1、JB/T4710-2005鋼制塔式容器,塔式容器在工藝上的作用： 塔式容器是直立設(shè)備中的一種，它可使氣液或液液兩相之間進(jìn)行緊密接觸，達(dá)到傳質(zhì)及傳熱的目的。在化工、煉油、醫(yī)藥、石化、輕紡、石油天然氣等行業(yè)的蒸餾、吸收、解吸、萃取及氣體的洗滌、冷卻、增濕、干燥的單元操作中得到廣泛的應(yīng)用，是生產(chǎn)中最重要的設(shè)備之一。 塔式容器的主要特點(diǎn)：體型高，長(zhǎng)寬比大，荷載重，塔身除了承受壓力載荷、溫度載荷外，還承受風(fēng)載荷、地震載荷和重量載荷。塔式容器的支座通常為裙式支座，塔式的整個(gè)重量都是由裙座支承。地腳螺栓又將裙座固定在基礎(chǔ)上。對(duì)于直徑較小的塔式容器也有采用耳座、圈座等支承方式。也有由操作平臺(tái)連成一體的塔群或排

2、塔。 塔式容器的種類： 從結(jié)構(gòu)考慮：等直徑等壁厚塔；等直徑不同壁厚塔；變徑塔等。 從塔內(nèi)件考慮：空塔；填料塔；板式塔等。,塔式容器設(shè)計(jì)的有關(guān)參考標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范： 1. GB50011-2001建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范 2. GB50009-2001建筑結(jié)構(gòu)載荷規(guī)范 3. SH 3098-2000 石油化工塔器設(shè)計(jì)規(guī)范 4. SH 3048-1999 石油化工鋼制設(shè)備抗震設(shè)計(jì)規(guī)范 SH3098 5. HG 20652-1998 塔器設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定 6 JB/T4710,JB/T4710-2005鋼制塔式容器,一、總則 1.適用范圍 適用于H/D5，且高度H10m裙座自支承的塔式容器： H總高(第23頁(yè)圖8-6）

3、； D塔殼的公稱直徑。 對(duì)不等直徑塔式容器：,JB/T4710-2005鋼制塔式容器,一、總則 塔式容器必須是自支承的。 適用范圍是考慮下述因素制定的： a. 塔式容器振動(dòng)時(shí)只作平面彎曲振動(dòng)； b. 高度小的塔式容器截面的彎曲應(yīng)力小，計(jì)算壁厚取決于壓力或最小厚度。,塔式容器屬于高聳結(jié)構(gòu)，其承受的載荷除考慮設(shè)計(jì)壓力與設(shè)計(jì)溫度一起作為載荷條件外，還要考慮風(fēng)載荷、地震載荷、重量載荷、偏心載荷等的作用。由于以上諸多載荷的存在，塔式容器的計(jì)算方法也不同于一般的壓力容器。高塔在壓力較低時(shí)，風(fēng)載荷、地震載荷決定了塔器的壁厚；而低矮的塔器的壁厚大多數(shù)取決于壓力載荷和最小壁厚。 由于風(fēng)載荷和地震載荷的計(jì)算都是動(dòng)

4、力計(jì)算，在作動(dòng)力計(jì)算時(shí)，可視塔器為一底端固定的懸臂梁。其振動(dòng)形式為剪切振動(dòng)或彎曲振動(dòng)，有時(shí)也可為 剪、彎聯(lián)合振動(dòng)。當(dāng)H/D4時(shí)，以剪切振動(dòng)為主；4H/D10時(shí)為剪、彎聯(lián)合振動(dòng)；10H/D時(shí)以彎曲振動(dòng)為主。設(shè)計(jì)塔器時(shí)僅考慮彎曲振動(dòng)，忽略了剪切振動(dòng)，才使得自振周期和地震計(jì)算得以簡(jiǎn)化。這樣給設(shè)計(jì)工作帶來(lái)了極大方便。這樣作的結(jié)果，使自振周期變小，地震影響系數(shù)變大，計(jì)算出的地震載荷與地震彎矩較考慮剪切變形時(shí)大，設(shè)計(jì)上略趨于保守，但還是可行的。 本標(biāo)準(zhǔn)僅適用于裙座自支承的塔器，所謂裙座自支承是指由裙座支承在基礎(chǔ)上的獨(dú)立塔器，塔與塔之間，塔與框架之間毫無(wú)關(guān)連。這也使計(jì)算自振特性時(shí)得以方便。,JB/T4710

5、-2005鋼制塔式容器,JB/T4710-2005鋼制塔式容器,一、總則 2. 塔式容器應(yīng)考慮的載荷和工況 載荷： a. 壓力（含液柱靜壓力）載荷； b. 重力載荷； c. 風(fēng)載荷：順風(fēng)和橫風(fēng)向； d. 地震載荷：水平地震力和垂直地震力。,JB/T4710-2005鋼制塔式容器,一、總則 2. 塔式容器應(yīng)考慮的載荷和工況 工況： a. 安裝工況； b. 水壓試驗(yàn)工況； c. 操作工況； d. 檢修工況。,JB/T4710-2005鋼制塔式容器,一、總則 從載荷性質(zhì)上分：可以分為靜載荷和動(dòng)載荷 。 區(qū)別： a. 載荷大小、方向甚至作用點(diǎn)等不隨時(shí)間變化的是靜載荷，隨時(shí)間變化的是動(dòng)載荷。 b. 動(dòng)載

6、荷使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生加速度，引起結(jié)構(gòu)振動(dòng)。振動(dòng)過(guò)程中結(jié)構(gòu)的位移和內(nèi)力隨時(shí)間變化，因此，求出來(lái)的解是隨時(shí)間有關(guān)的系列，而靜載荷的解是單一的。 c. 動(dòng)載荷計(jì)算與結(jié)構(gòu)自身的振動(dòng)特征（如自振頻率或周期、振型與阻尼）有關(guān)，而靜載荷僅與載荷大小、約束條件有關(guān)。,JB/T4710-2005鋼制塔式容器,一、總則 3. 設(shè)計(jì)壓力與設(shè)計(jì)溫度 3.1對(duì)工作壓力小于0.1MPa的內(nèi)壓塔式容器、設(shè)計(jì)壓力取不小于0.1MPa； 3.2 真空塔式容器按承受外壓考慮，無(wú)安全控制裝置時(shí)，設(shè)計(jì)壓力取0.1 MPa； 3.3 由中間封頭隔成兩個(gè)或兩個(gè)以上壓力室的塔式容器應(yīng)分別確定其設(shè)計(jì)壓力； 3.4 塔式容器各部分在工作狀態(tài)下的金屬溫

7、度不同時(shí)，可分別設(shè)定每部分的設(shè)計(jì)溫度； 3.5 裙座殼的設(shè)計(jì)溫度取使用地區(qū)月平均最低氣溫的最低值加20。,JB/T4710-2005鋼制塔式容器,一、總則 4. 腐蝕裕量與最小厚度 腐蝕裕量（第8頁(yè)第5.2.5.2條） A. 容器的塔體。 a) 應(yīng)根據(jù)預(yù)期壽命和介質(zhì)；利用金屬材料的腐蝕速率確定腐蝕裕量； b) 各元件受到腐蝕程度不同時(shí)，分別確定其腐蝕裕量； c) 介質(zhì)：壓縮空氣，水或水蒸汽，材質(zhì)為碳素鋼或低合金鋼時(shí)，腐蝕裕量不小于1毫米。,JB/T4710-2005鋼制塔式容器,一、總則 B. 裙座和地腳螺栓 a) 裙座腐蝕裕量取C2=2mm； b) 地腳螺栓的腐蝕裕量，取C2=3mm。 C.

8、塔器內(nèi)件及附件的腐蝕裕量（參考） 結(jié)構(gòu)形式 受力狀態(tài) 腐蝕裕量C2 不可拆卸或不能 受力 取塔殼腐蝕裕量 從人孔取出 不受力 取塔殼腐蝕裕量的1/2 可拆卸并可 受力 取塔殼腐蝕裕量的1/4 從 人孔取出 不受力 0,JB/T4710-2005鋼制塔式容器,一、總則 5. 最小厚度 A. 容器殼體 a) 碳素鋼、低合金鋼制為2/1000的內(nèi)直徑、且不小于3毫米；（HG20652規(guī)定為4mm） b) 高合金鋼制，不小于2mm。 （HG20652規(guī)定為3mm）,JB/T4710-2005鋼制塔式容器,一、總則 5. 最小厚度 B. 裙座殼和地腳螺栓 a) 裙座殼的最小厚度沒(méi)有要求，但規(guī)范規(guī)定裙座殼

9、的各意厚度不得小于6mm。 b) 地腳螺栓小徑，規(guī)范并無(wú)限制，但工程上一般不小于M24，最大不超過(guò)M100。,JB/T4710-2005鋼制塔式容器,一、總則 6. 材料的選用 A 受壓元件 選用按GB150.2-2011規(guī)定； B 非受壓元件 材料標(biāo)準(zhǔn)、焊接性能良好； C 裙座材料 按受壓元件用鋼要求選用，因?yàn)槿棺鶜んw支撐塔體的真?zhèn)€重量，他的破壞直接影響塔器的正常使用。 SH3098石油化工塔器設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定,JB/T4710-2005鋼制塔式容器,一、總則 6. 許用應(yīng)力 A. 塔式容器殼體（含裙座殼體）按GB150.2一章選取。,JB/T4710-2005鋼制塔式容器,一、總則 7載荷組合

10、系數(shù)K 長(zhǎng)期載荷效應(yīng)與短期載荷效應(yīng)不同。 方法是在應(yīng)力組合后，其許用應(yīng)力（強(qiáng)度或穩(wěn)定）乘以一個(gè)等于1.2的載荷組合系數(shù)K。 在地震載荷、風(fēng)載荷的作用下，計(jì)算殼體和裙座,JB/T4710-2005鋼制塔式容器,二、結(jié)構(gòu) 1. 裙座的型式，分為圓筒形和圓錐形兩種。 要求：圓錐形裙座的半錐頂角不超過(guò)15，無(wú)論圓筒形或圓錐形裙座殼其名義厚度不得小于6mm。 選擇：1)一般選圓筒型裙座； 2）下列情況時(shí)，選圓錐型 a 由于地腳螺栓數(shù)量多，且保持一定的螺栓間距 b 需要增加裙座筒體的截面慣性矩 c 需要降低混凝土基礎(chǔ)頂面的壓應(yīng)力。,JB/T4710-2005鋼制塔式容器,二、結(jié)構(gòu),JB/T4710-200

11、5鋼制塔式容器,二、結(jié)構(gòu) 2. 筒體與裙座的連接型式 分為對(duì)接和搭接兩種， 對(duì)接要求：裙座殼體外徑與塔體封頭外徑相等。搭接分為搭接在封頭與搭接在筒體上兩種。 下列情況應(yīng)開(kāi)坡口： 1）可能引起橫向振動(dòng)的高塔（H/D20); 2）塔釜為低溫操作的塔式容器； 3）裙座與下封頭焊縫可能產(chǎn)生熱疲勞時(shí)； 4）裙座名義厚度8mm時(shí)。,JB/T4710-2005鋼制塔式容器,二、結(jié)構(gòu) 2. 筒體與裙座的連接型式 搭接分別在搭接在封頭與搭接在筒體上2種,JB/T4710-2005鋼制塔式容器,二、結(jié)構(gòu) 3. 當(dāng)塔殼封頭由多塊板拼接制成時(shí)，拼接焊縫處的裙座殼應(yīng)開(kāi)缺口，如下圖所示。,JB/T4710-2005鋼制塔

12、式容器,二、結(jié)構(gòu) 4當(dāng)塔式容器下封頭的設(shè)計(jì)溫度大于或等于400時(shí)，應(yīng)設(shè)置隔氣圈。 隔氣圈結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖7-6、圖7-7； 隔氣圈至封頭切線的尺寸 L可參照標(biāo)準(zhǔn)釋義表3-1。 隔氣圈作用： 空氣隔離，緩解了焊縫處溫差應(yīng)力過(guò)高， 或溫差變化過(guò)大的情況，避免裙座與塔殼的連接焊縫處產(chǎn)生較大的溫差應(yīng)力，造成破壞。,JB/T4710-2005鋼制塔式容器,二、結(jié)構(gòu) 5. 塔式容器操作過(guò)程中，可能有氣體逸出積聚在裙座與塔底封頭之間的死區(qū)中，它們有些是易燃，易爆的氣體，有些是具有腐蝕作用的氣體，會(huì)危及塔器正常操作或檢修人員的安全，故設(shè)置排氣孔，如圖所示。 排氣孔在裙座有保溫或防火層時(shí)，應(yīng)改為排氣管。,JB/T471

13、0-2005鋼制塔式容器,二、結(jié)構(gòu) 5.裙座上部排氣孔、排氣管 裙座上部應(yīng)均勻設(shè)置排氣孔； 當(dāng)裙座與封頭拼接焊縫處有缺口時(shí)，可不設(shè) 裙座有保溫或防火層時(shí)，應(yīng)設(shè)置排氣管。 規(guī)格、數(shù)量及尺寸見(jiàn)表74、表75。,JB/T4710-2005鋼制塔式容器,二、結(jié)構(gòu) 6. 地腳螺栓座 由基礎(chǔ)環(huán)、筋板、蓋板和墊板組成，結(jié)構(gòu)如圖所示，該結(jié)構(gòu)適用于予埋地腳螺栓和非予埋地腳的情況。,JB/T4710-2005鋼制塔式容器,二、結(jié)構(gòu),JB/T4710-2005鋼制塔式容器,二、結(jié)構(gòu) 下圖為中央地腳螺栓座結(jié)構(gòu)，優(yōu)點(diǎn)是地腳螺栓中心圓直徑小，用于地腳螺栓數(shù)量較少，需予埋。 對(duì)塔高較小的塔式容器，地腳螺栓座可簡(jiǎn)化成單環(huán)板結(jié)

14、構(gòu)。 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；缺點(diǎn)：地腳螺栓座整體剛度不足。,JB/T4710-2005鋼制塔式容器,二、結(jié)構(gòu),JB/T4710-2005鋼制塔式容器,三、計(jì)算 （1） 塔式容器的計(jì)算： 自振周期 地震載荷水平地震力和垂直地震力； 風(fēng)載荷順風(fēng)向風(fēng)振和橫風(fēng)向風(fēng)振； 塔的撓度計(jì)算等四部分。 自振周期用作地震載荷計(jì)算； 地震載荷、風(fēng)載荷用作截面彎矩計(jì)算； （2）應(yīng)力校核： 殼體軸向應(yīng)力校核； 裙座殼軸向應(yīng)力校核； 地腳螺栓座計(jì)算； 裙座與塔殼連接焊縫校核； 塔體法蘭當(dāng)量設(shè)計(jì)壓力等。,JB/T4710-2005鋼制塔式容器,除JB/T 4710 中的計(jì)算外，還需要： 按GB150進(jìn)行的筒體、封頭、開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算

15、等； 局部應(yīng)力計(jì)算； 填料支撐粱、柵板等強(qiáng)度計(jì)算等。,JB/T4710-2005鋼制塔式容器,（2）計(jì)算時(shí)所需準(zhǔn)備計(jì)算條件： 1）工藝必要的給定條件 2）塔設(shè)備設(shè)置地區(qū)的自然條件 地震設(shè)防烈度只考慮79度； 設(shè)計(jì)地震加速度對(duì)應(yīng)0.10.4g； 設(shè)計(jì)地震分組分一、二、三組； 可按GB50011-2001建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范 場(chǎng)地土類別分、四類； 基本風(fēng)壓值 可按GB50009-2001建筑結(jié)構(gòu)載荷規(guī)范 基本風(fēng)壓值取所在地10m高度50年一遇10min最大平均風(fēng)速為基本風(fēng)速；基本風(fēng)壓值計(jì)算公式： 地面粗糙度分A、B、C、D四類；,JB/T4710-2005鋼制塔式容器,3）塔體的設(shè)計(jì)壓力、設(shè)計(jì)溫度，塔

16、體（包括封頭）材料及厚度附加量，裙座材料及厚度附加量，塔殼焊接接頭系數(shù)，塔體與裙座的焊接結(jié)構(gòu)等； 4）偏心懸掛的附屬設(shè)備的重量確定（最小、操作及最大重量）； 5）確定危險(xiǎn)截面位置；一般來(lái)說(shuō)，危險(xiǎn)截面為： a. 塔器裙座底截面。 b. 裙座上開(kāi)設(shè)人孔、引出管孔的中心位置截面。 c. 塔器筒體與裙座對(duì)接焊縫（或搭接）處截面。 d. 塔體等直徑筒節(jié)上筒體壁厚變化處截面。 e. 塔體筒體直徑變化的截面。,JB/T4710-2005鋼制塔式容器,6）對(duì)塔體進(jìn)行分段： 在作自振周期、地震載荷計(jì)算中分段與質(zhì)量的不均勻變化有關(guān)，一般把塔分為9段； 作風(fēng)載荷計(jì)算時(shí)分段方法可不同于前者，分段越多，就越接近于實(shí)際的

17、風(fēng)載荷分布情況，塔體分段原則為： a. 危險(xiǎn)截面處必須分段； b. 每一段幾何形狀沒(méi)有突變，每一段應(yīng)是一個(gè)幾何連續(xù)體。如直徑、壁厚相等的圓筒，半頂角不變的錐殼。 c. 每一段的剛度連續(xù)，即要求分段的殼體厚度相等。 d. 每一段質(zhì)量分布沒(méi)有突變，如筒體中有一定液位，氣液分界面必須分開(kāi)。,JB/T4710-2005鋼制塔式容器,三、計(jì)算 （1） 名詞術(shù)語(yǔ)： 自由度：指振動(dòng)過(guò)程中任何瞬時(shí)都觸完全確定系統(tǒng)在空間的幾何位置所需的獨(dú)立坐標(biāo)數(shù)目。 振型： 振動(dòng)時(shí)任何瞬間各點(diǎn)位移之間的相對(duì)比值，即整個(gè)體系具有的確定的振動(dòng)形態(tài)。一般取前三個(gè)振型，如下圖所示。 自振周期： 設(shè)備以某固有頻率作自由振動(dòng)時(shí)的振動(dòng)周期稱

18、為自振周期。,體系的振動(dòng)是由對(duì)稱各振型的諧振疊加而來(lái)的復(fù)合振動(dòng)。,JB/T4710-2005鋼制塔式容器,三、計(jì)算,JB/T4710-2005鋼制塔式容器,三、計(jì)算 C高振型計(jì)算 按附錄計(jì)算，對(duì)等直徑、等壁厚的塔式容器，可近似?。?T2=1/6T1 T3=1/18T1,JB/T4710-2005鋼制塔式容器,三、計(jì)算,JB/T4710-2005鋼制塔式容器,三、計(jì)算 2. 水平地震力和垂直地震力 名詞術(shù)語(yǔ)： 震源：地殼內(nèi)發(fā)生斷層破壞的一點(diǎn)，實(shí)際上斷層面積很大，很難確定其中的一點(diǎn)，一般采用其幾何中心代替。 震中：震源在地表面的投影。 震中距：地表面上任一點(diǎn)距震中的直線距離。 震級(jí)：表示地震大小的尺度，用震源釋放能量大小度量。 烈度：某一地區(qū)地面各類結(jié)構(gòu)物和建筑物宏觀破壞程度。 基本烈度：指在一定期限內(nèi)，一個(gè)地區(qū)可能普遍遭遇到的最大烈度，基本烈度為50年超越概率為10%的烈度。 設(shè)防烈度：按國(guó)家規(guī)定的權(quán)限批準(zhǔn)作為一個(gè)地區(qū)抗震設(shè)防依據(jù)的地震烈度。,JB/T4710-2005鋼制塔式容器,三、計(jì)算