12 容器零部件2.ppt

第12章 容器零部件,2,用来支承容器及设备重量，并使其固定在某一位置的压力容器附件。在某些场合还受到风载荷、地震载荷等动载荷的作用。,12.2 容器支座,支座,耳式支座,支撑式支座,腿式支座,裙式支座,立式支座,第12章 容器零部件,鞍式支座,圈式支座,支腿支座,卧式支座,3,应用 常见的大型卧式储罐、 换热器等多采用鞍座。 是应用最为广泛的 一种卧式容器支座。,1、卧式容器支座,形式：鞍座、圈座及支腿三种,其它 圈座：用于大直径薄壁容器和真空容器，增加局部刚度。 支腿：重量较轻的小型容器。,第12章 容器零部件（续）,4,支座数量的决定,安装位置的安排,双鞍座结构较普遍，多支座结构难于保证各支座受力均匀,一般，外伸长度A 0.2L，且最好A 0.5R m，A 最大不超过0.25L,双鞍座,常用包角120°、135 °、150°我国JB/T4712用120°、150°,影响鞍座处圆筒截面上的应力分布， 影响稳定性和储罐-支座系统重心的高低,第12章 容器零部件（续）,5,鞍式支座,第12章 容器零部件（续）,6,第12章 容器零部件（续）,鞍座的结构 由横向直立筋板、轴向直立筋板和底板焊接而成，在与设备筒体相连处，有带加强垫板的和不带加强垫板的两种。,S型鞍式支座,F型鞍式支座,鞍座标准 轻型（A）和重型（B）两大类，重型又分为BB五种型号，见表12-6。,7,第12章 容器零部件（续）,鞍座标准的选用 根据鞍座实际承载的大小 确定选用轻型（ A型 ）或重型（ BB型）鞍座 找出对应的公称直径， 根据容器圆筒强度确定120°或150°包角的鞍座 标准高度下鞍座的允许载荷和各部分结构尺寸可从表12-7和JB/T471292中得到。,8,鞍座标记方法： JB/T 47121992 鞍座 ××× 固定鞍座F 滑动鞍座S 公称直径mm 型号（A，B，B， B，B，B） 如公称直径为1600mm的轻型（A型）鞍座，标记为 JB/T 471292鞍座A1600F JB/T 471292鞍座A1600S,第12章 容器零部件（续）,9,鞍式支座,第12章 容器零部件（续）,10,鞍式支座,第12章 容器零部件（续）,11,圈座,支腿式,第12章 容器零部件（续）,12,2、立式容器支座,结构：由筋板和支脚板组成,特点：简单、轻便，但对器壁会产生较大的局部应力。当容器较大或器壁较薄时，应在支座与器壁间加一垫板，垫板的材料最好与筒体材料相同。,标准： JB/T 4725耳式支座 A型（短臂） A、AN B型（长臂） B 、BN,（1）耳式支座 （悬挂式支座）,第12章 容器零部件（续）,13,1-垫板； 2-筋板； 3-支脚板,图12-19 耳式支座,带垫板的耳式支座,第12章 容器零部件（续）,14,第12章 容器零部件（续）,15,（2）支承式支座,应用：高度不大、安装位置距基础面较近且具有凸形封头的立式容器。,结构：容器封头底部焊上数根支柱，直接支承基础地面,特点：简单方便，但对容器封头会产生较大的局部应力，故当容器较大或壳体较薄时，必须在支座和封头间加垫板，以改善壳体局部受力情况。,标准： JB/T 4724支承式支座 A型（钢板支柱） B型（钢管支柱）,第12章 容器零部件（续）,16,图12-21 支承式支座,A型,B型,第12章 容器零部件（续）,17,带垫板的支承式支座,第12章 容器零部件（续）,18,（3）腿式支座（支腿）,应用：多用于高度较小的中小型立式容器中。,结构与支承式支座区别：腿式支座是支承在容器圆柱体部分，而支承式支座是支承在容器底封头上。,特点：结构简单、轻巧、安装方便，容器下面有较大操作维修空间。但当容器上管线直接与产生脉动载荷的机器设备刚性连接时，不宜选用腿式支座。,标准：JB/T4713腿式支座。 A型（角钢支柱）B型（钢管支柱）,第12章 容器零部件（续）,19,选用： 1）根据容器公称直径DN和总质量选取相应的支座号和支座数量 2）计算支座承受实际载荷，使其不大于支座允许载荷。 除容器总质量外，实际载荷还应综合考虑风载荷、地震载荷和偏心载荷。,图12-23 腿式支座,第12章 容器零部件（续）,20,第12章 容器零部件（续）,21,裙座结构,（4）裙式支座,应用：高大的立式容器，特别是塔设备。,形式：圆筒形裙座和圆锥形裙座。,第12章 容器零部件（续）,22,裙座的结构,1塔体; 2保温支承圈; 3无保温时排气孔; 4裙座筒体; 5人孔 ; 6螺栓座; 7基础环; 8有保温时排气孔; 9引出管通道; 10排液孔,第12章 容器零部件（续）,23,裙座结构,第12章 容器零部件（续）,24,第12章 容器零部件（续）,12.3 容器的开孔补强,开孔破坏原有的应力分布并引起应力集中，较大的局部应力； 作用于接管上的各种载荷所产生的应力，温度差造成的温差应力； 容器材质和焊接缺陷等因素的综合作用； 接管成为容器的破坏源，必须考虑补强问题。,25,第12章 容器零部件（续）,采取适当增加壳体或接管厚度的方法将应力集中系数减小到某一允许数值。,开孔补强设计,开孔补强设计准则,弹性失效设计准则等面积补强法,塑性失效准则极限分析法,1、开孔补强的设计原则与补强结构,26,第12章 容器零部件（续）,（1）补强设计原则 （a）等面积补强法的设计原则,规定局部补强的金属截面积必须等于或大于开孔所减去的壳体截面积，其含义在于补强壳壁的平均强度，用于开孔等截面的外加金属来补偿削弱的壳壁强度。,27,第12章 容器零部件（续）,问题：没有考虑开孔处应力集中的影响，没有计入容器直径变化的影响，补强后对不同接管会得到不同的应力集中系数，即安全裕量不同，因此有时显得富裕，有时显得不足。,优点：长期实践经验，简单易行，当开孔较大时，只要对其开孔尺寸和形状等予以一定的配套限制，在一般压力容器使用条件下能够保证安全，因此不少国家的容器设计规范主要采用该方法，如ASME -1和GB150等。,28,（b）塑性失效补强设计原则 极限设计的方法，考虑到结构的安定性。,开孔容器的接管处达到全域塑性时的极限应力应等于无孔壳体的屈服应力；同时，按弹性计算的最大应力应不超过2s。 max=2s 而 s =1.5 所以 max=3,第12章 容器零部件（续）,29,（2）补强结构,补强结构,局部补强,整体补强,补强圈补强,厚壁接管补强,整锻件补强,第12章 容器零部件（续）,30,（a）补强圈补强,结构,补强圈贴焊在壳体与接管连接处,优点,结构简单，制造方便，使用经验丰富,(a)补强圈补强,缺点,1）与壳体金属之间不能完全贴合，传热效果差，在中温以上使用时，存在较大热膨胀差，在补强局部区域产生较大的热应力； 2）与壳体采用搭接连接，难以与壳体形成整体，抗疲劳性能差。,第12章 容器零部件（续）,31,补强圈补强,第12章 容器零部件（续）,32,补强圈补强,第12章 容器零部件（续）,33,补强圈补强,第12章 容器零部件（续）,34,补强圈,第12章 容器零部件（续）,35,中低压容器应用最多的补强结构，一般使用在 静载、常温、中低压、 材料的标准抗拉强度低于540MPa、 补强圈厚度小于或等于1.5n、 壳体名义厚度n不大于38mm的场合。,应用,HG21506-92补强圈，JB/T4736-95补强圈,标准,第12章 容器零部件（续）,36,（b）厚壁接管补强,结构,在开孔处焊上一段厚壁接管,特点,补强处于最大应力区域，更有效降低应力集中系数。接管补强结构简单，焊缝少，焊接质量容易检验，补强效果较好。,（b）厚壁接管补强,高强度低合金钢制压力容器由于材料缺口敏感性较高，一般都采用该结构，但必须保证焊缝全熔透。,应用,第12章 容器零部件（续）,37,厚壁接管补强,第12章 容器零部件（续）,38,厚壁接管补强,第12章 容器零部件（续）,39,补强金属集中于开孔应力最大部位，最有效地降低应力集中系数；可采用对接焊缝，并使焊缝及其热影响区离开最大应力点，抗疲劳性能好，疲劳寿命只降低1015%。,重要压力容器，如核容器、材料屈服点在500MPa以上的容器开孔及受低温、高温、疲劳载荷容器的大直径开孔容器等。,结构,将接管和部分壳体连同补强部分做成整体锻件，再与壳体和接管焊接。,优点,缺点,锻件供应困难，制造成本较高。,应用,（c）整锻件补强,第12章 容器零部件（续）,40,（c）整锻件补强,整体锻件,第12章 容器零部件（续）,41,整锻件补强,第12章 容器零部件（续）,42,第12章 容器零部件（续）,2、适用的开孔范围（GB150-1998）,圆筒上开孔的限制：,内径Di1500mm时，开孔最大直径d,，且d520mm；,内径Di1500mm时，开孔最大直径d,，且d1000mm。,凸形封头或球壳上开孔最大直径d,锥壳（或锥形封头）上开孔最大直径d,Dk为开孔中心处的锥壳内直径。,在椭圆形或碟形封头过渡部分开孔时，其孔的中心线 宜垂直于封头表面。,43,第12章 容器零部件（续）,焊接接头系数小于1，但开孔位置不在焊缝上等等,强度裕量,接管和壳体实际厚度大于强度需要的厚度,接管根部有填角焊缝,上述因素相当于对壳体进行了局部加强，降低了薄膜应力从而也降低了开孔处的最大应力。因此，对于满足一定条件的开孔接管，可以不予补强。,3、允许不另行补强的最大开孔直径,44,第12章 容器零部件（续）,在设计压力2.5MPa的壳体上开孔，两相邻开孔中心的间距（对曲面间距以弧长计算）大于两孔直径之和的2倍，且接管公称外径89mm时，只要接管最小厚度满足表12-12要求，就可不另行补强。,45,第12章 容器零部件（续）,4、等面积补强的设计方法,所谓等面积补强 使补强的金属量等于或大于开孔所削弱的金属量。补强金属在通过开孔中心线的纵截面上的正投影面积，必须等于或大于壳体由于开孔而在这个纵截面上所削弱的正投影面积。具体计算参见GB 1501998。,5、补强圈标准,JB/T 47362002 HG 215061992,46,第12章 容器零部件（续）,12.4 容器附件,容器上开孔，是为了安装操作与检修用的各种附件，如接管、视镜、人孔和手孔等。 1、接管,化工设备上 的接管类型,容器上的工艺接管,仪表接管,47,第12章 容器零部件（续）,（1）容器上的工艺接管 与供物料进出的工艺管道相连接，这类接管一般较粗，多是带法兰的短接管。,48,第12章 容器零部件（续）,这类接管伸出长度l应考虑所设置的保温层厚度及便于安装螺栓，可按表12-13选用，接管上焊缝与焊缝之间的距离应不小于50mm。,49,第12章 容器零部件（续）,对铸造设备的接管可与壳体一起铸出，见图12-28。 对轴线不垂直于壳壁的接管，其伸出长度应使法兰外缘与保温层之间的垂直距离不小于25mm，如图12-29所示。,50,第12章 容器零部件（续）,对于一些较细的接管，如伸出长度较长则要考虑加固。例如低压容器上 DN 40mm 的接管，与容器壳体的连接可采用接头加固。,51,第12章 容器零部件（续）,对DN25mm ，伸出长度 l150mm 及DN=3250mm， l200mm任意方向接管，均应设置筋板予以支撑，位置按图12-31要求，其筋板断面尺寸可根据筋板长度按表12-14选取。,52,第12章 容器零部件（续）,（2）仪表类接管 为控制操作过程，在容器上需装置一些接管，以便和测量温度、压力及液面等的仪表相连接。接管直径较小，除用带法兰的短接管外，也可简单地用内螺纹或外螺纹管焊在设备上。,53,第12章 容器零部件（续）,2、凸缘,接管长度必须很短时，可用凸缘（突出接口）来代替。凸缘具有加强开孔的作用，不需另外补强。 缺点：当螺栓折断在螺栓孔中时，取出较困难。 由于凸缘与管道法兰 配用，因此它的联接尺寸 应根据所选用的管法兰来 确定。,54,第12章 容器零部件（续）,3、检查孔,目的,检查容器使用过程中是否有裂纹、变形、腐蚀等缺陷产生。,人孔、手孔等，位置应便于观察或清理容器内部。,人孔,手孔,55,第12章 容器零部件（续）,手孔的直径 一般为150250mm，标准中手孔的公称直径有DN150和DN250两种。 手孔的结构 容器上接一短管，并盖一盲板。 标准规定的手孔 常压手孔、板式平焊法半手孔、带颈平焊法兰手孔、带颈对焊法兰手孔、回转盖带颈对焊法兰手孔、 常压快开手孔、旋柄快开手孔、回转盖快开手孔。,56,第12章 容器零部件（续）,开设人孔条件 设备的直径超过900mm。 人孔的形状 圆形（400mm）和椭圆形（450mm×350mm） 人孔形式 常压人孔、回转盖板式平焊法兰人孔、回转盖带颈平焊法兰人孔、回转盖带颈对焊法兰人孔、垂直吊盖板式平焊法兰人孔、垂直吊盖带颈平焊法兰人孔、垂直吊盖带颈对焊法兰人孔、水平吊盖板式平焊法兰人孔、水平吊盖带颈平焊法兰人孔、水平吊盖带颈对焊法兰人孔、常压旋柄快开人孔、椭圆形回转盖快开人孔、回转拱盖快开人孔。,57,第12章 容器零部件（续）,4、视镜,除用来观察设备内部情况外，也可用做料面视镜。 用凸缘构成的视镜称不带颈视镜，它结构简单，不易粘料，有比较宽阔的视察范围。 标准中视孔的公称直径有 50150 mm五种， 公称压力达 2.5 MPa ， 设计时可选用。,58,第12章 容器零部件（续）,当视镜需要斜装或设备直径较小时，需采用带颈视镜，视镜玻璃是硅硼玻璃，容易因冲击、振动或温度剧变破裂，此时可选用双层玻璃安全视镜或带罩视镜。,59,第12章 容器零部件（续）,视镜因介质结晶、水蒸气冷凝影响观察时，可采用冲洗装置。 当设备需要时还可采用带类视镜（HG / T 21575 1994）和组合式视镜 （HG 215051992）。,60,第12章 容器零部件（续）,5、液面计,公称压力不超过0.07MPa的设备，可以接在设备上开长条孔，利用矩形凸缘或法兰把玻璃固定在设备上。 对于承压设备，一般都是将液面计通过法兰、活接头或螺纹接头与设备联接在一起。,61,第12章 容器零部件（续）,现有标准中，分玻璃板式液面计、玻璃管式液面计（HG 21588215921995）、磁性液位计（HG/T 21584 1995）和用于低温设备的防霜液面计（HG/T 215501993）。,62,第12章 容器零部件（续）,6、设备吊耳,起吊设备用 目前设备吊耳已有标准（HG/T 215741994）此标准共列入三类（六种型式）吊耳。 吊耳公称吊重是指一个吊耳所能起吊最大重量。,63,第12章 容器零部件（续）,Thank You!,