[建筑]设备专业工作及与工艺专业的关系.docVIP

本文由旭飞阀门贡献 doc文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 设备专业的设计工作 设备专业的设计工作 设计 及 与工艺专业的工作关系 工艺专业的工作关系 1 内 容 提 要 一. 石油化工装置静设备简介 1. 2. 3. 4. 5. 过程和过程设备 石油化工设备的分类 静设备分类 典型的静设备 静设备(容器,换热器)常用材料 含:金属材料的基本常识和基本概念; 金属材料的基本常识和基本概念; 压力容器常用材料简介; 压力容器常用材料简介; 常用材料简介 金属材料的腐蚀类型简介; 金属材料的腐蚀类型简介; 压力容器常用钢号中外对照简表; 压力容器常用钢号中外对照简表; 奥氏体不锈钢耐腐蚀机理和特点; 奥氏体不锈钢耐腐蚀机理和特点; 耐腐蚀机理和特点 双相不锈钢的简介 6. 静设备的制造,检验与验收 二. 设备室的专业分工 容器, 三. 容器,换热器专业的设计内容 容器,换热器专业与工艺等专业之间的条件(往返) 四. 容器,换热器专业与工艺等专业之间的条件(往返)关系及深度 2 一 石油化工装置静设备简介 1. 过程和过程设备: 过程和过程设备: 过程从原料到产品,要经过一系列化学的,物理的加工处理步骤,这一系列 加工处理步骤称为过程. 过程设备过程需要由设备来完成物料的分离,传热,反应,储存,混合,干 燥等操作.这些设备称之为过程设备. 2,石油化工设备(或称过程设备)的分类 ,石油化工设备(或称过程设备) 设备 静设备(即容器 ,换热器) 动设备(机泵类 ,机械类) 工业炉(反应炉 ,加热炉 ,汽化炉 ,焚烧炉等) 3,静设备分类 , a),按设备类型分类 塔设备 ,换热设备 ,储存设备,搅拌设备,一般的立式容器 ,卧式容器等. b),按生产的工艺过程原理分类 反应容器 ,换热容器,分离容器,储存容器 c),按受压状态分类 常压容器(-0.02MPa 真空容器 齐鲁化肥资源优化装置:大部分是中,低压容器,只有高压氮气罐和氧气缓冲罐 是高压容器(17.8Mpa) 福建 IGCC 项目: 大部分是中, 低压容器, 只有高压氮气罐是高压容器 (17.5Mpa) . 乌石化化肥改造装置:氨合成塔(25Mpa) 岳阳煤汽化装置:除高压氮气罐是高压容器外,其余均是中,低压容器 川维合成氨装置:氨合成塔(16Mpa) 川维醋酸装置,江苏丹阳醋酐装置:大部分是中,低压容器. 吉化丙烯腈装置:大部分是中,低压容器. 3 d,按工作温度分类(供参考) , 工作温度分类(供参考) 温度分类 常温容器: t 设-20200 高温容器: 碳钢 350 合金钢 420 奥氏体不锈钢 550 中温容器 低温容器 介于常温和高温之间 t 设-20 (-20-40为浅冷设备,-40以下为深冷设备) 乙烯装置:低温设备较多. 齐鲁化肥资源优化装置:甲醇洗部分设备是低温容器;变换部分是高温容器. 岳阳煤汽化装置:低温甲醇洗部分设备是低温容器;变换部分是高温容器. 福建 IGCC 项目:低温甲醇洗部分设备是低温容器;变换部分是高温容器. e,按材料分类 , 碳钢容器 低合金钢容器 奥氏体不锈钢容器(含不锈钢复合钢制容器) 铝制,钛制,镍铜合金及镍基合金制容器 非金属容器(塑料 ,玻璃钢 ,石墨等) f,受容规管辖的压力容器和分类 由于压力容器涉及生命安全,危险性较大,因此为了保证压力容器的安全运行, 保证人民生命和财产的安全,我国国家质量技术监督局在 1999 年颁布了压力容 器安全技术监察规程 ,今年(2009 年)国家质量监督检验检疫总局即将颁布新的 TSG R0004固定式压力容器安全技术监察规程 .(以上简称容规) a) 固定式压力容器安全技术监察规程适用于同时具备下列压力容器: 工作压力大于或等于 0.1MPa(表压) 1 ; 2 工作压力与容积的乘积大于或等于 2.5MPaL; 3 盛装戒指为气体, 液化气体或者最高工作温度高于或等于标准沸点的液体. b) 压力容器的分类 对于受容规管辖的压力容器,根据介质特性(毒性程度,易燃介质; , 液化气体等) ,设计压力和容积分为三个类别. 注:1,介质毒性程度和易燃介质的划分按国家标准 GB5044-1985职业性接触毒物危害 程度分级 HG20660 , 压力容器化学介质毒性危害和爆炸危险程度分类 的规定. 2,这里应注意并不是所有的压力容器都在压力容器安全技术监察规程的管辖范 围内. 4 4. 典型的静设备简介 典型的静设备简介 a). 塔设备(或称塔式容器) a). 塔设备(或称塔式容器) 塔设备是石油化工装置中重要的单元操作设备.通过气液接触达到传质 ,传 热目的,如精馏萃取,吸收 ,解吸等.但并不是所有塔设备的作用仅是物理过程, 也有化学反应过程,如加氢反应器,变化炉等 .塔设备无论投资费用还是所消耗 的钢材在整个静设备中所中占比例相当高. (投资占 25%左右, 催化裂化重量占 49% 左右) 1). 塔器的一般构造 塔器是由塔体(封头 ,筒体 ,塔内件 ,接管 ,人手孔)和裙座以及外 部附件(梯子 ,平台 ,吊柱)等组成. 5 6 7 2). 塔设备的分类 按操作压力分常压塔,加压塔 ,减压塔 按单元操作分精馏塔 ,反应塔 ,解吸塔 ,萃取塔 ,干燥塔等 按内件结构分填料塔 ,板式塔 3). 板式塔的结构 板式塔分类 浮阀塔 泡罩塔 筛板塔 高效塔盘(舌形塔盘 ,条形网状塔盘等) . 4) . 填料塔的结构 填料床层(填料 ,支撑格栅板 ,支承梁) 填料:散装填料(陶瓷 ,金属 ,塑料) 规整填料(金属波纹板网,塑料) 喷淋装置 ,再分布器等. 8 b). b). 换热器 换热器是不同温度物料之间进行热量传递的设备,其主要作用是维持或改变物料 的工作温度和相态,满足工艺操作要求,提高过程能量利用效率进行余热回收等. 换热器在炼油,化工装置中占总设备量和设备投资的 40%左右. 在换热器设备中,管壳式换热器又是应用最为广泛,使用量最大的换热器型式. 管壳式换热器 1). 固定管板式换热器( 1). 固定管板式换热器(AEM 型) 结构组成:管程管箱(壳体,封头,分程隔板,法兰,接管等) ,换热管. 壳程壳体,管板,折流板,防冲板,接管,支座等. 特点:1. 结构简单,制造成本较低; 2. 排管数比浮头式,U 形管式要多; 3.不能抽管束(抽芯) ,无法进行机械清洗,只可清洗换热管内; 4. 不适用大温差的场合; 5. 因不能单独更换管束,所以维修成本高. 2). 浮头式换热器( 2). 浮头式换热器(AES 型) 9 结构组成:管箱 壳体,封头,分程隔板,法兰,接管等. 管束 固定管板,换热管,折流板,浮动管板,浮头盖和勾圈法兰. 壳程 壳体,法兰,接管,防冲板,外头盖,支座等. 特点:1. 可抽式管束,当换热管为正方形或转角正方形排列时,管束可抽出进 行机械清洗,适用于易结焦及堵塞的工况; 2. 浮头型式可自由浮动,无须考虑温差应力,可用于大温差的场合; 3. 浮头结构复杂,影响排管数,浮头密封面发生泄漏时,很难采取措施; 4. 压力试验时的试压胎具复杂. 3). 形管式换热器( 3). U 形管式换热器(AIU 型) 结构组成:管箱 壳体,封头,分程隔板,法兰,接管等. 管束 固定管板,换热管,折流板. 壳程 壳体,封头,法兰,接管,防冲板,支座等. U 形管式换热器在换热器中是唯一适用于高温, 高压和高温差的换热器, 特点如下: 1. U 形换热管的管束可以自由浮动, 无须考虑温差应力, 可用于大温差场合; 2.只有一块管板,法兰数量少,故结构简单,泄漏点少; 3. 可以抽清芯清洗; 4. 由于 U 形管的最小弯曲半径的限制,分程间距宽排管略少; 5. 当管内流速太高时,将会对 U 形弯管段产生严重的冲蚀,影响寿命. 6. 由于换热管是 U 形的,管内清洗困难,故管内介质宜是清洁且不易结垢的 物料. 10 c). 一般立式,卧式容器 c). 一般立式, 1) 立式容器(支腿式) 立式容器(支腿式) 11 2).卧式容器 . 12 高压, d) 高压,高温容器 1). 氨合成塔 13 2) 高压换热器 3) 变换炉 14 e). e). 储存容器 1) 球形储罐 特 点: 球罐与圆筒形容器相比具有以下特点: 球罐与圆筒形容器相比具有以下特点: 圆筒形容器相比具有以下特点 1) 球罐的表面积最小,即在相同容积下球罐所需钢材面积最小. ) 球罐的表面积最小,即在相同容积下球罐所需钢材面积最小. 2) 在相同压力和直径下球壳的薄膜应力仅为相同厚度的圆筒体容器的环向应力的一半,因 ) 在相同压力和直径下球壳的薄膜应力仅为相同厚度的圆筒体容器的环向应力的一半, 此球罐的承载能力比圆筒形容器大一倍. 此球罐的承载能力比圆筒形容器大一倍. 承载能力比圆筒形容器大一倍 . 3) 由于容积大,需制造厂予压成形球壳板,在现场组焊,安装难度大. ) 由于容积大,需制造厂予压成形球壳板,在现场组焊,安装难度大. 用 途: 用于储存液化石油气,液化天然气,液氧,液氨,氮气,氢气,丙烯,乙烯,城市煤气等. 用于储存液化石油气,液化天然气,液氧,液氨,氮气,氢气,丙烯,乙烯,城市煤气等. GB/T17261 钢制球形储罐型式与基本参数 钢制球形储罐型式与基本参数 公称容积 m3 球壳直径 mm 公称容积 m 3 球壳直径 mm 200 7100 3000 18000 400 9200 4000 19700 650 10700 5000 21200 15 1000 12300 6000 22600 1500 14200 8000 24800 2000 15700 10000 26800 2) 大型储罐 (1). 分类,用途和特点: 固定顶(锥顶,拱顶)储罐 储存油品,液体化学品等. 浮顶(外浮顶罐)储罐 储存原油,汽油,溶剂油和需控制蒸发损耗及大 气污染,或有着火灾危险的液体化学品. 内浮顶储罐 与浮顶储罐比较有如下特点: 1 具有很好的隔热效果(固定顶盖,固定顶与内浮盘之间的气相层)和 密封效果,可进一步降低蒸发损耗. 2 由于有固定顶,可有效防止风沙,雨雪,灰尘污染储液. 便,易于施工和维修. 3 内浮盘无雨雪载荷,无中央排水管,旋转浮梯等附件,结构简单,轻 因此,特别适用于储存高级汽油,飞机燃料(如航空煤油等)及有毒易 污染的液体化学品. 16 (2). 基本系列参数 1 固定顶储罐基本系列参数 公称容积 m3 100 5200 5200 1000 11500 10650 200 6550 6550 1500 13500 11500 300 7500 7500 2000 15780 11370 400 8250 8250 3000 18900 11760 500 8920 8920 5000 23700 12530 600 9500 9315 10000 31000 14580 700 10200 9425 20000 42000 17000 800 10500 10165 30000 44000 20600 储罐内径 mm 罐壁高度 mm 公称容积 m3 储罐内径 mm 罐壁高度 mm 2 浮顶储罐基本系列参数 公称容积 m3 1000 12000 9520 20000 40500 15880 2000 14500 12690 30000 46000 19350 3000 16500 14270 50000 60000 19380 5000 22000 14500 10104 80000 21800 10000 28500 15850 储罐内径 mm 罐壁高度 mm 公称容积 m3 储罐内径 mm 罐壁高度 mm 3 内浮顶储罐基本系列参数 公称容积 m3 100 4500 7850 1000 11500 12000 200 5500 10260 1500 13000 13500 300 6500 10650 2000 14500 14350 400 7500 10650 3000 17000 15850 500 8200 11000 5000 21000 16500 600 9000 11000 10000 30000 16500 700 9200 12500 20000 42000 17500 800 10000 12000 30000 44000 22000 储罐内径 mm 罐壁高度 mm 公称容积 m3 储罐内径 mm 罐壁高度 mm 17 5,容器(压力容器,常压容器)常用的材料 ,容器(压力容器,常压容器) 5.1 材料基本常识和基本概念 材料基本常识和基本概念 5.1.1 材料分类 材料分为金属和非金属两大类. 1)金属材料可分为黑色金属(铁基金属)和有色金属(非铁基金属) . 黑色金属钢,铸钢,铸铁等. 有色金属除钢,铁材料外,其余的金属材料. (亦称非铁基金属) 如铝,铜,钛,镍及其合金. 2)非金属材料: 常用的非金属材料有橡胶,塑料,陶瓷,石墨,搪玻璃(搪瓷)等. 5.1.2 钢材分类 我国常用的钢材分类方法有五种 1) 按化学成份分类 碳素钢,合金钢 (低合金钢,中合金钢,高合金钢) 2) 按品质分类 普通钢,优质钢,高级优质钢和特级优质钢. 3) 按热处理状态分类 退火状态钢,正火状态钢,固溶状态钢,调质钢等. 4) 按冶炼方法分类 按炉型(平炉钢,氧气转炉钢,电炉钢) 按脱氧程度(镇静钢,半镇静钢和沸腾钢等) 注: 钢在冶炼时,加入足够的强氧化剂(Si,Al)使钢水脱氧良好,在凝固时 不产生 CO 气泡,钢水保持平静,这样生产的钢称为镇静钢;反之如果脱氧 不完全(控制氧化剂的含量) ,是钢水中残留一定量的氧气,在凝固过程中 形成的 CO 气泡逸出而产生剧烈地沸腾,这样生产的钢称为沸腾钢,沸腾钢 因含氧量高,成分偏析大,内部杂质多,抗腐蚀性和机械性能差,且容易发 生时效和钢板的分层, 因此不可用作压力容器的受压元件和重要的非受压元 18 件.半镇静钢则属于镇静钢和沸腾钢之间的钢种. 5) 按用途分类 建筑用钢,工具钢,特殊性能钢,压力容器用钢等等. 我国压力容器用钢,在 GB150 中按所引用的钢材标准分为碳素钢,低合金钢 (包括低合金高强度钢,低温用钢,中温抗氢钢和低合金耐蚀钢)和高合金钢 (不锈钢和耐热钢) 5.1.3 1) 碳素钢(简称碳钢) 碳素钢(简称碳钢) 碳钢是指含碳量大于 0.05%而小于 2.05%的铁碳合金, 内含1.2%的 Mn, 少量 的 Si,Al 等元素. 2) 按含 C 量(或称质量分数)将碳钢分为以下三种 低碳钢C 含量0.60%,如 65Mn,60Mn 等. 5.1.4 合金钢 1) 为了改善钢的性能,根据不同要求加入一种或几种合金元素(如 Cr,Mo,Mn, Ni,Nb,V,Cu 等)而形成的钢. 2) 根据合金总含量分为以下三种: 低合金钢合金总含量在 5%以下; 中合金钢合金总含量在 5%10%; 高合金钢合金总含量在 10%以上. 5.1.5 铸 钢 主要用于制造承受重载荷(包括质量和压力等)的形状复杂的或大型的零件, 如泵的蜗壳,联轴器,大型齿轮等,常见牌号 ZG310-570 等. 5.1.6 铸 铁 铸铁和钢都是铁碳合金,区别在于碳含量不同.铸铁的碳含量超过 2%,而钢 的碳含量小于 2%.铸铁是一种脆性材料,其抗拉强度,塑性和韧性较差,但减振 19 性, 耐磨性能较好; 由于浇铸时流动性良好, 因此常用于铸造各种形状复杂的零件, 如减速机的机壳,机架,泵壳,闸板阀的阀体等. 5.1.7 有色金属 常用的有色金属材料有以下几种: 铜和铜合金;铝和铝合金;钛和钛合金;镍基合金 5.2 石油化工容器(包括压力容器,常压容器) 石油化工容器(包括压力容器,常压容器)常用的材料 5.2.1 压力容器对材料的基本要求 压力容器对材料的基本要求 的基本 为保证压力容器安全可靠地运行,防止容器失效,因此,对压力容器材料提出基 本的要求(或更高的要求)如下: 1) 良好的力学性能 具有较高的强度,且同时兼备优良的塑性,韧性. 2) 良好的冷,热加工工艺性能和焊接性能 焊接性能 为了保证压力容器力学性能和使用性能,除了要求化学成分(合金元素)满足特 定的含量范围外,还限定了杂质元素的含量,如在我国压力容器安全技术监察规程 规程 中要求 压力容器专用钢材的磷含量不应大于 0.030%, 硫含量不应大于 0.020%, 碳含量不大于 0.25%. 5.2.2 压力容器常用的材料简介 1) 压力容器用材料的种类 ) 即含碳量 的钢材. 碳素钢 即含碳量0.25%的钢材. 的钢材 低合金高强度钢 在优质碳素钢的基础上加入少量的一种或多种合金元素 (合金元素总含 量在 5%以下) 以提高钢的屈服强度和改善综合性能为主要目的的钢材称为 , 低合金高强度钢. 低温钢 低温用钢是指工作温度在 20 269之间的工程用钢. 中温抗氢钢 中温抗氢钢是指在 400 600条件下具有较高的持久强度极限和蠕 变极限,且有抗氢腐蚀能力的钢材. 不锈钢 目前,不锈钢定义为含铬量在 10.5%以上的铁基合金,不锈钢最基本的 特性是在大气下的耐锈性和在大多数液体介质中有耐蚀性. 20 双相不锈钢: 双相不锈钢: 所谓双相不锈钢是在它的金相组织中铁素体相与奥氏体相约各占一半. 因此它兼有铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢的优点.性能特点如下: 1 良好的耐应力腐蚀性能和抗晶间腐蚀性;耐硫酸,盐酸,甲酸,磷酸 的腐蚀性能均优于奥氏体 316L 型不锈钢; 2 良好的耐孔蚀和缝隙腐蚀性能; 3 优良的冷,热加工性能和焊接性能; 4 综合力学性能好.较高的强度,屈服强度是 18-8 型奥氏体不锈钢的 两倍. 有色金属( 镍基合金) 有色金属(铝,钛,铜,镍基合金) 2) 压力容器常用钢号简介 ) a) 碳素钢 普通低碳钢 Q 235-A , Q 235-B ,Q 235-C; ; 优质低碳钢 20R(Q245R) b) 低合金高强度钢 16MnR(Q345R), , 15MnNbR(Q370R), 18MnMoNbR, 13MnNiMoNbR, , , , 07MnCrMoVR c) 低温钢板 16MnDR(-40),15MnNiDR(-45),09MnNiDR(-70), , , , 07MnNiMoVDR(-40) 3.5 Ni(-60 -101) , 5 Ni(-170) , 9Ni(-196) ( ( ( 304L , 316, , 316L 等(-196) , d) 中温抗氢钢板 15CrMoR , 14Cr1MoR ,12Cr2Mo1R e) 不锈钢板 奥氏体不锈钢 0Cr18Ni9 (304) , 00Cr18Ni9 (304L) , 0Cr17Ni14Mo2 (316) 00Cr17Ni14 Mo2 (316L) , 0Cr18Ni10Ti (321) , 0Cr19Ni13Mo3 (317),00Cr19Ni13Mo3 (317L), , , 铁素体不锈钢: 0Cr13,0Cr13Al. 铁素体不锈钢: , 马氏体不锈钢 1Cr13 双相不锈钢: 使用温度-50 双相不锈钢: 00Cr18Ni5Mo3Si2 (使用温度 250) 21 f) 有色金属(铝,钛,铜, 有色金属( ) 铝合金 LF2(5A02) , LF3(5A03) , LF4(5A04) ( ) ( ) ( ) 纯钛 TA0 , TA1 , TA2 , TA3 镍基合金 N10276,C-59,NCu30 , , (g) 中国压力容器常用钢号与美国(ASME)材料的对照(对应)关系简介 中国压力容器常用钢号与美国( )材料的对照 中 国 Q235 (板) 板 20R (Q245R) (板) 板 16MnR(Q345R) (板) 板 16MnDR (板) 板 16Mn (锻件 锻件) 锻件 20 (锻件 锻件) 锻件 16MnD (锻件 锻件) 锻件 10(管) 20(管) 35CrMoA(螺栓) 螺栓) 美 国(ASME) ) SA283 GrC SA516 Gr60 SA516 Gr70 SA516 Gr70+低温冲击试验 低温冲击试验 SA266 Gr4 SA266 Gr1,SA181Gr60 , SA765-,SA350 SA179(换热管) 换热管) SA53GrB(无缝管) 无缝管) SA193 B7 中 国 15CrMoR (板) 板 14Cr1MoR (板) 板 12Cr2Mo1R (板) 板 0Cr18Ni9 00Cr19Ni10 0Cr18Ni10Ti 0Cr17Ni14Mo2 00Cr17Ni14Mo2 0Cr13Al 0Cr13 美 国(ASME) ) 1Cr-0.5Mo 1.25Cr-0.5Mo 2.25Cr-1Mo 304 304L 321 316 316L 405 410s SA387Gr12 SA387Gr11 SA387Gr22 3) 不锈钢的基本知识和概念 a) 按金相组织划分 马氏体不锈钢(1Cr13) , 铁素体不锈钢(0Cr13) 奥氏体不锈钢 , 双相不锈钢 超级不锈钢 b) 奥氏体不锈钢(18-8 型)耐腐蚀的机理(简介 奥氏体不锈钢( 耐腐蚀的机 简介 简介) 超过 12%的 Cr 使钢表面形成耐腐蚀的钝化膜(氧化膜)即 Cr2O3,而不 是通常的铁锈 Fe2O3. 当 Cr 含量18%,Ni8%9% 时,形成完全奥氏体组织,因此具有耐 腐蚀,耐高温,耐低温,韧,塑性好的材料.所以俗称 18-8 钢. c) 总结一下奥氏体不锈钢的特点 常温和高温的耐腐蚀性(耐硝酸,碱,耐稀硫酸或浓硫酸等,但不耐 盐酸) 22 良好的塑性和韧性(在常温和低温工况下) 良好的冷,热加工性能 无磁性材料 在 400850范围内(冷却后)发生敏化,因而有晶间腐蚀倾向 d) 低碳不锈钢(C 0.08%)和超低碳不锈钢(C 0.03%) 低碳不锈钢( )和超低碳不锈钢( ) 低碳不锈钢:0Cr18Ni9 (304) , 0Cr17Ni14Mo2 (316) 超低碳不锈钢:00Cr18Ni9 (304L) , 00Cr17Ni14 Mo2 (316L) e) 双相不锈钢(使用温度-50250) 双相不锈钢(使用温度 00Cr18Ni5Mo3Si2(1805) 5.2.3 金属材料的腐蚀类型简介 (1) 均匀腐蚀,(2) 点腐蚀,(3) 间隙腐蚀,(4) 缝隙腐蚀, (5) 应力腐蚀,(6) 其他腐蚀 (如,氢脆,高温氧化等) 6,制造,检验与验收 ,制造, a), 压力容器制造,检验与验收的法规,标准及技术条件: 压力容器安全技术监察规程规程 GB150 钢制压力容器 GB151 管壳式换热器 JB/T4710 钢制塔式容器 JB/T4732 钢制压力容器应力分析标准 GB12337 钢制球形容器 JB/T4731 钢制卧式容器 图样技术条件等 . b),典型压力容器制造工艺简介 1), 筒节制造划线下料(机械切割,氧气切割,等离子切割等) 纵缝 坡口加工 卷筒 焊接纵缝 校圆 焊接试板检验 纵缝无损 检测 环缝坡口加工(机械加工,氧气切割,碳弧气刨,等离子切割) ; 2), 封头制造 拼板焊接 划线下料 封头成型 (冲压成形, 旋压成形, 爆炸成形) 拼缝无损检测 拼缝坡口加工; 3), 组装 包括筒节与筒节,筒节与封头之间的组对(环缝焊接) 环缝 无损检测 焊后热处理 水压试验 清理 外表打砂(或喷丸) , 美国 31803(2205) 23 油漆 包装 运输. 4), 焊接方法 焊条电弧焊,埋弧焊,钨极气体保护焊,熔化极气体保护焊, 等离子弧焊,电渣焊等. c),热处理 压力容器行业习惯上根据不同的目的,将常用的热处理方法分为四大类, 即焊后消除应力热处理;恢复力学性能热处理;改善力学性能热处理和消氢处 理. 1).压力容器焊后(消除应力) 热处理 1 压力容器焊后(消除应力) 热处理目的 消除焊接应力(热应力和残余应力) ,改善焊接接头的组织和性能, 消除残余应力的影响. 过大的焊接应力会加速已有缺陷的扩展, 新缺陷的萌生及造成容器应 力状态的紊乱,过大的焊接残余应力的存在还会造成应力腐蚀开裂. 2 需焊后(消除应力) 热处理的条件 目前,国内外标准均是根据材质,厚度,预热温度以及运行条件等因 素,来判断是否.除此之外 GB150 还规定了必需进行焊后热处理两种特 殊条件,即一是图样标明有应力腐蚀的容器,二是图样标明盛装毒性为 极度或高度危害介质的容器. 3 焊后(消除应力) 热处理的方法 炉内整体热处理 分段炉内热处理 局部热处理 现场热处理 2) 恢复力学性能热处理 恢复力学性能热处理的主要目的在于恢复因加工硬化而降低的塑 性,韧性,保证压力容器的质量和安全. 我国 GB150 等标准以相对变形量及钢材种类作为划分是否进行恢复 力学性能热处理的条件. 恢复力学性能热处理,在国内多数采用消除应力退火. 3) 改善力学性能热处理 通过热处理可以改变金属材料的力学性能,来满足设计的不同需求,如 对钢材进行退火,正火,正火加回火,淬火加回火(调质)等. 改善力学性能的热处理多数在钢厂进行. 4) 消氢处理 24 焊接过程中,来自焊条,焊剂和空气湿气中的氢气,在高温下被分解成 原子状态溶于液态金属中,焊缝冷却时,氢在钢中的溶解度急剧下降,由于 焊缝冷却很快,氢来不及逸出,留在焊缝金属中,过一段时间后,会在焊缝 或熔合线聚集,聚集到一定程度,在焊接应力的作用下,导致焊缝或热影响 区产生冷裂纹, 即延迟裂纹. 因此要求焊条先预热, 焊后对焊缝后热至 200, 后热时间约为 16 小时,这样可降低焊缝冷却速度是氢气充分逸出,这一过 程称之为焊后消氢处理. 如果焊后随即进行焊后热处理, 则可免作消氢处理. 这里应指出,并不是所有金属材料焊接时都会产生延迟裂纹,只有强度 级别较高的低合金钢才可能发生这一现象(如 Cr-Mo 钢等) . d) 压力容器无损检测 1)无损检测的基本概念 无损检测(NDT)是在不损伤被检物的完整结构和使用性能的情况下, 利用电磁波(X,射线) ,声,光,电,磁等与物质的相互作用,探测被 检物内部或表面的宏观缺陷,并对其种类,形状,尺寸和位置作出判断的 工艺方法. 2)无损检测的目的 1 检查原材料,零部件及最终产品的外观和内在质量的检查; 2 通过无损检测评价制造工艺的合理性; 3 作为评定产品质量优劣等级的依据. 3)压力容器行业使用的无损检测标准 压力容器行业使用的无损检测标准是 JB/T4730承压设备无损检测 . 4)压力容器行业无损检测常用的无损检测方法 a. 目测(VT) b. 射线(RT) c. 超声(UT) d. 磁粉(MT) ; ; ; ; e. 渗透(PT) f. 涡流(ET) g. 泄漏(LT)气密性试验, 氨渗透 ; ; 试验,卤素检漏试验等. 5) 射线(RTX 和射线)和 超声(UT)主要用于检测内部缺陷. 射线对体积状缺陷 (体积状未焊透,气孔,夹渣,疏松,缩孔)的检测 灵敏度要高于面状缺陷(如微细的裂纹,未熔合,面状未焊透)的检测灵 敏度. 超声检测对面状缺陷(如板材的分层和裂纹,焊缝的微细裂纹,未熔 合,面状未焊透)的检出率比较高,对体积状缺陷检出率比较低. 6)射线(RT)和 超声(UT)的检测厚度范围 a. 射线(RT)的最小检测厚度为 2mm,厚度上限无规定,但不宜太厚. b. 超声(UT)的检测厚度范围 6mm200mm(400mm) . 25 7) 磁粉(MT)和涡流(ET)主要用于检测表面和近表面缺陷;磁粉(MT) 不适用于奥氏体不锈钢等非磁性材料. 8)渗透(PT)仅用于检测表面开口缺陷. 9)A,B 类焊接接头无损检测率的确定 A,B 类焊接接头无损检测率按图样规定的方法进行 RT(或 UT)检测时, 其检测率为 100%或局部检测;其依据如下: a. GB150,GB12337,JB4735 ,JB4732 等标准; b. 压力容器安全技术监察规程规程 ; c. 图样要求(考虑厚度,操作介质,温度,材料等综合因素) . 10)表面无损检测(MT 或 PT)的要求 表面无损检测主要用于难以实施射线或超声检测的场合,在 GB150 和 压力容器安全技术监察规程规程等标准,法规中均有相应的规定. e),压力试验 压力试验主要目的在于全面综合检验产品的整体强度和密封性,是对容器 整体强度和密 整体强度和密封 选材,设计计算,结构以及制造质量的综合性检查. 压力试验分为液压试验和气压试验,一般应优先选用液压试验.只有当无法 进行液压试验时,才采用气压试验(气压试验之前,须进行 100%射线检测) . f),气密性试验(又称致密性试验) 气密性试验的目的是检查容器是否存在不允许的泄漏,检查的重点是可拆 的连接部位以及焊接接头部位. g),分段,分片现场组焊的容器 1) , 超大,超限设备必须要分片,分段现场组焊. 1 整体安装: 高度小于 20m ,直径小于 3.8m 的塔器. 2 分片组对安装:直径大于或等于 3.8m 的塔器. 3 分段组对安装:直径小于 3.8m,且高度大于 20m 的塔器. 2), 铁路超限 ,分片 ,分段运输界限(仅供参考) 整体运输: 1 直径 2 直径 3 直径 D 外3800mm, L 总长15.9m L 总长20.8m 3000mmD 外3600mm, D 外3000mm , L 总长15.9m 分段运输: 1 最大外廓直径 D 外3800mm, 2 3000mmD 外20.8m 26 3 D 外3000mm, L 总长26m 分片运输: 最大外廓直径 D 外3800mm 3), 分片,分段现场组焊的容器应遵循施工工艺的标准 SH/T3524 石油化工静设备现场组焊技术规程 h),容器的表面处理,包装,运输 1). 容器的表面处理,涂敷,运输,包装按 JB/T4711-2003压力容器涂敷与运 输包装标准的规定. 2). 各类容器的表面涂漆应符合 SH3022 石油化工设备和管道涂料防腐蚀技术 规范及图样的规定. 3). 运输方式和超限运输 运输方式有铁路,公路,水运和航空四种. 1 铁路运输的容器,不论采用任何包装方式,其截面尺寸均不应超过 GB146.1-1983标准轨距铁路机车车辆界限的规定,中间部分最宽 3.4m, 距轨面最高 4.8m. 对尺寸超限容器的运输营不同路段的隧道, 桥梁,弯道情况不尽相同,应事先和有关铁路运输部门取得联系. 2 公路,水运和航空运输的容器及零部件,其单件尺寸,重量与包装要求 应事先和相关运输部门取得联系. i), 容器的保温 1). 容器的保温(或保冷)材料和厚度按图样规定; 2). 容器的保温(或保冷)的施工应符合 SH3010-2000 石油化工设备和管道隔 热技术规范标准的规定. 二.设备室的专业分工 27 设备室 以下专业组成 组成: 2.1 设备室由以下专业组成: 容器,换热器专业; 应力分析专业; 工业炉专业; 动设备(机泵类,机械类)专业. 专业分工如下: 2.2 专业分工如下: 容器,换热器专业承担静止的非标设备的机械设计; 应力分析设计(含疲劳设计等) ; 工业炉专业主要进行工业炉的设计.例如汽化炉,加热炉,焚烧炉,余热锅 炉等的传热计算和结构设计; 动设备专业主要进行机泵和机械设备的设计和选型.例如泵,压缩机,鼓风 机,搅拌机械,振动筛等. 容器, 三. 容器,换热器专业的主要设计内容 基础设计(初步设计) 3.1 基础设计(初步设计)阶段 编制静设备(非标设备)的工程设计规定 主要包括以下内容: 规定, 3.1.1 编制静设备(非标设备)的工程设计规定,主要包括以下内容: a) 现场自然条件( 含环境温 度,基本风压,抗震设防 烈度 ,设计 地震分 组,雪载荷,场地土类型等) . b) 设备设计采用的标准,规范和规程. c) 编制材料的选择原则 1). 材料类型按工艺条件确定,设备专业对其确认; 2). 根据本专业的标准(国家标准,行业标准)对工艺条件给出的推荐材 料做详细的规定. 3). 规定材料(板材,缎件,钢管,紧固件等)应遵循的相关标准. 28 d) 规定设备(静设备)强度计算的方法和细则. e) 对结构设计,标准件的选择等作出规定. f) 对容器制造,无损检测,热处理,腐蚀试验等基本要求和应遵循的标准规范 作出规定. 3.1.2 仔细阅读工艺条件. 3.1.3 根据工艺条件, 对设备进行估重和绘制非标设备基础条件表, 并返给工艺专业. 3.1.4 绘制主要设备的工程图. 工程图是用来向制造厂询价或订货用的容器装配图或总图. 3.1.5 必要时,绘制设备的订货图. 严格的说,订货图是工程图的订货版,其内容深度是使制造厂能够提供报价,或 订货后的及时备料,或进行技术准备等.订货图常用于制造周期长的容器. 3.1.6 编制设备专业基础设计文件(包括设计说明,设备汇总表,设备设计数据表, 设备简图和工程图等) . 详细设计(施工图) 3.2 详细设计(施工图)阶段 施工图设计阶段的内容如下: 3.2.1 施工图设计阶段的内容如下: 1) 设备的强度和稳定计算,应力分析计算; 2) 设备的结构设计; 3) 绘(编)制设计技术文件. 设计技术文件的内容如下: 3.2.1 设计技术文件的内容如下: 1) 计算书;对于进行应力分析和疲劳分析的容器还应提供详细的应力分析报告 和疲劳分析报告. 2) 设计图样(即施工图) a) 装配图,部件图和零件图; b) 管口方位图; c) 预焊件图; d) 平台和梯子图(联合平台除外)等. 3) 设计数据表和制造技术要求(或技术条件).技术条件一般包括以下内容: a). 设备制造,检验及验收应遵循的法规,标准,规范及有关规定. 29 b). 规定设备所用材料的标准,供货状态,钢板无损检测,锻件级别,焊接 材料等. c). 焊接要求(焊接工艺评定,焊接规程等) . d). 无损检测要求,包括无损检测的种类,检测比例,合格级别; e). 热处理要求; f). 压力试验和致密性试验要求; g). 必要时,编写设备安装说明书; h). 必要时,对须分片或分段交货现场组焊的大型设备,提出相应的技术 要求; i). 晶间腐蚀试验的要求等. 3.3 对压力容器设计的基本要求 1) 满足使用要求; 2) 安全可靠性; 确保设备的安全使用的基本要求包括有设备的强度,刚度,稳定性,密封性 和耐腐蚀性. 3) 经济合理. 30 设备专业与工艺等专业之间的(往返)条件内容 四. 设备专业与工艺等专业之间的(往返)条件内容 工艺系统专业向设备专业提出静设备的设计任务书 即设计条件(或称设计数 系统专业向设备专业提出静设备的设计任务书 即设计条件 条件( 4.1 工艺系统专业向设备专业提出静设备的设计任务书 据表或设计规格书) . 据表或设计规格书) 为了使设备设计人员根据设计条件做出满足工艺要求,标准规范,安全, 为了使设备设计人员根据设计条件做出满足工艺要求,标准规范,安全,经济 合理的设计,一般来说,一份完整的设计条件应包括下列各方面的内容 条件应包括下列各方面的内容: 合理的设计,一般来说,一份完整的设计条件应包括下列各方面的内容: 设计 4.1.1 容器标识 (1) (2) 名称,位号和台数; 所在装置或工段名称或代号. 4.1.2 设备的结构形状 (1) 外形图; (2) 公称尺寸:直径,长度或容积或换热面积; (3) 结构形式:截面形状,内部构件,立式或卧式等; (4) 支承方式,支座位置,必要时包括基础条件; (5) 保温层(厚度,材料和密度) ,隔热,耐腐蚀衬里,填料,催化剂等. 4.1.3 物料介质的性质 (1) 相态(液,气或气液混相) ; (2) 密度,必要的热力学性质; (3) 进出口介质温度; (4) 介质中腐蚀性的介质浓度; (5) 介质的易燃,毒性等危险情况的说明. 管口表及其示意图, 4.1.4 管口表及其示意图,管架预焊件条件 (1) 公称压力和规格尺寸; (2) 管法兰标准和密封密封面型式; (3) 数量和用途; (4) 位置:标高和方位(即管口方位图) ; (5) 管架预焊件(板或支架)结构和方位. 管口方位条件图(后期) 4.1.5 管口方位条件图(后期) 31 设备梯子,平台条件图 后期) 4.1.6 设备梯子,平台条件图(后期) 4.1.7 4.1.7 操作条件 (1) 工作压力.与工作温度同时对应存在的工作压力(预期正常使用的最大工作 压力) . (2) 工作温度. 在我们的设计数据表中的工作温度多为正常稳定操作过程中的 介质温度. (3) 在正常稳定操作过程中,在同一工作压力条件下,容器的不同区域可能同时 存在不同的工作温度组合,此时,工艺专业应在设计条件中予以说明. (4) 在非正常操作条件下,如开停车,吹扫,催化剂再生,操作失控或事故等条 件下,应给出影响容器结构和材料选择的各种压力与温度的组合操作条件. (5) 循环操作条件下的数据(如果有的话),如循环次数(压力或温度波动) ,周 期等参数. 4.1.8 4.1.8 设计压力和设计温度 表 1 确定设计压力的原则 类 型 不低于 1.01.1 倍工作压力 (等于或稍大于) 安全阀的 不低于 等于或稍大于) 安全阀的开启压力 (安全阀开启压力取 1.05 1.10 倍工作压力) 倍工作压力) 不低于爆破片设计爆破压力加制造范围上限 不低于爆破片设计爆破压力加制造范围上限 不低于安全阀的开启压力加上流体从容器流至安全阀处的压力降 倍工作压力, 不低于 1.01.1 倍工作压力,且以 0.1MPa 外压进行校核 不低于下面三者中最大值: 不低于下面三者中最大值: 容器位于泵出口侧, 且无 容器位于泵出口侧, 安全泄放装置时 倍泵的正常工作扬程; (1)泵的正常入口压力加 1.2 倍泵的正常工作扬程; ) (2)泵的最大入口压力加泵的正常工作扬程; )泵的最大入口压力加泵的正常工作扬程; (3)泵的正常入口压力加关闭扬程(即泵出口全关闭时的扬程) ) 泵的正常入口压力加关闭扬程(即泵出口全关闭时的扬程) 容器位于压缩机进口侧, 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, 容器位于压缩机出口侧, 且无安全泄放装置时 工 作 压 力 小 于 0.1MPa 的内压塔器 真 空 塔 器 设计压力一律取为- 设计压力一律取为-0.1MPa. 压力一律取为 . 不低于 0.1MPa 不低于压缩机出口压力 不低于 倍工作压力, 不低于 1.01.1 倍工作压力,且以 0.1MPa 外压进行校核 原 则 无安全泄放装置 装有安全阀 装有爆破片 出口管线上装有安全阀 内 压 容 器 容器位于泵进口侧, 容器位于泵进口侧, 且无 安全泄放装置时 带格式的: 字体: (默认) 黑体, 格式的 (中文) 黑体, 加粗 带格式的: 字体: (默认) 黑体, 格式的 (中文) 黑体, 加粗 带格式的: 字体: (默认) 黑体, 格式的 (中文) 黑体, 加粗 带格式的: 字体: (默认) 黑体, 格式的 (中文) 黑体, 加粗 带格式表格 格式表格 格式的 带格式的: 两端对齐, 缩进: 首 行缩进: 1 字符 带格式的: 左, 缩进: 首行缩进: 格式的 1 字符 格式的 带格式的: 两端对齐, 缩进: 首 行缩进: 1 字符 格式的 带格式的: 两端对齐, 缩进: 首 行缩进: 1 字符 格式的 带格式的: 两端对齐, 缩进: 首 行缩进: 1 字符 带格式的: 字体: 小五, 加粗 格式的 格式的 带格式的: 两端对齐, 行距: 最 小值 16 磅 格式的 带格式的: 两端对齐, 缩进: 首 行缩进: 1 字符 格式的 带格式的: 缩进: 首行缩进: 1 字 符, 行距: 最小值 12 磅 格式的 带格式的