HGT0696-1999_玻璃钢化工设备设计规定.pdf
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1、玻 中华人民共和国行业标准 钢化工设备设计规定 Specification of FRP Equipment Design for Chemical Ind ustry HGIT 20696 - 1999 主编单位:中国五环化学工程公司 批准部门国家石油和化学工业局 实施日期二000年四月一日 全国饨.:r;:r;.在建-p!;标准编辑中,也 (原化工部工程建设标准编辑中心) 2000北京 ) 1 ( 次 . . . . . .-. . . .,. . 目 论 ,总1 ) 1 ( 概述1.1 (1) . . . . . . , . .,. . ., . . . , . . 适用范围 ) l (
2、 . . . “ . . . .“ . . . . . . . . . . 不适用范围 (2) . . . . , “ , . . 设计压力1.4 Ji- lil-lflit-J(li/ 1.2 1.3 (2) . . . . . . (2) . “ .,. “. . . . 引用标准1.6 (3) “ . . 定义1.7 (4) . . . . 载荷1.8 (4) 厚度1.9 (5) ,. . . . 安全系数 (6 ) . . . .E . (7) 料材2 (7) . . . “. 原材料要求 (7) . . . . . . 玻璃纤维及织物 (8) ., . . 热固性树脂2.3 (10)
3、 .,. , “ 不饱和聚醋树脂常用的困化剂 (11 ) . “ . “. . (13) 构结3 (13) 年,. . . .、. 玻璃钢壳壁结构 (13) . . . “. “. 支座设汁3.2 (19) . . . 玻璃钢储罐连接 (22) . . 开孔补强3.4 (23) . . . . 加强圈的设计 3.3 3.5 (24) . . . 罐底转角设计3.6 、LJV 叫 flJIUjl:tvi 飞 rIll-:hylhill-11ll lili-il-titil- 设计温度1.5 1.10 压力试验1.U 2.1 2.2 2.4 玻璃钢制品的力学性能2.5 3.1 (24) . . .
4、 . 接管结构设计3.7 (29) .e . . . . . _ 人孔结构设计3.8 llJlJJ(11il /jjlIlli-4 /LJi41U (30) 不可拆卸的连接3.9 (32) . . . . . . , . . . . . . . . , . “. . “ . “ . . 可拆卸的连接3.10 (34) 算it 4 (34) . . . . . . . “. . . . . . “ . 内压圆筒4.1 (34) . . . . . . “ . “ .国E . “ “ “. , 内压球壳4.2 (35) 内压封头4.3 (36) . . . . . . . , . . “ . .
5、内压锥形壳体4.4 (39) . . . . . . . . “. . . . “ . . . 开孔补强4.5 (41) . . . . “ . “ . .同“. . . . 外压圆筒和球壳设计4.6 (44) . . . . . “ . . . . . . . “ . . . . 外压圆筒加强圈设计4.7 (47) . . . . . . . . . . “ . . . 外压碟形封头设计4.8 (48) . “ . . . . .- 外压锥形封头设计4.9 (48) “ . . . “ . . 法兰计算4.10 (49) . . . . . . . . . . . . . . . . “ .
6、 “ . . . . . . . . 平封头及螺栓连接4.11 (52) . .,. “. . . . . 平封头、盖或盲法兰主开孔计算4.12 (52) . . . . 卧式容器设计4.13 (54) . , . . . . . . . . 立式储罐设计4.14 (62) 检验要求5 (62) .,. . . . . 外观要求5.1 (62) . . “. 厚度检查5.2 (63) . . 、. . 树脂固化度检查5.3 (63) . . . . 树脂吉量检查5.4 (63) . ., . . 制品机械性能检查5.5 (64) . . . . . . .“ . (64) 制品尺寸检查 盛水试
7、验 5.6 5.7 (64) “ , ., . . . . . 水压试验5.8 (66) . . . “. . . . . 耐腐蚀不饱和聚酶树脂的耐腐蚀性能 附录A (71) . .目. 面目.“ . . . 条文说明 -一 二 rllfjjlill-Jipidili-iiillitu-iu 丁-Ji7ir-lirtifi- 本设计规定所叙述的玻璃钢化工设备(或称玻璃纤维增强塑料 化工设备)系指以热固性树脂为基体材料,玻硝纤维为增强材料复合 而成的整体耐腐蚀玻璃钢化工设备。 1.3 本设计规定适用于机械缠绕成型工艺制作的非移动的整体耐腐 蚀玻璃钢化工设备。 论 述 适用范围 不适用范围 直接火
8、焰加热的设备; 皇军装极度危害介质的设备.: 传导热的设备(如带夹套的反应釜等); 专用化工设备(如槽车、电除尘器等)。 总 1.1概 1.2 1 极度危害的介质分类应按HG20660 -199 压力睿器中化学介质毒性危害和爆昨 危险程度分类标准规定 1 +fjll 飞 J 庐/J户 iffvddh 啡、 J 一llt pk1Ili-IAJ!l/ 二 设计压力 本设计规定设计压力不大于0.6MPa,外压设计压力不大于 O.lMPa, 真空设备按外压容器设计,其设计压力为O.lMPa, JC 277 C 278 C 281 C 286 GB 1446 本设计规定设计温度范围一般为 通用型不饱和聚
9、I!玻璃钢-40-+ 60C 双盼A型不饱和聚酣玻璃钢-40-+ 100C 乙烯基因旨不饱和聚醋玻璃钢一40-+ 120C 环氧玻璃钢-40-+ 90C 各种类型、不同牌号树脂的耐蚀性及耐温性均不同,设计时应根 据腐蚀介质的种类及使用条件,选择相应的树昌、辅料及玻聘纤维, 制定合理的施工工艺,制作耐腐蚀玻璃钢化工设备。 耐腐蚀玻璃钢化工设备在易燃、易爆的条件下使用时,应慎重、 合理地选择相应的树胳配方及工艺,并应制作小样试件,检验有关指 标,合格后才可正式制作o 设计温度 引用标准 元碱元捻玻璃纤维纱 中碱元捻玻璃纤维纱 元碱元捻玻璃纤维布 玻璃纤维制品代号命名方法总则 纤维增强塑料性能试验方
10、法总则 1.5 1.6 1.4 2 玻璃纤维增强塑料拉伸性能试验方法 玻璃纤维增强塑料压缩性能试验方法 玻璃纤维增强塑料弯曲性能试验方法 玻璃纤维增强塑料层间剪切强度试验 玻璃纤维增强塑料冲压式剪切强度试验方法 玻璃纤维增强塑料简支梁式冲击韧性试验方法 纤维缠绕玻璃钢环形试样拉仰试验方法 纤维缠绕玻璃钢环形试样剪切试验方法 纤维增强塑料树脂不可溶分含量试验方法 玻璃钢树脂含量试验方法 纤维增强塑料巳氏(巴柯尔)硬度试验方法 玻璃纤维增强热困性塑料耐化学药品性能试验 方法 纤维缠绕压力容器制备和内压试验方法 玻璃纤维增强塑料(玻璃钢)用液体不饱和聚酶 树脂 双盼A型环氧树B旨 义定1.7 GB
11、1447 GB 1448 GB 1450.1 GB 1450.2 GB 6058 GB 8237 GB 13657 GB 1451 GB 1458 GB 1461 GB 2576 GB 2577 GB 3854 GB 3857 GB 1449 1. 7.1 压力 除注明者外,压力系指表压力。 1. 7.2 最大工作压力 最大工作压力系指在正常操作情况下,容器顶部可能出现的最 高压力。 1. 7.3设计压力 设计压力系指在相应设计温度下用以确定受压元件厚度的压 力,其值不得小于最大工作压力。对盛装液体的容器,其各个部位的 3 一 JfJvpfpJ 3Jj rIIlli-JJ 飞飞飞、 -hIIl
12、iltpu7il-hl ,飞 di3 i!/JilLVJlJJi L 设计压力为最大工作压力和该部位被柱静压力之和。 外压容器应取不小于在正常工作过程中任何时间内可能产生的 最大内外压力差,且不大于O.lMPa, 真空设备按外压容器设汁,其设计压力为O.lMPa, I.7.4 玻璃钢温度 玻鸦钢温度系指容器受压元件沿截面厚度的平均温度。 在任何情况下,玻璃钢元件的表面温度不得超过玻璃钢材料的 允许使用温度。 I. 7.5 设计温度 设计温度系指玻璃钢设备在正常操作情况和在相应设计庄力下 设定的受压元件的现璃钢温度,其值不得低于玻璃钢元件可能达到 的最高温度。 容器的设计:日度是指玻硝钢壳壁的设
13、计温度。 1.8 载 设计时应考虑以下载荷: I.8.1 设计内压力或设计外压力。 1.8.2 工作条件下液体静压头压力。 荷 I.8.3 设备在液压试验时液体静压头压力。 1.8.4 风载荷、地震载荷和顶部载荷(包括雪载荷、人载荷、顶盖、保 温材料)。 1.8.5 支座、支脚或其它部件引起的反作用力和局部应力。 1.8.6 容器运输或吊装时承受的载荷。 1.9.1 4 计算厚度B I.9 厚度 / 飞? 平U L飞 计算厚度系指按各公式计算得到的厚度。 1. 9.2 厚度附加量 考虑制造中产生的厚度不均匀度及设各吊装、运输等flq度的要 求。 当计算厚度小子5mm时,厚度附加最为3mm;当计
14、算厚度大子 或等于5mm小于lOmm时,厚度附加量为2mm;当计算厚度大于或 等于lOmm小于15mm时,厚度附加最为lmm;当计算厚度大于或 等于15mm时,不需要厚度附加髦。 1.9.3 设计厚度比 设计厚度系指计算厚度、厚度附加量及内层和外层之和。 1.9.4 名义厚度 名义厚度系指设计厚度向上因整至菜整数的厚度,即是因拌上 注明的厚度。 1.9.5 有效厚度 有效厚度系指名义厚度减去内层和外层厚度。 安全系数1.10 1.10.1 机械草草绕玻璃钢设备的安全系数取n?lOo 1.10.2 材料许用应变值 对于玻璃纲储罐应限制耀壁的应变傻,其材料许用应变值J 0.1 %。 1.10.3
15、稳定安全系数 对于受外压的困筒,其稳定安全系数m;:5;对于受外压的凸形 封头,其稳定安全系数m15o 5 ili 、thill-fiil-: 丁、 JI 仆川juu 川 jill-uhus 川门川门川 r1lilt-SJJ 1.11 压力试验 气 飞、 1.11.1 设备和!成后应以1.5倍设计压力进行水压试验,对仅受液 体静压力的设备只进行盛水试漏。 1.11.2 外压容器和真空容器以内压进行压力试验,试验压力P 按下式(1-1)确定。 PT l.SP P+O.l 取两者中较大缸,P为设计压力。 6 一一 MPa MPa (11) 飞 J 71iJ Ljji(JVJFili-(-11:lJ
16、Jlblily-ttlil-iL 选用原材料时应考虑腐蚀介质的组成及浓度、使用压力、使用温 度等工艺条件,以及外界环境因素和现场施工条件等诸因素。同时, 各项技术指标应符合有关标准或规定。验收时应具有质量合格证或 相应的检验指标资料,必要时应予复验或抽验。 2.2.1 耐腐蚀玻璃钢制品所采用的玻璃纤维为元碱纤维、中碱纤 维。玻璃纤维物理机械性能应符合表2.2.1的规定,玻琅纤维织物 的技术指标应符合有关标准。 原材料要求 玻璃纤维及织物 玻璃纤维的物理机械性能 料材 2.1 2 2.2 表2.2.1 7 项吕指标 密度(g!cm) 2.40-2.70 比热(kJlkgK) 0.8 导热系数(W
17、!mK)1 线膨胀系数(t:-I)4.80 x 10- 拉伸强度(MPa)(1.08-/,67) x 10 弹性模量(MPa)(0.30-0.70)x10 伸长率(%) 3-5 2.2.2 凡直接与腐蚀介质接触的耐蚀富树脂层应选用中碱玻璃纤 维表面毡和短切玻璃纤维毡,其技术指标应符合表2.2.2的规定。 表2.2.2玻璃纤维表面毡的物理机械性能 指标 项目单位 SH-30 SH-40 SH-50 SH-60 CR-30 CR-50 单丝直径m 9-3 9-3 9-13 9-13 9-13 9-3 单重g!m2 30:t 5 40 + 5 50土560 + 5 30土550士5 抗拉强度N/50
18、mm 注5二泣。二三25二30 二月。关20 有机物 吉量 % 6-12 6-2 6-2 6-2 6-2 6-2 吉水率% 三三0.50.5 运0.50.5 10 二三110注150二;6.86x 10 注此板是指包括耐腐蚀层(1.2-2.5mm)和增强层的玻璃铜板。 试验条件:温度20t;、湿度65%。 12 |i1i| )llJLi -11 飞t)1hrlt 1 3结构 3.1 玻璃钢壳壁结构 3.1.1 玻璃锅化工容器适用于耐腐蚀介质,其壳壁由三层组成: 内层:由富树脂层及中间层组成。富树脂层常用玻璃纤维表面 毡,树脂含量应大于90%,厚度约0.5mm。中间层常用短切玻璃纤 维毡,树脂含
19、量为70%-80%,厚度约2mmo 结构层:ap增强层,采用元捻玻璃纤维粗纱,玻璃织物(或短切纤 维毡)增强,承受我荷和保护内层,它的厚度按载荷条件计算确定。 树脂含量为35+5%。 外层.主要是保护外壁不受外界机械损伤和防紫外线作用,采用 玻璃纤维表面毡增强,有时也可采用0.1-0.2mm薄玻躏带增强,厚 度约1.5mm,树脂含量应大于90%。 3.2 支座设计 3.2.1 平底立式储罐的错固 安装在室外使用的储罐及遭受风裁、地震或动载荷的各类平底 储罐,其底部锚固方式见图3.2.1。 储罐的基础垫层材料可采用沥青、砂铺层,铺层厚度为25- 30mm。 按图3.2.1所示锚固形式设计选用螺栓
20、时应考虑以下因素: 13 罐壁 rd 叮 度回厅 阴瞅 r 备 最为度 钢板上的孔 覆盖层压板 垫固外1最小取为5 钢I 克填 增强塑料 基础垫层材料 一- (.)螺栓锚固 平底储罐的典型锚图形式突缘或圈座 培强沥的层 图3.2.1 14 雪在EE 度 罐壁 litjj 川 基础垫层材料(增强沥请层) (b)庄蜻锚固 续) 圈3.2.1 (3一1) (1)静水压、内压; (2)风的倾覆力; (汾地震力,但不与(2)同时考虑: (4)储罐简体、罐顶及附件重量; (5)试验压力。 错回螺栓尺寸及数量的确定z 每一个螺栓最大总投力Q,N Q=旦公fI E-G D叩n n n 应力为: 15 (lfl
21、L / ( (3 -2) 栓-Q一,; 100f M一-总的倾覆力矩,N“m;取地震弯矩计算值; D叩一一螺栓分布圆直径,cm; F一一升举力,N 式中 耐丁 P 一 F P一一罐顶内压,MPa; Dt-一储罐内径,mm; n一一螺栓个数,个数应为4的倍数,且其沿弧长间距不得 超过1500mm; G一一储罐的最小质量,kg; f一一每个螺栓的截面积,mm 2 mm f Et 4 E一一重力加速度,9.S1m/s; d一一螺栓的根径,mm; -一螺栓材料的许用应力,MPa。可按GB150钢制压力 容器中选取。 拉一螺栓计算应力,MPao 3.2.2 碟形底立式储罐悬挂式支座 当储罐通过建筑物的楼
22、板或者通过具有环状托架或牛腿的结构 支承时,其支座型式见图3.2.2。这种支承方式支承部位应当加强。 同时,为了避免过大的弯曲载荷,应使支承构件与罐壁的距离尽可能 3.2.3碟形底立式储罐支承式支座,底部支承的支承式支座见图 3.2.3,环状托架或支脚的支承面积应足够大,以保证支座和环托架 16 “J 卢乒 之间的层板不产生过大的压缩载荷,同时,应校核倾覆力矩及确定相 应地脚螺栓。 厚度辛少 为6 生:革构件 主革固托架 罔座或牛腿肚A剖面详圈 (叶 图3.2.2 图3.2.3 钢l型 储罐 。) 悬挂式支座 支承式支座 注:为减少壳体由主座集中载荷所产生的局部弯曲应力J值应尽量小。 3.2.
23、4 碟形底立式储罐裙式支座 裙式支座的型式见图3.2.4,裙式支座上开孔需补强,以保证储 罐的稳定,图中裙式支座需经计算确定其铺层结构,另外,裙式支座 与罐体的胶结长度也需由计算确定。 17 / 根tf,1)需要还可ilt行补强 度?础较 长够切 结足剪 胶应受荷 裙式支座图3.2.4 3.2.5 碟形底立式储罐碟形封头支座 碟形底立式储罐碟形封头支座见图3.2.5.支承在钢制碟形封 头内,可承载较重的玻璃钢设备。 fl 碟形封头支座图3.2.5 3.2.6 卧式玻璃钢设备支座 卧式玻璃钢设备支座多采用鞍式文座。鞍式支座由钢板和l成。 鞍座是由垫板、腹板、肋板和底板构成。垫板的作用是改善壳体局
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