塔式容器要點(diǎn)

1、二. 鋼制塔式容器的適用范圍l JB/T 4710-2005鋼制塔式容器l 獨(dú)立標(biāo)準(zhǔn)；l 適用于H/D5，且高度H10m裙座自支承的塔式容器；l H 總高(基礎(chǔ)環(huán)板下表面至塔器上封頭切線處的高度）；l D 塔殼的公稱直徑。l 對(duì)不等直徑塔式容器（加權(quán)平均值）： D=D1 L1/H + D2 L2/H +l 不適用于帶有拉牽裝置的塔器（如：煙囪）；l 不適用于帶有夾套的塔式容器。塔式容器必須是自支承的。 適用范圍是考慮下述因素制定的：a. 塔式容器振動(dòng)時(shí)只作平面彎曲振動(dòng)；b.高度小的塔式容器截面的彎曲應(yīng)力小，計(jì)算臂厚取決于壓力或最小厚度。鋼制塔式容器設(shè)計(jì)參數(shù)1 塔式容器應(yīng)考慮的載荷：5.1.4

2、P8a. 壓力載荷:設(shè)計(jì)壓力；液柱靜壓力（當(dāng)液柱靜壓力小于5%的設(shè)計(jì)壓力時(shí)可忽略不計(jì)）；試驗(yàn)壓力；b. 重力載荷： 塔器空重：包括塔器殼體（圓筒和封頭） 、裙座和附件（如接管、管嘴、人孔、法蘭、支承圈、支座和不可拆的內(nèi)件等）的重力載荷； 可拆的內(nèi)件重力載荷：如填料（催化劑）、可拆塔盤板、除沫器、催化劑等的重力載荷；物料的重力載荷：指正常工作狀態(tài)下物料的最大重量。對(duì)于固體物料（顆粒料或粉料），應(yīng)按堆積密度計(jì)算重力載荷； 試壓（或試漏）液體的重力載荷； 隔熱材料重力載荷：如保溫或保冷層及其支持件的重力載荷； 其他附件的重力載荷：如與塔直接連接的鋼平臺(tái)、扶梯、工藝配管及管架等附件的重力載荷。c. 風(fēng)

3、載荷：順風(fēng)和橫風(fēng)向；d. 地震載荷：水平地震力和垂直地震力（沿塔高成倒三角形分布）；e.偏心載荷；f.管道外載荷（管道推力和力矩）；g.由塔外部附件（如管架、支座或其他懸掛在塔器上的設(shè)備）引起的外載荷；h.由于熱膨脹量或線膨脹系數(shù)的不同引起的作用力。塔式容器應(yīng)考慮的工況：a. 安裝工況；b. 水壓試驗(yàn)工況；c. 操作工況；d. 檢修工況。 從載荷性質(zhì)上分：可以分為靜載荷和動(dòng)載荷a. 載荷大小、方向甚至作用點(diǎn)等不隨時(shí)間變化的是靜載荷，（如壓力載荷，重力載荷）；隨時(shí)間變化的是動(dòng)載荷,（如風(fēng)載荷，地震載荷）b. 動(dòng)載荷能使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生加速度，引起結(jié)構(gòu)振動(dòng)。振動(dòng)過程中結(jié)構(gòu)的位移和內(nèi)力隨時(shí)間變化，因此，求出

4、來的解是隨時(shí)間有關(guān)的系列，而靜載荷的解是單一的。c. 動(dòng)載荷計(jì)算與結(jié)構(gòu)自身的振動(dòng)特征（如自振頻率或周期、振型與阻尼）有關(guān)，而靜載荷僅與載荷大小、約束條件有關(guān)。 設(shè)計(jì)壓力： 對(duì)工作壓力小于0.1MPa的內(nèi)壓塔式容器、設(shè)計(jì)壓力取不小于0.1MPa，其他按GB150取值 ； 由中間封頭隔成兩個(gè)或兩個(gè)以上壓力室的塔式容器應(yīng)分別確定其設(shè)計(jì)壓力； 設(shè)計(jì)溫度： 容器的塔體：按GB150取值 ； 裙座殼：取使用地區(qū)月平均最低氣溫的最低值加20。 腐蝕裕量：凡是與工作介質(zhì)接觸的塔的筒體、封頭、接管、人（手）孔及內(nèi)部構(gòu)件等，均應(yīng)考慮腐蝕裕量。 A. 容器的塔體：a) 應(yīng)根據(jù)預(yù)期壽命和介質(zhì)；利用金屬材料的腐蝕速率確

5、定腐蝕裕量；b) 各元件受到腐蝕程度不同時(shí)，分別確定其腐蝕裕量；c) 介質(zhì)：壓縮空氣，水或水蒸汽，材質(zhì)為碳素鋼或低合金鋼時(shí)，腐蝕裕量不小于1毫米。. 裙座和地腳螺栓：a) 裙座腐蝕裕量取C2=2mm；b) 地腳螺栓的腐蝕裕量，取C2=3mm。C.可不計(jì)腐蝕裕量的情況： 不銹鋼，不銹復(fù)合鋼，不銹鋼襯里（介質(zhì)對(duì)所接觸的不銹鋼不發(fā)生腐蝕時(shí)）； 法蘭密封面； 可經(jīng)常更換的非受力元件；用涂漆可以有效防止環(huán)境腐蝕的塔體外表面及其外部構(gòu)件（不包括裙座，不包括腐蝕裕量）。 最小厚度：A. 容器殼體：a) 碳素鋼、低合金鋼制為2/1000的內(nèi)直徑、且不小于3毫米；b) 高合金鋼制，不小于2mm。 B. 裙座殼和

6、地腳螺栓a) 裙座殼的最小厚度沒有要求，但規(guī)范規(guī)定裙座殼的各段厚度不得小于6mm。b) 地腳螺栓直徑，規(guī)范并無限制，但工程上一般不小于M24，最大不超過M100。 許用應(yīng)力（材料） A. 塔式容器殼體（含裙座殼體）（受壓元件） 按GB150材料一章選取。 化工設(shè)備設(shè)計(jì)全書“塔設(shè)備” P312介紹： 常用的裙座材料為Q235-B,Q245R和Q345R。 l 塔釜封頭的材料為低合金高強(qiáng)度鋼、高合金鋼或塔體要整體熱處理時(shí)，裙座頂部要增設(shè)與塔釜封頭相同材料的短節(jié)（短節(jié)長度一般取300mm ），以保證塔釜封頭與裙座焊接時(shí)的封頭質(zhì)量。 操作溫度低于0(有資料介紹：低于-20）或高于350時(shí)，短節(jié)長度應(yīng)以

7、溫度影響范圍確定。當(dāng)無法確定時(shí)，短節(jié)長度一般取保溫層厚度的4倍，且不小于500mm。 當(dāng)裙座低于2.5米時(shí)，可不設(shè)過渡段，取裙座筒體與塔體材料相同。l B. 非受壓元件，基礎(chǔ)環(huán)，蓋板和筋板，地 腳螺栓l a) 地腳螺栓Q235A =147MPa l 16Mn =170MPal 采用其他材料時(shí)ns1.6l b) 基礎(chǔ)環(huán)，蓋板和筋板l 碳素鋼 =147 MPal 低合金鋼 =170 MPa四. 鋼制塔式容器的結(jié)構(gòu)1. 裙座的型式：分為圓筒形和圓錐形兩種。 要求：圓錐形裙座的半錐頂角不超過15，無論圓筒形或圓錐形裙座殼其名義厚度不得小于6mm。 見圖7-2。2. 筒體與裙座的連接型式 分為對(duì)接和搭接

8、兩種： 對(duì)接要求：裙座殼體外徑與塔體封頭外徑 相等 ；（注：此連接焊縫應(yīng)采用全焊透連續(xù)焊） 搭接：分為搭接在封頭與搭接在筒體上兩種。 （注：此連接角焊縫應(yīng)填滿） 注：當(dāng)H/D5，且設(shè)防烈度8度時(shí)，不宜采用搭接。2. 筒體與裙座的連接型式：見圖7-2，圖7-3。 兩焊縫間應(yīng)1.7ns； 角焊縫應(yīng)填滿； 覆蓋的焊縫應(yīng)磨平， 且應(yīng)進(jìn)行100%無損檢測。3. 當(dāng)塔殼封頭由多塊板拼接制成時(shí)，拼接焊縫處的裙座殼應(yīng)開缺口， 如圖7-4 所示。4. 當(dāng)塔式容器下封頭的設(shè)計(jì)溫度大于或等于400時(shí)，應(yīng)設(shè)置隔氣圈，如圖7-6，圖7-7所示。 5.排氣孔或排氣管： 塔式容器操作過程中，可能有氣體逸出，積聚在裙座與塔底

9、封頭之間的死區(qū)中，它們有些是易燃，易爆的氣體，有些是具有腐蝕作用的氣體，會(huì)危及塔器正常操作或檢修人員的安全，故設(shè)置排氣孔。 排氣孔在裙座有保溫或防火層時(shí)，應(yīng)改為排氣管，如圖7-5所示。 6 .引出管及引出孔： 塔底部接管（引出管）應(yīng)通過裙座上的引出孔伸到裙座外部，如圖7-8所示。 引出孔的通道管（加強(qiáng)管）規(guī)格見表7-6。 注意：當(dāng)介質(zhì)溫度大于-20時(shí)，引出孔的引出管上應(yīng)焊支撐板； 當(dāng)介質(zhì)溫度小于或等于-20時(shí)，引出 孔處應(yīng)采用木塊支撐引出管；7.檢查孔及排凈孔： A. 裙座應(yīng)開設(shè)檢查孔，一般為圓形孔，離裙座底面高約900mm； 檢查孔的數(shù)量及尺寸見表7-7； 引出孔和檢查孔與裙座筒體的連接應(yīng)采

10、用全焊透結(jié)構(gòu)。壁厚宜取裙座筒體的厚度，但不宜大于16mm。 B.裙座筒體底部宜對(duì)開兩個(gè)排凈孔。8. 地腳螺栓座： A.由基礎(chǔ)環(huán)、筋板、蓋板和墊板組成，結(jié)構(gòu)如圖7-9（a)所示，該結(jié)構(gòu)適用于予埋地腳螺栓和非予埋地腳的情況。 B.圖7-9（b)為中央地腳螺栓座結(jié)構(gòu)，優(yōu)點(diǎn)是地腳螺栓中心圓直徑小，用于地腳螺栓數(shù)量較少，需予埋。 C.對(duì)塔高較小的塔式容器，且基礎(chǔ)環(huán)板的計(jì)算厚度小于20mm時(shí)，地腳螺栓座可簡化成單環(huán)板結(jié)構(gòu)，（但基礎(chǔ)環(huán)板厚不應(yīng)小于16mm)。 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單；缺點(diǎn)：地腳螺栓座整體剛度不足。 2.計(jì)算之前需分段：l A.計(jì)算自振周期和地震載荷時(shí)，塔的計(jì)算分段應(yīng)符合下列原則：l 對(duì)于不等截面塔（

11、包括等直徑不等壁厚或不等直徑塔），在計(jì)算基本自振周期和地震載荷時(shí)，將其視為多質(zhì)點(diǎn)體系，沿塔高度分為若干計(jì)算段，各段的質(zhì)量作用在該段高度的二分之一處。l 對(duì)于等直徑、等壁厚的塔，計(jì)算自振周期和地震載荷時(shí)可不分段，但對(duì)于較高的塔為了精確計(jì)算地震載荷，可分為若干計(jì)算段。 劃分計(jì)算段時(shí)，應(yīng)滿足以下要求：l 每一段的幾何形狀沒有突變，如直徑相等的圓筒體、半頂角不變的錐殼；l 每一段殼體的厚度必須相等；l 每一段的質(zhì)量分布沒有突變，如裝有填料的塔段應(yīng)劃為一段，對(duì)板式塔裝有塔盤與無塔盤的塔段應(yīng)分別劃分計(jì)算段；l 每一段殼體的材料必須相等；l B.計(jì)算風(fēng)載荷時(shí)，塔的計(jì)算分段應(yīng)符合下列原則：l 對(duì)于等截面塔（等

12、直徑、等壁厚），宜將距地面高 度10m以下作為第一計(jì)算段（也可將裙座作為一計(jì)算段），其他的計(jì)算段宜取每段小于或等于10m；l 對(duì)于不等截面塔（不等直徑或不等厚度），宜根據(jù)截面變化情況分段（即相同直徑、相同厚度為一段）。l .塔殼體需進(jìn)行應(yīng)力校核的截面（即危險(xiǎn)截面）：l 塔裙座基礎(chǔ)環(huán)板處裙座殼體的橫截面；l 通過裙座開孔水平中心線的裙座殼體最小截面；l 裙座與塔體封頭對(duì)接接頭截面；l 不等直徑塔變截面交界處塔殼橫截面（一般取錐形變徑段的小端截面）；l 等直徑塔變壁厚交界處塔殼橫截面（即同一厚度段的底部橫截面）；l 塔的下封頭切線處；l 裙座過度段的底截面；。4.計(jì)算內(nèi)容為四部分： 自振周期的計(jì)算

13、； 水平地震力和垂直地震力的計(jì)算； 順風(fēng)向風(fēng)振和橫風(fēng)向風(fēng)振的計(jì)算； 塔的撓度計(jì)算。注意：.地腳螺栓應(yīng)對(duì)稱布置，應(yīng)取4的倍數(shù)，當(dāng)D800mm時(shí)，允許采用6個(gè)地腳螺栓；.一般地腳螺栓直徑M24(單環(huán)板螺栓座除外）；.當(dāng)塔的基礎(chǔ)為混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)，地腳螺栓的間距不宜小于400mm ； .一般地腳螺栓采用雙螺母,材料與地腳螺栓相匹配； .地腳螺栓材料宜選用Q235或Q345(設(shè)計(jì)溫度-20或許用強(qiáng)度要求較高時(shí)選用) ； .地腳螺栓選用標(biāo)準(zhǔn):一般為GB/T799-1988 ； 螺母選用標(biāo)準(zhǔn):一般為GB/T41-2000 。六. 鋼制塔式容器的制造及檢驗(yàn)A. 外形尺寸公差見表9-1（比舊標(biāo)準(zhǔn)更嚴(yán)格）。 B.

14、需進(jìn)行整體熱處理的塔式容器，熱處理前應(yīng)將連接件（如梯子、平臺(tái)連接件，保溫圈、防火固定件，吊耳）等焊在塔殼上，熱處理后不準(zhǔn)施焊。 C. 需作磁粉或滲透檢測： a) 塔殼材料標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度540MPa時(shí)，裙座與塔殼之間的焊接接頭； b) 吊耳與塔殼之間焊接接頭； c) 其他連接件與塔殼之間需做局部應(yīng)力校核計(jì)算的焊接接頭。 D. 需作分段、分片交貨的塔器： a)制造廠應(yīng)進(jìn)行預(yù)組裝； b)制造廠應(yīng)負(fù)責(zé)坡口的加工,防護(hù)和運(yùn)輸加固； c)現(xiàn)場組裝的焊接接頭需進(jìn)行熱處理的,應(yīng)在圖中注明。七.JB/T4710與GB150之間的關(guān)系l 1.JB/4710是從屬于壓力容器范疇,凡是可以借用GB150的一律采取引用，

15、如定義部分是原文照搬過來的。l 2.但塔又有其特點(diǎn)，因而又做了一些塔器規(guī)定： 如: 1)設(shè)計(jì)壓力：對(duì)內(nèi)壓(操作壓力)低于0.1MPa的，均取設(shè)計(jì)壓力為0.1MPa。其選材加工制造檢驗(yàn)與驗(yàn)收都按壓力容器對(duì)待。l 2).設(shè)計(jì)溫度：裙座殼和地腳螺栓的設(shè)計(jì)溫度直接與塔式容器所處地區(qū)的環(huán)境溫度有關(guān)。取當(dāng)?shù)卦缕骄畹蜌鉁氐淖畹椭导?0。l 3).安全系數(shù)：在地震載荷和風(fēng)載荷作用下計(jì)算塔殼和裙座殼的組合拉壓應(yīng)力時(shí)，許用應(yīng)力值在原來受壓元件許用值的基礎(chǔ)上乘以一個(gè)載荷系數(shù)K=1.2，即許用應(yīng)力可以提高到1.2倍。八.新容規(guī)對(duì)JB/T4710的主要影響l 1.容器類別的劃分：只跟介質(zhì)的特性，設(shè)計(jì)壓力和容積有關(guān)，具

16、體按新容規(guī)附錄A進(jìn)行劃分；l 注：隨著塔式容器的大型化，新容規(guī)對(duì)塔式容器容器類別的劃分影響最大，如果介質(zhì)為第一組，當(dāng)P 1.6MPa ，PV50MPa.m3 ，或者P 0.1MPa， PV1000MPa.m3 ，都劃為第類，l 即當(dāng)滿足新容規(guī)劃類要求后，當(dāng)P 1.6MPa時(shí)， V31.25m3 或者當(dāng)P 0.1MPa， V10000m3 時(shí)，都應(yīng)劃為第類。l 如果塔器工作介質(zhì)為易爆、中毒危害,P = 1MPa， V1000m3 時(shí)，就劃為第類;若V=0.0251000m3就劃為第類;這種情況很多，若按老容規(guī)，也就化為一類。l 2.容器類別的標(biāo)識(shí)：由漢字一，二，三改為羅馬數(shù)字 ，；l 3.風(fēng)險(xiǎn)評(píng)

17、估報(bào)告：對(duì)第類壓力容器，要求設(shè)計(jì)者出具主要失效模式、風(fēng)險(xiǎn)控制等內(nèi)容的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估報(bào)告；GB150.1150.1-2010征求意見稿P34：l 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估報(bào)告至少包括如下內(nèi)容： l a） 壓力容器的基本設(shè)計(jì)參數(shù)：壓力、溫度、材料、介質(zhì)性質(zhì)和外載荷等； l b） 操作工況條件的描述；l c） 所有設(shè)計(jì)工況條件下可能發(fā)生的危害，如：爆炸、泄漏、破損、變形等； l d） 對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)有規(guī)定的失效模式，說明采用標(biāo)準(zhǔn)的條款； e） 對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)沒有規(guī)定的失效模式和計(jì)算方法，說明設(shè)計(jì)中關(guān)于載荷、安全系數(shù)和相應(yīng)的計(jì)算方法； f） 對(duì)介質(zhì)少量泄漏、大量涌出和爆炸狀況下如何處置的措 施； l g） 根據(jù)周圍人員的可能傷及情

18、況，規(guī)定合適的人員防護(hù)設(shè)備和措施； l h） 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估報(bào)告應(yīng)具有與設(shè)計(jì)圖紙一致的簽署。 l 4.安全系數(shù)調(diào)整：抗拉強(qiáng)度的安全系數(shù)由3.0調(diào)整為2.7、屈服強(qiáng)度由1.6調(diào)整為1.5；（在新的GB150、 GB151出臺(tái)之前仍按老標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行）l 第類壓力容器），有必要時(shí)，還應(yīng)當(dāng)包括安裝與使用說明。l 5.預(yù)期使用年限：設(shè)計(jì)條件必須提出，設(shè)計(jì)時(shí)必須寫出壓力容器的使用壽命（疲勞容器標(biāo)明循環(huán)次數(shù)）； 注：1).HG20580-1998“鋼制化工容器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)規(guī)定”P13規(guī)定： 容器的設(shè)計(jì)壽命除有特殊要求外，塔，反應(yīng)器等主要容器一般不少于15年，一般容器，換熱器等不少于8年。 2）.參考TSG R7001-2

19、004“壓力容器定期檢驗(yàn)規(guī)則”P1檢驗(yàn)周期確定。 6.設(shè)計(jì)文件：強(qiáng)度計(jì)算書(所有壓力容器）或者應(yīng)力分析報(bào)告、設(shè)計(jì)圖樣、制造條件、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估報(bào)告（適用于第類壓力容器），有必要時(shí)，還應(yīng)當(dāng)包括安裝與使用說明。7.節(jié)能要求：充分考慮壓力容器的經(jīng)濟(jì)性，合理選材，合理確定結(jié)構(gòu)尺寸，有效地采取保溫保冷措施。l 8.壓力容器范圍的界定：本體和安全附件；（容規(guī)P2)l 本體：包括受壓元件和相關(guān)聯(lián)的零部件、部位（非受壓元件與壓力容器的連接焊縫）。l 本體中的受壓元件：包括殼體、封頭（端蓋）、膨脹節(jié)、設(shè)備法蘭，球罐的球殼板，換熱器的管板和換熱管，M36以上(含M36)的設(shè)備主螺柱以及公稱直徑250mm的接管和管法蘭。

20、l 安全附件：包括直接連接在壓力容器上的安全閥、爆破片裝置、緊急切斷裝置、安全聯(lián)鎖裝置、壓力表、液位計(jì)、測溫儀表等。l 9.設(shè)計(jì)許可印章：壓力容器的設(shè)計(jì)總圖（不一定是藍(lán)圖）上，必須加蓋壓力容器設(shè)計(jì)許可印章。l 10.壓力試驗(yàn)：(P26)l 壓力試驗(yàn)分為液壓試驗(yàn)、氣壓試驗(yàn)和氣液組合壓力試驗(yàn)；l 新增加的氣液組合壓力試驗(yàn)主要是對(duì)塔設(shè)備而言的，考慮基礎(chǔ)承重等原因無法進(jìn)行液壓試驗(yàn)，進(jìn)行氣壓試驗(yàn)又耗時(shí)過長。對(duì)氣液共存的塔式容器是很好的試驗(yàn)方法。l 對(duì)由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)、填料等原因無法充滿液體，以及液壓試驗(yàn)泵能力不足，或者設(shè)備太大，用液、放液有困難，或者工作狀態(tài)氣多液少，用氣液組合壓力試驗(yàn)可使基礎(chǔ)減小，節(jié)約建造成本。l 氣液組合壓力試驗(yàn)：試驗(yàn)壓力按氣壓試驗(yàn)壓力值。設(shè)計(jì)、制造、無損檢測也按氣壓試驗(yàn)的要求進(jìn)行。同時(shí)，應(yīng)按照氣壓試驗(yàn)做好安全防護(hù)工作。 由氣密性試驗(yàn)改為泄露試驗(yàn)：根據(jù)試驗(yàn)介質(zhì)的不同，可選用氣密性試驗(yàn)、鹵素檢漏試驗(yàn)和氦檢漏試驗(yàn)等。l 11.無損檢測：l 不再重射線輕超聲，不再受厚度的限制（38mm);l 射線檢測雖有直接記錄（底片），可以獲得缺陷的投影圖像，缺陷定型、長度測量比較準(zhǔn)確，對(duì)體積型缺陷和薄壁工件中的缺陷檢出率高的優(yōu)點(diǎn)；但對(duì)厚壁工件中的缺陷檢出率偏低，缺陷在工件中厚度方向的位置難以確定，自身高度難以測量，對(duì)面積型缺陷的檢出受到限制，有時(shí)會(huì)漏檢，射線對(duì)人體和