低溫壓力容器支座材料選用

1、第30卷第6期石油化工設(shè)備Vol.30No.62001年11月PETRO2CHEMICALEQUIPMENTNov.2001文章編號(hào):100027466(2001)0620032202低溫壓力容器支座材料選用段瑞(中國石化工程建設(shè)公司,北京100101)摘要:就低溫壓力容器各種支座的設(shè)計(jì)選材提出了建議,列舉了國內(nèi)外工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用實(shí)例,總結(jié)出了低溫壓力容器各種支座設(shè)計(jì)選材的幾點(diǎn)結(jié)論。100%。排除了由許用應(yīng)力范圍定義值產(chǎn)生的誤差后,L形、Z形及形管系的一組ANSI法判斷結(jié)果均為100MPa,而解析計(jì)算結(jié)果分別為37(34)MPa、31(29)MPa及93(85)MPa,括號(hào)內(nèi)為考慮了彎頭影響的

2、值。可見,ANSI法對(duì)自然彎曲管系的判定結(jié)果明顯較人工彎曲管系差,這是ANSI法對(duì)某些管系判定過分保守的一個(gè)主要原因。管道過于彎曲,不僅耗費(fèi)材料和場地,還增加了管內(nèi)流體阻力,十分不經(jīng)濟(jì)。因此,采用近似方法分析管道柔性時(shí),應(yīng)注意其適用范圍。重要管系的柔性設(shè)計(jì),還是應(yīng)通過詳細(xì)的解析方法,以獲得更為經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)果。采用ANSI法判斷管系中人工彎曲管段的補(bǔ)償W.0能力是十分有價(jià)值的。改造前后某煉油廠減壓裝置中從加熱爐至蒸餾塔的一段輸油管線見圖5,其工作溫度400,管線橫向最大熱脹位移量181mm。改造前管線主管直徑󰂇1620mm,長20多米,水平WW圖5改造前后輸油管線收稿日期:200

3、12052279MnN在爐出口處的端點(diǎn)a1、a2、a3和a4均受約束,不能橫向移動(dòng)。采用ANSI法估算得到過渡段的最大補(bǔ)償能力為149mm,最大熱脹位移量為過渡段補(bǔ)償能力的121%,不滿足式(1)。詳細(xì)的應(yīng)力分析表明,該管系的最大熱應(yīng)力為式(2)所定義許用應(yīng)力的105%,也不滿足式(2)。但由于該管系彈簧支吊架設(shè)iDR參考文獻(xiàn):計(jì)得當(dāng),所以管道內(nèi)的壓力小,Z也很小。采用式(3)對(duì)管線進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),其柔性足夠。解除原管系在爐出口處的端點(diǎn)a1、a2、a3及a4所受約束,由爐管完全吸收管線的熱脹位移。管系的過渡段改為平滑過渡,去掉了形管段。單根爐管長16m,由式(1)估算得爐管U形管段補(bǔ)償能力為原管

4、系形管段的5.6倍,完全可以滿足管系熱補(bǔ)償?shù)男枰?。改進(jìn)后的管線不僅柔性好,而且管內(nèi)流體阻力小,從而提高了裝置的出油率,取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。3結(jié)語管道工作溫度越高,長度越短,管直徑越大,彎頭越少,則熱載荷越大?？刹捎孟鄳?yīng)方法有效降低熱載荷,提高管系柔性。ANSI判斷法較適合用于快速判定形或U形管系的熱補(bǔ)償能力,但更為合理的管道柔性分析方法則是詳細(xì)的應(yīng)力分析。1SHJ4191,石油化工企業(yè)管道柔性設(shè)計(jì)規(guī)范S.2蔡爾輔.石油化工管路設(shè)計(jì)M1北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1986.3TheMWKelloggCompany.DesignofPipingSystemM.NewYork:JohnWelley&am

5、p;Sons,Inc.,1956.(張編)作者簡介:段瑞(19632),男(漢族),內(nèi)蒙古涼城人,高級(jí)工程師,1985年鄭州工學(xué)院化工機(jī)械專業(yè)畢業(yè),學(xué)士學(xué)位,從事壓力容器設(shè)計(jì)工作。© 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.C走向。主管與加熱爐爐管間的過渡段為形彎曲管段,共有4程,管直徑󰂇377mm,爬高約8m。管系OM關(guān)鍵詞:低溫容器;支座;設(shè)計(jì)選材中圖分類號(hào):TQ050.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B第6期段瑞:低溫壓力容器支座材料選用33關(guān)于壓力容器受壓元件的設(shè)計(jì)選材問題,國

6、內(nèi)外壓力容器有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中都有專門的章節(jié)詳細(xì)闡述13。設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行壓力容器設(shè)計(jì)時(shí),可根據(jù)設(shè)計(jì)條件,選用適宜的材料。然而,作為壓力容器必不可少的支座(鞍座、耳式支座、支腿及裙座等),雖然也屬于文2適用范圍(不屬于文1范圍),但很少有標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范明確規(guī)定其設(shè)計(jì)選材,尤其是低溫壓力容器支座的選材。實(shí)際上設(shè)計(jì)人員只能憑經(jīng)驗(yàn)選取,對(duì)于非低溫工況容器來說一般不會(huì)出現(xiàn)大的問題,但是對(duì)低溫壓力容器,其支座的設(shè)計(jì)選材要復(fù)雜得多,必須引起足夠重視,否則可能會(huì)不安全。1支座選材原則時(shí)選用Q2352B或16Mn并補(bǔ)做常溫沖擊試驗(yàn),當(dāng)設(shè)計(jì)溫度為-30-20時(shí)應(yīng)選用16MnR,當(dāng)設(shè)計(jì)溫度低于-30時(shí)選用低溫韌性較受壓元件低一

7、個(gè)等級(jí)或相同的材料。(2)腿式及支承式支座當(dāng)設(shè)計(jì)溫度為-190時(shí)選用Q235或者16Mn(由強(qiáng)度計(jì)算定),設(shè)計(jì)溫度在-30-20時(shí)選用16Mn,設(shè)計(jì)溫度低于-30選用低溫韌性較受壓元件低一個(gè)等級(jí)或與之相同的材料。(3)裙座當(dāng)裙座環(huán)境溫度為-190時(shí),選用Q2352A或者16MnR(按強(qiáng)度計(jì)算確定)。裙座環(huán)境溫度不高于-20時(shí)選用16Mn,并且應(yīng)該進(jìn)行-20下的沖擊韌度試驗(yàn)。除按上述規(guī)定外,裙座與底封頭直接相連接部分還應(yīng)帶有與低溫容器相同材料的5001000mm長的過渡段。影響的鞍座及耳式支座,當(dāng)設(shè)計(jì)溫度為-190W.0位號(hào)FA2702FA2403FA2511FA2604FA2605設(shè)備名稱干排

8、料罐回流罐排污罐乙烯冷凍劑儲(chǔ)罐排污罐設(shè)備直徑×長度󰃗m×m󰂡3.2×9.5󰂡2.7×8.1󰂡2.3×4.8󰂡1.4×6.0󰂡0.8×1.59MnN設(shè)備材質(zhì)般鞍座及耳式支座,當(dāng)設(shè)計(jì)溫度為-190時(shí)選用Q2352A.F或者Q2352A,當(dāng)設(shè)計(jì)溫度為-40-20時(shí)選用Q2352B或者16Mn,當(dāng)設(shè)計(jì)溫度低于-40時(shí)選用低溫韌性較受壓元件低一個(gè)等級(jí)或相同的材料。對(duì)承受交變載荷或失效可能產(chǎn)生嚴(yán)重表1引進(jìn)某乙烯裝置支座選材介質(zhì)烴類乙烯丙烯乙烯

9、乙烯設(shè)計(jì)壓力󰃗MPaiDR介質(zhì)設(shè)計(jì)壓力󰃗MPa對(duì)低溫工況下容器支座選材時(shí)主要考慮容器在工藝裝置中的設(shè)計(jì)溫度,在環(huán)境溫度很低(冬季)的地區(qū),需適當(dāng)考慮環(huán)境溫度的影響。(1)鞍式及耳式支座對(duì)不承受交變載荷的一2選材工程應(yīng)用實(shí)例引進(jìn)某乙烯裝置支座選材應(yīng)用實(shí)例見表1,表中的SM41B(SM400B)以及SLA33B(SLA325B)均為日本材料,前者為焊接結(jié)構(gòu)用軋制鋼材,近似于Q2352A、B、C。后者為低溫壓力容器碳素鋼鋼板,近似于16MnDR。我公司自行設(shè)計(jì)的國內(nèi)某橡膠裝置支座選材應(yīng)用實(shí)例見表2。.CO設(shè)計(jì)溫度󰃗-100󰃗100-45

10、-41-45-103W表2國內(nèi)某橡膠裝置支座選材設(shè)備材質(zhì)0Cr18Ni909MnNiDR0Cr18Ni90Cr18Ni90Cr18Ni90Cr18Ni9SR2903SR2206SR2104SR2301SR2103SR2302W位號(hào)設(shè)備名稱設(shè)備直徑×長度󰃗m×m󰂡󰂡󰂡󰂡󰂡󰂡設(shè)計(jì)溫度󰃗-100󰃗300-45󰃗100-115󰃗100-115󰃗100-105󰃗100-115&#

11、983255;100烴類泄放罐分離罐分離罐閃蒸罐分離罐閃蒸罐乙烯󰃗丙烯丙烯乙烯乙烯乙烯乙烯M支座型式支座材料鞍式SLA33B鞍式SM41B鞍式SLA33B鞍式SM41B鞍式304支座型式支座材料鞍式耳式耳式腿式腿式支撐式0Cr18Ni909MnNiDR0Cr18Ni916Mn16Mn0Cr18Ni93結(jié)論支座材料時(shí)必須考慮環(huán)境溫度的影響。參考文獻(xiàn):1國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局.壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程M.北京:選擇低溫壓力容器支座材料時(shí),必須考慮支座材料的低溫韌性,以確保整臺(tái)設(shè)備的安全。對(duì)設(shè)計(jì)溫度不高于-70的低溫容器,其支座材料宜選用低溫韌性與受壓元件相同的同種材料。對(duì)設(shè)計(jì)溫度高于-70而不低于-20的低溫容器,其支座材料應(yīng)選用低溫韌性較受壓元件低一個(gè)等級(jí)的材料。對(duì)安裝在環(huán)境溫度極低地區(qū)的設(shè)備,選用中國勞動(dòng)社會(huì)