钢制塔式容器

第九章钢制塔式容器第一节塔式容器结构【学习目标】学习JB/T4710-2005《钢制塔式容器》，了解钢制塔式容器结构及制造、检验与验收要求。

一、JB/T4710《钢制塔式容器》标准简介JB/T4710-2005《钢制塔式容器》标准规定了钢制塔式容器的设计、制造、检验与验收要求。

该标准适用于设计压力不大于35MPa，高度H大于10m、且高度H与平均直径D之比大于5的裙座自支承钢制塔式容器。

二、钢制塔式容器结构塔式容器结构示意图见图9-1。

图9-1 塔式容器结构示意图1、塔体塔体的塔壳及接管等元件的结构型式和要求应满足GB150的有关规定。

2、裙座裙座分为圆筒形和圆锥形两种型式。

圆锥形裙座的半锥顶角θ不宜超过15°，裙座壳的名义厚度不应小于6mm。

3、裙座与塔壳的连接型式裙座和塔壳的连接可采用对接或搭接型式。

图9-2 裙座壳与塔壳的对接型式图9-3 裙座壳与塔壳的搭接型式①采用对接型式时，裙座壳的外径宜与相连塔壳封头外径相等，裙座壳与相连塔壳封头的连接焊缝应采用全焊透连续焊。

其焊接结构及尺寸见图9-2。

②采用塔接型式时，搭接部位可在塔壳封头上，见图9-3a)、b)，也可在圆筒体上，见图9-3c)、d)。

具体要求如下：a）当裙座壳与封头搭接时，搭接部位应位于封头的直边段。

此搭接焊缝至封头与圆筒连接的环向连接焊缝距离宜在（1.7～3）δns范围内，但不得与该环向连接焊缝连成一体。

b）当裙座壳与圆筒搭接时，此搭接焊缝至封头与圆筒连接的环向连接焊缝距离不应小于1.7δn，封头的环向连接焊缝应磨平，且应按JB/T4730要求100%无损检测合格。

c）搭接接头的角焊缝应填满。

4、当塔壳封头由多块板拼接制成时，拼接焊缝处的裙座壳宜开缺口，缺口型式及尺寸见图9-4和表9-1。

图9-4 裙座壳开缺口型式5、排气孔、排气管和隔气圈①无保温（保冷、防火）层的裙座上部应均匀设置排气孔，排气孔规格和数量按表9-2规定。

二. 钢制塔式容器的适用范围●JB/T 4710-2005《钢制塔式容器》●独立标准；●适用于H/D＞5，且高度H＞10m裙座自支承的塔式容器；●H —总高(基础环板下表面至塔器上封头切线处的高度）；● D —塔壳的公称直径。

●对不等直径塔式容器（加权平均值）：D=D1 L1/H + D2 L2/H +···●不适用于带有拉牵装置的塔器（如：烟囱）；●不适用于带有夹套的塔式容器。

塔式容器必须是自支承的。

适用范围是考虑下述因素制定的：a. 塔式容器振动时只作平面弯曲振动；b.高度小的塔式容器截面的弯曲应力小，计算臂厚取决于压力或最小厚度。

钢制塔式容器设计参数1①塔式容器应考虑的载荷：5.1.4 P8a. 压力载荷:设计压力；液柱静压力（当液柱静压力小于5%的设计压力时可忽略不计）；试验压力；b. 重力载荷：塔器空重：包括塔器壳体（圆筒和封头）、裙座和附件（如接管、管嘴、人孔、法兰、支承圈、支座和不可拆的内件等）的重力载荷；可拆的内件重力载荷：如填料（催化剂）、可拆塔盘板、除沫器、催化剂等的重力载荷；物料的重力载荷：指正常工作状态下物料的最大重量。

对于固体物料（颗粒料或粉料），应按堆积密度计算重力载荷；试压（或试漏）液体的重力载荷；隔热材料重力载荷：如保温或保冷层及其支持件的重力载荷；其他附件的重力载荷：如与塔直接连接的钢平台、扶梯、工艺配管及管架等附件的重力载荷。

c. 风载荷：顺风和横风向；d. 地震载荷：水平地震力和垂直地震力（沿塔高成倒三角形分布）；e.偏心载荷；f.管道外载荷（管道推力和力矩）；g.由塔外部附件（如管架、支座或其他悬挂在塔器上的设备）引起的外载荷；h.由于热膨胀量或线膨胀系数的不同引起的作用力。

②塔式容器应考虑的工况：a. 安装工况；b. 水压试验工况；c. 操作工况；d. 检修工况。

③从载荷性质上分：可以分为静载荷和动载荷a. 载荷大小、方向甚至作用点等不随时间变化的是静载荷，（如压力载荷，重力载荷）；随时间变化的是动载荷,（如风载荷，地震载荷）b. 动载荷能使结构产生加速度，引起结构振动。

塔式容器制造规范1 适用范围本程序规定了塔式容器制造、试验、检验和验收的方法和技术要求;适用于本公司制造的裙座自支承钢制塔式容器;2 总则本公司塔式容器的制造、检验和验收除符合本指导书的规定外,还应遵照国家及行业颁布的有关法令、法规和标准及本公司其它相应规程的规定,并符合图样和专用工艺文件的要求;3塔式容器结构塔式容器结构和零部件名称见图3-1;4材料4.1 用于制造塔式容器受压元件的材料必须具有钢材生产单位的钢材质量证明书和确认标记,且应符合TSG R0004《固定式压力容器安全技术监察规程》和GB150.1～GB150.4《压力容器》中的有关规定;4.2塔式容器的壳体、封头、设备法兰、M36以上（含M36）的设备主螺栓及公称直径≥250mm 的接管和管法兰等主要受压元件和一般受压元件需按TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》、GB150.1～150.4-2011《压力容器》、图样规定及用户要求进行复验的材料应按规定进行复验,复验结果应符合有关标准或图样的要求;4.3 焊接材料应符合NB/T47018.1～47018.7《承压设备用焊接材料订货技术条件》的规定;5制造、检验与验收5.1 塔式容器制造检验的主要流程见图5-1;5.2 下料及坡口加工5.2.1下料前应根据容器结构及尺寸和材料情况编制容器主体（筒体、封头）及裙座筒体下料排版图;应使塔盘支持圈(或填料栅板支持圈)等内构件与塔壁焊接位置避开塔体的B类接头焊缝,使各人孔、接管等位置尽量避开塔体的A、B类接头焊缝;5.2.2封头为热压成型时,与封头连接的筒节其展开料应根据封头实测周长来决定;与设备法兰连接的筒节及与旋压封头连接的筒节其展开料可按中径尺寸展开;5.2.3 塔体料总长,排料时应考虑焊缝收缩量的影响;一般碳钢筒节按每段增加1～1.5ｍｍ、不锈钢筒节按每段增加2～3ｍｍ考虑;5.2.4 下料可采用机械加工、氧乙炔焰和等离子等方法进行切割,如采用氧乙炔焰和等离子等方法进行切割,应将切割面熔渣和氧化皮清理干净,并用砂轮打磨呈金属光泽;5.2.5对接接头坡口一般应采用机械加工,如采用氧乙炔焰和等离子等方法切割坡口,应将切割面熔渣和氧化皮清理干净,并用砂轮打磨呈金属光泽;坡口表面不得有裂纹分层夹渣等缺陷;5.2.6 对标准抗拉强度下限值Rm≥540MPa的钢材及Cr-Mo低合金钢材经火焰气割的坡口表面,应进行磁粉或渗透检测;当无法进行磁粉或渗透检测时,应有专用切割工艺保证坡口质量; 5.2.7 筒体料刨边后,长度、宽度允差为±1㎜,两对角线长度差应不大于2㎜;5.2.8 塔内件的下料尺寸应根据其是否预留机械加工余量来决定,对不进行机械加工的内件,其未注尺寸公差的尺寸按GB/T1804《一般公差未注公差的线性和角度尺寸的公差》的c级精度,下料后去净零件边缘上的棱角、毛刺、割瘤、熔渣等;5.3 塔体筒节按《筒体制造通用工艺规程》进行制造和验收;塔体各筒节制成后,各筒节两端面不平度不大于1㎜；并按排版图标注各筒节编号;图3-1 塔式容器结构示意图5.4 封头按《封头制造通用工艺规程》进行制造和验收;5.5 裙座的制造应符合NB/T47041《塔式容器》中的相关要求,裙座的总长尺寸及展开长度应参考下封头实际成型尺寸确定;5.6 塔体组装5.6.1 塔式容器外形尺寸偏差应符合图5-2和表5-1的规定;5.6.2 筒体应按排版图规定进行组装;5.6.3 组装时应在两端用φ0.5㎜细钢丝拉线检查筒体直线度,合格后方可将各筒节间B类焊接接头按专用焊接工艺进行点焊;5.6.4分段交货的塔体,应进行预组装,预组装后塔体直线度应符合本规程的规定;在各段塔体分段处端口距分段端面50～100㎜处划出圆周基准线,并划出纵向组对方位,且打上样冲眼,用油漆标识(不锈钢用中性笔标识),供组装校正用；并在分段口处内侧加支撑,防止吊运过程中塔体产生变形;5.6.5对于用法兰连接的塔节,组对时应先检查塔体直线度和塔节与法兰的垂直度合格后,才能将塔节与法兰进行点焊;5.6.6 裙座与塔壳的组装5.6.6.1将裙座置于平台上,将塔体下封头与裙座立式组装,检查封头端面至平台的距离四周均相等,即可将封头与裙壳点焊;下封头由多块板拼接制成时,拼接焊缝处裙座应按图纸要求开缺口;5.6.6.2 在裙座壳上划距封头端面为a的圆周基准线,在塔体筒节上划距离端面为b的圆周基准线,见图5-3所示;组装时,应使塔体筒节与裙座同轴,检测两条基准线之间的距离(即a＋b＋间隙)保持四周相等进行点焊;5.7 塔体划线5.7.1将塔体水平卧置于滚胎上,按排版图确定的中心线方位,将其转至侧面,在一端侧面铅垂吊线,找出准确的相切点A,然后在另一端吊线,找出切点A＇,转至顶部后划出中心线AA＇,A点的位置可参照多条纵缝与AA＇的平行度情况来校对和适当调整,最后确定出准确的一条中心线AA＇,按两端部筒体的实测外周长等分,分别划出B、C、D和B＇、C＇、D＇各点,则AA＇、BB＇、CC＇、DD＇为塔体的四条方位直线;如图5-4示;5.7.2根据总图及管口方位图要求在塔体上划人孔、接管开口中心位置线,打样冲眼,用油漆标识(不锈钢设备用中性笔标识);图5-2 塔式容器外形尺寸偏差图图5-35.7.35.7.4 ,5.7.5以塔体或各塔体段下端部位的基准圆周线为基准,用长钢卷尺一次丈量标注,划出各层塔盘支持圈或填料栅板支持圈的高度位置点,过各支持圈位置点划与基准圆周线平行的环向组装线,在各层塔内件安装的中心位置及起止位置点均打上样冲眼,并用油漆标识(不锈钢设备用中性笔标识);要求相邻两层支持圈位置线的间距允差不得超过±1.5㎜,任意两层支持圈位置线的间距允差在20层内不得超过±5㎜; 5.8 塔内件的制造及安装 5.8.1 塔内件的制造5.8.1.1 塔内件(塔盘板、降液板、受液盘等)下料后须校平,对允许成叠机械加工的塔内件,要求作基准的一边齐平,其余三边留有3㎜～4㎜余量,对齐压紧,点焊固定,划出外形尺寸线;5.8.1.2塔内件在压力机上压形和折弯后应符合图纸尺寸要求,其未注尺寸公差按GB/T1804-2000的c 级精度,降液板折弯部位与塔壁连接处形状应准确放样制成; 5.8.1.3 塔盘各零部件内外边缘毛刺应去净;5.8.1.4 塔盘板的局部不平度在300㎜长度内均不得超过2㎜,整个板面内的弯曲度按表5-2的规定;-0.1得超过±6㎜;5.8.1.7 舌形塔盘板相邻固定舌片中心距的允差不得超过±1㎜,任意固定舌片中心距的允差不得超过±6㎜,固定舌片在任意方向上的弯曲度不得超过0.5㎜;5.8.1.8 圆泡帽塔盘板相邻气管孔的孔距允差不得超过±2.5㎜,其任意孔距的允差不得超过±6㎜,升气管与塔盘板制成一体后,每个升气管顶面至塔盘板面的高度按升气管顶面垂直四点测量,测量值与升气管名义高度差不得超过±1㎜;5.8.1.9对大直径薄壁塔体,塔内件安装前,应在各塔段两端及中间适当位置加支撑,防止筒体失圆;5.8.2 塔内件安装之前,必须对塔内件按图样和JB1205《塔盘技术条件》进行检查验收,对支持圈、受液盘、降液板等塔盘固定件必须经验收合格后方可进行组装;5.8.3 塔盘固定件安装点焊顺序为：支持圈→受液盘→降液板,应严格按划线进行装焊,点焊后要逐层检查,固定件上表面与划线偏差不得大于1㎜,同时检查各层塔盘固定件的安装尺寸应满足下述要求,如有超差必须返工校正;a) 支持圈上表面在300㎜弦长上的不平度不得大于1㎜,整个上表面水平度偏差应符合表5-4的规定;b）c）受液盘的局部不平度在300㎜长度内,均不得大于2㎜;整个受液盘的弯曲度,当受液盘长度小于或等于4000mm时,不得大于3㎜；长度大于4000mm时,不得超过其长度的1/1000,且不大于7㎜;d) 主梁上表面的不平度在300㎜长度不得大于1㎜,其弯曲度允差为梁的长度的1/1000,且不得超过7㎜；其上表面与支持圈应在同一平面上,其水平度允差按表5-2的规定;e) 相邻两层支持圈的间距允差不得超过±3㎜,任意两层支持圈间距允差在20层内不得超过±10㎜;f) 降液板底部与受液盘上表面的垂直距离K的允差不得超过±3㎜,降液板与受液盘立边的距离D的允差不超过±35㎜;见图5-5所示;图5-5g) 降液板至塔内壁距离A,两支承板间距E及中间降液板间距B允差按图5-6的规定;图5-6h) 溢流堰安装后,堰高允差按表5-5的规定;5.8.4 为减少塔体焊后弯曲变形,保证支持圈焊后的水平度,应采用如下焊接顺序：a) 支持圈与塔体间角焊缝采取分散式和对称式的焊接方法；分散式和焊接顺序如下：第一步焊第1、5、9……各层支持圈,第二步焊第2、6、10……各层支持圈,第三步焊第3、7、11……各层支持圈,第四步焊第4、8、12……各层支持圈;对称式的焊接顺序如下：先焊0°方向,次焊180°方向,再焊90°方向,最后焊270°方向; b) 支持圈先焊下侧间断焊,后焊上侧连续焊;5.8.5 主梁、支梁与支持圈连接处焊缝应磨平,清除焊渣飞溅; 5.8.6 支持圈焊后应校正,其上表面水平度应符合表5-4的规定;5.8.7塔盘固定件安装完毕,检查其安装尺寸应符合上述规定验收合格后,按不同型式尺寸的塔盘,任取图样上规定的数量各一套进行试装;安装后塔盘水平度应符合表5-6的规定;5.9 5.9.1 塔体上人孔、接管开口位置线,经检验员严格检查,确认无误后方能开孔; 5.9.2 为防止或减少塔体开孔及焊接时变形,在施工过程中采取以下措施：a) 对人孔和DN 大于300㎜的接管开孔,焊接前在距开口边缘100㎜附近加支承,以防塔体变形;b) 对塔体同一侧有成一行分布的人孔接管,应采用分散法焊接各人孔接管,严禁几个焊工同时焊一个人孔或相邻几个人孔;c) 焊接时,对塔体采用合理的支承；焊接人孔内侧D 类焊接接头时,支承点放在塔体的两端,且人孔方向朝下；焊接人孔外侧D类焊接接头时,支承点宜放在塔体中间位置,人孔方向朝上;6 产品焊接试件6.1工艺人员应依据相关标准和设计文件的规定确定是否需要制备产品焊接试件及产品焊接试件的数量与要求;产品焊接试件的制备应符合TSG R0004 《固定式压力容器安全技术监察规程》和GB150.1～150.4 《压力容器》的规定;6.2 制备产品焊接试件的要求6.2.1 试件的材料必须是合格的,且与容器筒体用材具有相同标准、相同牌号、相同厚度、相同热处理状态;6.2.2 试件的下料尺寸为500×260 mm,试件的宽度方向必须与轧制方向一致;6.2.3 试件应由施焊罐体的焊工,采用施焊罐体时相同的条件、过程、焊接工艺在筒节A类纵向焊接接头延长部位与筒节同时进行施焊;6.2.4 试件焊完后,应在对角上做识别标记,识别标记包括材料标记移植、试件编号和检验确认标记;标记打在先完成盖面焊缝一侧;6.2.5 有热处理要求的容器,其试件应和罐体同炉进行热处理,热处理后进行力学性能试验; 6.2.6 试件应由检验人员进行外观检验,并符合表6-1的要求;6.2.7试件应进行100,以便在力学性能试验取样时避开缺陷；如需返修,返修工艺与所代表的焊缝的返修工艺相同; 6.2.8 应在试件力学性能试验合格后,容器方能进行水压试验;6.3 产品焊接试件的检验与评定6.3.1 试件的检验项目按图样或相关标准的规定;6.3.2 试件的试验用试样,其尺寸、形状、取样部位及加工要求等均按相应的规定执行;6.3.3 试件的检验项目的试验方法、评定结果应符合NB/T47016《承压设备产品焊接试件的力学性能检验》和设计文件的有关要求;7 无损检测壳体、封头及受压元件上的焊接接头,经外观检查合格后,按图样和专用工艺的要求进行无损检测,并符合NB/T47013《承压设备无损检测》和本公司有关规程的规定;8 热处理8.1图样规定需要焊后消除应力热处理的容器,应在容器本体上所有焊接工作结束和缺陷消除后,并经总检合格后方能进行焊后消除应力热处理;8.2 焊后热处理应按GB150.4《压力容器第4部分制造、检验和验收》中8.2条规定和《焊后热处理通用工艺规程》及专用焊后热处理工艺进行;8.3 塔体热处理前应采取有效的防变形措施;8.4 塔体分段热处理时,其重复热处理长度不小于1500㎜,并对露在炉外的靠近炉部分1000㎜长度范围内采取保温措施;8.5 热处理应有时间与温度曲线的实测记录;9 耐压试验和泄漏试验9.1 塔式容器的开孔补强圈应在压力试验以前通入0.4～0.5Mpa的压缩空气检查接管、补强圈与壳体焊接接头的焊接质量;9.2 塔式容器的压力试验按《耐压试验及泄漏试验通用工艺规程》进行;灌水前对塔体增加支座、托架以防止充水后弯曲变形;9.3 图样规定要求进行气密性试验的容器的气密性试验应在塔式容器水压试验合格且全部附件组装完毕,并检验确认合格后进行;9.4耐压试验9.4.1耐压试验包括:液压试验、气压试验和气液组合压力试验;9.4.2塔式容器制成后应进行耐压试验,试验的种类、要求和试验压力应符合图纸规定;试验介质应符合GB150的要求;9.4.3对于不适宜进行液压试验的塔式容器,可采用气压试验和气液组合压力试验;9.5泄漏试验9.5.1泄漏试验包括气密性试验、卤素检漏试验和氦检漏试验等;9.5.2需进行泄漏试验时,试验的种类、要求和试验压力应符合图纸规定;10 铭牌压力试验合格后,按图样和《产品铭牌制作和安装通用工艺规程》的要求装订产品铭牌;11 油漆、包装耐压试验和泄漏试验合格后,按图样和《产品包装通用工艺规程》的要求进行油漆、包装;12 检验12.1 按工序进行工序检验,并做好质量记录;12.2 水压试验前,质检部门对容器进行总体检验,要求整体热处理的容器,应在整体热处理前进行总体检验;12.3 油漆、包装后,质检部门对容器进行最终检验,合格后办理入库（发运）手续;13分段分片交货的塔式容器13.1分段分片交货的塔式容器,在制造过程中应采取相关措施控制分段分片的尺寸,确保组装后的外形尺寸偏差满足要求;13.2现场组焊的对接接头坡口应符合图纸要求,并在坡口表面及内外边缘50mm的范围内涂可焊性防锈涂料;13.3与分段处相邻塔盘的支持圈和降液板应做好定位标记,便于现场组装;13.4采取必要的加固支撑措施以防止分段筒体在运输中变形;。

塔式容器在工艺上的作用：塔式容器是直立设备中的一种，它可使气液或液液两相之间进行紧密接触，达到传质及传热的目的。

在化工、炼油、医药、石化、轻纺、石油天然气等行业的蒸馏、吸收、解吸、萃取及气体的洗涤、冷却、增湿、干燥的单元操作中得到广泛的应用，是生产中最重要的设备之一。

塔式容器的主要特点：体型高，长宽比大，荷载重，塔身除了承受压力载荷、温度载荷外，还承受风载荷、地震载荷和重量载荷。

塔式容器的支座通常为裙式支座，塔式的整个重量都是由裙座支承。

地脚螺栓又将裙座固定在基础上。

对于直径较小的塔式容器也有采用耳座、圈座等支承方式。

也有由操作平台连成一体的塔群或排塔。

塔式容器的种类：从结构考虑：等直径等壁厚塔；等直径不同壁厚塔；变径塔等。

从塔内件考虑：空塔；填料塔；板式塔等。

国内塔设备相关标准1.(重要）JB/T4710-2005《钢制塔式容器》总则1.适用范围适用于设计压力不大于35MPa，H/D＞5，且高度H＞10m裙座自支承的塔式容器：塔式容器必须是自支承的。

适用范围是考虑下述因素制定的：a. 塔式容器振动时只作平面弯曲振动；b. 高度小的塔式容器截面的弯曲应力小，计算壁厚取决于压力或最小厚度。

本标准仅适用于裙座自支承的塔器，所谓裙座自支承是指由裙座支承在基础上的独立塔器，塔与塔之间，塔与框架之间毫无关连。

这也使计算自振特性时得以方便。

2.编号HGJ211--85《化工塔类设备施工及验收规范》总则中提到适用范围，塔的吊装，及分类。

3.HG 20652-1998 《塔器设计技术规定》4.SH 3098-2000 《石油化工塔器设计规范》同样也是由JB/T4710标准补充而来5.此外，塔设备的设计一般都离不开GB50011-2001《建筑抗震设计规范》和GB50009-2001《建筑结构载荷规范》6.JB/T1205-80（塔盘技术条件）本标准适用于石油、石油化工和化学工业用塔器的钢制筛板塔盘、浮阀塔盘、圆泡罩（帽）塔盘和舌形塔盘。

中华人民共和国行」卫标准SH 3098-2000石油化工塔器设计规范Specification for the design of petrochemical column2000-06-30发布2000-10-01实施国家石油和化学口巨业局发布中华人民共和国行业标准石油化工塔器设计规范Specification for the design of petrochemical columnSH 3098-2000主编单位: 中国石化集团兰州设计院主编部门: 中国石油化工集团公司批准部门: 国家石油和化学工业局国家石油和化学工业局文件国石化政发(2000) 239号关于批准《石油化工企业污水处理设计规范》等 10 项石油化工行业标准的通知中国石油化工集团公司:你公司报批的《石油化工企业污水处理设计规范》等10项石油化工行业标准草案，业经我局批准，现予发布。

标准名称、编号为:强制性标准:序号标准编号标准名称1. SH 3 095-2000 石油化工企业污水处理设计规范2. SH 3 097-2000 石油化工静电接地设计规范3. SH 3 098-2000 石油化工塔器设计规范(代替SYJ1 049-83)4. SH 3 099-2000 石油化工给排水水质标准(代替SHJ1 080-91)5. SH 3 100-2000 石油化工工程测量规范6. SH 3 010-2000 石油化工设备和管道隔热技术规范(代替SHJ1 0-90和SYJ1 022-83)7. SH 3 502-2000 钦管道施工及验收规范(代替SHJ5 02-82)8. SH 3 513-2000 石油化工铝制料仓施工及验收规范(代替SHJ5 13-90)9. SH 3 518-2000 阀门检验与管理规程(代替SHJ5 18-91)推荐性标准:序号标准编号标准名称1. S H/ T3 511-2000 乙烯装里裂解炉施工技术规程(代替SHJ5 11-89)以上标准自2000年10月1日起实施.被代替的标准同时废止.国家石油和化学工业局= 000年六月三十日前言本规范是根据中石化(1998) 建标字159号文的通知，由中国石化集团兰州设计院对《炼油厂塔器设计技术规定》SYJ1049-83进行修订而成。