焊接结构与工艺课程设计
学校：山西大同大学煤炭工程学院 姓名： 陈芳 专业： 材料成型及控制工程 班级： 材料一班 学号： 110803021102 题目： 压缩空气储罐设计 时间： 2015年12月15日 至1月2日 指导老师： 魏 雷
大同大学煤炭工程学院
前言
1、任务说明
设计一个压缩空气储罐，采用常规设计方法，综合考虑环境条件等因素并参考相关标准，按工艺设计、设备结构设计、设备强度计算的设计顺序，分别对储罐的筒体、封头、人孔、接管进行设计，然后采用SW6-1998对其进行强度校核，最后形成合理的设计方案。
本设计是针对《焊接结构》这门课程所安排的一次课程设计，是对这门课程的一次总结，要综合运用所学的知识并查阅相关书籍完成设计。
设计基本思路：本设计综合考虑环境条件、介质的理化性质等因素，结合给定的工艺参数，机械按容器的选材、壁厚计算、强度核算、附件选择、焊缝标准的设计顺序，分别对储罐的筒体、封头、人孔接管、人孔补强、接管、管法兰、液位计、鞍座、焊接形式进行了设计和选择。设备的选择大都有相应的执行标准，设计时可以直接选用符合设计条件的标准设备零部件，也有一些设备没有相应标准，则选择合适的非标设备。
各项设计参数都正确参考了行业使用标准或国家标准，这样让设计有章可循，并考虑到结构方面的要求，合理地进行设计 2、压缩空气的性质
中文名称：压缩空气 主要成分：氮气、氧气等 外观与性状：无色无味 沸点(℃)-192℃ 相对密度（水=1）：0.9 健康危害：无 环境危害：无
危险特性：高温常压储存，高温剧烈震动易爆
特性总结：压缩空气是清晰透明的，输送方便，没有特殊的有害性能，没有起火危害，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。
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
作用或用途：压缩空气是仅次于电力的第二大动力能源，其应用范围遍及石油，化工，机械，轻工，纺织，国防，科研等行业和部门。
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目 录
第一章 参数的确定............................................................3
1.1 1.2 1.3
设计压力.............................................................3 设计温度 ............................ ................................3 主要元件材料的选择 ................................................. 3
第二章 压力容器结构设计.....................................................5
2.1 筒体壁厚计算.......................................................... 5 2.2 封头壁厚计算 ......................................................... 5 2.3 压力试验 ............................................................. 7
第三章 附件的选择............................................................8
3.1 人孔的选择.............................................................8 3.2 人孔补强的计算 .......................................... .............8 3.3 压力计的选择..........................................................10 3.4 选配工艺接管 ........................................................ 11 3.5 鞍座的选择 .......................................................... 12 3.5.1 鞍座结构和材料的选取............................................12 3.5.2 容器载荷计算 ................................................... 13 3.5.3 鞍座选取标准 ................................................... 13 3.5.4 鞍座强度校核 ....................................................14
第四章 容器焊缝标准........................................................16
4.1 压力容器焊接结构设计要求 ............................................ 16 4.2 筒体与椭圆封头的焊接接头 ............................................ 16 4.3 管法兰与接管的焊接接头 .............................................. 16 4.4 接管与壳体的焊接接头 ................................................ 17
第五章 压缩空气储气罐焊.....................................................17 第六章 总结...................................................................21
参考文献......................................................................22
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第一章 参数的确定
表1-1：设计参数表 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 项 目 名 称 用 途 最高工作压力 工作温度 公称容积（Vg） 公称直径 焊接系数(φV) 工作介质 使用地点 工作介质 其它要求 0.909 -20～100 15 1200 1.0 数 值 单 位 压缩空气储气罐 储存压缩空气 MPa ℃ m3 备 注 由介质温度确定 mm 压缩空气（无危害） 室内 空气 100%无损检测
1．1 设计压力
设计压力为压力容器的设计载荷条件之一，其值不得低于最高工作压力，通常可取最高工作压力的1.05~1.1倍。经过查 我们取设计压力为1.0Mpa。
1．2 设计温度
设计温度也是压力容器的设计载荷条件之一，指容器在正常工作情况下，设定元件的金属温度。当元件金属温度不低于0℃时，设计温度不得低于元件可能达到的最高温度;当元件金属温度低于0℃时，其值不得高于元件金属可能达到的最高温度。所以设计温度选择为50℃。
1．3 主要元件材料的选择
1.筒体材料的选择：
根据压缩空气的物理性质选择罐体材料，可以考虑20R和16MnR这两种钢材。如果纯粹从技术角度看，建议选用 20R类的低碳钢板， 16MnR钢板的价格虽比20R贵，但在制造费用方面，同等重量设备的计价，16MnR钢板为比较经济。所以在此选择16MnR钢板作为制造 筒体和封头材料。
2.筒体结构的选择：
筒体结构设计为圆筒形。因为作为容器主体的圆柱形筒体，制造容易，安装内件方便， 而且承压能力较好，这类容器应用最广。钢板标准GB6645，查表可知50℃时的许用应力
???t?170MPa。
3.封头的结构及选材：
封头有多种形式，半球形封头就单位容积的表面积来说为最小，需要的厚度是同样直径 圆筒的二分之一，从受力来看，球形封头是最理想的结构形式，但缺点是深度大，直径小时， 整体冲压困难，大直径采用分瓣冲压其拼焊工作量也较大。椭圆形封头的应力情况不如半球形封头均匀，但对于标准椭圆形封头与厚度相等的筒体连接时，可以达到与筒体等强度。它
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吸取了蝶形封头深度浅的优点，用冲压法易于成形，制造比球形封头容易，所以选择椭圆形 封头，结构由半个椭球面和一圆柱直边段组成。封头取与筒体相同材料。
4.钢管材料的选择：
根据JB/T4731,钢管的材料选用20号钢，其许用应力???137MPa?sa
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