塔式容器要點

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 獨立標準；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 對不等直徑塔式容器（加權平均值）： 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. 塔式容器振動時只作平面彎曲振動；b.高度小的塔式容器截面的彎曲應力小，計算臂厚取決于壓力或最小厚度。鋼制塔式容器設計參數1

2、 塔式容器應考慮的載荷：5.1.4 P8a. 壓力載荷:設計壓力；液柱靜壓力（當液柱靜壓力小于5%的設計壓力時可忽略不計）；試驗壓力；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、支座和不可拆的內件等）的重力載荷； 可拆的內件重力載荷：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。對于固體物料（顆粒料或粉料），應按堆積密度計算重力載荷； 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、扶梯、工藝

3、配管及管架等附件的重力載荷。c. 風載荷：順風和橫風向；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備）引起的外載荷；h.由于熱膨脹量或線膨脹系數的不同引起的作用力。塔式容器應考慮的工況：a. 安裝工況；b. 水壓試驗工況；c. 操作工況；d. 檢修工況。 從載荷性質上分：可以分為靜載荷和動載荷a. 載荷大小、方向甚至作用點等不隨時間變化的是靜載荷，（如壓力載荷，重力載荷）；隨時間變化的是動載荷,（如風載荷，地震載荷）b. 動載荷能使結構產生加速度，引起結構振動。振動過程中結

4、構的位移和內力隨時間變化，因此，求出來的解是隨時間有關的系列，而靜載荷的解是單一的。c. 動載荷計算與結構自身的振動特征（如自振頻率或周期、振型與阻尼）有關，而靜載荷僅與載荷大小、約束條件有關。 設計壓力： 對工作壓力小于0.1MPa的內壓塔式容器、設計壓力取不小于0.1MPa，其他按GB150取值 ； 由中間封頭隔成兩個或兩個以上壓力室的塔式容器應分別確定其設計壓力； 設計溫度： 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：凡是與工作介質接觸的塔的筒體、封頭、接管、人（手）孔及內部構件等，均應考慮腐蝕裕量。 A. 容器的塔體：a) 應根據預期

5、壽命和介質；利用金屬材料的腐蝕速率確定腐蝕裕量；b) 各元件受到腐蝕程度不同時，分別確定其腐蝕裕量；c) 介質：壓縮空氣，水或水蒸汽，材質為碳素鋼或低合金鋼時，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.可不計腐蝕裕量的情況： 不銹鋼，不銹復合鋼，不銹鋼襯里（介質對所接觸的不銹鋼不發(fā)生腐蝕時）； 法蘭密封面； 可經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的內直徑、且不小于3毫米；b) 高合金

6、鋼制，不小于2mm。 B. 裙座殼和地腳螺栓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。 化工設備設計全書“塔設備” 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度鋼、高合金鋼或塔體要整體熱處理時，裙座頂部要增設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的封頭質量。 操作溫度低于0(有資料介紹：低于

7、-20）或高于350時，短節(jié)長度應以溫度影響范圍確定。當無法確定時，短節(jié)長度一般取保溫層厚度的4倍，且不小于500mm。 當裙座低于2.5米時，可不設過渡段，取裙座筒體與塔體材料相同。l B. 非受壓元件，基礎環(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ns1.6l b) 基礎環(huán)，蓋板和筋板l 碳素鋼 =147 MPal 低合金鋼 =170 MPa四. 鋼制塔式容器的結構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

8、-2。2. 筒體與裙座的連接型式 分為對接和搭接兩種： 對接要求：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：此連接角焊縫應填滿） 注：當H/D5，且設防烈度8度時，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1.7ns； 角焊縫應填滿； 覆蓋的焊縫應磨平， 且應進行100%無損檢測。3. 當塔殼封頭由多塊板拼接制成時，拼接焊縫處的裙座殼應開缺口， 如圖7-4 所示。4. 當塔式容器下封頭的設計溫度大于或等于400時，應設置隔氣圈，如圖7-6，圖7-7所示。 5.排氣孔或排氣管： 塔式

9、容器操作過程中，可能有氣體逸出，積聚在裙座與塔底封頭之間的死區(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，會危及塔器正常操作或檢修人員的安全，故設置排氣孔。 排氣孔在裙座有保溫或防火層時，應改為排氣管，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（加強管）規(guī)格見表7-6。 注意：當介質溫度大于-20時，引出孔的引出管上應焊支撐板； 當介質溫度小于或等于-20時，引出 孔處應采用木塊支撐引出管；7.檢查孔及排凈孔： A. 裙座應開設檢查孔，一般為圓形孔，離裙座底面高約900mm； 檢查孔的數量及尺寸

10、見表7-7； 引出孔和檢查孔與裙座筒體的連接應采用全焊透結構。壁厚宜取裙座筒體的厚度，但不宜大于16mm。 B.裙座筒體底部宜對開兩個排凈孔。8. 地腳螺栓座： A.由基礎環(huán)、筋板、蓋板和墊板組成，結構如圖7-9（a)所示，該結構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構，優(yōu)點是地腳螺栓中心圓直徑小，用于地腳螺栓數量較少，需予埋。 C.對塔高較小的塔式容器，且基礎環(huán)板的計算厚度小于20mm時，地腳螺栓座可簡化成單環(huán)板結構，（但基礎環(huán)板厚不應小于16mm)。 優(yōu)點：結構簡單；缺點：地腳螺栓座整體剛度不足。 2.計算之前需分段：l A.計算自振周期和地震載荷時，

11、塔的計算分段應符合下列原則：l 對于不等截面塔（包括等直徑不等壁厚或不等直徑塔），在計算基本自振周期和地震載荷時，將其視為多質點體系，沿塔高度分為若干計算段，各段的質量作用在該段高度的二分之一處。l 對于等直徑、等壁厚的塔，計算自振周期和地震載荷時可不分段，但對于較高的塔為了精確計算地震載荷，可分為若干計算段。 劃分計算段時，應滿足以下要求：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 每一段的質量分布沒有突變，如裝有填料的塔段應劃為一段，對板式塔裝有塔盤與無塔盤的塔段應分別劃分計算段；l 每一段殼體的材料必須相等；l B.計算風載荷時，

12、塔的計算分段應符合下列原則：l 對于等截面塔（等直徑、等壁厚），宜將距地面高 度10m以下作為第一計算段（也可將裙座作為一計算段），其他的計算段宜取每段小于或等于10m；l 對于不等截面塔（不等直徑或不等厚度），宜根據截面變化情況分段（即相同直徑、相同厚度為一段）。l .塔殼體需進行應力校核的截面（即危險截面）：l 塔裙座基礎環(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

13、底截面；。4.計算內容為四部分： 自振周期的計算； 水平地震力和垂直地震力的計算； 順風向風振和橫風向風振的計算； 塔的撓度計算。注意：.地腳螺栓應對稱布置，應取4的倍數，當D800mm時，允許采用6個地腳螺栓；.一般地腳螺栓直徑M24(單環(huán)板螺栓座除外）；.當塔的基礎為混凝土結構時，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(設計溫度-20或許用強度要求較高時選用) ； .地腳螺栓選用標準:一般為GB/T799-1988 ； 螺母選用標準:一般為GB/T41-2000 。六. 鋼制塔式容器的制造及檢驗A. 外

14、形尺寸公差見表9-1（比舊標準更嚴格）。 B. 需進行整體熱處理的塔式容器，熱處理前應將連接件（如梯子、平臺連接件，保溫圈、防火固定件，吊耳）等焊在塔殼上，熱處理后不準施焊。 C. 需作磁粉或滲透檢測： a) 塔殼材料標準抗拉強度540MPa時，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力校核計算的焊接接頭。 D. 需作分段、分片交貨的塔器： a)制造廠應進行預組裝； b)制造廠應負責坡口的加工,防護和運輸加固； c)現場組裝的焊接接頭需進行熱處理的,應在圖中注明。七.JB/T4710與GB150之間的關系l 1.JB/4710是從屬于壓力

15、容器范疇,凡是可以借用GB150的一律采取引用，如定義部分是原文照搬過來的。l 2.但塔又有其特點，因而又做了一些塔器規(guī)定： 如: 1)設計壓力：對內壓(操作壓力)低于0.1MPa的，均取設計壓力為0.1MPa。其選材加工制造檢驗與驗收都按壓力容器對待。l 2).設計溫度：裙座殼和地腳螺栓的設計溫度直接與塔式容器所處地區(qū)的環(huán)境溫度有關。取當地月平均最低氣溫的最低值加20。l 3).安全系數：在地震載荷和風載荷作用下計算塔殼和裙座殼的組合拉壓應力時，許用應力值在原來受壓元件許用值的基礎上乘以一個載荷系數K=1.2，即許用應力可以提高到1.2倍。八.新容規(guī)對JB/T4710的主要影響l 1.容器類

16、別的劃分：只跟介質的特性，設計壓力和容積有關，具體按新容規(guī)附錄A進行劃分；l 注：隨著塔式容器的大型化，新容規(guī)對塔式容器容器類別的劃分影響最大，如果介質為第一組，當P 1.6MPa ，PV50MPa.m3 ，或者P 0.1MPa， PV1000MPa.m3 ，都劃為第類，l 即當滿足新容規(guī)劃類要求后，當P 1.6MPa時， V31.25m3 或者當P 0.1MPa， V10000m3 時，都應劃為第類。l 如果塔器工作介質為易爆、中毒危害,P = 1MPa， V1000m3 時，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.容器類別的標識：

17、由漢字一，二，三改為羅馬數字 ，；l 3.風險評估報告：對第類壓力容器，要求設計者出具主要失效模式、風險控制等內容的風險評估報告；GB150.1150.1-2010征求意見稿P34：l 風險評估報告至少包括如下內容： l a） 壓力容器的基本設計參數：壓力、溫度、材料、介質性質和外載荷等； l b） 操作工況條件的描述；l c） 所有設計工況條件下可能發(fā)生的危害，如：爆炸、泄漏、破損、變形等； l d） 對于標準已經有規(guī)定的失效模式，說明采用標準的條款； e） 對于標準沒有規(guī)定的失效模式和計算方法，說明設計中關于載荷、安全系數和相應的計算方法； f） 對介質少量泄漏、大量涌出和爆炸狀況下如何處

18、置的措 施； l g） 根據周圍人員的可能傷及情況，規(guī)定合適的人員防護設備和措施； l h） 風險評估報告應具有與設計圖紙一致的簽署。 l 4.安全系數調整：抗拉強度的安全系數由3.0調整為2.7、屈服強度由1.6調整為1.5；（在新的GB150、 GB151出臺之前仍按老標準執(zhí)行）l 第類壓力容器），有必要時，還應當包括安裝與使用說明。l 5.預期使用年限：設計條件必須提出，設計時必須寫出壓力容器的使用壽命（疲勞容器標明循環(huán)次數）； 注：1).HG20580-1998“鋼制化工容器設計基礎規(guī)定”P13規(guī)定： 容器的設計壽命除有特殊要求外，塔，反應器等主要容器一般不少于15年，一般容器，換熱器

19、等不少于8年。 2）.參考TSG R7001-2004“壓力容器定期檢驗規(guī)則”P1檢驗周期確定。 6.設計文件：強度計算書(所有壓力容器）或者應力分析報告、設計圖樣、制造條件、風險評估報告（適用于第類壓力容器），有必要時，還應當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濟性，合理選材，合理確定結構尺寸，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聯的零部件、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

20、設備主螺柱以及公稱直徑250mm的接管和管法蘭。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、安全聯鎖裝置、壓力表、液位計、測溫儀表等。l 9.設計許可印章：壓力容器的設計總圖（不一定是藍圖）上，必須加蓋壓力容器設計許可印章。l 10.壓力試驗：(P26)l 壓力試驗分為液壓試驗、氣壓試驗和氣液組合壓力試驗；l 新增加的氣液組合壓力試驗主要是對塔設備而言的，考慮基礎承重等原因無法進行液壓試驗，進行氣壓試驗又耗時過長。對氣液共存的塔式容器是很好的試驗方法。l 對由于內部結構、填料等原因無法充滿液體，以及液壓試驗泵能力不足，或者設備太大，用液、放液有困難，或者工作狀態(tài)氣

21、多液少，用氣液組合壓力試驗可使基礎減小，節(jié)約建造成本。l 氣液組合壓力試驗：試驗壓力按氣壓試驗壓力值。設計、制造、無損檢測也按氣壓試驗的要求進行。同時，應按照氣壓試驗做好安全防護工作。 由氣密性試驗改為泄露試驗：根據試驗介質的不同，可選用氣密性試驗、鹵素檢漏試驗和氦檢漏試驗等。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、長度測量比較準確，對體積型缺陷和薄壁工件中的缺陷檢出率高的優(yōu)點；但對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，對面積型缺陷的檢出受到限制，有時會漏檢，射線對人