5立方液化石油气储罐(5立方液化气储罐-残液罐)设计方案

14.15立方液化石油气储罐一.设计背景该储罐由菏泽锅炉厂有限公司设计，是用来盛装生产用的液化石油气的容器。设计压力为1.77Mpa，温度在-19~52摄氏度范围内，设备空重约为1605Kg，体积为5立方米，属于中压容器。石油液化气为易燃易爆介质，且有毒，因此选材基本采用Q345R。此液化石油气卧式储罐是典型的重要焊接结构，焊接接头是其最重要的连接结构，焊接接头的性能会直接影响储存液化石油气的质量和安全。二.总的技术特性：技术特性表容器类别类三设计压力MPa1.77设计温度℃-19～52最高工作压力MPa1.77水压试验压力MPa2.25气密性试验压力MPa1.77焊接接头系数1腐蚀欲量mm2操作介质液化石油气充装系数0.9设备容积立方米5三.储气罐基本构成储气罐是一个承受内压的钢制焊接压力容器。在规定的使用温度和对应的工作压力下，应保证安全可靠，罐体的基本结构部件应包括人孔、封头、筒体、法兰、支座。14.2图1储气罐的结构简图1.1筒体本产品的简体是用钢板卷焊成筒节后组焊而成，这时的简体有纵环焊缝。1.2封头按几何形状不同，有椭圆形封头，球形封头，蝶形封头，锥形封头和平盖等各种形式。封头和简体组合在一起构成一台容器壳体的主要部分，也是最主要的受压元件之一。此储气罐选择的是椭圆形封头。从制造方法分，封头有整体成形和分片成形后组焊成一体的两种。当封头直径较大，超出生产能力时，多采用分片成形方法制造，分片成形控制难度大，易出现不合格产品。对整体成形的封头尺寸、形状，虽然易控制但一般需要有大型冲压模具的压力机或大型旋压设备，工艺设备庞大，制造成本高。从封头成形方式讲，有冷压成形、热压成形和旋压成形。对于壁厚较薄的封头，一般采用冷压成形。采用调质钢板制造的封头或封头瓣片，为不破坏钢板调质状态的力学性能，节省模具制造费用，往往采用多点冷压成形法制造。当封头厚度较大时，均采用热压成形法，即将封头坯料加热至900℃～1000℃。钢板在高温下冲压产生塑性变形而成形，此时对于有些材料（如正火态钢板），由于改变了原始状态的力学性能，为恢复和改善其力学性能，封头冲压成形后还要做正火、正火+回火或淬火+回火等相应的热处理。对于直径大且厚度薄的封头，采用旋压成形法制造是最经济最合理的选择。1.3接管和法兰接管和法兰作用是连接或供人进入容器内部的，是容器的主要组成部分。接管与壳体间的焊接接头一般为角接接头或T形接头，但对于连接二者之间的焊缝，如果是壳体上开坡口时，则称为对接焊缝，壳体上不开坡口时称为角接焊缝。1.4密封元件密封元件是两法兰之间保证容器内部介质不发生泄漏的关键元件。对于不同的工件条件要求有不同的密封结构形式和不同材质及形式的垫片，在制造时对于密封垫材料和形式不得随意更改。2.1.6支座立式容器主要采用鞍式支座。菏泽锅炉厂有限公司联系方式：400-0767-110,153-7611-3315四.技术要求（1）本设备按照GB150-1998《钢制压力容器》进行制造，检测与验收，并接受《压力容器安全技术14.3监察规程》的监督。（2）制造筒体、封头、人孔接管、用Q345R钢板符合GB6654-1996及第二次改造通知单的规定，人孔法兰盖用钢板正火状态供货。帯颈对焊法兰、接管用Q345R应符合JB4726-2000，壳体用Q345R钢板应逐张进行冲击试验，方法按照GB/T229的规定，三个试样的平均值大于等于54J。（3）设备焊接工艺规程按照JB/T4709-2000，焊接工艺评定按照JB4708-2000.所有角接接头的焊接表面须打磨圆滑过渡。（4）设备中每条A、B类焊接接头应进行100%射线检测，按照JB/T4730.2-2005的规定，二级合格。所用D类焊剂接头、DN250的接管与法兰的B类焊接接头及所有与承压件相焊接的角接接头，应进行100%表面磁粉检测，按照JB/T4730.4-2005的规定，一级合格。（5）设备应进行整体焊后消除应力热处理，热处理后不得在设备本体上进行施焊。（6)最终热处理后，对设备中A。B、D类焊接接头进行硬度检测，其硬度应小于等于200HB。检测数量按照每条A、D类焊接接头测一组，每条B类焊接接头每隔120度测一组，每组包括母材、热影响区和焊缝各一处。(7）未注明角接接头焊脚高度均等于两相焊件中之较薄件的厚度，且须为连续焊。（8)设备制造完毕后进行水压试验。水压试验应力见技术要求表。水压试验合格后应将积水排净吹干。(9）水压试验合格后，应进行气密性试验，试验应力见技术特性表。（10)设备制造完毕后除锈涂铁红醇酸底漆一遍，再涂银粉醇酸清漆一遍，沿罐体水平中心线用红漆刷一道红色色带，宽度为150mm，在筒体两侧的重心处用红色油漆喷印重新标志，应在重心标志上方喷印LPG字样，重心标志的左侧喷应严禁烟火字样，右侧喷应禁止施焊的字样，标志、字样高度不得小于200mm。(11)设备的油漆、包装、运输按照JB/T4711-2003《压力容器涂覆与运输包装》的规定。(12)本储罐安装时，其纵轴应向排污方向倾斜千分之三。(13)固定支座的连接采用一个螺母拧紧；活动支座用两个螺母，第一个螺母不拧紧，与支座的距离为1至3毫米，用第二个螺母锁紧。(14)本储罐必须在有遮阳和水喷淋装置的条件下适用。4.焊接工艺规程:此液化石油气卧式储罐是典型的重要焊接结构，焊接接头是其最重要的连接结构，焊接接头的性能会直接影响储存液化石油气的质量和安全。因此合理地制定焊接工艺规程非常必要。根据GB150-1998《钢制压力容器》对压力容器主要受压部位的焊接接头分为以下四类，结合实际工程的需要，分类如下：焊缝编号和分布位置示意图14.4其中A、B、D分别表示焊接接头的形式五.材料选择Q345R钢是屈服强度为340MPa级的压力容器专用板，它具有良好的综合力学性能和工艺性能。磷、硫含量略低于低合金高强度钢板Q345(Q345R)钢，除抗拉强度、延伸率要求比Q345(Q345R)钢有所提高外，还要求保证冲击韧性。它是目前我国用途最广、用量最大的压力容器专用钢板。Q345R材料性能分析：元素CSiMnPSAlt质量分数（％）≤0.20≤0.551.20-1.60≤0.015≤0.015≥0.020六.焊接技术特性及要求6.1技术特性：液化石油气储罐材料Q345R，工作压力在1.77MPa，属于第三类压力容器，工作温度-19～52℃，设计温度52℃，腐蚀裕度2.0mm，焊接接头系数1.0，液压试验压力2.33MPa（卧放），全容积5m3，充装系数0.9，安全阀开启压力2.0MPa6.2技术要求：1)设备的施工应符合GB150-1998《钢制压力容器》，验收应接受《压力容器安全技术监督规程》中的相关规定2)焊接采用电弧焊，焊条型号，低合金钢之间E5016，碳钢间E43033)焊接接头的形式及尺寸按图要求，角焊缝的焊脚高度为较薄件的厚度，法兰的焊接按相应的法兰标准规定，对接接头与角接接头需全焊透，接管焊缝成形表面均应圆滑过渡，不得有裂纹、咬边、及棱角．4)壳体钢板按GB6654-1996《压力容器钢板》及修改单中正火状态供货，且逐张进行超声检测，质量标准应不低于JB/T4730.3-2005中规定的II级，壳体的A类纵向焊接接头制备产品焊接试板，按《容规》第25条进行材料复验，坡口表面进行IOO%磁粉检测，并符合JB4730.4-2005中规定的I级14.55)筒体长度小于15m，塔体直线度允差偏差不大于0.5L/1000＋8，12mm，安装垂直度允差为12mm6)裙座螺栓孔中心圆直径允差以及任意两孔弦长允差均为2mm7)壳体用钢板轧制，逐张进行-19℃夏比（V型缺口）冲击试验（横向），三个试样冲击平均值不得低于20J，允许其中一个试样冲击功小于平均值，但不得小于14J8)钢管应逐根按JB/T4730.3-2005中I级为合格9)支座简体与封头的焊接接头必须采用全焊透连续焊，并进行磁粉检测，符合JB/T4730.4-2005中I级为合格10)设备压力试验合格后对全部焊缝按JB/T4730.4-2005进行磁粉检测，符合I级为合格，复验焊缝II)热处理后，设备本体不得再行施焊菏泽锅炉厂有限公司联系方式：400-0767-110,153-7611-3315七.焊接工艺设计7.1焊缝编号及示意图其中A、B、C、D分别表示焊接接头的形式7.2接管与壳体.封头的焊接（D1，D1.B4,D2A3B3）由GB150-1998《钢制压力容器》规定，接管，人孔，凸缘补强圈等与壳体连接的接头。为D类焊缝。由此选择焊缝类型为D类焊缝。金属牌号及规格：Q345R7.2.1焊接方法的选择手工电弧焊的优点①焊接设备价格低.简单。②焊条品种齐全，可以焊接多种不同的金属，包括最常用的金属和合金。③在狭窄空问焊接的场合，采用手工电弧焊比较方便、实用。④对于同样的焊接设备，采用不同的电流设置，获得满足使用要求的焊缝。⑤适合各种位置的焊接。⑥与气体保护焊相比，不易受到风的影响。⑦对焊接金属的最大厚度没有限制⑧在大多数天气情况下都可以进行焊接。手工电弧焊的缺点14.6①不适合焊接厚度小于1.5mm的薄板。②负载率和总的熔敷效率一般比送丝焊接方法低，当焊条消耗完毕或需要更换焊条时，焊接过程也暂时中断。③并非整根焊条都可以充分利用，焊钳中被夹持的部分必须丢弃，一般要浪费25～50mm长度的焊条。④频繁地更换焊条也增加了焊接缺陷的产生埋弧自动焊的优点是：①生产效率高。埋弧自动焊的生产率可比手工焊提高5～10倍。因为埋弧自动焊时焊丝上无药皮，焊丝可很长，并能连续送进而无需更换焊条。故可采用大电流焊接（比手工焊大6～8倍），电弧热量大，焊丝熔化快，熔深也大，焊接速度比手工焊快的多。板厚30毫米以下的自动焊可1不开坡口，而且焊接变形小。②焊剂层对焊缝金属的保护好，所以焊缝质量好。③节约钢材和电能。钢板厚度一般在30毫米以下时，埋弧自动焊可不开坡口，这就大大节省了钢材，而且由于电弧被焊剂保护着，使电弧的热得到充分利用，从而节省了电能。④改善了劳动条件。除减少劳动量以外，由于自动焊看不到弧光，焊接过程中发出的气体量少，这对保护焊工眼睛和身体健康是有益的。埋弧自动焊的缺点是适应能力差，只能在水平位置焊接长直焊缝或大直径的环焊缝。综合考虑由于进行的是双面焊缝，手工电弧焊设备简单，操作方便适合全位焊接的特点，因而内面采用手工电弧焊而外面采用加入熔深，提高生产率，采用埋弧焊。最终采用焊接方法为：手工电弧焊+埋弧焊。7.2.2坡口形式由于焊接厚度为18mm，因而需要开坡口，由于厚度比较厚，若开V型坡口的话，产生较大的开口，一方面会浪费较多的焊条，而且焊接费时间，若开U型坡口的话，可以减小开口，而且U型坡口有利于焊剂的流入，同时可以减小焊接应力，减少裂纹的产生。因而最终选择U型坡口，具体的坡口形式如下图所示：7.2.3焊接姿势：平焊7.2.4焊接村料的选择1)焊条的选择：焊条的选用主要考虑焊缝的使用性和施焊的工艺性，焊条选择的主要原则有以下几点。(l)根据被焊金属材料的类型，选择相应焊条种类的大类。如焊接母材是普通低合金钢时，选用结构钢类型的焊条。(2)根据被焊母材的性能，选用与其性能相同的焊条，或选用熔敷金属与母材化学成分类型相同的焊条，以保证母材性能与焊缝相同。14.7(3)选择焊条时还要考虑工艺方面，主要是操作方便，易获得优良的焊缝。(4)从价格考虑，在满足性能及施工要求的前提下，尽量选用熔敷效率高、价格低的焊条，从而提高生产率，降低成本。2)焊丝的选择：药芯焊丝国内应用尚不普遍，活性焊丝主要用于气体保护焊，故选择实芯焊丝。常用的低合金埋弧焊实芯焊丝有以下三类：(l)低锰焊丝（如H08A）：常配合高锰焊剂，用于低碳钢和强度较低的低合金钢焊接(2)中锰焊丝（如H08MnA，HIOMnSi）：主要用于低合金钢焊接，并可配低锰焊剂焊接低碳钢(3)高锰焊丝（如HIOMn2，H08Mn2Si）：用于焊接低合金钢。3)焊剂的选择：说明：JQ.SJl01是氟碱型烧结焊剂，碱度约为1.8，灰色圆形颗粒，粒度为2.0～0.28m