低温压力容器支座材料选用

支架

文章编号:100027466(2001)0620032202①

低温压力容器支座材料选用

段　瑞

(中国石化工程建设公司,北京　100101)

摘要:就低温压力容器各种支座的设计选材提出了建议,列举了国内外工程设计中的应用实例,总结出了低温压力容器各种支座设计选材的几点结论。

100%。排除了由许用应力范围定义值产生的误差后,L形、Z形及Π形管系的一组ANSI法判断结果均为100MPa,而解析计算结果分别为37(34)MPa、31(29)MPa及93(85)MPa,括号内为考虑了弯头

影响的值。

可见,ANSI法对自然弯曲管系的判定结果明显较人工弯曲管系差,这是ANSI法对某些管系判定过分保守的一个主要原因。管道过于弯曲,不仅耗费材料和场地,还增加了管内流体阻力,十分不经济。因此,采用近似方法分析管道柔性时,应注意其适用范围。重要管系的柔性设计,还是应通过详细的解析方法,以获得更为经济合理的结果。

采用ANSI法判断管系中人工弯曲管段的补偿

W.0

能力是十分有价值的。改造前后某炼油厂减压装置中从加热炉至蒸馏塔的一段输油管线见图5,其工作温度400℃,管线横向最大热胀位移量181mm。改造前管线主管直径 1620mm,长20多米,水平

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W

图5　改造前后输油管线

①收稿日期:2001205227

9MnN

在炉出口处的端点a1、a2、a3和a4均受约束,不能横向移动。采用ANSI法估算得到过渡段的最大补偿能力为149mm,最大热胀位移量为过渡段补偿能力的121%,不满足式(1)。详细的应力分析表明,该管系的最大热应力为式(2)所定义许用应力的105%,也不满足式(2)。但由于该管系弹簧支吊架设

iDR

参考文献:

计得当,所以管道内的压力小,ΡZ也很小。采用式(3)对管线进行综合评价,其柔性足够。解除原管系在炉出口处的端点a1、a2、a3及a4所受约束,由炉管完全吸收管线的热胀位移。管系的过渡段改为平滑过渡,去掉了Π形管段。单根炉管长16m,由式(1)估算得炉管U形管段补偿能力为原管系Π形管段的5.6倍,完全可以满足管系热补偿的需要。改进后的管线不仅柔性好,而且管内流体阻力小,从而提高了装置的出油率,取得了显著的经济效益。3　结语

管道工作温度越高,长度越短,管直径越大,弯头越少,则热载荷越大。可采用相应方法有效降低热载荷,提高管系柔性。ANSI判断法较适合用于快速判定Π形或U形管系的热补偿能力,但更为合理的管道柔性分析方法则是详细的应力分析。

[1]　SHJ41—91,石油化工企业管道柔性设计规范[S].

[2]　蔡尔辅.石油化工管路设计[M]1北京:化学工业出版社,1986.[3]　TheMWKelloggCompany.DesignofPipingSystem[M].

NewYork:JohnWelley&Sons,Inc.,1956.

(张编)

　作者简介:段　瑞(19632),男(汉族),内蒙古凉城人,高级工程师,1985年郑州工学院化工机械专业毕业,学士学位,

从事压力容器设计工作

。

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走向。主管与加热炉炉管间的过渡段为Π形弯曲管段,共有4程,管直径 377mm,爬高约8m。管系

O

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关　键　词:低温容器;支座;设计选材

中图分类号:TQ050.3　　　文献标识码:B

支架

　　关于压力容器受压元件的设计选材问题,国内外压力容器有关标准中都有专门的章节详细阐述[1～3]。设计人员在进行压力容器设计时,可根据设计条件,选用适宜的材料。然而,作为压力容器必不可少的支座(鞍座、耳式支座、支腿及裙座等),虽然也属于文[2]适用范围(不属于文[1]范围),但很少有标准或规范明确规定其设计选材,尤其是低温压力容器支座的选材。实际上设计人员只能凭经验选取,对于非低温工况容器来说一般不会出现大的问题,但是对低温压力容器,其支座的设计选材要复杂得多,必须引起足够重视,否则可能会不安全。1　支座选材原则

时选用Q2352B或16Mn并补做常温冲击试验,当设计温度为-30～-20℃时应选用16MnR,当设计温度低于-30℃时选用低温韧性较受压元件低一个等级或相同的材料。

(2)腿式及支承式支座　当设计温度为-19～0℃时选用Q235或者16Mn(由强度计算定),设计温度在-30～-20℃时选用16Mn,设计温度低于-30℃选用低温韧性较受压元件低一个等级或与之相同的材料。

(3)裙座　当裙座环境温度为-19～0℃时,选用Q2352A或者16MnR(按强度计算确定)。裙座环境温度不高于-20℃时选用16Mn,并且应该进行-20℃下的冲击韧度试验。除按上述规定外,裙座与底封头直接相连接部分还应带有与低温容器相同材料的500～1000mm长的过渡段。

影响的鞍座及耳式支座,当设计温度为-19～0℃

W.0

位号FA2702FA2403FA2511FA2604FA2605设备名称干排料罐回流罐排污罐

乙烯冷冻剂储罐排污罐设备直径×长度 m×m

3.2×9.5 2.7×8.1 2.3×4.8 1.4×6.0 0.8×1.5

9MnN

设备材质

3.5Ni3.5Ni3.5NiSLA33A304

般鞍座及耳式支座,当设计温度为-19～0℃时选用Q2352A.F或者Q2352A,当设计温度为-40～-20℃时选用Q2352B或者16Mn,当设计温度低于-40℃时选用低温韧性较受压元件低一个等级或相同的材料。对承受交变载荷或失效可能产生严重

表1　引进某乙烯装置支座选材

介质烃类乙烯丙烯乙烯乙烯

设计压力 MPa

0.32.11.952.20.7

iDR

介质

设计压力 MPa

0.352.5 F.V2.5 F.V2.5 F.V3 F.V2.5 F.V

对低温工况下容器支座选材时主要考虑容器在

工艺装置中的设计温度,在环境温度很低(冬季)的地区,需适当考虑环境温度的影响。

(1)鞍式及耳式支座　对不承受交变载荷的一

2　选材工程应用实例

引进某乙烯装置支座选材应用实例见表1,表中的SM41B(SM400B)以及SLA33B(SLA325B)均为日本材料,前者为焊接结构用轧制钢材,近似于Q2352A、B、C。后者为低温压力容器碳素钢钢板,近似于16MnDR。我公司自行设计的国内某橡胶装置支座选材应用实例见表2。

.C

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设计温度 ℃-100 100

-45-41-45-103

W

表2　国内某橡胶装置支座选材

设备材质

0Cr18Ni909MnNiDR0Cr18Ni90Cr18Ni90Cr18Ni90Cr18Ni9

SR2903SR2206SR2104SR2301SR2103SR2302

W

位号设备名称设备直径×长度 m×m

4.0×7.923.0×4.253.0×4.251.3×3.421.0×2.372.0×4.25

设计温度 ℃

-100 300-45 100-115 100-115 100-105 100-115 100

烃类泄放罐

分离罐分离罐闪蒸罐分离罐闪蒸罐乙烯 丙烯丙烯乙烯乙烯乙烯乙烯

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支座型式支座材料鞍式SLA33B鞍式SM41B鞍式SLA33B鞍式SM41B鞍式304

支座型式支座材料鞍式耳式耳式腿式腿式支撑式

0Cr18Ni909MnNiDR0Cr18Ni916Mn16Mn0Cr18Ni9

3　结论

支座材料时必须考虑环境温度的影响。

参考文献:

[1]　国家质量技术监督局.压力容器安全技术监察规程[M].北京:

①选择低温压力容器支座材料时,必须考虑支

座材料的低温韧性,以确保整台设备的安全。②对设计温度不高于-70℃的低温容器,其支座材料宜选用低温韧性与受压元件相同的同种材料。③对设计温度高于-70℃而不低于-20℃的低温容器,其支座材料应选用低温韧性较受压元件低一个等级的材料。 …… 此处隐藏：2059字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……