沈阳理工大学学士学位论文摘 要 本文介绍了压力容器分析设计与常规设计的不同、应力分类,厚壁圆筒体的应力分析和压力容器中对各类应力的限制,并通过实例讲述了在分析设计中,根据应力发生的原因,性质及对导致容器破坏所起的不同作用加以分类,分清主次,分别根据各类应力对容器强度影响的程度,采用不同的安全系数和不同的许用应力加以限制,达到设计合理,节省材料,以保证压力容器在各类应力作用下都能安全可靠地工作。 浓硫酸作为一种化工基本原料，已愈来愈受到人们的重视。由于该气体具有高腐蚀性的特点, 因此在设计这种贮罐时, 要注意与一般气体贮罐的不同点, 尤其要注意安全, 还要注意在制造、安装等方面的特点。贮罐主要有筒体、封头、人孔、支座以及各种接管组成。贮罐上设有液相管、液相回液管、气相管、排污管以及安全阀、压力表、温度计、液面计等。所以对浓硫酸的储罐要求也很严格。浓硫酸贮罐是盛装浓硫酸的常用设备, 本论文用Q235C做为材料先计算好200卧罐的各项数据,直径为5000mm,长度为10000mm,厚度为6mm,整理数据,然后就是根据数据选取封头。先将两腹板开孔并焊接，然后根据尺寸固定鞍座，焊接两侧封头，焊接开孔处各部件。关键词:浓硫酸;卧式储罐;设计;压力容器;焊接Abstract This paper introduces the pressure vessel design and analysis of the conventional design different, stress classification, thick wall cylinder body stress analysis and pressure vessels, the limit for all kinds of stress and, with practical examples, tells the analysis and design in, according to stress the reasons, nature and to lead to vessels on the different function of classified, set priorities, respectively according to various stress on the extent of the impact strength of containers, using different safety coefficient and different allowable stress to limit and achieved the design is reasonable, save material, in order to ensure that the pressure vessel in all kinds of stress can effect a safe and reliable work. Strong sulfuric acid as a chemical basic raw materials, already more and more attention by people. Because the gas has the characteristics of high corrosion resistance, so in the storage tank design, should pay attention to the differences of gas storage tank with general, especially must pay attention to safety, but must pay attention in manufacturing, installation, and other aspects of the features. Tank main have barrel, sealing head, manhole, and all kinds of bearings of take over. The storage tank with liquid pipe, liquid back to liquid pipe, gas phase tube, drain and safety valve, pressure gauge, thermometer, the liquid level gauge etc. So for the requirements of sulfuric acid storage tank is very strict. Strong sulfuric acid storage tank is dressed up strong sulfuric acid commonly used equipment, this paper Q235C as materials with first calculated good 200 lie can of various data, a diameter of 5000 mm, length is 10000 mm, thickness of 6 mm, sorting data, then according to the data of head is selected. First the two webs and welding hole, and then according to size fixed saddle, welding sealing head on both sides, welding open holes in the parts.Keywords: strong sulfuric acid; Horizontal storage tanks; Design; Pressure vessels; welding目 录1 绪 论11.1 设计任务11.2设计思想11.3 设计特点12 设计参数的选择32.1筒体材料的选择32.2公称直径的确定32.3设计压力32.4 设计温度42.5焊接接头系数43 设备的结构设计53.1圆筒厚度的设计53.2封头的设计53.2.1 封头厚度的设计53.2.2 封头的结构尺寸（封头结构如下图1）63.3鞍座选型和结构设计73.3.1鞍座选型73.3.2鞍座位置的确定83.4.1接管和法兰93.4.2垫片的选用113.4.3螺栓（螺柱）的选择113.5人孔的选择123.6液面计的选择124 容器强度的校核134.1水压试验应力校核134.2.筒体轴向弯矩计算134.3.筒体轴向应力计算及校核144.4.筒体和封头中的切向剪应力计算与校核154.5.封头切向剪应力计算164.6.筒体的周向应力计算与校核164.7.鞍座应力计算与校核174.7.1应力及强度校核174.7.3板组合截面应力计算及校核184.8地震引起的地脚螺栓应力194.8.1倾覆力矩计算194.8.2由倾覆力矩引起的地脚螺栓拉应力194.8.3由地震引起的地脚螺栓剪应力204.9 开孔补强设计204.9.1 补强设计方法判别214.9.2有效补强范围214.10 有效补强面积225 卧式贮罐的焊接23 5.1 焊缝布置23 5.1.1接头的分类及其选择235.2 焊接方法245.3 焊接顺序255.3.1 焊前清理255.3.2焊接过程和顺序255.3.3焊后处理26结 论27致 谢28参考文献29附录A30附录B39附录C48I1 绪 论1.1 设计任务针对化工厂中常见的浓硫酸储罐，完成主体设备的工艺设计和附属设备的选型设计，绘制总装配图，并便携设计说明书。1.2设计思想综合运用所学的机械基础课程知识，本着认真负责的态度，对储罐进行设计。在设计过程中综合考虑了经济性，实用性，安全可靠性。各项设计参数都正确参考了行业使用标准或国家标准，这样设计有章可循，并考虑到结构方面的要求，综合的进行设计。1.3 设计特点容器的设计一般由筒体,封头，法兰，支座，接管等组成。常，低压化工设备通用零部件大都有标准，设计师可直接选用。本设计书主要介绍了液罐的筒体，封头的设计计算，低压通用零部件的选用。各项设计参数都正确参考了行业使用标准或国家使用标准，这样让设计有章可循，并考虑到结构方面的要求，合理的进行设计。近年，压力容器被广泛应用于现代的工业、民用及军用等部门。压力容器在社会各行各业的生产、储存、运输等方面具有不可取代的地位，在发展国民经济、巩固国防、解决人们衣食住行等方面起着极为重要的作用。目前我国普遍采用常温压力贮罐, 常温贮罐一般有两种形式: 球形贮罐和圆筒形贮罐。球形贮罐和圆筒形贮罐相比: 前者具有投资少, 金属耗量少, 占地面积少等优点, 但加工制造及安装复杂, 焊接工作量大, 故安装费用较高。一般贮存总量大于500或单罐容积大于200时选用球形贮罐比较经济; 而圆筒形贮罐具有加工制造安装简单, 安装费用少等优点, 但金属耗量大占地面积大, 所以在总贮量小于500, 单罐容积小于100时选用卧式贮罐比较经济。圆筒形贮罐按安装方式可分为卧式和立式两种。一般选用卧式圆筒形贮罐, 只有某些特殊情况下(站内地方受限制等) 才选用立式。本文主要讨论卧式圆筒形浓硫酸贮罐的设计。本储罐的焊接结构主要设计了筒体壁厚，支座，封头，法兰，加强圈等。根据储存介质的要求来进行储罐的选材，本次设计的介质为浓硫酸，储体选用Q-235B。根据施工现场的环境要求及罐体厚度等选择合适的焊接方法。设计的封头为标准椭圆形封头，设计的支座为鞍式支座。 卧式浓硫酸贮罐设计的特点，应按GB150钢制压力容器进行制造、试验和验收; 并接受劳动部颁发压力容器安全技术监察规程(简称容规) 的监督。贮罐主要有筒体、封头、人孔、支座以及各种接管组成。贮罐上设有排污管以及安全阀、压力表、温度计、液面计等。2 设计参数的选择2.1筒体材料的选择根据GB150-1998表4-1并结合实际情况，选用筒体材料为碳素合金钢Q-235C（钢材标准为GB6654压力容器用钢板）。Q-235C适用范围规定如下：容器设计压力p2.5MPa；钢板使用温度为0-400;用于壳体时，钢板厚度不大于30mm。2.2公称直径的确定 1. 设筒体直径为D， 筒体长度为L=2D， 选用标准椭圆封头， 则其体积可表示为: (2.1)由此可求得 所以粗定。2.3设计压力 设计压力是指设定的容器顶部的最高压力，与相应的设计温度一起作为设计载荷，其值不得低于工作压力。液柱静压力： (2.2)根据化学化工物性分析手册表3.6.5查饱和蒸汽压：Pc=0.0118Mpa工作压力： (2.3)设计压力： (2.4)计算压力：=0.1241+0.0897=0.2138Mpa