分析碳鋼壓力容器類別及設計壓力說明

2022-09-10 06:30:02 字數 2102 閱讀 9536

對於碳鋼壓力容器設計全過程了解主要是根據使用者提出技術協議,並在水處理碳鋼罐規範範圍內,進行調壓箱的技術設,同時碳鋼原水罐的最大工作壓力1.4mpa、溫度為200℃、工作介質為壓縮空氣、體積2立方公尺、需要10年的壽命使用。這些引數是我們的設計提供了依據使用者。

一. 確定容器類別

容器類別的劃分在國家質量技術監督局所頒發的《壓力容器安全技術監察規程》(以下簡稱容規)第一章第6條(p7)有詳細的規定,主要是根據工作壓力的大小(p75)、介質的危害性和容器破壞時的危害性來劃分(p75)。本例穩壓罐為低壓(<1.6mpa)且介質無毒不易燃,則應劃為第ⅰ類容器。

二. 確定設計壓力

我們知道容器的最高工作壓力為1.4mpa,設計壓力一般取值為最高工作壓力的1.05~1.

10倍。至於是取1.05還是取1.

10,就取決於介質的危害性和容器所附帶的安全裝置。介質無害或裝有安全閥等就可以取下限1.05,否則就取上限1.

10。三. 確定設計溫度

一般是在使用者提供的工作溫度的基礎上,再考慮容器環境溫度而得。

比如為華北油田設計的容器,且在工作狀態無保溫的情況下,其工作溫度為30℃,其冬季環境溫度最低可到-20℃,則設計溫度就應該按容器可能達到的最惡劣的溫度確定為-20℃。《容規》附件二(p77)提供了一些設計所需的氣象資料供參考。本例取設計溫度為200℃即可。

四. 確定幾何容積

按結構設計完成後的實際容積填寫即可。

五. 確定腐蝕裕量

由所選定受壓元件的材質、工作介質對受壓元件的腐蝕率、容器使用環境和使用者期待的使用壽命來確定,實際上應先選定受壓元件的材質,再確定腐蝕裕量。

《容規》第三章表3-3(p23)和gb150第3.5.5.

2節(p5)對一些常見介質的腐蝕裕量進行了一些規定。工作介質對受壓元件的腐蝕率主要按實測資料和經驗來確定,受使用環境影響很大,變數很多,目前無現成的資料。

一般介質無腐蝕的容器,其腐蝕裕量取1~2mm即可滿足使用壽命的要求。本例取腐蝕裕量為2mm。

另:什麼叫計算厚度、設計厚度、名義厚度、有效厚度?何謂最小厚度?如何確定?見p12 3-5 3-6

六. 確定焊縫係數

焊縫係數的標準叫法叫焊接接頭係數,gb150的3.7節(p6)對其取值與焊縫檢測百分比進行了規定。

具體取值,可以按《容規》第85條(p43)所規定的10種情況選擇:

其焊縫係數取1,即焊接接頭應進行100%的無損檢測,其他情況一般選焊縫係數為0.85。

本例選焊縫係數為0.85。

有了容器直徑,即可按照gb150公式5-1(p26)計算出厚度為8.30mm。此厚度即為計算厚度,其名義厚度為計算厚度與腐蝕裕量之和,再向上圓整到鋼板的商品厚度。

本例腐蝕裕量為2mm,與計算厚度之和為10.30mm,與之最接近的鋼板商品厚度為12mm,故確定容器厚度為12mm,並且此值符合q235-b對厚度不超過20mm的要求。

另外本例若選擇腐蝕裕量為1mm經濟性會好得多,可以思考一下為什麼

至此,我們已得到容器外形。

◆ 下一步該是按使用者要求和《容規》的規定配置各管口的法蘭和接管。

容器上開孔要符合gb150第8.2節(p75)的規定,一般都要進行補強計算,除非滿足gb150第8.3節(p75)的條件,則可不必再計算補強。

選擇接管時應盡量滿足gb150第8.3節的條件,其安全性和經濟性都最好,避免增加補強圈。

本例要求的管口直徑都在gb150第8.3節的範圍內,因此進氣口和出氣口接管選擇φ57x5的無縫鋼管,排汙口選擇φ25x3.5的無縫鋼管。

法蘭按hg20592選擇1.6mpa的突面(rf)板式平焊法蘭(pl)。

本例選定進氣口、出氣口距上下封頭環焊縫各300mm。因本例穩壓罐工作溫度為200℃,故其工作狀態下必定有保溫層,考慮到保溫層厚度以及螺栓安裝的需要,選定法蘭密封面到筒體表面的距離為150。

同時在壓力容器設計和製造過程下,經常由採購和困難的選擇,材料或是短缺經濟的考慮和分析,材料替代廣泛應用於壓力容器的設計。並且國家規定,明確了在壓力容器的材料替代和主要的要求設計製造的,通過壓力部件材料的選擇壓力容器和替代材料不僅形狀相似的質量,而且還充分考慮了材料的化學成分,大小規格,效能指標和監測方法合理選擇。在最基本的原則是:

替代材料的替代,杜絕各種指標達不到標準的材料,嚴格保證材料的質量,達到絕對的保證,而物質技術的要求不能低於可替代材料,可以通過各種材料試驗在材料的選擇試驗。

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