世纪源过滤机设计说明书Word格式文档下载.docx

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2.2.2工作温度

容器在正常工作情况下的介质温度。

2.2.3最高工作温度

容器在正常工作情况下可能出现的介质最高温度。

2.2.4最低工作温度

容器在正常工作情况下可能出现的介质最低温度。

2.2.5设计温度

容器在正常工作情况，在相应的设计压力下，设定的元件的金属温度。

容器的设计温度是指壳体的金属温度。

2.2.6环境温度

极端气温：

历年来的最高（最低）气温。

日平均最高（最低）气温：

历年来日平均气温的最高（最低）值。

冬季空气调节室外计算温度：

历年来平均每年不保证一天的日平均气温。

月平均最低气温：

当月各天的最低气温相加后除以当月天数得到的气温值。

2.3（全）容积（volume）

指压力容器的几何容积，由设计图样标注尺寸计算，且不扣除内部附件体积的容积。

夹套容器的夹套容积仅为夹套内部的几何容积。

2.4厚度（thickness）

2.4.1最小厚度

为满足制造工艺要求及运输、安装等过程中刚度要求，根据工程实践经验，对壳体元件规定的不包含腐蚀裕量的最小厚度。

2.4.2计算厚度

容器受压元件为满足强度及稳定性要求，按规程、规定、标准中有关公式计算得到的不包括厚度附加量的厚度。

2.4.3厚度附加量

设计容器受压元件时所必须考虑的附加厚度，包括钢材厚度负偏差和腐蚀裕量。

2.4.4设计厚度

计算厚度与腐蚀裕量之和。

2.4.5名义厚度

设计厚度加上钢材厚度负偏差后，向上圆整至钢材标准规格的厚度，即是图样上标注的厚度。

对于容器壳体，在任何情况下，其名义厚度不得小于最小厚度与腐蚀裕量之和。

2.4.6有效厚度

名义厚度减去厚度附加量。

2.4.7各项厚度之间的关系

钢材厚度负偏差

腐蚀裕量

设计厚度名义厚度

计算厚度

有效厚度

圆整值

2.5应力（stress）

2.5.1一次应力

根据压力和其他机械载荷和内力、内力矩的平衡所产生的法向应力或切向应力称为一次应力。

他的基本特征是具有非自限性，即当这种应力达到材料的屈服极限以后，即使载荷不再增加，仍将产生不可抑制的塑性流动，直至破坏。

2.5.2二次应力

在外部载荷作用下，由于相邻部件的约束或结构自身的约束，需要满足变形连续条件所产生的法向应力或切向应力称为二次应力。

他的基本特征是具有自限性，即局部屈服和小量塑性变形就可使变形连续条件得到部分或全部满足，从而塑性变形不再发展，由此缓解以至消除产生这种应力的原因。

2.5.3峰值应力

　　由局部结构不连续或局部热应力引起的，附加于一次加二次应力之上的应力增量称为峰值应力，它同时具有自限性和局部性，其基本特征是不会引起明显的变形。

2.6许用应力（allowablestress）

在设计计算中，在规定的设计温度下，材料所允许达到的最大应力值，一般以材料的各项强度数据除以相应的安全系数后，取其中的最小值。

2.7焊缝系数和开孔削弱系数

2.7.1焊缝系数

根据容器受压部分的焊缝型式和无损检测的要求选取的焊接部分母材许用应力的折减系数。

2.7.2开孔削弱系数

考虑容器开孔后，引起开孔周围应力集中现象，对被开孔材料许用应力削弱的系数。

第3章设计参数选取

3.1设计压力

3.1.1容器设计时，必须考虑在工作情况下可能遇到的工作压力和对应的工作温度两者组合中的各种工况，并以最苛刻工况下的工作压力来确定设计压力。

3.1.2确定初步的设计压力

单台容器初步的设计压力可按下表确定：

类型

设计压力

内

压

容

器

无安全泄放装置

1.0～1.10倍工作压力

装有安全阀

不低于（大于或等于）安全阀开启压力

（安全阀开启压力取1.05～1.10倍工作压力）

装有爆破片

取爆破片设计爆破压力加制造范围上限

出口管线上装有安全阀

不低于安全阀开启压力加上流体从容器流至安全阀处的压力降

容器位于泵进口侧，且无安全泄放装置时

取无安全泄放装置时的设计压力，且以0.1Mpa外压进行校核

容器位于泵出口侧，且无安全泄放装置时

取下面三者中最大值

泵的正常入口压力加1.2倍泵的正常工作扬程；

泵的最大入口压力加泵的正常工作扬程；

泵的正常入口压力加关闭扬程（泵出口全关闭时的扬程）；

容器位于压缩机进口侧，且无安全泄放装置时

容器位于压缩机出口侧，且无安全泄放装置时

取压缩机出口压力

3.1.3确定最终的设计压力

根据该容器在每一安全系统中与安全泄放装置的相对位置，对初步的设计压力进行调整，得出单台容器最终的设计压力。

3.1.4密闭的薄壁容器，在运输或存放期间受环境温度影响可能造成负压时，应以0.0175Mpa外压进行校核。

3.1.5当国家或行业的相关法规、标准对容器的设计压力有规定时，其设计压力应按有关规定确定。

当工程设计中对容器的设计压力有规定时，亦应按工程设计的规定确定设计压力。

3.2设计温度

3.2.1当金属温度不可能通过传热计算或实测结果确定时，设计温度应按以下规定选取：

3.2.1.1容器器壁与介质直接接触且有外保温（或保冷）时，设计温度应按下表选取。

当介质最高（低）工作温度明确时，按表中的Ⅰ确定，当介质最高（低）工作温度不明确时，按表中的Ⅱ确定。

介质工作温度

T

设计温度

Ⅰ

Ⅱ

T＜-20℃

介质最低工作温度

介质工作温度减0～10℃

-20℃≤T≤15℃

介质工作温度减5～10℃

T＞15℃

介质最高工作温度

介质工作温度加15～30℃

3.2.1.2容器内介质用蒸汽直接加热或被内置加热元件（如加热盘管、电热元件等）间接加热时，设计温度取最高工作温度。

3.2.1.3容器器壁两侧与不同温度介质直接接触而可能出现单一介质接触时，应以较高一侧的工作温度为基准确定设计温度，当任一介质温度低于-20℃时，则应以该侧的工作温度为基准确定最低设计温度。

3.2.1.4安装在室外无保温的容器，当最低设计温度受地区环境温度控制时，可按以下规定选取：

（环境温度取容器安装地区历年来“月平均最低气温”的最低值）

3.2.1.4.1盛装压缩气体的储罐，最低设计温度取环境温度减3℃；

3.2.1.4.2盛装液体体积占容器容积1/4以上的储罐，最低设计温度取环境温度。

3.2.1.5对裙座等室外钢结构，应以环境温度（冬季空气调节室外计算温度）作为设计温度。

3.2.2下列情况宜通过传热计算求得容器金属温度作为容器的设计温度：

3.2.2.1容器内壁有可靠的隔热层；

3.2.2.2容器器壁两侧与不同温度介质直接接触而不会出现单一介质接触时。

3.2.3容器的不同部位在工作情况下可能出现不同温度时，应按不同温度选取元件相应的设计温度。

3.2.4容器的最高（低）工作温度接近所选材料的允许使用温度界限时，应结合具体情况慎重选取设计温度，以免增加投资或降低安全性。

3.2.5当工程设计中对容器的设计温度有特殊要求时，其设计温度应按工程设计的规定确定。

3.3设计载荷

3.3.1容器设计时应考虑的载荷

3.3.1.1压力

3.3.1.1.1内压、外压或最大压差

3.3.1.1.2液柱静压力（当液柱静压力小于5%设计压力时可忽略不计）

3.3.1.1.3试验压力

3.3.1.2重力载荷

3.3.1.2.1容器空重：

容器壳体及固定附件（如接管、人孔、法兰、支承圈、支座等）的重量。

3.3.1.2.2可拆内件的重力载荷：

容器内部可拆构件（如填料、过滤网、除沫器、催化剂、可拆塔盘等）的重量。

3.3.1.2.3介质的重力载荷：

正常工作容器状态下容器内介质的最大重量。

对固体物料，应按物料的实际堆积密度计算。

3.3.1.2.4隔热材料的重力载荷：

如保温（或保冷）层及其支持件、内部隔热材料等的重量。

3.3.1.2.5附件的重力载荷：

与容器直接连接的平台、钢梯、工艺配管及管架等附件的重量。

3.3.1.2.6水压试验时容器内水的重力载荷。

3.3.1.2.7检修时检修人员、检修工具及零部件等的重力载荷。

若无确切资料时，可取690～790N/m2。

3.3.1.3风载荷和地震载荷

风载荷和地震载荷应根据容器类型按相应标准的专门规定进行计算，当无专门规定时，则按GBJ9《建筑结构荷载规范》及SH3048《石油化工钢制设备抗震设计规范》进行计算。

基本风压值按《全国基本风压分布图》（HG20580附图1）或按当地气象部门资料确定。

地震基本烈度和设防烈度执行《中国地震烈度区划图（1990）》或按HG20580附录B。

3.3.1.4雪载荷

　　雪载荷应按GBJ9《建筑结构荷载规范》进行计算。

基本雪压值按《全国基本雪压分布图》（HG20580附图2）或按当地气象部门资料确定。

3.3.1.5偏心载荷：

由于内件或外部附件（或设备）的重心偏离容器壳体中心线而引起的载荷。

3.3.1.6局部载荷：

容器壳体局部区域上作用的载荷（如支座、底座圈及其他型式支承件对壳体的反作用力、管道推力等）。

3.3.1.7冲击载荷：

由于容器受工作介质的冲击力或压力急剧波动以及运输、吊装时产生的附加载荷。

3.3.1.8温度梯度和不同的热膨胀量引起的载荷。

3.3.1.9其他机械载荷。

3.3.2载荷的组合

　　容器所承受的各项载荷应考虑在安装、水压试验及正常工作状态下可能出现的最不利的组合，一般情况下，载荷的组合可参照下表：

容器所处状态

设　计　载　荷

安装

容器空重、冲击载荷；

当采用整体吊装时还应考虑：

附件的重力载荷、可拆内件的重力载荷、隔热材料的重力载荷、局部外载荷（如吊耳的作用力）

水压试验

容器空重、附件的重力载荷、试验压力、试压液体的重量、风载荷（30%）、局部载荷、偏心载荷

正常工作

容器空重、附件的重力载荷、隔热材料的重力载荷、介质的重力载荷、可拆内件的重力载荷、管道推力、设计压力、局部载荷、偏心载荷、冲击载荷、雪载荷、风载荷和地震载荷＋25%风载荷二者中的较大值

不正常工作

取正常工作时的载荷，加开停车或工作中断时可能产生的某一种类型载荷的超载。

3.4厚度附加量与最小厚度的选取

3.4.1厚度附加量C按下式计算：

C=C1+C2　

式中：

C1——钢板或钢管的厚度负偏差，mm；

　　　C2——腐蚀裕量，mm。

3.4.2厚度负偏差C1

钢板或钢管的厚度负偏差C1应按相应钢材标准的规定选取。

3.4.3腐蚀裕量C2

3.4.3.1腐蚀裕量考虑的原则

3.4.3.1.1与工作介质接触的、封头、接管、人（手）孔及内部构件等，均应考虑腐蚀裕量。

3.4.3.1.2下列情况一般不考虑腐蚀裕量：

●介质对不锈钢无腐蚀作用时（不锈钢、不锈钢复合钢板或有不锈钢堆焊层的元件）

●有可靠的耐腐蚀衬里（如衬铅、衬橡胶、衬塑料等）的基体材料

●可经常更换的非受压元件

●法兰的密封表面

●管壳式换热器的换热管

●管壳式换热器的拉杆、定距管、折流板和支持板等非受压元件

●用涂漆可以有效防止环境腐蚀的容器外表面及其外部构件（如支座、底板、托架等，但不包括裙座）

3.4.3.1.3腐蚀裕量一般应根据钢材在介质中的腐蚀速率和容器的设计寿命确定。

3.4.3.1.4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应少于15年，一般容器、换热器等不少于8年。

3.4.3.2腐蚀裕量的选取

3.4.3.2.1容器筒体、封头的腐蚀裕量

●介质为压缩空气、水蒸汽或水的碳素钢或低合金钢制的容器，其腐蚀裕量不得小于1.0mm。

●除此以外的其他情况可按下表确定筒体、封头的腐蚀裕量

腐蚀程度

不腐蚀

轻微腐蚀

腐蚀

重腐蚀

腐蚀速率（mm年）

＜0.05

0.05～0.13

0.13～0.25

＞0.25

腐蚀裕量（mm）

≥1

≥2

≥3

3.4.3.2.2容器接管（包括人、手孔）的腐蚀裕量，一般情况下应取壳体的腐蚀裕量。

3.4.3.2.3容器内件与壳体材料相同时，容器内件的单面腐蚀裕量按下表选取：

内　　件

腐蚀裕量

结构形式

受力状态

不可拆卸或无法从人孔取出者

受力

取壳体腐蚀裕量

不受力

取壳体腐蚀裕量的1/2

可拆卸并可从人孔取出者

取壳体腐蚀裕量的1/4

3.4.3.2.4筒体内侧受力焊缝应取与筒体相同的腐蚀裕量。

3.4.3.2.5容器各部分的介质腐蚀速率不同时，则可取不同的腐蚀裕量。

3.4.3.2.6两侧同时与介质接触的元件，应根据两侧不同的操作介质选取不同的腐蚀裕量，两者叠加作为总的腐蚀裕量。

3.4.3.2.7容器地脚螺栓小径的腐蚀裕量可取3mm。

3.4.3.2.8碳钢裙座筒体的腐蚀裕量应不小于2.0mm，当其内、外侧均有保温或防火层时可不考虑腐蚀裕量。

3.4.3.2.9当工程设计中另有规定或有特殊要求时，可根据工程设计的具体规定确定腐蚀裕量。

3.4.4最小厚度（不包括现场制作的大型储罐）

3.4.4.1容器壳体加工成形后，不包括腐蚀裕量的最小厚度应符合以下规定：

●对碳钢和低合金钢制容器，不小于3mm；

●对高合金钢制容器，不小于2mm；

●碳素钢和低合金钢制塔式容器的最小厚度为2/1000的塔器内直径，且不小于4mm；

对不锈钢制塔式容器的最小厚度不小于3mm；

●管壳式换热器壳体的最小厚度应符合GB151《管壳式换热器》的如下规定：

高合金钢圆筒的最小厚度

公称直径

400～≤500

>

500～≤700

700～≤1000

1000～≤1500

1500～≤2000

2000～2600

最小厚度

3.5

4.5

6

8

10

12

3.4.4.2对于名义厚度取决于最小厚度且公称直径较大、厚度较薄的容器，为防止在制造、运输或安装时产生过大的变形，应根据具体情况采取临时的加固措施（如在容器的内部设置临时支撑元件等）。

3.4.4.3不锈钢堆焊层在加工后的最小厚度为3mm；

3.5许用应力

3.5.1钢材和螺栓在不同设计温度下的许用应力按GB150第4章选取。

3.5.2当设计温度低于20℃时，取20℃时的许用应力。

3.5.3选用未列入GB150第4章，但符合GB150附录A的要求的材料，其许用应力应以材料各项规定的最低力学性能（抗拉强度、屈服强度、持久强度及蠕变极限）除以相应的安全系数，并取其中的最小值。

3.5.4对于内压容器，当需要计算接管、加强圈与壳体的连接焊缝强度时，其焊缝的许用应力可按下表选取：

应力消除与否

接管壁受剪

对接焊缝

填角焊缝受剪

受拉

受剪

进行应力消除

0.70[σ]

0.74[σ]

0.60[σ]

0.49[σ]

不进行应力消除

0.56[σ]

0.46[σ]

表中[σ]为焊缝计算截面处母材的许用应力（MPa）

3.5.5关于复合钢板的许用应力，考虑到国内复合钢板的质量现状，一般情况下，设计计算时不计入复层厚度，其许用应力取设计温度下基层材料的许用应力。

3.5.6对于地震载荷或风载荷与其他载荷（如内压）组合时，容器及裙座的应力控制值为许用应力的1.2倍。

3.6焊接接头系数

3.6.1GB150容器的焊接接头系数应按GB150第3章的如下规定选取。

双面焊对接接头和相当于双面焊的全焊透对接接头：

100%无损检测φ=1局部无损检测φ=0.85

单面焊对接接头（沿焊缝根部全长有紧贴基本金属的垫板）：

100%无损检测φ=0.9局部无损检测φ=0.8

3.6.2JB/T4735容器的焊接接头系数应按NB/T47003.1第4章的如下规定选取。

双面焊和相当于双面焊的全焊透对接接头：

全部无损检测φ=1　局部无损检测φ=0.85　　不做无损检测φ=0.7

单面焊对接接头，且沿其根部全长有紧贴基本金属的垫板：

全部无损检测φ=0.9　局部无损检测φ=0.8　　不做无损检测φ=0.65

单面焊无垫板对接接头：

局部无损检测φ=0.7　　不做无损检测φ=0.6

3.6.3无法进行无损检测的单面焊环向对接焊缝，无垫板，焊接接头系数Φ=0.60，此系数仅适用于厚度不超过16mm、直径不超过600mm的JB/T4735容器壳体的环向焊缝。

3.7开孔削弱系数

在筒体轴向上两个开孔中心线间的距离大于或等于3（d1+d2）；

在球壳椭圆形封头或者筒体环向上两个开孔中心的内径弧长大于或等于2（d1+d2），可不考虑开孔削弱的影响。

否则，应按下列公式计算开孔削弱系数。

3.7.1轴向相邻两孔（见下图）的开孔削弱系数γ按下式计算：

　　　　　　　　　S

d1d2

3.7.2环向相邻两孔（见下图）的开孔削弱系数γ’按下式计算：

d1

S’

d2

3.7.3斜向相邻两孔（见下图）的开孔削弱系数γ″按下式计算：

S″　　　　　

γ″＞1时，均取γ″=1

　　　　　　　　　　　　　　　　a

　　d2

图中a为两孔在筒体环向上的内径弧长。

b　　　　　　　　　　　　　b为两孔在筒体轴线方向的距离。

3.7.4对于圆筒体横截面上的非径向孔，计算开孔削弱系数时，当量直径dd按下述原则确定：

　　轴向孔桥：

dd=d

环向孔桥：

斜向孔桥：

　式中α为孔的轴线偏离筒体径向的角度

　　在计算孔桥削弱系数时，对于圆筒体横截面上的非径向孔，直径d1、d2应以当量直径dd代入。

3.7.5对于椭圆孔，计算开孔削弱系数时，孔径d按该孔沿相应节距方向的尺寸确定。

3.7.6当开孔间距小于两孔直径之和的两倍，且两孔直径均小于不另行补强的最大开孔直径时，可按3.7.1条～3.7.5条的规定，计算开孔削弱系数，并代入GB150中式（5-1）中的焊缝系数φ对圆筒进行厚度校核，其中环向开孔削弱系数的两倍大于焊缝系数时，可不进行此项校核。

　　若相邻两孔中一个孔直径大于不另行补强的最大开孔直径，首先应采用全焊透结构，以提高开孔削弱系数。

也可将该孔按规定进行加强，加强后，该孔按无孔处理。

3.8压力试验

3.8.1容器制成后必须进行耐压试验，耐压试验的项目和要求应在图样上注明。

　　耐压试验一般采用液压试验，对于不适宜做液压试验的容器，可采用气压试验。

3.8.2对设计图样要求作气压试验的容器，是否需再作气密性试验，应在设计图样上规定。

3.8.3试验压力按下表规定。

容　器　种　类

耐压试验压力PTMPa

气密性试验压力MPa

液　压

气　压

内压容器

1.0p

表中：

p——容器的设计压力，对内压容器为设计内压力，对外压容器为设计外压力MPa

PT　　——耐压试验压力　MPa

[σ]——试验温度下材料的许用应力　MPa

[σ]t——设计温度下材料的许用应力　MPa

3.8.4对直立容器卧置进行液压试验时，试验压力应为立置时的试验压力加液柱静压力。

式中：

ρ——试验液体密度　Kg/m3

　　　　　　H——直立试验时液柱高度　m

　　　　　　G——重力加速度　9.81m/s2

3.8.5试验液体一般采用洁净水，也可采用不会导致发生危险的其他液体，试验时液体的温度应低于其闪点或沸点。

　　奥氏体不锈钢制容器用水进行液压试验后应将水渍去除干净，当无法达到这一要求时，应控制水中的氯离子含量不超过25ppm。

3.8.6气压试验时所用气体应为干燥、洁净的空气、氮气或其他惰性气体。

碳素钢和低合金钢制容器，气压试验时介质温度不得低于15℃。

3.8.7在试验压力下壳体平均一次总体薄膜应力值应符合下列要求：

　　液压试验时不得超过试验温度下材料屈服强度的90%，（校核时还应计入液柱静压力）；

气压试验时此应力不得超过试验温度下材料屈服强度的80%。

第4章材料

4.1引言

本章对本公司设计的钢制容器用钢材和焊材的选用、技术要求、使用限制和范围，钢材代用等进行了规定。

本章适用于碳素钢、低合金高强度钢、珠光体耐热钢、不锈钢和不锈复合钢板的焊制容器材料设计。

材料的品种包括轧材、锻件、铸件以及焊接材料。

当设计对材料有更高或特殊要求时，应在图样或相应的文件上注明。

4.1.1定义

不锈钢——公称含铬量大于等于13%，在大气中不锈的合金钢。

根据钢在常温下的金相组织，又可分为铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、双相不锈钢、马氏体不锈钢等。

奥氏体不锈钢——常温下金相组织大部分为奥氏体的不锈钢。

铁素体不锈钢——常温下金相组织为铁素体的不锈钢。

压力容器及受压元件—