补强。 d、排放装置。

e、安全附件及仪表。 3、几何尺寸检验：

a、焊缝对口错边量、棱角度、咬边。

b、焊缝表面质量，角焊缝的焊脚尺寸，对接焊缝余高。 c、同断面最大最小直径差。

d、封头表面凹凸量，直边高度和纵向皱折。 (2):测厚检验：

a、壳体：每块板测量5点、4个板角距板边各lOOmm处各测1 点，板中心测1点。

b、封头：测9点，按Oo、90 0、1800、270 0四个方向，直 边段及过渡段各测1点，顶部测1点。 c、人孔盖：中心位置测1点。

除上述部位外，还应着重测以下部位：易腐（冲）蚀部位， 气液面部位，制造时壁厚减薄部位和变形部位，表面检测发现可 疑部位，以及测厚时遇母材存在夹层部位，必要时UT检查确定。 另外遇“壁厚增值”现象时，应给予足够重视，并查明原因。

14.13

(3)无损检测：

检测方法选择：MT、UT、PT

a、罐内对接焊缝IOO%MT检查，接管角焊缝不能做MT时，PT检 查。

b、罐内对接焊缝应力集中部位，如丁字接头，三个方向各300mm 和上次检验有埋藏缺陷处进行UT检查，检查比例不小于焊缝总 长的20%，发现缺陷或原埋藏缺陷有延长倾向时进行扩探。

c、对接焊缝MT检验有缺陷部位，UT检查，必要时RT复查确认。 (4)、硬度检验：

对罐内对接焊缝及热影响区、母材进行硬度测试。 (5)、缺陷处理：

a、经MT发现裂纹时，打磨消除，且圆滑过渡，裂纹深度超标时， 需朴焊应由用户委托有资格单位进行。

b、UT发现超标缺陷部位需进行修理，应由用户委托有资格单位 进行修理。

c、修理后应按要求进行无损检测。 (5)、强度校核与安全评定

经过检验，如存在严重腐蚀减薄应做强度校核，强度校核在 GB150的基础上，同时参照原设计标准进行。需做安全评定时由 用户委托有资格的单位进行。 (6)、水压试验

完成上述工作后，由受检单位准备试压设备，加注满清水， 排气并封罐后加压，试验压力为最高压力的1. 25倍。罐体外表 面保持干燥，环境温度5℃以上，缓慢升压至设计压力，确认无 泄漏后升压到规定试验压力，保压30分钟，然后降压至设计压 力，保压进行检查，保压时间30～40分钟。检查期间压力保持不 变，不得采用连续加压维持压力不变，不得带压紧固螺栓，以无 渗漏、无压降、无异常响声、无可见异常变形为合格。 (7)、安全附件检验：

a、安全阀、压力表、温度表（计）液位计是否在校验期内，且 完好。

b、紧急切断阀及其它与罐体连接阀门是否完好。 五、出具检验报告：

对储罐进行安全状况等级评定，并确定下次检验日期。 六、检验报告的审核签发。

九.参考资料：

l，化工出版社，过程装备制造．与检测，邹广华、刘强、龙占云。2007年8月2，化工出版社，过程设备设计，郑竞洋、黄其伍、桑芝富。2007年6月 3，高等教育出版社，工程材料，2005年7月 4，中国焊接资源网 5，《钢制压力容器焊接工艺》第二版

14.14

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/o3rd.html