目前我國生產的液體二氧化碳儲罐的設計溫度一般為-40℃,設計壓力為2.16MPa。按照此設計條件,該儲罐已達到《固定式壓力容器安全監(jiān)察規(guī)程》中的Ⅱ類容器條件,由于該儲罐的結構的特殊性,無法在如此小的儲罐上開設檢查孔,因此設計時應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類焊縫均必須進行100%射線檢測,結果應符合NB/T47013中Ⅱ級要求。
考慮到該設備的設計溫度已經達到了-40℃,普通的壓力容器用鋼板已無法滿足其要求,結合經濟性和實際情況,選用16MnDR鋼板,該鋼板的使用溫度下限值為-40℃,符合該設備的要求。由此,該設備的主要設計參數(shù)及材質均已確定完畢。
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部不可檢測性,為了提高其安全性,故取2mm腐蝕余量。經過以上步驟,該設備的主體設計已完成,由于二氧化碳儲罐的工作溫度一般都在-40~-20℃左右,該設備尤其要考慮應力集中對低溫脆斷的影響。
為減少結構不連續(xù)導致的局部高應力,使結構具有足夠的柔性,應通過設計要求達要求:
1)結構應盡量簡單,減少約束。
2)避免產生過大的溫度梯度。
3)應盡量避免結構形狀的突然變化,以減少局部高應力,接管端應打磨成圓角,呈圓滑過渡。
4)容器的制作或支腿須設置墊板,不得直接焊在殼體上,設計及工藝要求均綜合考慮了上述情況,對于可能產生的殘余應力,通過最終焊后熱處理進行消除,最后應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,防止儲罐外層結露甚至產生冰層。
以上即是液體二氧化碳儲罐的設計要求。