1、儲氣罐壓力容器的設計步驟1. 確定壓力容器設備的各項參數：壓力，介質，溫度最高工作壓力為1.5MPa，工作溫度為常溫20C,工作介質為壓縮空氣，容積為2m3確定壓力容器的類型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)第一章中有詳細的規定，主要是根據工作壓力的大小、介質 的危害性和容器破壞時的危害性來劃分。儲氣罐為低壓(<1.6MPa)且介質無毒不易燃，應為第I類容器。2. 確定設計參數(1) 確定設計壓力容器的最高工作壓力為1.5MPa，設計壓力取值為最高工作壓力的1.051.10倍。 取1.05還是取1.10,取決于介質的危害性和容器所附帶的安

2、全裝置。介質無害或裝有安全閥等就可以取下限 1.05,否則上限1.10。介質為壓縮空氣，管路中有泄壓裝置，符合取下限的條件，則得到設計壓力為Pc=1.05x1.4(2) 確定設計溫度一般是在用戶提供的工作溫度的基礎上，再考慮容器環境溫度而得。如在室外在工作，無保溫，容器工作溫度為30 C，冬季環境溫度最低可到-20 C, 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- 20C。容規提供 了一些設計所需的氣象資料供參考。假定在容器在室內工作，取常溫為設計溫度。(3) 確定幾何容積按結構設計完成后的實際容積填寫。(4) 確定腐蝕裕量根據受壓元件的材質、介質對受壓元件的腐蝕率、容器使用環境和容

3、器的使用壽命來確定。先選定受壓元件的材質，再確定腐蝕裕量。容規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數據和經驗來確定，受使用環境影響很大，變數很多，目前 無現成的數據。介質無腐蝕的容器，其腐蝕裕量取 12mm即可滿足使用壽命的要求。取腐蝕裕量為 2mm。（5）確定焊縫系數焊縫系數的標準叫法叫焊接接頭系數， GB150 對其取值與焊縫檢測百分比進行 了規定。具體取值，可以按容規所規定的種情況選擇：其焊縫系數取 1，即焊接接頭應進行 100% 的無損檢測，其他情況一般選焊縫系 數為 0.85。本例選焊縫系數為 0.85。（6）主要受壓元件材質的確定 材質的確定

4、在滿足安全和使用條件的前提下，還要考慮工藝性和經濟性。GB150 對材料的使用有規定。比較常用的材料有 Q235，16MnR 和 0Cr18Ni9 這幾種材料。1.0Cr18Ni9 般用于低于一20 C的低溫容器和 對介質有潔凈要求的容器，如低溫分離器、氟利昂蒸發器等；2.16MnR 般用于對安全性要求較高、使用 Q235-B時壁厚較大的容器，如油、 天然氣等。3.Q235-B使用最廣也最經濟，GB150第9頁對其使用條件作了詳細規定： 規定設計壓力w 1.6MPa;鋼板使用溫度0°C 350C；用于殼體時厚度不得大于20mm，且不得用于高度危害的介質。 儲氣罐使用壓力、溫度和介質都

5、符合 Q235-B 的條件，厚度還未知，若超過了 20mm，能使用 16MnR。暫定使用 Q235-B。3. 確定設備基本尺寸（1）確定容器直徑首先要確定容器直徑。如果是圓筒型壓力容器，一般取長徑比為25,很多情況下取23就可以了。本例要求容器的幾何容積為 2m3 。 先設定直徑，再根據此直徑和容積求出筒體高度，驗算其長徑比。設定的直徑 應符合封頭的規格。有了容器直徑，可按照 GB150公式計算出厚度。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。如果腐蝕裕量為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

6、12mm，并且此值符合 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，可以思考一下為什么？ 至此，得到容器外形。（2）按照工藝要求確定配置各管口的法蘭和接管。容器上開孔要符合GB150的規定，要進行補強計算，如滿足GB150不需補強的 條件，可不必再計算補強。應盡量滿足GB15條件，安全性和經濟性都最好，避免增加補強圈。法蘭及其密封面型式法蘭及其密封面型式是設計協議書中要求的，1. 壓力等級必須高于設計壓力；2. 其材質一般與筒體相同；3. 確定管口在殼體上的位置時， 在空間較為緊張的情況下， 一般也應保持焊縫與 焊縫間的距離不小于50mm，以避免焊

7、接熱影響區的相互疊加。檢查孔除了用戶要求的管口外，容規第45條（p26）還對檢查孔的設置進行了規定。 本例直徑為1000mm，按規定必須開設一個人孔。查回轉蓋平焊法蘭人孔標 準JB580-79壓力容器與化工設備實用手冊 p614,選擇壓力1.6MPa級、公稱直 徑450的人孔，密封型式為 A型，其接管為© 480x10。因人孔開孔較大，所以 人孔一定要使用補強圈補強，查補強圈標準 JB/T4736，補強圈外徑為760， 厚度一般等同于筒體。人孔的位置以方便出入人孔為原則，應盡量靠近下封頭。 本例選定人孔中心距下封頭環焊縫 500。立式容器的支座一般選用支承式支座 JB/T4724（壓

8、力容器與化工設備實用手冊（ 3）技術要求的書寫1本設備按GB150-佃98鋼制制壓力容器進行制造、試驗和驗收，并接受 國家質量技術監督局頒發的壓力容器安全技術監察規程的監督。2 焊接采用電弧焊，焊條牌號：焊接采用 J422。3焊接接頭型式和尺寸除圖中注明外，按HG20583的規定進行施焊：A類和B 類焊接接頭型式為 DU3； 接管與筒體、封頭的焊接接頭型式見接管表；未注角 焊縫的焊角尺寸為較薄件的厚度；法蘭的焊接按相應法蘭標準的規定。4 容器上的 A 類和 B 類焊接接頭應進行射線探傷檢查， 探傷長度不小于每條焊縫長度的20%，其結果應以符合JB4730規定中的 川級為合格4. 進行強度計算校

9、核壓力容器的制造工藝壓力容器，儲氣罐，規格1000 X 2418 X 10,設計壓力1.78MPa，設計溫度40C, 屬二類壓力容器。通過該壓力容器的試制，對壓力容器的制造工藝流程有了更 深的了解。工藝流程：下料 成型 焊接 無損檢測 組對、焊接 無損 檢測 熱處理 耐壓實驗一、選材及下料（一）壓力容器的選材原理1 具有足夠的強度，塑性，韌性和穩定性。 2具有良好的冷熱加工性和焊接性能。3在有腐蝕性介質的設備必須有良好的耐蝕性和抗氫性。 4在高溫狀態使用的設備要有良好的熱穩定性。5在低溫狀態下使用的設備要考慮有良好的韌性。（二）壓力容器材料的種類1 碳鋼，低合金鋼2不銹鋼3 特殊材料：復合材料

10、（16MnR+316L ） 剛鎳合金 超級雙向不銹鋼 哈氏合金（NiMo:78% 20%合金）（三）常用材料常用復合材料： 16MnR+0Gr18Ni9A:按形狀分：鋼板、棒料、管狀、鑄件、鍛件B:按成分分：碳素鋼： 20號鋼 20R Q235低合金鋼： 16MnR 、16MnDR 、09MnNiDR 、15CrMoR 、16Mn 鍛件、 20MnMo 鍛件高合金鋼： 0Cr13、 0Cr18Ni9 、0Cr18Ni10Ti 尿素級材料： X2CrNiMo18.143mol （尿素合成塔中使用，有較高耐腐蝕性）二、下料工具與下料要求（一）下料工具及試用范圍：1、氣割：碳鋼2、等離子切割：合金鋼

11、、不銹鋼3、剪扳機：&W 8伽 L<2500伽 切邊為直邊4、鋸管機：接管5、滾板機：三輥（二）橢圓度要求：（三）錯邊量要求：見下表（四）直線度要求：三、焊接（一）焊前準備與焊接環境1、焊條、焊劑及其他焊接材料的貯存庫應保持干燥，相對濕度不得大于 60% 。2、當施焊環境出現下列任一情況，且無有效防護措施時，禁止施焊：A）手工焊時風速大于10m/sB）氣體保護焊時風速大于2m/sC）相對濕度大于90%D）雨、雪環境（二）焊接工藝1、容器施焊前的焊接工藝評定，按 JB4708進行2、A、B類焊接焊縫的余高不得超過 GB150的有關規定3、焊縫表面不得有裂紋、氣孔、弧坑和飛濺物（三）

12、焊縫返修1 、焊逢的同一部位的返修次數不宜超過兩次。如超過兩次，返修前均 應經制造單位技術總負責人批準，返修次數、部位和返修情況應記入容器的質量證明書2、要求焊后熱處理的容器，一般應在熱處理前進行返修。如在熱處理后 返修時，補焊后應做必要的熱處理四、無損探傷（一）理論1定義：借用于現今的手段和一起在不損壞和破壞材料機器及其結構的情況下 對它們的化學性質、機械性能以及內部結構進行檢測。2目的： 確保工件和設備的質量，保證設備的正常運行。射線：RT 超聲波UT （焊縫、鍛件） 磁粉MT （檢查鐵磁性表面）透 PT （表面開口缺陷） 改善制造工藝 降低成本 提高設備的可靠性3. 應用特點： 無損檢測

13、要與破壞性試驗相結合。 正確的選用最適當的無損檢測。 正確使用無損檢測的時機 綜合應用各種無損檢測方法4. 應用范圍： 組合件的內部結構或內部組成的檢查，不破壞對象，利用射線檢查內部情況。 材料，鑄、鍛件和焊縫間檢查。 材料和機械的質量檢測。 表面測厚5焊縫缺陷：裂紋：有冶金因素和應力因素或者是由組織因素和致脆因素、氫 等的綜合作用所引起的局部斷裂。 氣孔：焊接過程中溶入液體金屬的氣體在金屬凝固結晶時來不及 逸出而留在焊縫內形成的空紋。 夾渣：焊接過程中，溶池內冶金反應所生成的非金屬夾雜物，由 于各種原因來不及浮出表面而留在焊縫內。 未焊透：是焊縫金屬與母材或焊縫金屬之間未被熱源熔化而留下 來

14、的局部空隙。 夾鎢（二）射線照相探傷法1.X 射線2丫 射線 Ir19274 天 v 100mmCo60 5.3 年 v 200mm射線性質：都是電磁波具有兩重性：波動性、粒子性射線特性：不可見直線傳播，有衍射，繞射能穿透物質，使物質電離，能使膠片感光，也能使增感材料產生熒光，傷害有生命的細胞。防護學：時間距離躲避（三）超聲波探傷法 利用超聲波在組件中的傳播，經反射接收后根回波判斷是否有缺陷的方法。（四）MT 磁粉探傷： 操作簡單，直觀。 鐵磁性材料（表面和內表面）首先 MT 檢測缺陷位置和表面長度而不能確定深度。特點：檢查靜表面缺陷（五）PT 滲透 涂上滲透液進入毛細管清洗回滲檢測：開口缺陷

15、，表面光潔度五、壓力容器的熱處理：（一）正火 目的：細化晶粒， 提高母材及常化處理焊縫的綜合機械性能， 消除冷作硬化， 便于切削加工。 方法：把要正火的零件放入加熱爐中加熱到一定溫度按每毫米1.5分2.5分保溫出爐空冷，風冷或霧冷。 應用：16MnR高溫保溫時間過長，使奧氏體晶粒大（正火）35#鍛件（正火）封頭，筒體（正火）（二）調質處理： 目的：提高零件的綜合機械性能。 方法：淬火+高溫回火（500T以上）。得到索氏體。 應用：封頭，筒體，法蘭，管板等。 20MnMo 20MnMoNb 13MnNiMoNb 900r950r 2分3.5分/mm 水冷+空冷。螺栓螺母： 35CrMoA 25C

16、r2MoVA 35CrMoVA 30Mn40Mn 35CrMoA硬度 HB=187229用亞溫淬火（三）固溶處理：（針對奧氏體不銹鋼）即在室溫條件下保留奧氏體。 目的：將零件加熱使碳化物溶到奧氏體中，再以足夠快的冷卻速度將碳化物 固定在奧氏體中。具有最低的強度、最高塑性、最好的耐蝕性。 應用：封頭 方法：加熱到1000C1150C，以2分到4分/伽保溫后快冷，然后水冷，再 進行空冷。（四）焊后熱處理： （消除應力，退火） PWHT一般熱處理： SR ISR 目的：A.改善焊接接頭及熱影響區的組織和性能。B. 消除焊接和冷作硬化的應力。C. 防止產生焊接裂紋。 方法：A.優先采用爐內整體消除應力

17、方法（另一法：把容器視為加熱爐，在設 備內部加熱外殼保溫）99版壓力容器規則：（高壓容器、中壓反應器、儲存容器、石油液化器 儲罐）不能用內部加熱法。B. 分段熱處理：一端在爐內，采取適當保溫措施以防有害的溫度梯度 （重 復加熱的長度1.5m）3.6m加氫反應器，長26mC. 對環縫進行局部消除應力處理一加熱寬度： 焊縫中心線每側2倍板厚。 焊后熱處理工藝：A. 爐溫400C以下裝爐B. 升溫速率5000 E /T （有效厚度）/h 且W 200 E /hC. 保溫時間 T< 50mm，25mm/h T>50mm 保溫時間=（150+T） /100 （h）D. 降溫速率：400 E

18、以上，6500/T E /h 且 w 260 E /h 壓力容器焊后熱處理的注意事項（ 1）容器整體消應力處理須在整體制造完經檢驗合格后，水壓試驗之前進行。（ 2）嚴禁火焰直射工作產生過熱或過燒。（ 3）產品試板（含母材試板）掛片試樣等應與容器同爐 PWHT六、壓力試驗和氣密性試驗（一）壓力試驗 壓力試驗按試驗介質不同分為液壓試驗及氣壓試驗。1 、液壓試驗 液壓實驗一般采用水，需要時也可采用不會導致發生危險的其他液體。試驗時 液體的溫度應低于其閃點或沸點。奧氏體不銹鋼制壓力容器用水進行液壓試驗 后應將水漬清楚干凈。當無法達到這一要求時，應控制水的氯離子含量不超過25mg/L。液壓試驗方法：a）

19、試驗時容器頂部應設排氣口，充液時應將容器內的空氣排盡。試驗過程中， 應保持容器觀察表面的干燥；試驗時壓力應緩慢上升， 達到規定試驗壓力后， 保壓時間一般不少于 30min。 然后將壓力降至規定試驗壓力的 80% ，并保持足夠長時間對所有焊接接頭和連 接部位進行檢查。如有滲漏，修補后重新試驗；對于夾套容器，先進行內筒液壓試驗，合格后再焊夾套，然后進行夾套內 的液壓試驗；液壓試驗完畢后，應將液體排盡并用壓縮空氣將內部吹干。2、氣壓試驗氣壓試驗應有安全措施。該安全措施需經試驗單位技術總負責人批準，并 經本單位安全部門監督檢查。試驗所用氣體為干燥、潔凈的空氣、氮氣或其他 惰性氣體。氣壓試驗時壓力應緩慢

20、上升，至規定試驗壓力的 10% ，且不超過 0.05MPa 時，保壓5min,然后對所有焊接接頭和連接部位進行初次泄漏檢查，如有泄漏，修補后重新試驗。初次泄漏檢查合格后，再繼續緩慢升壓至規定試驗壓力的 50%，其后按每級為規定壓力的 10%的級差逐級增至規定試驗壓力。 保壓 10min 后將壓力降至規定試驗壓力的 87%，并保持足夠長的時間后再次進行泄漏檢查。 如有泄漏，修補后再按上述規定重新試驗。（二）氣密性試驗 容器需經液壓試驗合格后方可進行氣密性試驗。試驗壓力、試驗介質和檢驗要求按照圖樣上的注明。試驗時壓力應緩慢上升，達到規定試驗壓力后保壓10min，然后降至設計壓力，對所有焊接接頭和連接部位進行泄漏檢查。小型容 器亦可浸入水中檢查。如有泄漏，修補后重新進行液壓試驗和氣密性試驗 .僅供個人用于學習、研究；不得用于商業用途For personal use only in study and research; not for commercial us