P设=0.1×1.1=0.11MPa。
3.2设计温度
由于缓冲罐罐是置于室外的,因此它的温度和压力受外界影响,很趋近与大气的温度,通过给定的数据,要设计的储罐温度在夏季是50℃,温度会随季节的变化,储罐的操作压力也会发生变化。
通过查阅资料,夏季最高温度一般不会超过50℃,而且工作温度为常温,约25℃,因此氧气缓冲罐的设计温度取50℃。
3.3 结构设计
3.3.1 筒体及封头设计
(1) 筒体与封头材料的选择
压力容器的使用工况(如温度、压力、介质特性和操作特点等)差别很大,制造压力容器所用的钢种类很多,既有碳素钢、低合金高强度钢和低温钢,也有中温抗氢钢、不锈钢和耐热钢,还有复合钢板。
一般中低压设备可采用采用屈服极限为245Mpa~345Mpa级的钢材;直径较大、压力较高的设备,均应采用普通低碳钢,强度级别宜用400Mpa级或以上;如果容器的操作温度超过4000C,还需考虑材料的蠕变强度和持久强度。
Q345R是普通低合金钢,是锅炉压力容器专用钢,锅炉压力容器的常用材料。它的强度较高、塑性韧性良好。常见交货状态为热轧或正火。属低合金高强度钢,含Mn量较低。性能与20G(412-540)近似,抗拉强度为(450-655)稍强,伸长率为19-21%,比20G的大于24%。Q345R钢是屈服强度350Mpa级的普通低合金高强度钢,具有良好的综合力学性能、焊接性能、工艺性能以及低温冲击韧性。在焊接压力容器时采用碱性焊条(J507),15MnVR钢和18MnMoNbR钢是屈服强度分别为400、500Mpa级普通低合金高强度钢,虽然有较高的强度,但韧性、塑性都较C-Mn钢低,且有较高的缺口敏感性和时效敏感性。并且这两类钢均较Q345R钢昂贵。
因此选用Q345R钢(钢板标准为GB 6654,使用状态为热轧、正火)既符合工艺要求也节约资源,以便获得更好的经济价值 。
参照GB 150-2011[11]中材料的许用应力表,根据设计压力0.11MPa,设计温度50℃,筒体壁厚在3~16m范围内,选得材料的许用应力 ,屈服极限 。容器的所有焊缝(包括角焊缝)均应采用全焊透结构。
(2) 筒体壁厚计算
该容器需100%探伤,焊缝采用全焊透结构,取其焊接系数为 。根据GB150-2011《钢制压力容器》,选取 ,材料Q345R的许用应力 ,屈服极限 。根据GB/T 9019-2001选得容器公称直径为 。设计压力 ,利用中径公式计算筒体壁厚:
(3-1)
查标准GB713-2008,厚度允许偏差按GB/T709 的B类偏差,故查GB/T709得知,固定负偏差为0.3mm,故取 [12]。
查标准GB150-2011《钢制压力容器》,为防止容器受压元件由于腐蚀、机械磨损而导致厚度削弱减薄,应考虑腐蚀裕量,根据规定得知对于介质为压缩空气、水蒸气或水的碳素钢或低合金钢制容器,腐蚀裕量不小于 ,故取腐蚀裕量 。
筒体设计厚度: (3-2)
筒体名义厚: (3-3)
由于钢板厚度范围为 ,但由于封头厚度在公称直径为 的取值范围下厚度最小值为 ,圆整后取 。
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