化工设备基础知识(化工设备主要零部件)

化工设备基础知识 焊接技术及自动化 化工设备基础知识 绪论第一章化工设备常用材料第二章内压容器和外压容器第三章化工设备主要零部件第四章换热设备第五章塔设备第六章反应设备第七章加热炉和废热锅炉第八章油罐 第三章化工设备主要零部件 法兰连接开孔与补强人孔 手孔安全附件支座章结 连接 法兰可拆连接螺纹连接插套不可拆连接铆接焊接由于生产工艺或制造 安装 运输 检修的要求 化工设备和管道通常由可拆的部分连接一起而构成 安全要求 刚度 强度 密封 耐蚀广泛使用法兰连接 法兰连接 法兰压力容器法兰管法兰法兰连接的密封小结作业 法兰 压力容器法兰 标准压力容器法兰 甲 乙平焊法兰 长颈对焊法兰三种甲型平焊法兰刚度小适用于压力较低和筒体直径较小的范围乙型平焊法兰长颈对焊法兰 压力容器法兰 乙型平焊法兰 有一较厚的短节短节与筒体或封头焊接 法兰的刚度适用于大直径和较高压力的场合 长颈对焊法兰 用根部增厚的颈取代了乙型平焊法兰的短节 刚度适用 压力 直径 管法兰 标准管法兰的种类较多常用三种板式平焊法兰直接与钢管焊接操作时法兰盘会变形 产生弯曲应力带颈平焊法兰增加一厚壁的短节法兰颈刚度 变形 带颈对焊法兰刚度 易施焊受高压 标准管法兰的种类 板式平焊法兰弯曲应力 法兰连接的密封 密封机理 以螺栓法兰连接为例 法兰密封面的型式压力容器法兰密封面密封垫片常用管法兰密封面法兰标准 密封机理 流体泄漏路径密封 在螺栓压紧力的作用下 使垫片产生变形以填满法兰密封面上凹凸不平的间隙 阻止流体沿界面的泄漏 从而实现密封的目的 密封过程预紧工作 流体泄漏路径 渗透泄漏 通过垫片材料本体毛细管的渗透而泄漏密封效果与垫片结构 材质有关界面泄漏 沿垫片与压紧面之间的泄漏密封效果与间隙尺寸有关主要形式 预紧 法兰在螺栓预紧力的作用下 将压紧面之间的垫片压紧 当垫圈单位面积上所受的压紧力达到某一值时 垫圈变形 填满法兰密封面上的不平处 预紧密封比压 工作 P 螺栓进一步被拉伸 压紧力 比压 某临界值 介质发生泄漏工作密封比压 不泄漏的最低比压 注 1 实际比压 工作密封比压 保证法兰密封 2 工作时 垫片单位面积上的压力不得低于m倍的介质压力 m 垫片系数 查标准 压力容器法兰密封面 压力容器法兰密封面 平面型结构简单 加工方便 垫圈没有定位处 加压时易往两边伸展 不易压紧 适用于压力 温度低的设备凹凸型凹面放垫圈 不会挤往外侧榫槽型垫圈在槽内 密封效果良好适用于压力 温度高的设备 密封垫片 非金属软垫片 JB T4704 2000 耐油石棉橡胶板T使 200 石棉橡胶板T使 350 用于平面密封面 凹凸面密封面标记缠绕式垫片 JB T4705 2000 标记金属包垫片 JB T4706 2000 非金属软垫片标记 垫片 标准号 JB T4704 2000 公称压力 MPa 公称直径 mm 例 垫片1000 2 50JB T4704 2000 缠绕式垫片 用08F 0Cr13或0Cr18Ni9等钢带与石棉或聚四氟乙烯等填充带相间缠绕而成 外购标准件用于乙型 长颈型法兰 缠绕式垫片标记 垫片 标准号 JB T4705 2000 公称压力 MPa 公称直径 mm 1 特制石棉填充带代号2 柔性石墨3 聚四氟乙烯钢带代号查表垫片结构型式代号A B C D例 垫片B51 1000 2 50JB T4705 20000Cr13 金属包垫片 石棉橡胶板作内芯 外包厚度为0 2 0 5mm厚的薄金属板Al Cu及其合金或不绣钢 优质碳钢用于乙型 长颈型法兰标记 垫片 标准号 JB T4706 2000 公称压力 MPa 公称直径 mm 金属板材代号例 垫片G 1000 2 50JB T4706 20000Cr18Ni9 常用管法兰密封面 突面 全平面适用于板式平焊法兰突面 凹凸面 榫槽面 全平面适用于带颈平焊法兰标记 管法兰密封面 HG20592法兰 材料牌号壁厚 mm 可省密封面形式代号公称压力 MPa 公称直径 mm 管法兰类型代号例 HG20592法兰PL150 0 6RFQ235 B板式平焊突面 管法兰类型代号 密封面形式代号 法兰标准 压力容器法兰标准GB T4700 2000 GB T4707 2000公称直径 与法兰相配的筒体或封头的内径 公称直径 公称压力 在规定的设计条件下 在确定法兰结构尺寸时所采用的设计压力 一定材料和温度下的最大工作压力 管法兰标准GB T9112 2000 GB T9124 2000HG20592 1997 HG20635 1997内容完整 体系清晰国际通用外径 英制管国内广泛使用外径 公制管 作业 压力容器的公称直径 压力容器法兰的公称直径 管法兰的公称直径有什么区别 法兰密封时 为什么要求其实际比压不小于工作密封比压 开孔与补强 开孔附近的应力集中对压力容器开孔的限制GB150补强结构补强圈补强补强管补强整体锻件补强标准补强圈标记 开孔附近的应力集中 应力集中 局部应力急剧增长的现象 应力集中 应力集中系数K max 开孔边缘处最大应力 不开孔时的应力应力集中的特点开孔附近的应力集中具有局限性作用范围极为有限d D K 开孔不宜过大 D K 孔周边 应力集中接管 K 对压力容器开孔的限制GB150 开孔尺寸限制不另行补强的条件 同时满足 设计压力 2 5MPa相邻孔中心距 弧长 2 d1 d2 接管公称外径 89mm开孔还应满足的条件尽量不在焊缝上开孔 如果必须开孔 则在以开孔中心为圆心 以1 5倍开孔直径为半径的圆中所包含的焊缝上 进行100 的无损探伤 在椭圆或碟形封头过渡部分开孔时 其孔的中心线应垂直于封头表面 开孔尺寸限制 补强圈补强 在开孔周围焊上块圆环状金属 补强圈 来补强贴板补强结构简单 价格低廉 使用经验成熟用于中 低压容器 补强管补强 利用在补强有效区内的接管管壁多余金属截面积 补足被挖去的壳壁承受应力的必需的金属截面积 接管补强结构简单 焊缝少 易检验 效果好用于各种化工设备 整体锻件补强 在开孔处焊一个特制的整体锻件对接接头补强圈金属与开孔周围的壳体金属溶合一起 焊缝热影响区可避开最大应力点处 抗疲劳性能好 补强效果最好 机加工量大用于较高要求的场合 标准补强圈 一 标准补强圈 二 A型 用于无疲劳 无低温及大的温度梯度的一类压力容器B型 用于中压 低压及内部有腐蚀的工况不宜高温 低温 大的温度梯度 受疲劳载荷C型 用于低温 介质有毒或有腐蚀性的工况采用全焊透结构D型 用于壳体内不具备施焊条件或进入设备施焊不便的场合采用点焊结构E型 储存有毒介质或腐蚀介质全焊透F型 用于中 低温 中压 腐蚀性介质 标准补强圈标记 DN cHG21506 1992补强圈厚度接管公称直径例 100 16HG21506 1992 人孔 手孔 目的便于内部附件的安装 检修和衬里 检查内部在使用过程中是否产生裂纹 变形 腐蚀等缺陷 结构形式设置原则注 人孔 手孔的公称直径指筒节的公称直径 公称压力指人孔上法兰的公称压力 接管 人孔 手孔的结构形式 常压平盖人孔快开人孔 须经常开启的人孔回转拱盖快开人孔手摇快开人孔旋柄快开人孔受压人孔手孔 与人孔结构有许多相似的地方DN小 常压平盖人孔 在带有法兰的接管上加装盲板用于常压容器 不需经常检修 回转拱盖快开人孔 铰链螺栓高压设备中 手摇快开人孔 通过螺杆拉紧两个半圆的锥面卡环压紧法兰用于间歇生产中的快速装料 旋柄快开人孔 方便 笨重 直径不大 压力较低用于间歇生产中 受压人孔 人孔 手孔 人孔 手孔的设置原则 接管 接管 作用 1 通过接管与供物料进出的工艺管道相连接 2 为控制工艺操作过程 设置的一些接管 与温度计 压力表 液面计相连 安全附件 视镜 观察设备内部物料的化学和物理变化情况注 视镜玻璃与设备内部的物料接触 水压 耐高温 耐蚀安全阀 利用介质本身的压力 通过阀瓣的开启来排放额定数量的流体 以防止设备内的压力超过允许值 当压力恢复正常后 阀门自动关闭以阻止介质继续排出 爆破片装置 用于不允许有泄漏的各类介质小结作业 视镜 视镜的公称直径指视镜的直径 50 80 100 125 150mm公称压力与压力容器的公称压力含义相同新型视镜 新型视镜 组合视镜 视镜 法兰视镜与设备或接管焊接带灯视镜 视镜 照明灯 开孔数钢和玻璃烧结视镜 视镜玻璃与视镜座烧结而成 泄漏点 安全阀 安全阀 先导式 一种超压自动卸压阀门 是压力容器应用最普遍的安全附件之一 当容器内的压力超过某一规定值时 自动开启迅速卸压 当压力降回到设定值后 又自动关闭 一 安全阀结构型式和工作原理 安全阀 杠杆式 弹簧式 净重式 应用广 温度较高场合 应用很少 压力较高 泄放量较大场合 二 安全阀主要性能参数 一般标记在其铭牌上 1 公称压力 规定的标准压力等级 其系列是 1 6 2 5 4 0 6 4 10 16 32MPa 安全阀与容器的工作压力应相匹配 2 开启高度 阀芯离开阀座的最大高度 微启式 全启式 阀座喉径的1 20 40 阀座喉径的1 4以上 3 排放量 排量不小于容器的安全泄放量 要求 通过设计计算与实测确定 三 安全阀的选用与安装 公称压力与工作压力应尽量匹配 1 安全阀的选用 原则 正规厂家制造 有出厂合格证和技术文件 阀上有标牌 标牌上有主要技术参数 根据容器的工艺条件和工作介质特性选用 安全阀的排量不得小于容器的安全泄放量 高压 大型容器及泄放量较大的中低压容器选全启式 操作压力要求绝对平稳的选微启式 有毒 易燃或有污染介质的容器选封闭式 2 安全阀的安装 必须垂直安装在容器气相空间上 若需用短管与容器连接时 接管直径须大于阀的进口直径 接管上禁止装设阀门或其他引出管 装截止阀 一只 的 截止阀通流面积不得小于安全阀的最小通流面积 且运行中截止阀应全开 安装位置应考虑安全阀的日常检查 维护和检修方便 室外露天的 要有防止冬季阀内结冻的措施 有毒介质导入封闭系统 易燃易爆介质引入火炬 四 安全阀的调整 维护和检验 发现缺陷 及时校正或更换 1 安全阀的调整 在水压试验和气密性试验合格后进行 安全阀开启压力 设计压力 容器 安全阀开启压力 设计压力 容器 1 05 1 10 最高工作压力 容器 开启压力一般为 通过调整安全阀调节圈与阀瓣间隙达到要求 校正调整后的安全阀应进行铅封 2 安全阀的维护 保持清洁 检查铅封是否完好 是否有泄漏 排气管是否堵塞等 3 安全阀的定期校验 校验期限 每年至少一次 校验由具有相应资质的单位进行 在线校验必须有主管压力容器安全技术的人员在场 校验程序 校验密封压力 校验开启压力 校验回座压力 其他参数校验 全开压力 全开高度和排量等 爆破片 防爆片 爆破片材料 纯铝 铜 镍 银及其合金A不锈钢 蒙乃尔合金石墨 聚四氟乙烯 爆破片 防爆片 一 防爆片的作用和适用范围 作用 超压防护装置 适用范围 不宜装设安全阀的压力容器 一般有以下三种情况 1 容器内的介质易于结晶或聚合 或带有较多的粘性 或粉状 物质 2 容器内的压力由于化学反应或其他原因迅猛上升 装置安全阀难以排除过高的压力 3 容器内的介质为剧毒气体或不允许微量泄漏的气体 断裂型 二 防爆片的结构形式 组成 一块膜片 很薄 一副夹盘 防爆片组合件 三 防爆帽 爆破帽 断裂破坏型的一次使用安全泄放装置 端部封闭 短管上有一处薄弱断面 超压时在此处破坏 用于高压 超高压容器上 四 防爆片的安装和使用 尽量靠近容器装设 泄放通道要直 且有足够的支撑 容器和爆破片之间截止阀 便于更换爆破片 的泄流能力应大于爆破片的泄放能力 正常运行时截止阀必须保持全开 并加铅封 五 安全阀与爆破片的组合应用 爆破片标定爆破压力 设计压力 容器 安全阀开启压力略低于爆破片标定爆破压力 防止该空间的压力累积 安全阀进口前加爆破片时 爆破片爆破后的泄放面积不小于安全阀进口面积 破裂后的碎片不能影响安全阀的正常动作 爆破片与安全阀之间装设压力表或指示器等 检查爆破片是否破裂或滲漏 安全阀出口后加爆破片时 爆破片的泄放面积不小于安全阀进口面积 容器内的介质应是清洁的 安全阀与爆破片之间设置放空管或排污管 第三节压力表 压力容器必须装压力表 测量容器内介质的压力 压力表 液柱式 弹性元件式 活塞式 电量式 应用广 一 压力表的工作原理 1 单弹簧管式压力表 利用弹簧弯管在内压作用下变形的原理制成 2倍工作压力 根据变形量的传递机构 扇形齿轮式 杠杆式式 2 波纹平膜式压力表 其弹性元件是波纹形的平面薄膜 用于工作介质具有腐蚀性的容器中 灵敏度和准确度较低 一般p 3MPa 二 压力表的选用 1 压力表的量程 最大 3倍工作压力 最小 1 5倍工作压力 最好 2 压力表的精度 精确度是以压力表的允许误差占表盘刻度极限值的百分数来表示的 如 精确度为1 5级的压力表 允许误差为表盘刻度极限值的1 5 精确度级别一般标在表盘上 一般 低压容器 不低于2 5级 中压容器 高压容器 不低于1 5级 为1级 3 压力表的表盘直径 使操作人员能清楚准确地看出压力表指示值 一般 100mm 距离 2m 表盘直径 150mm 距离 5m 表盘直径 250mm 三 压力表的安装 1 便于观察 高处的应稍微向前倾斜 安装在最醒目的地方 并有足够的照明 2 便于更换和校验 与容器之间应装设三通旋塞 旋塞装在垂直管段上 并有开启标志 不能将红线涂画在压力表的玻璃上 3 注意高温介质的影响 介质为高温蒸汽等时 压力表的接管上要装一段弯管 蒸汽冷凝 避免影响压力表的精确度 4 注意腐蚀介质的影响 连接管路上装置充填有液体 不与工作介质起化学反应或生成混合物 的隔离装置 或选用抗腐蚀压力表 5 表盘上应有警戒红线 根据容器最高许用压力在压力表的刻度盘上划出警戒红线 四 压力表的维护 校验完毕应进行铅封 运行中应加强对压力表的及时维护和检查 1 压力表应保持洁净 玻璃要明亮清晰 玻璃破碎或刻度不清的压力表应停止使用 2 压力表的连接管要定期吹洗 避免堵塞 检查指针转动与波动是否正常 检查连接管上旋塞是否处于全开状态 3 压力表必须定期检验 每年至少校验一次 计量部门 第四节液位计 用来测量液化气体或物料的液位 流量 充装量 投料量等的一种计量仪表 一 液位计的型式与结构 1 玻璃管式液位计 用于工作压力0 6MPa 介质为非易燃易爆或无毒容器中 组成 上阀体 下阀体 玻璃管 放水阀等 2 玻璃板式液位计 组成 上阀体 下阀体 框盒 平板玻璃等 因要耐压 不能做得太长 大型储罐使用时 需把几段连接起来 介质是易燃 剧毒 有毒 压力和温度较高的容器使用 3 浮球液位计 浮球磁力式液位计 工作原理 当容器内液位升降时 以浮球为感受元件 带动连杆结构通过一对齿轮使互为隔绝的一组门形磁钢转动 并带动指针 使得刻度盘上指示出容器内的充装量 安装在液化气体槽车和油品汽车槽车上 4 旋转管式液位计 组成 旋转管 刻度盘 指针 阀芯等 一般用于液化石油气汽车槽车和活动罐上 5 滑管式液位计 组成 套管 带刻度的滑管 阀门 护罩等 一般用于液化石油气汽车槽车 火车槽车和地下储罐上 二 液位计使用要求 5 液化气体槽车使用的液位计应置于罐体内部 槽车上不得采用玻璃管 板式液位计 1 结构简单 安全可靠 测量数据准确 精度要高 液位指示明显醒目 操作维修方便 2 液位计安装完毕并经调校后 在刻度盘上用红色油漆画出最高 最低液位的警告红线 保持液位计清洁 排放液位计内有毒 易燃易爆介质时应引致安全地带妥善处理 3 安装在便于观察的地方 并有防爆 照明装置 4 盛装易燃易爆 有毒等介质的液化气体容器 采用板式玻璃液位计或自动液位指示器 盛装其他介质的大型容器还应装设安全可靠的液位指示器 第五节温度计 常用于液化气体槽车及球罐上 一 常用温度计型式及工作原理 1 膨胀式温度计 常用玻璃水银温度计和电接点水银温度计 2 压力式温度计 被测压力 6MPa 被测温度 400 非腐蚀性气体 液体或蒸汽的温度进行远距离测量 3 热电偶温度计 灵敏度高 测量范围大 便于远距离测量和自动记录等 需补偿导线 安装费用较高 4 热电阻温度计 能远距离测量和自动记录 既能测高温又能测低温 测温范围 200 650 维护工作量较大 振动场合易损坏 二 温度计的安全使用要点 1 选择合理的测温点 使其具有代表性 尽可能减少外界影响 2 尽量伸入压力容器或紧贴于器壁上 确保测准温度 3 压力容器内介质的温度变化剧烈的工况 温度测量时要考虑滞后效应 4 温度计应安装在便于工作 不受碰撞 减少振动的地点 5 新安装的温度计应是合格的 使用中的温度计应定期校验 测量温度时不宜突然将其直接置于高温介质中 第六节常用阀门 暗杆 一 截止阀 组成 阀芯 阀座 阀体 阀杆 填料 填料盖 手轮等 按介质流动方向分为 直通式 直流式 角式 按阀杆螺纹位置分为 明杆 小直径 大直径 温度较高 腐蚀性介质 加工困难 结构简单 密封性能好 制造和维护方便 流体阻力大 阀体较长 占地较大 广泛用于截断流体和调节流量 二 节流阀 属于截止阀中一种 针形阀 阀芯形状为针形 直径较小 外形尺寸小 重量轻 精度高 密封好 能较准确地调节流量或压力 三 闸阀 介质可双向流动 常用作截断物料 油 气等介质 宜全开或全闭 不宜作调节流量之用 密封性好 全启时介质流动阻力小 阀体较短 结构较复杂 密封面易磨损 检修较困难 四 止回阀 止逆阀或单向阀 依靠阀芯前 后流体的压力差来自动启闭 以防介质倒流 顺流阀芯升起或掀起 倒流阀芯自动关闭 1 升降式止回阀 阀芯连接阀杆 能垂直于阀体作升降运动 多安装在水平管道上 2 摆动式止回阀 噪音大 密封性差 阀芯上端与阀体用插销连接 通过阀芯的自由摆动来实现开启和关闭 多用在垂直或较大直径的管道上 五 减压阀 通过节流使流体压力下降的一种减压装置 弹簧式减压阀 杠杆式减压阀 气动薄膜压力调节阀 常用于石油化工中的液化气体或蒸汽管路上 减压阀前后必须装设压力表 调整方便 六 紧急切断阀 装设在液化石油气储罐或液化气体汽车 火车槽车的气 液出口管道上的安全装置 发生事故 立即投用 按切断方式 液压式 气压式 电动式和手动式 七 过流阀 安装在储存易燃易爆介质的液相出口管处 通过规定流量时 阀打开 介质流速急增时 自行关闭 作业 在压力容器上开孔有什么限制 什么条件下可以不另行补强 人孔和手孔的设置原则是什么 支座 作用 固定或支撑化工设备常用支座类型卧式容器支座立式容器支座球形容器支座小结作业 卧式容器支座 鞍式