卧式储罐人孔设计

卧式储罐人孔设计

Hefei University

《化工机械与设备》过程考核之二

——常用零部件设计

题 目： 系 别： 班 级： 姓 名： 学 号： 队 别： 队 员： 教 师： 日 期：

2.5MPa卧式储罐人孔设计

化学材料与工程系 10化工（三）

何文龙 1003023004 Team 5

朱广佳（队长）、吴凯、何文龙

胡 科 研 2011-12-02

卧式储罐人孔设计

《化工机械与设备》过程考核之二 ......................................... 错误！未定义书签。 一 前言........................................................................................................................ 3

1.1 设计人孔的目的............................................................................................. 3 1.2 人孔附图......................................................................................................... 3 二 人孔的机械设计 ................................................................................................... 5

2.1选择人孔.......................................................................................................... 5 2.2核算人孔补强.................................................................................................. 5 2.3机械设计标准参数 ......................................................................................... 6

2.3.1.碳素钢、低合金钢类 ......................................................................... 6 2.3.2 不锈钢类 ............................................................................................ 7 2.3.3 人孔的PN2.5DN明细表 .................................................................... 8

三 人孔工艺设计： ................................................................................................. 9

3.1人孔的功能类型： ......................................................................................... 9 3.2材料的选择 ..................................................................................................... 9 3.3人孔种类的划分.............................................................................................. 9

3.3.1、以通信管块容量划分........................................................................ 9 3.3.2、以人孔的通向划分............................................................................ 9 3.3.3、以人孔上覆承受负荷能力划分........................................................ 9 3.4 人孔直径及人孔中心距底板尺寸 .............................................................. 10 四 总结.................................................................................................................... 10 五 参考文献............................................................................................................ 10

卧式储罐人孔设计

一 前言

1.1 设计人孔的目的

人孔是安装在卧式储罐上部的安全应急装置。通常与防火器、机械呼吸阀配套使用，既能避免因意外原因造成罐内急剧超压或真空时，损坏储罐而发生事故，又有起到安全阻火作用，是保护储罐的安全装置。具有方便维修，定压排放、定压吸入、开闭灵活、安全阻火、结构紧凑、密封性良好、安全可靠等优点。

1.2 人孔附图

图—1 人孔俯视图

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图2——人孔开关侧面图

图3——人孔主视图

设计条件：管经480mm×12；工作介质：水蒸气；表压：<2.5MPa

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二 人孔的机械设计

2.1选择人孔

根据储罐是在常温下及最高工作压力为 2.5MPa 条件下工作,人孔的标准按公称压力为 2.5 MPa 等级选取，考虑到人孔盖直径较大较重,故选用回转盖对焊法兰（GH21518-2005）,公称直径 450，榫槽面密封面（TG型）和石棉橡胶板垫面。

该人孔标记为：人孔 RF Ⅳ(A·G)450-2.5 GH21518-2005

另外还要考虑人孔补强,确定补强圈尺寸,由于人孔的筒节不是采用无缝钢管,故不能直接选用补强圈标准。本设计所选用的人孔筒节内径为 d i = 484mm ,壁 厚 δ m = 12mm

立式储罐为腐蚀介质压力容器，故其所有焊缝（包括角焊缝）均采用全焊透结构。 查表得人孔的筒体尺寸为 Φ 480×12，由标准 JB/T 4736-2002 查得补强圈尺寸为：内径 Di= 490mm 外径 Do= 760mm

2.2核算人孔补强

补强圈坡口取D型立式储罐设计说明书 开孔补强的有关计算参数如下： 1 筒体的计算壁厚：

PeDi2 Pe

0.594 12002 170 1 0.594

2.1mm

2. 计算开孔所需补强的面积 A： 开孔直径：d = di + 2C = 480 + 2 × (0.0 + 2.0) = 484mm 补强的面积： A = d - δ = 484 × 2.1 = 1016.4mm2 3 有效宽度： B = 2 *d = 2 × 484 = 968mm B = d + 2 - δn + 2- δm = 484 + 2 × 12+ 2 × 12 = 1016mm 取最大值 B = 1016mm 4 有效高度：

外侧高度 h1 = d -δ m = 484 × 12 = 58.04mm 或 h1 = 接管实际外伸高度 = 250mm 两者取较小值 h1 = 58.04mm 内侧高度 h2 = d - δ m = 484 × 12= 58.04mm h2 = 接管实际内伸高度 = 0mm 两者取较小值 h2 = 0mm 5筒体多余面积 A1：

筒体有效厚度： δ e = δ n -C = 12- 2.0 = 10mm

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选择与筒体相同的材料（16MnR）进行补偿，故 f r =1，

所以 Ai = ( B -d )(δ e -δ ) -2δ m (δ e -δ )(1 -f γ ) = (1016 -484)(10.0 -2.1) -2 × 12 × (10.0 -2.1)(1 *1) = 4013.2mm2 6 接管多余金属的截面积 A2：

Pc -d 0.594 × 454 = = 0.80mm t 2[σ ] -Pc× 170 × 1 -0.594

接管计算厚度 δ t = A2 = 2 -h1 (δ et -δ t ) f γ + 2 -h2 (δ et -C 2 ) f γ 8

立式储罐设计说明书 = 2 -h1 (δ m -C -δ t ) f γ + 0 = 2 × 52.19 × (6 -2.0 -0.80) = 334.02mm2

补强区内焊缝截面积 A3： 1 A3 = 2 × × 6 × 6 = 36mm2

有效补强面积 Ae： Ae = A1 + A2 + A3 = 862.6 + 334.02 + 36 = 1232.62mm2 因为 Ae > A ，所以不需要补强

2.3机械设计标准参数

2.3.1.碳素钢、低合金钢类

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2.3.2 不锈钢类

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2.3.3 人孔的PN2.5DN明细表 件号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

标准号 GB/T

713--2008 HG20592 HG20592 HG20592 HG20613 HG20613

GB/T 95-- GB/T 6170--2000

GB/T

8163--2008

名称 筒节 法兰 垫片 法兰片 螺栓 螺母 吊环 转臂 垫圈20 螺母M20 吊钩 环

无缝钢管 支撑板

数量 1 1 1 1 20 40 1 1 1 2 1 1 1 1

材料 Q345R

尺寸/mm

dw=480*12 δ=3

16Mn（锻b1=39, 件） b2=44

石棉橡胶板 M33*2*175 Q345R 35CrMoA 30CrMo Q235-A.F M33 Q235-A.F 100HV Do=36 5级 Q235-A.F Q235-A.F 20 Q345

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三 人孔工艺设计：

3.1人孔的功能类型：

人孔分为紧急泄压人孔、防爆阻火呼吸人孔、罐顶人孔、罐壁人孔和带芯人 孔等。

3.2材料的选择

根据提供的压力1MPa 温度200℃ 直径2000mm，根据前面的机械设计，可选择Q245R类型的钢板，其化学成分包括C Si Mn Cr Ni Nb V P S等。其屈服强度一般为200左右，实验温度为200-400℃，故符合所给是数据要求。

3.3人孔种类的划分

3.3.1、以通信管块容量划分

按人孔可容纳规格为宽360mm、高250mm（标准的六孔管孔内径90mm水泥管块，简称标准块）的管道断面管块或单孔管道管孔内径90mm的数量，分为大、中、小三类。

通信管道所设置人孔的大小，应以通信管道的远期容量设置。不应只考虑本期建设通信管道容量。

3.3.2、以人孔的通向划分

以人孔的通向划分可分为直通人孔、三通人孔、四通人孔和斜通人孔，具体详见下表1。其中，斜通人孔又分为15°、30°、45°、60°、75°共五种。每种斜通人孔的角度，可适用于±7.5°范围以内。

3.3.3、以人孔上覆承受负荷能力划分

以人孔上覆承受负荷能力划分可分为汽-20级和汽-10级两种

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3.4 人孔直径及人孔中心距底板尺寸

人孔已有成型产品，直径通常为600mm。人孔中心距地板一般为750mm。便于工作人员在安装、清洗、维护时进出油罐和通风。

考虑到人孔盖直径较大较重,故选用回转盖对焊 法兰人孔（GH21518-2005）,公称直径 450 ，突面法兰密封面。

我们可选择储存液体为油类，做案例分析。

非金属油罐的人孔设在罐顶上，金属油罐的人孔设在罐壁最下圈板上。大都为直径600mm的圆孔，其中心距底板750mm，为油罐清洗或维修人员进出油罐用，又称作道门。检修清理油罐时刻利用人孔进行采光和通风。立式油罐的容量在5000m³以下时设1~2个人孔，5000m³以上的设2个人孔。人孔的安装应与进出油管线相隔不大于90°。当只设一个人孔时，应将其置于罐顶透光孔的对面；当设2个人孔时，其中一个设在透光孔的对面，另一个应至少与第一个人孔相隔90°。

人孔应有一个设在进出油管右侧附近，并尽量使人孔正对罐室密闭门，以便人员进出、维修油罐和通风接管用。

由于人孔安装在油罐的最下层体圈上，防渗漏就显得特别重要。要求两法兰结合面必须保证其平直度，无飘扭现象。加强板和法兰应尽量在整块钢板上切割而不拼接。法兰和盖板上加工有密封圈，在施工中要特别注意保护。密封用3mm厚石棉橡胶垫片，不允许有折裂。安装人孔盖板上紧螺栓时，要成对角均与用力，以防孔盖变形。

3.5 人孔的安装及维护

人孔因位于油罐下部，人孔承受很大的液体压力，为了防止渗漏，对人孔的安装质量必须严格要求。法兰和盖板上加工有密封水线，在施工中要注意保护， 以免在使用时发生渗油。每次拆下人孔时要做标记，以免再装时错位，影响严密性。安装人孔盖板上螺母时，要成对对角均匀用力，以防盖板变形或用力不均而造成的渗油。

四 总结

人孔的设计应根据具体的工艺设计方案，先进行工艺设计，在联系这个设备的设计参数，进行相应的机械设计，做到综合考虑。特别要注意人孔补强的计算，否则会造成维修人员进入储罐类维修时的人身安全。

五 参考文献

【1】编《化工原理 上册》天津大学出版社 2006.3 【2】《化工设备机械基础》 俞健良 主编 2009年7月第一版

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【3】《化工设备的选择与设计》 刘道德等 编著 【4】《化工容器》 金国淼 等编 【5】《工程力学》 孟凡深 主编

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