目前我國生產(chǎn)的液體二氧化碳儲罐的設(shè)計溫度一般為-40℃,設(shè)計壓力為2.16MPa。按照此設(shè)計條件,該儲罐已達(dá)到《固定式壓力容器安全監(jiān)察規(guī)程》中的Ⅱ類容器條件,由于該儲罐的結(jié)構(gòu)的特殊性,無法在如此小的儲罐上開設(shè)檢查孔,因此設(shè)計時應(yīng)注意到必須將液體二氧化碳儲罐的焊接接頭系數(shù)取為1.0,所有A、B類焊縫均必須進(jìn)行100%射線檢測,結(jié)果應(yīng)符合NB/T47013中Ⅱ級要求。
考慮到該設(shè)備的設(shè)計溫度已經(jīng)達(dá)到了-40℃,普通的壓力容器用鋼板已無法滿足其要求,結(jié)合經(jīng)濟(jì)性和實際情況,選用16MnDR鋼板,該鋼板的使用溫度下限值為-40℃,符合該設(shè)備的要求。由此,該設(shè)備的主要設(shè)計參數(shù)及材質(zhì)均已確定完畢。
二氧化碳對16MnDR的腐蝕較為輕微,但考慮到液體二氧化碳儲罐以后使用過程中內(nèi)部不可檢測性,為了提高其安全性,故取2mm腐蝕余量。經(jīng)過以上步驟,該設(shè)備的主體設(shè)計已完成,由于二氧化碳儲罐的工作溫度一般都在-40~-20℃左右,該設(shè)備尤其要考慮應(yīng)力集中對低溫脆斷的影響。
為減少結(jié)構(gòu)不連續(xù)導(dǎo)致的局部高應(yīng)力,使結(jié)構(gòu)具有足夠的柔性,應(yīng)通過設(shè)計要求達(dá)要求:
1)結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡單,減少約束。
2)避免產(chǎn)生過大的溫度梯度。
3)應(yīng)盡量避免結(jié)構(gòu)形狀的突然變化,以減少局部高應(yīng)力,接管端應(yīng)打磨成圓角,呈圓滑過渡。
4)容器的制作或支腿須設(shè)置墊板,不得直接焊在殼體上,設(shè)計及工藝要求均綜合考慮了上述情況,對于可能產(chǎn)生的殘余應(yīng)力,通過最終焊后熱處理進(jìn)行消除,最后應(yīng)考慮儲罐的保冷措施,液態(tài)二氧化碳儲罐保冷的目的在于阻止周圍水汽向絕熱體滲透,防止儲罐外層結(jié)露甚至產(chǎn)生冰層。
以上即是液體二氧化碳儲罐的設(shè)計要求。