化学与化工学院——工程装备与控制工程 而另一支座仍为固定支座。所以本设计就采用这种支座结构。根据设备的公称直径和容器的重量参照鞍座标准JB/T4712-1992选取鞍座结构及尺寸。鞍座的材料（除加强垫板除外）为Q235-A?F，加强垫板的材料应与设备壳体材料相同为16MnR。 4.9.2容器载荷计算
筒体的质量m1：查得圆筒体理论质量为729.88kg/m,筒体长度加上封头的直边长度为6.61m,则W1=729.88×7.5=4707.726kg。
封头的质量m2：根据封头的名义厚度查得2:1标准椭圆形封头理论质量为723kg。 水压试验时水的质量m3：由常用压力容器手册查得公称直径2100mm、厚18mm的标准椭圆封头的容积为1.36m3 ,则容器容积为：
V=V封头+ V筒体=2?1.36+?4?2.12?7=26.593m3
水重m3=26.593×1000=26593 kg
附件的质量m4：人孔重256kg，人孔补强重21.2kg，进出料管约100kg，两个液面计共180kg，安全阀80kg，排污阀44.4kg，螺栓和法兰140Kg，再加上与阀门相接的接管重量，附件总质量约为821.600kg。
所以设备总质量为：m总=m1?m2?m3?4707.726?723?26593?32024.726kg 筒体的重量为：F?m总g =32024.726?10=320.237kN 4.9.3鞍座选取标准
查得公称直径为2100mm的容器选择轻型(A)，120°包角、焊制、六筋、带垫板，高度为250mm的鞍座，允许载荷Q404kN>320.237kN,为使封头对鞍座处的圆筒起加强作用，可取 ，则选A=710mm。左鞍座标记为JB/T4712-1992 鞍座 A3000-F.右鞍座标记为JB/T4712-1992 鞍座 A3000-S. 具体尺寸如下表： 表7： 鞍座标准尺寸表
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化学与化工学院——工程装备与控制工程 公称直径 DN 2100 允许载荷Q/kN 404 鞍座高度 h 250 螺栓间距 l2 1300 鞍座质量 /kg 174 增加100mm高度 增加的质量/kg 19 4.9.4鞍座强度校核
鞍座腹板的水平分力：FS?K9F
查得鞍座包角120°对应系数 K9?0.20 4支座反力：F?m总g/2 =32024.726?10/2=160.12kN 鞍座腹板有效界面内的水平方向平拉应力：?9? HS?计算高度，取鞍座实际高度和 b0?鞍座腹板厚度，8mm
br?鞍座腹板有效宽度，取垫板宽度 = 400mm与圆筒体的有效宽度b2?b?1.56Rm?e两者中的较小值，mm
FS
HSb0?br?reRm3两者中的较小值，mm
?re?鞍座垫板有效厚度，8mm
则鞍座腹板水平拉应力为：?9=Fs0.204?160120??6.282Mpa
Hsb0?br?re250?8?400?82???sa?83.333Mpa，3应力校核：鞍座材料Q235-A?F的许用应力???sa?125Mpa，则
?9?2???sa。 3第五章 容器焊缝标准
5.1 压力容器焊接结构设计要求
焊缝分散原则；避免焊缝多条相交原则；对称质心布置原则；避开应力复杂区或
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化学与化工学院——工程装备与控制工程 应力峰值去原则；对接钢板的等厚连接原则；接头设计的开敞性原则；焊接坡口的设计原则（焊缝填充金属尽量少；避免产生缺陷；焊缝坡口对称；有利于焊接防护；焊工操作方便；复合钢板的坡口应有利于减少过渡层焊缝金属的稀释率）。
5.2 筒体与椭圆封头的焊接接头
压力容器受压部分的焊接接头分为A、B、C、D四类，查得封头与圆筒连接的环向接头采用A类焊缝。
焊接方法：采用手工电弧焊，其原理是利用电弧热量融化焊条和母材，由融化的金属结晶凝固而形成接缝，焊接材料为碳钢、低合金钢、不锈钢，应用范围广，适用短小焊缝及全位置施焊，可适用在静止、冲击和振动载荷下工作的坚固密实的焊缝焊接，这种方法灵活方便，适应性强，设备简单，维修方便，生产率低，劳动强度高。 封头与圆筒等厚采用对接焊接。平行长度任取。坡口形式为I型坡口。
根据16MnR的抗拉强度?b=490Mpa和屈服点?s=325Mpa选择E50系列（强度要求：
?b≥490Mpa；?s≥400Mpa）的焊条，型号为E5014.该型号的焊条是铁粉钛型药皮（药皮成
分：氧化钛30%，加铁粉），适用于全位置焊接，熔敷效率较高，脱渣性较好，焊缝表面光滑，焊波整齐，角焊缝略凸，能焊接一般的碳钢结构。
5.3 管法兰与接管的焊接接头
管法兰与接管焊接接头形式和尺寸参照标准HG20605-97,根据公称通经DN 80选择坡口宽度b=6mm，如附图中的局部放大图所示。
5.4 接管与壳体的焊接接头
所设的接管都是不带补强圈的插入式接管，接管插入壳体，接管与壳体间的焊接有全焊透和部分焊头两种，它们的焊接接头均属T形或角接接头。选择HG20583-1998标准中
b?2?0.5；p?1?0.5；k?1t，代号为G2的接头形式，基本尺寸为??500?50；且k?6，
31它适用于ts?4~25，t?ts，因为所选接管的厚度都为壳体厚度的一半，壳体的厚度为
226mm，所以符合要求。选择全焊透工艺，可用于交变载荷，低温及有较大温度梯度工况。
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化学与化工学院——工程装备与控制工程 如附图中的局部放大图所示。
第六章 筒体和封头的校核计算
6.1筒体轴向应力校核
6.1.1由弯矩引起的轴向应力
?2?Rm2?hi2???1??2FL?4A?L筒体中间处截面的弯矩：M1? ?4hi4?L?1???3L??式中 F—鞍座反力，N；
Rm—椭圆封头长轴外半径，mm； L—两封头切线之间的距离，mm； A—鞍座与筒体一端的距离，mm； hi—封头短轴内半径，mm。 Rm?Di?2tn2100?20?2??1070mm 22图6：筒体受的薄膜内力 ?2??10702?5252??1?2160120?6530?4?525?86530? M1????1.62?10N?mm
4?52546530??1???3?6530???ARm2?hi2?1?L?2AL支座处截面上的弯矩：M2??FA?1?4h?1?i?3L???? ????71010702?7102??1?6530?2?710?6530?7所以M2??160120?710??1????1.83?10N?mm
4?710??1???3?6530??由《化工机械工程手册》（上卷，P11~99）得K1=K2=1.0。因为︱M1︱＞＞︱M2︱，且A＜Rm/2=863mm，故最大轴向应力出现在跨中面，校核跨中面应力。
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化学与化工学院——工程装备与控制工程 筒体中间截面上最高点处 ?1'??M1 23.14Rmte te?tn?C1?C2?20?0.8?2?17.2mm 所以
'?11.62?108?3????2.62?10Mpa 23.14?1070?17.2最低点处：?2'???1'?0.00262Mpa
M2?1.83?107?4 鞍座截面处最高点：?3?????3.0?10Mpa 223.14K1Rmte3.14?1?1070?17.2最低点处：?4???3??3.0?10?4Mpa 6.1.2由设计压力引起的轴向应力： ?p?pRm2.16?1070??67.19Mpa 2te2?17.26.1.3 轴向应力组合与校核
最大轴向拉应力出现在筒体中间截面最低处 所以?2??P??2'?67.16?0.00262?67.16262Mpa 许用轴向拉压应力????163Mpa，而?2????合格。
最大轴向压应力出现在充满水时，在筒体中间截面最高处?1=-?1'?0.00262Mpa 轴
A?tt向许用应力：
0.094te0.094?17.2??0.00154Mpa Ri1050根据A值查外压容器设计的材料温度线图得B=150MPa，取许用压缩应力
???ac?150Mpa，?1????ac，合格。
6.2筒体和封头切向应力校核
筒体切向应力计算：
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图7：储罐的剪力图与弯矩图
双鞍座卧式液氨储罐设计
