1.1 100立方米低温二氧化碳储罐设计概述

低温罐体是指贮存沸点温度低于_150#176;C介质（如液氮、液氧、液氩、液化天然气）的 一种双层结构容器。低温罐体可作为固定容器，安放在某一固定地点，也可作为移动式容 器，安装在车、船等运输工具上，随运输工具一起运输低温介质。低温罐体在内容器与外壳 之间的支撑结构大多采用拉带结构、吊杆结构、吊索结构等。二氧化碳低温储罐的正常操作温度是-30 ℃，故确定内壳的设计温度为-40 ℃，且选用最低冲击试验温度-40 ℃的 16MnDR（正火）板材作为内壳材料。内壳直径取 2 100 mm，设计压力取 2.32 MPa，15~30 m3 液态二氧化碳储罐的液柱静压小于设计压力的 5%，可忽略不计[1]，考虑夹层真空-0.1 MPa，内壳实际承受的压力为 2.42 MPa。TSG R0004-2009
《固定式压力容器安全技术监察规程》规定，板材厚度不超过 16 mm 的 16MnDR 的许用应力为 181MPa，≤16~36 mm 时的许用应力是 174 MPa[2]，根据 GB 150-1998《钢制压力容器》的有关公式计算，内筒体的壁厚需 16 mm，而内封头需要用 18 mm 的
坯料压制才能保证其最小成形厚度。通过分析计算，该设备在低温状态时筒体的薄膜拉应力为 170.61MPa，不仅＞50 MPa，而且大于壳体材料 16MnDR（正火）板标准常温屈服点的六分之一，该设备的设计、制造、检验应按低温压力容器对待

1.2 低温二氧化碳储罐设计的工作原理及发展动向

1.2.1 低温二氧化碳储罐设计的工作原理

低温压力容器的特点是容易产生低温脆性破坏。低温下操作的压力容器由于随着使用温度的降低，容器用钢材及其连接焊缝会由延性状态转变为脆性状态。当容器中存在难以避免的缺陷时在低于材料的屈服极限，故又称作低应力脆性于材料的脆变温度时会导致容器的脆断。低温脆性破坏是在没有预兆的情况下突然发生的，危险性很大，往往都是灾难性事故。防止低温压力容器低温脆性断裂事故的发生，主要从材料的选用、结构设计、试验方法、设备的制造和检验过程等各个环节进行有效的控制。

另一方面，由于低温压力容器在各个环节的要求高于常温压力容器，使得低温压力容器的设备造价大大高于一般压力容器，因此进行一项设备设计时，是否考虑将其作为低温压力容器进行设计以及提出恰当、合理、安全的技术条件具有十分重要的意义。本文就是对低温压力容器的脆性破坏特点以及在设计中应注意的关键点进行简要的归纳、总结和阐述

1.2.2 低温二氧化碳储罐的发展动向

随着我国经济的快速发展，对储存各种液态气体的绝热低温储罐的需求日益增加。高真空粉末绝热储存容器是目前广泛应用的深冷形式之一，采取在真空夹层中充填绝热保冷材料#8212;膨胀珍珠岩，以隔绝热量的传导。由于低温液体沸点低，汽化潜热小，获得低温液化气体需付出较大的代价。因此，有效贮存低温液体有着重要的经济价值。

某气体公司要求设计制造的高真空粉末绝热储罐总体结构如图1所示，主要特性参数见表1