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二氧化碳储罐的设计要求

来源:未知   发布时间:2018-04-12 10:30
核心设备液态二氧化碳储罐,由于受井下空间及矿车自身大小的限制,储罐有效容积宜在2立方米,由此计算出该储罐的罐体直径应为1.2米,简体长度1.5米,两边椭圆封头,卧式结构。由于该装置由二氧化碳运输槽车直接充装,故该储罐的设计压力及温度均按照现行的二氧化碳槽车的要求设计。
 
    目前我国生产的二氧化碳槽车的设计温度一般为一4O摄氏度,设计压力为2.73MPa。按照此设计条件,该储罐已达到《固定式压力容器安全监察规程》中的Ⅱ类容器条件,由于该储罐的结构的特殊陛,无法在如此小的储罐上开设检查孔,因此设计时应注意到必须将该储罐的焊接接头系数取为1.0.所有A、B类焊缝均必须进行10x射线检测,结果应符合JB/T4730中Ⅱ级要求。考虑到该设备的设计温度已经达到了一4嚎氏度,普通的压力容器用钢板已无法满足其要求,结合经济性和实际情况,选用16MnDRt——板进行,该钢板的使用温度下限值为一40摄氏度,符合该设备的要求。由此,该设备的主要设计参数及材质均已确定完毕。
 
    二氧化碳对16gnD——质的腐蚀较为轻微,但考虑到该设备以后使用过程中内部不可检测性,为了提高其安全性,故取2rrm腐蚀余量。因此该设备的设计厚度为9.12+2=11.12mm::——设计厚度的基础上加上材料厚度负偏差后向上圆整至材料标准规格的厚度12ram,即为名义厚度。经过以上步骤,该设备的主体设计已完成,由于液态二氧化碳储罐的工作温度一般都在一4旷_一20摄氏度左右,该设备尤其要考虑应力集中对低温脆断的影响。钢材随着使用温度的降低,会由延性状态向胎陛状态转变,降低了抗冲击性能。结构不连续引起应力集中,很可能成为脆断的起源。对于接近韧一旦鬯性转变温度的钢材,仅由于残余应力就可能发生脆性破坏。
 
    为减少结构不连续导致的局部高应力,使结构具有足够的柔性,应通过设计要求达要求:
 
    结构应尽量简单,减少约束
 
    避免产生过大的温度梯度
 
    应尽量避免结构形状的突然变化,以减少局部高应力,接管端应打磨成圆角,呈圆滑过渡,容器的制作或支腿须设置垫板,不得直接焊在壳体上根据以上原则,储罐的最终装配图如图所示,设计及工艺要求均综合考虑了上述情况,对于可能产生的残余应力,通过最终焊后热处理进行消除最后应考虑储罐的保冷措施,液态二氧化碳储罐保冷的目的在于阻止周围水汽向绝热体渗透,防止储罐外层结露甚至产生冰层。
 
    按照此要求,参考目前国内吖常用的几种保温层材料综合分析后选用聚氨酯发泡材料作为保温材料。该材料以为主要成分,加上其它辅料组合而成,发泡聚氨酯组合料具有优异的理化性能和便捷的施工工艺性能,其导热系数仅为0.Ol6-0.030W/(in·k),在已知的保温材料中,导热系数是最低的,尤其是发泡组合料是一种天然的胶粘材料魔能形成连续的保温层,保证了保温层与储罐的粘结强度高,无需任何胶粘剂和锚固。
 
    通过以上设计,一台二氧化碳液体储在矿用平板车上,搭建外部保护架及防护在井下自由移动达到防灭火的目的。
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