容器和设备的支座,是用来支撑其重量,并使其固定在一定的位置上。在某些场合下制作还要承受操作是的振动,承受风载荷和地震载荷。
容器和设备的结构形式很多,根据容器与之身的形式,支座可分两大类,即卧式容器支座和立式容器支座。
一 卧式容器支座
常见的卧式容器和大型卧式储罐,换热器等多采用鞍座,它是应用的最广泛的卧式容器支座。但对于大直径薄壁容器和真空设备,为增加筒体支座处的局部刚度常采用圈座。小型设备常采用机构简单的支腿。
1 双鞍支座及制作标准
置于支座上的卧式容器,其情况和梁相似,由材料力学分析可知,梁弯曲产生的应力与支 点的数目和位置有关。当尺寸和载荷一定时,多支点在梁内产生的应力较小,因此支座数目似乎应该多些好。但对于大型卧式容器而言,当采用多支座时,如果各制作的水平高度有差异或地基呈现不均匀,或壳体不直不圆等微小差异以及容器不同部位受力挠曲的相对变形不同,使支座反力难以为个支点平均分摊,导致壳体应力正大,因而体现不出多做的优点,故一般情况下采用双支座。
采用双支座时,支座位置的选取一方面要考虑到利用封头的加强效应,另一方面又要考虑不是壳体中因荷重引起的弯曲应力过大,所以选取原则如下。
1双鞍卧式支座容器的受力状态可简化为受韵部载荷的外伸梁,由材料力学知,当外申长度A=0.207时。跨度中央的弯矩与支座截面处的弯矩绝对值相等,所以一般近似取A0.2l。其中L取两封头切线间距离,A为鞍座中心线至封头切线间距离。
2当鞍座临近封头时,则封头对支座处筒体有加强刚性效应,在满足A0.207下应尽量使a0.5R
此外,卧式容器由于温度或载荷变化时都会产生轴向的伸缩,因此容器两端的支座不能都
固定在基础上,必须有一段能在基础上滑动,以避免产生过大的附加力。通常的做法是将一个支座上的地脚螺旋孔做成圆形,并且螺母不上紧,使其成为活支座,而另一个支座仍未固定支座。还有一种是采用滚动支座,他克服了滑动摩檫力大的缺点,但结构复杂照价高。故一般只用在手里大的重要设备上。
对于鞍式支座的机构和尺寸,除特殊情况需要设计外,一般可根据设备的公称直径选用标准形式,目前鞍座标准为JB/T4712—1992.因为对于卧式容器,除了考虑操作压力引起的薄膜应力外,还要考虑容器重量在壳体上引起的弯曲,所以即使选用标准鞍座后,还要对容器进行强度和稳定性校核,这部分内容可参考相关标准。鞍座的结构如图12-18,它由横向直立筋板,轴向直立筋板和底板焊接而成,在于设备筒体相连处,有带加强垫板的和不带加强垫板的两种结构,图12-18为带垫板的结构。必须设置加强垫板的条件见JB/T4712-1992。加强垫板的彩料应与设备壳体相同鞍座的材料为Q235-A.F。
俺做的底板尺寸应保证基础的水泥面不被压坏。根据底板上的螺旋孔形状不同,又分为F型(固定支座)和S型(活动支座),除螺旋孔外,F型与S型各部分的尺寸相同。在一台容器上,F型和S型总是配对使用。活动支座的螺旋孔采用长圆形,地脚螺旋采用两个螺母,
第一个螺母拧紧后倒退一圈,然后用第二个螺母锁紧,以便能使鞍座在基础面上自由滑动。
鞍座标准分为轻型(A)和重型(B)两能大类,重型又分为BI-BV五种型号,见表12-16。
图12-18和表12-17给出了DN1000-2000mm轻型(A)带垫板,包角为120度的鞍座结构和参数尺寸。其他型号鞍座结构与参数尺寸以及允许载荷,材料与制造,检验,验收和安装技术要求详见JB/T4712-1992。
表12-6 各种型号的鞍座结构特征
型 式 | 适用公称直径 DN/mm | 结构特征 汽车投影 | 支座尺寸 |
轻型A | 1000-2000 2000-4000 | 120包角 焊制 四筋 带垫板 120包角 焊制 六筋 带垫板 信号浪涌保护器 | JB/T4712-1992 |
重型BI | 159-426 300-450 500-900 1000-2000 | 120包角 焊制 单筋 带垫板 120包角 焊制 双筋 带垫板 120包角 焊制 四筋 带垫板 120包角 焊制 六筋 带垫板 | |
重型BII | 1500-2000 2100-4000 | MOSFET裸片120包角 焊制 四筋 不带垫板 120包角 焊制 四筋 不带垫板 | |
重型BIII | 159-426 300-450 50-900 | 150包角 焊制 四筋 带垫板 120包角 焊制 六筋 带垫板 | |
重型BIV | 159-426 300-450 500-900 | 120包角 弯制 单筋 带垫板 120包角 弯制 双筋 带垫板 | |
重型BV | 159-426 300-450 500-900 | 120包角 弯制 单筋 不带垫板 120包角 弯制 双筋 不带垫板 | |
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鞍座标准的选用首先根据鞍座实际承载的大小,确定选用轻型(A)或重型鞍座,出对应的公称直径,再根据容器圆筒强度确定选用120或150包角的鞍座,标准高度下鞍座的许用载荷和各部分结构尺寸可以从表12-7和JB/T4712-1992中得到。
2圈式支座
圈式支座适用的范围是:因自身重量而可能在支座处造成壳体较大变形的薄壁容器,某些外压或真空容器,多于两个支座的长容器。圈座的结构如图所示。
3支腿
这种支座由于在与容器相连接处会造成严重的局部应力,因此一般只用于小型容器,支腿的结构如图所示。
二 立式容器支座
立式容器支座有四种:耳式支座 支承式支座 腿式支座和裙式支座。中小型直立容器常采用前三种支座,高大的塔设备这广泛的采用裙式支座。
1 耳式支座
耳式支座又称悬挂式支座,它由筋板和支角板组成,广泛应用于反应釜及立式换热器等治理设备上,优点是简单,轻便,但对器壁会产生较大的局部应力。因此,当设备较大或器壁较薄时,应在支座与器壁间加一垫板,垫板的材料最好与筒体材料相同,如不锈钢设备用碳钢作支座时,为防止器壁与支座在焊接过程中合金元素的流失,应在支座与器壁间加一个不锈钢垫板。图12-19是带有垫板的耳式支座。
耳式支座推荐用的标准为JB/T4725-1992,它将耳式支座分为两类,每类又有带垫板支座和不带两种,不带垫板的分别以AN和BN表示,见表12-8,表中支座允许载荷和容器公称直径DN。
图12-20和表12-19给出了A型,AN型耳式支座的结构及其系列参数尺寸。B型和BN型耳式支座的结构及其系类与参数尺寸参见JB/T4725-1992。
B型耳式支座有较宽的安装尺寸,故又称长脚支座,当设备外面包有保温层或者直接放置在楼板上时,宜采用B型耳式支座。
表12-8 耳式支座结构形式特征
型 号 | 支座号 | 适用公称直径/mm | 结构特征 |
A | 1-8 | DN300-4000 | 短壁、带垫板 |
AN | 1-3 | 短壁、不带垫板 |
B | 1-8 | 长壁、带垫板 |
BN | 1-3 | 长壁、不带垫板 |
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耳式支座标准选用的方法是:根据公称直径DN及估算的总重量Q值预算一标准支座,然后按JB/T4725-1992附录A的方法计算支座承受的实际载荷Q,其中Q为支座本体允许载荷,单位为kN,其值由表12-19及JB/T4725-1992查得。一般情况下还应校核支座处圆通所受的支座弯矩Ml,具体校核方法可参见JB/T4725-1992。
表12-9 A、AN型支座系类参数尺寸
支座号 | 支座本体允许载荷 | 适用容器公称直径 | 高度H | 底 板 | 筋 板 | 垫 板 | 地脚螺旋 | 支座质量 |
L1 | b1 | &1 | s1 | l2 | b2 | &2 | l3 | b3 | &3 | e | d | 规格 | A型 | AN |
1 2 3 4 5 6 7 8 | 10 20 30 60 100 150 200 250 | 300-600 500-1000 700-1400 1000-2000 1300-2600 1500-3000 1700-3400 2000-4000 | 125 160单点系泊系统 200 250 320 400 480 600 | 100 125 160 200 250 315 七芯电缆375 480 | 60 80 105 140 180 230 280 360 | 6 8 10 14 16 20双模卡 22 26 | 30 40 50 70 90 115 130 145 | 80 100 125 160 200 250 300 380 | 80 100 125160200250300380 | 4 5 6 8 10 12 14 16 | 160 200 250 315 400 500 600 720 | 125160200250315400480 600 | 6 6 8 8 10 12 14 16 | 2024304048607072 | 2424303030363636 | M20 M20M24M24M24M30M30M30 | 1.7 3.0 6.0 11.1 21.6 40.8 67.3 12 | 0.7 1.5 2.8 |
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2支承式支座
对于高度不大的中型设备,可采用支承式支座。支承式支座已经标准化,它分为AB两类,A类由钢板焊接而成,B类有钢管制作,两类都带垫板。它的形式特征见表12-10.图12-21表示1-4号A型支承式支座,图12-22表示B型支承式支座。
型 式 | 支座号 | 适用公称直径 | 结构特征 |
A | 1-6 | DN800-3000 | 钢板焊制,带垫板 |
B | 1-8 | DN800-4000 | 钢管焊制,带垫板 |
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关于支承式支座的其他内容可查标准:支承式标准JB/T4724-1992。
3 腿式支座
腿式支座与支撑式支座的最大区别在于:腿式支座是在容器的圆柱体部分,而支承式支座是支撑在容器的底封头上。
腿式支座已经标准化,它的形式特征见表12-11,制作形式见图12-23.
有关支座的具体形式,尺寸,选用可查阅标准:腿式支座JB/T4713-1992。
4 裙式支座
裙式支座是高大的塔设备最广泛采用的一种形式。它与前三种支座不同,目前尚无标准。它的各部分尺寸均需通过计算或实践经验确定。有关裙式支座的结构及其设计计算可参见JB/T4710-2005.
第2节 容器的开孔补强
化工容器不可避免的要开孔并往往接有管子或凸缘,容器开孔接管后在应力分布于强度方面将带来如下影响:开孔破坏了原有的应力分布并引起应力集中,较大的局部应力,再加上作用于接管上的各种载荷所产生应力,温度差造成的温差应力,以及容器材质和焊接缺陷等因素的综合作用,接管处往往会造成容器的破坏天,特别是在有交变应力及腐蚀的情况下变得更为严重。因此容器开孔接管后,必须考虑其补强问题。