【正文】 2022年江蘇省 D類壓力容器設(shè)計(jì)人員培訓(xùn)班 JB / T 4710 － 2022 標(biāo) 準(zhǔn) 學(xué) 習(xí) 塔 式 容 器 0. 塔式容器簡(jiǎn)介 塔式容器在工藝上的作用： 塔式容器是直立設(shè)備中的一種，它可使氣液或液液兩相之間進(jìn)行緊密接觸，達(dá)到傳質(zhì)及傳熱的目的。在化工、煉油、醫(yī)藥、石化、輕紡、石油天然氣等行業(yè)的蒸餾、吸收、解吸、萃取及氣體的洗滌、冷卻、增濕、干燥的單元操作中得到廣泛的應(yīng)用，是生產(chǎn)中最重要的設(shè)備之一。 塔式容器的主要特點(diǎn)是： 體型高，長(zhǎng)寬比大，荷載重，塔身除了承受壓力載荷、溫度載荷外，還承受風(fēng)載荷、地震載荷和重量載荷。塔式容器的支座通常為裙式支座，塔式的整個(gè)重量都是由裙座支承。地腳螺栓又將裙座固定在基礎(chǔ)上。對(duì)于直徑較小的塔式容器也有采用 耳座、圈座等支承方式。也有由操作平臺(tái)連成一體的塔群或排塔。 塔式容器的種類： 從結(jié)構(gòu)考慮：等直徑等壁厚塔；等直徑不同壁厚塔；變徑塔等。 從塔內(nèi)件考慮：空塔；填料塔；板式塔等。 0. 塔式容器簡(jiǎn)介 塔式容器設(shè)計(jì)的有關(guān)參考標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范： 1. GB500112022《 建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范 》 2. GB500092022《 建筑結(jié)構(gòu)載荷規(guī)范 》 3. SH 30982022 《 石油化工塔器設(shè)計(jì)規(guī)范 》 4. SH 30481999 《 石油化工鋼制設(shè)備抗震設(shè)計(jì)規(guī)范 》 5. HG 206521998 《 塔器設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定 》 一、總則： □ 適用于設(shè)計(jì)應(yīng)力不大于 35Mpa, H /D＞ 5， 且高度 H＞ 10m。 裙座自支承的塔式容器： H——總高 （ 指塔頂封頭切線至裙座底部的距離 ） ； D——塔殼的公稱直徑 。 對(duì)不等直徑塔式容器：取各段公稱直徑的加權(quán)平均值 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)算壁厚取決于壓力載荷 或最小厚度 。 c. 塔式容器必須是自支承的 。 D = D 1 ??HlDHl 221 …… 一、總則： 塔式容器屬于高聳結(jié)構(gòu)，其承受的載荷除壓力、溫度載荷外，還有風(fēng)載荷、地震載荷、重量載荷、偏心載荷等。由于以上諸多載荷的存在，塔式容器的計(jì)算方法也不同于一般的壓力容器。高塔在壓力較低時(shí)，風(fēng)載荷、地震載荷決定了塔器的壁厚。而低矮的塔器的壁厚大多數(shù)取決于壓力載荷和最小壁厚。 由于風(fēng)載荷和地震載荷的計(jì)算都是動(dòng)力計(jì)算。在作動(dòng)力計(jì)算時(shí)，可視塔器為一底端固定的懸臂梁。其振動(dòng)形式為剪切振動(dòng)或彎曲振動(dòng)，有時(shí)也可為剪、彎聯(lián)合振動(dòng)。當(dāng) H/D≤4時(shí)，以剪切振動(dòng)為主； 4H/D≤10時(shí)為剪、彎聯(lián)合振動(dòng)； 10H/D時(shí)以彎曲振動(dòng)為主。設(shè)計(jì)塔器時(shí)僅考慮彎曲振動(dòng)，忽略了剪切振動(dòng)，才使得自振周期和地震計(jì)算得以簡(jiǎn)化。這樣給設(shè)計(jì)工作帶來(lái)了極大方便。這樣作的結(jié)果，使自振周期變小，地震影響系數(shù)變大，計(jì)算出的地震載荷與地震彎矩較考慮剪切變形時(shí)大，設(shè)計(jì)上略趨于保守，但還是可行的。 本標(biāo)準(zhǔn)僅適用于裙座自支承的塔器，所謂裙座自支承是指由裙座支承在基礎(chǔ)上的獨(dú)立塔器，塔與塔之間，塔與框架之間毫無(wú)關(guān)連。這也使計(jì)算自振特性時(shí)得以方便。（不適用的塔式容器） 一、總則： 2. 塔式容器應(yīng)考慮的載荷和工況： □ 載荷： （ 標(biāo)準(zhǔn)中計(jì)算考慮的載荷 ） a. 內(nèi)壓或外壓； b. 液住靜壓力； c. 塔式容器自重 （ 包括內(nèi)件和填料等 ） 以及 正常操作條件下和試驗(yàn)狀態(tài)下 內(nèi)裝物料的重力載荷； d. 附屬設(shè)備及隔熱材料 、 村里 、 管道 、 扶梯 、 平臺(tái)等的重力載荷 ； e. 風(fēng)載荷和 地震載荷 ； △ 需要時(shí) ， 還要考慮下列載荷 ： （ 標(biāo)準(zhǔn)中未給出計(jì)算方法 ） f. 連接管道和其他部件引起的作用力 ； g. 溫度梯度和熱膨脹不同引起的作用力； h. 包括壓力劇烈波動(dòng)的沖擊載荷； I, 沖擊反力 ， 如由流體沖擊引起的反力； j. 運(yùn)輸和吊裝時(shí)的作用力 。 一、總則： 2. 塔式容器應(yīng)考慮的載荷和工況： □ 工況： （ 按最苛刻工況設(shè)計(jì) ， 并在設(shè)計(jì)圖樣注明各工況的壓力溫度 ） a. 安裝工況； （ ） b. 水壓試驗(yàn)工況； √ c. 操作工況； √ d. 檢修工況 （ 包括開停車時(shí)清吹掃等 ） 。 □ 從載荷性質(zhì)上分：可以分為靜載荷和動(dòng)載荷 ； 區(qū)別： 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 ， 隨時(shí)間變化 的是動(dòng)載荷 。 b. 動(dòng)載荷使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生加速度 ， 引起結(jié)構(gòu)振動(dòng) 。 振動(dòng)過(guò)程中結(jié)構(gòu)的位移和 內(nèi)力隨時(shí)間變化 ， 因此 ， 求出來(lái)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) 。 一、總則： 3. 設(shè)計(jì)壓力與設(shè)計(jì)溫度 確定設(shè)計(jì)壓力時(shí) ， 要考慮： □ 裝有超壓泄放裝置時(shí) ， 按 GB150確定設(shè)計(jì)壓力； □ 對(duì)工作壓力小于 、 設(shè)計(jì)壓力取不小于 ； □ 真空塔式容器 、 設(shè)計(jì)壓力按承受外壓不大于 ， 當(dāng)無(wú)安全控制裝置時(shí) ， 取 ； 確定設(shè)計(jì)溫度時(shí) ， 要考慮： □ 設(shè)計(jì)溫度不低于元件金屬在工作狀態(tài)下可能達(dá)到的最高溫度； 金屬溫度低于 0℃ 時(shí) ， 設(shè)計(jì)溫度不高于元件金屬可能達(dá)到的最低溫度； □ 由中間封頭隔成兩個(gè)或兩個(gè)以上壓力室應(yīng)分別確定其設(shè)計(jì)壓力； □ 塔式容器各部分在工作狀態(tài)下的金屬溫度不同時(shí) ， 可分別設(shè)定每部分的設(shè)計(jì)溫度； □ 裙座殼的設(shè)計(jì)溫度取使用地區(qū)月平均最低氣溫的最低值加 20℃ 。 一、總則： 4. 腐蝕裕量與最小厚度 □ 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定腐蝕裕量； 即 C2=K B K——腐蝕率 毫米 /年 B——構(gòu)件設(shè)計(jì)壽命，一般為 15~20年 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 。 B. 裙座和地腳螺栓 a) 碳鋼 、 低合金鋼制 裙座 ， 腐蝕裕量取 C2=2mm； b) 地腳螺栓的腐蝕裕量 ， 取 C2=3mm。 一、總則： 4. 腐蝕裕量與最小厚度 □ 腐蝕裕量 ： 標(biāo)準(zhǔn)：均應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn) 。 參考： 結(jié)構(gòu)形式 受力狀態(tài) 腐蝕裕量 C2 不可拆卸或不能 受力 取塔殼腐蝕裕量 從人孔取出 不受力 取塔殼腐蝕裕量的 1/2 可拆卸并可從 受力 取塔殼腐蝕裕量的 1/4 人孔取出 不受力 0 一、總則： 4. 腐蝕裕量與最小厚度 □ 最小厚度 ： A. 容器殼體 （ 成形后不包括腐蝕裕量 ） 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. 裙座殼和地腳螺栓 a) 裙座殼名義厚度不得小于 6mm。 b) 地腳螺栓直徑，標(biāo)準(zhǔn)無(wú)限制，但工程上一般不小于 M 24，最大不超過(guò) M100。 一、總則： 5. 材料的選用： A. 受壓元件 受壓元件材料選用按 GB150規(guī)定 ； B. 非受壓元件 應(yīng)是已列入材料標(biāo)準(zhǔn)的鋼材，當(dāng)與受壓元件焊接是，應(yīng)是焊接性 能良好的鋼材； C. 裙座材料 裙座殼體按受壓元件用鋼要求選用。 因?yàn)槿棺鶜んw支撐塔體的整 個(gè)重量，它的破壞直接影響塔器的正常使用。 必要時(shí)裙座應(yīng)設(shè)過(guò)渡段，使裙座頂部與塔體下部封頭材料相同。 SH3098《 石油化工塔器設(shè)計(jì)規(guī)范 》 規(guī)定： a. 設(shè)計(jì)溫度 T≤20℃ 或 T350℃ ，應(yīng)設(shè)置過(guò)渡段； （ HG20652規(guī)定 ,T250℃ 時(shí)） b. 塔釜封頭材料為低溫用鋼、不銹鋼、鉻鉬鋼時(shí)，應(yīng)設(shè)置過(guò)渡段； c. 裙座過(guò)渡段長(zhǎng)度不小于 300mm。設(shè)計(jì)溫度低于 20℃ 或高于 350℃ 時(shí)，過(guò)渡段長(zhǎng)度（壁溫層厚度的 4～ 6倍）不小于 500mm； d. 裙座高度低于 ,可不設(shè)過(guò)渡段，但裙座材質(zhì)應(yīng)與底封頭材質(zhì) 相同或接近。 一、總則： 6. 許用應(yīng)力 A. 塔式容器殼體 （ 含裙座殼體 ）