2.计算之前需分段:
? A.计算自振周期和地震载荷时,塔的计算分段应符合下列原则: ? ① 对于不等截面塔(包括等直径不等壁厚或不等直径塔),在计算基本自振周
期和地震载荷时,将其视为多质点体系,沿塔高度分为若干计算段,各段的质量作用在该段高度的二分之一处。
? ② 对于等直径、等壁厚的塔,计算自振周期和地震载荷时可不分段,但对于较
高的塔为了精确计算地震载荷,可分为若干计算段。
③ 划分计算段时,应满足以下要求:
? 每一段的几何形状没有突变,如直径相等的圆筒体、半顶角不变的锥壳; ? 每一段壳体的厚度必须相等;
? 每一段的质量分布没有突变,如装有填料的塔段应划为一段,对板式塔装有塔
盘与无塔盘的塔段应分别划分计算段; ? 每一段壳体的材料必须相等;
? B.计算风载荷时,塔的计算分段应符合下列原则: ? ① 对于等截面塔(等直径、等壁厚),宜将距地面高 度10m以下作为第一计
算段(也可将裙座作为一计算段),其他的计算段宜取每段小于或等于10m; ? ② 对于不等截面塔(不等直径或不等厚度),宜根据截面变化情况分段(即相
同直径、相同厚度为一段)。
? .塔壳体需进行应力校核的截面(即危险截面): ? ① 塔裙座基础环板处裙座壳体的横截面;
? ② 通过裙座开孔水平中心线的裙座壳体最小截面; ? ③ 裙座与塔体封头对接接头截面;
? ④ 不等直径塔变截面交界处塔壳横截面(一般取锥形变径段的小端截面); ? ⑤ 等直径塔变壁厚交界处塔壳横截面(即同一厚度段的底部横截面); ? ⑥ 塔的下封头切线处; ? ⑦ 裙座过度段的底截面;。 4.计算内容为四部分:
自振周期的计算;
水平地震力和垂直地震力的计算; 顺风向风振和横风向风振的计算; 塔的挠度计算。 注意:
①.地脚螺栓应对称布置,应取4的倍数,当D≤800mm时,允许采用6个地脚螺栓; ②.一般地脚螺栓直径≥M24(单环板螺栓座除外);
③.当塔的基础为混凝土结构时,地脚螺栓的间距不宜小于400mm ; ④.一般地脚螺栓采用双螺母,材料与地脚螺栓相匹配;
⑤.地脚螺栓材料宜选用Q235或Q345(设计温度≤-20℃或许用强度要求较高时选用) ; ⑥.地脚螺栓选用标准:一般为GB/T799-1988 ; 螺母选用标准:一般为GB/T41-2000 。 六. 钢制塔式容器的制造及检验
A. 外形尺寸公差见表9-1(比旧标准更严格)。
B. 需进行整体热处理的塔式容器,热处理前应将连接件(如梯子、平台连接件,保温
圈、防火固定件,吊耳)等焊在塔壳上,热处理后不准施焊。 C. 需作磁粉或渗透检测:
a) 塔壳材料标准抗拉强度≥540MPa时,裙座与塔壳之间的焊接接头; b) 吊耳与塔壳之间焊接接头;
c) 其他连接件与塔壳之间需做局部应力校核计算的焊接接头。 D. 需作分段、分片交货的塔器: a)制造厂应进行预组装;
b)制造厂应负责坡口的加工,防护和运输加固;
c)现场组装的焊接接头需进行热处理的,应在图中注明。 七.JB/T4710与GB150之间的关系
? 1.JB/4710是从属于压力容器范畴,凡是可以借用GB150的一律采取引用,如定义部
分是原文照搬过来的。
? 2.但塔又有其特点,因而又做了一些塔器规定:
如: 1)设计压力:对内压(操作压力)低于0.1MPa的,均取设计压力为0.1MPa。其选材加工制造检验与验收都按压力容器对待。
? 2).设计温度:裙座壳和地脚螺栓的设计温度直接与塔式容器所处地区的环境
温度有关。取当地月平均最低气温的最低值加20℃。
? 3).安全系数:在地震载荷和风载荷作用下计算塔壳和裙座壳的组合拉压应力
时,许用应力值在原来受压元件许用值的基础上乘以一个载荷系数K=1.2,即许用应力可以提高到1.2倍。
八.新容规对JB/T4710的主要影响
? 1.容器类别的划分:只跟介质的特性,设计压力和容积有关,具体按新容规附录A
进行划分;
? 注:随着塔式容器的大型化,新容规对塔式容器容器类别的划分影响最大,如
果介质为第一组,当P ≥ 1.6MPa ,PV≥50MPa.m3 ,或者P ≥ 0.1MPa, PV≥1000MPa.m3 ,都划为第Ⅲ类,
? 即当满足新容规划类要求后,当P ≥ 1.6MPa时, V≥31.25m3 或者当P ≥
0.1MPa, V≥10000m3 时,都应划为第Ⅲ类。
? 如果塔器工作介质为易爆、中毒危害,P = 1MPa, V≥1000m3 时,就划为
第Ⅲ类;若V=0.025~1000m3就划为第Ⅱ类;这种情况很多,若按老容规,也就化为一类。
? 2.容器类别的标识:由汉字一,二,三改为罗马数字 Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ;
? 3.风险评估报告:对第Ⅲ类压力容器,要求设计者出具主要失效模式、风险控制等
内容的风险评估报告;
GB150.1~150.1-2010征求意见稿P34:
? 风险评估报告至少包括如下内容:
? a) 压力容器的基本设计参数:压力、温度、材料、介质性质和外载荷等; ? b) 操作工况条件的描述;
? c) 所有设计工况条件下可能发生的危害,如:爆炸、泄漏、破损、变形等; ? d) 对于标准已经有规定的失效模式,说明采用标准的条款;
e) 对于标准没有规定的失效模式和计算方法,说明设计中关于载荷、安全系数和相应的计算方法;
f) 对介质少量泄漏、大量涌出和爆炸状况下如何处置的措 施;
? g) 根据周围人员的可能伤及情况,规定合适的人员防护设备和措施;
? h) 风险评估报告应具有与设计图纸一致的签署。 ? 4.安全系数调整:抗拉强度的安全系数由3.0调整为2.7、屈服强度由1.6调整为1.5;
(在新的GB150、 GB151出台之前仍按老标准执行) ? 第Ⅲ类压力容器),有必要时,还应当包括安装与使用说明。
? 5.预期使用年限:设计条件必须提出,设计时必须写出压力容器的使用寿命(疲劳
容器标明循环次数);
注:1).HG20580-1998“钢制化工容器设计基础规定”P13规定:
容器的设计寿命除有特殊要求外,塔,反应器等主要容器一般不少于15年,一般容器,换热器等不少于8年。
2).参考TSG R7001-2004“压力容器定期检验规则”P1检验周期确定。
6.设计文件:强度计算书(所有压力容器)或者应力分析报告、设计图样、制造条件、风险评估报告(适用于第Ⅲ类压力容器),有必要时,还应当包括安装与使用说明。
7.节能要求:充分考虑压力容器的经济性,合理选材,合理确定结构尺寸,有效地采取保温保冷措施。
? 8.压力容器范围的界定:本体和安全附件;(容规P2)
? 本体:包括受压元件和相关联的零部件、部位(非受压元件与压力容器的
连接焊缝)。
? 本体中的受压元件:包括壳体、封头(端盖)、膨胀节、设备法兰,球罐的
球壳板,换热器的管板和换热管,M36以上(含M36)的设备主螺柱以及公称直径≥250mm的接管和管法兰。
? 安全附件:包括直接连接在压力容器上的安全阀、爆破片装置、紧急切断
装置、安全联锁装置、压力表、液位计、测温仪表等。
? 9.设计许可印章:压力容器的设计总图(不一定是蓝图)上,必须加盖压力容器设
计许可印章。
? 10.压力试验:(P26)
? 压力试验分为液压试验、气压试验和气液组合压力试验; ? 新增加的气液组合压力试验主要是对塔设备而言的,考虑基础承重等原因
无法进行液压试验,进行气压试验又耗时过长。对气液共存的塔式容器是很好的试验方法。
? 对由于内部结构、填料等原因无法充满液体,以及液压试验泵能力不足,
或者设备太大,用液、放液有困难,或者工作状态气多液少,用气液组合压力试验可使基础减小,节约建造成本。
? 气液组合压力试验:试验压力按气压试验压力值。设计、制造、无损检测
也按气压试验的要求进行。同时,应按照气压试验做好安全防护工作。
由气密性试验改为泄露试验:根据试验介质的不同,可选用气密性试验、卤素检漏试验和氦检漏试验等。
? 11.无损检测:
? 不再重射线轻超声,不再受厚度的限制(38mm); ? 射线检测虽有直接记录(底片),可以获得缺陷的投影图像,缺陷定型、长
度测量比较准确,对体积型缺陷和薄壁工件中的缺陷检出率高的优点;但对厚壁工件中的缺陷检出率偏低,缺陷在工件中厚度方向的位置难以确定,自身高度难以测量,对面积型缺陷的检出受到限制,有时会漏检,射线对人体和环境有害,成本高、检测慢。
超声检测给出了3种方法:衍射时差法(TOFD)、可记录的脉冲反射法和不可记录
的脉冲反射法。
? 超声检测的优点是,对面积型缺陷检出率高,穿透能力强,适合于厚壁工
件,缺陷定位准确,可以测量自身高度,对人体和环境无害,成本低、检测快。缺点是缺陷定性困难,定量精度不高。
? 最好的办法是两种结合,先进行不可记录的脉冲反射法,再进行射线或衍射法局部
检测。即快又准确。
? 对有色金属,一般壁薄,且晶粒粗大,宜选用射线检测。 ? 检测标准:JB/T4730.1~4730.6-2005 《承压设备无损检测》
? JB/T4730.10-2010 《衍射时差法超声检测》 ? 12.主要材料标准:
? 钢板、钢管、锻件标准按GB150中引用标准执行; ? 有色金属的板和管材:
? 按下属标准中给出的相应标准执行。
? JB/T4734-2002《铝制焊接容器》 ? JB/T4745-2002《钛制焊接容器》 ? JB/T4755-2006《铜制压力容器》
? JB/T4756-2006《镍及镍合金制压力容器》
总结
? 1.裙座是钢制塔式容器的重要部件,裙座材料的选择、结构设计是否合理尤为重要; ? 2.当塔式容器H/D >15,且H >20m时,地震弯矩还应考虑高振型的影响(附
录B) ;
? 3.当塔式容器H/D >15,且H >30m时,还应计算横向风振(附录A)。 ? 4.防震措施:
A.降低塔高、增加塔的直径或增加塔的壁厚都可增大塔的自振周期; B.增加塔的阻尼对抑制塔的振动起很大作用;
C.采用扰流装置:梯子、平台和外部扰流件都能起到扰乱卡曼旋涡的作用。对细高塔可在上部1/3高度的部分焊上轴向翅片或螺旋条有很好的防震效果