钢制塔式容器JBT4710-2005

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1、①全国锅炉压力容器标准化技术委员会 2006第一期标准宣贯班 JB/T4710-2005 燃式客器 liLlp: // Email: ①全国锅炉压力容器标准化技术委员会 、总贝!J !■ •适用范围 堆式客器 ■适用于H]D>5,且高度〃> 10m裙座自支承 的塔式容器: ■ H—总高; ■ D—塔壳的公鶴辔岸* ■对不等直径塔式容器厂 H

2、 liLlp: // Email: ①全国锅炉压力容器标准化技术委员会 •、总则 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。 liLlp: // Email: liLlp: // Email: ①全国锅炉压力容器标准化技术委员会 •、总则

3、 2.塔式容器应考虑的载荷和工况 载荷: a-压力（含液柱静压力）载荷; b.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。 liLlp: // Email: liLlp: // Email: ①全国锅炉压力容器标准化技术委员会 •、总则 2.塔式容器应考虑的载荷和工况 工况: a.安装工况; b.水压试验工况; c. d.检修工

4、况。 从载荷性质上分: 可以分为静载荷和动载荷O liLlp: // Email: liLlp: // Email: 」全国锅炉压力容器标准化技术委员会 一、总则 2.塔式容器应考虑的载荷和工况 区别: a.载荷大小、方向甚至作用点等不随时间变化的是静载 荷，随时间变化的是动载荷。 b.动载荷使结构产生加速度，引起结构振动。振动过程 中结构的位移和内力随时间变

5、化，因此，求出来的解 是随时间有关的系列，而静载荷的解是单一的。 c.动载荷计算与结构自身的振动特征（如自振频率或周 期、振型与阻尼）有关，而静载荷仅与载荷大小、约 束条件有关。 liLlp: // Email: liLlp: // Email: ①全国锅炉压力容器标准化技术委员会 •、总则 g赛 3.设计压力与设计温度 对工作压力小于O.IMPa的内压塔式容器、设计 压力取

6、不小于O.IMPa； 由中间封头隔成两个或两个以上压力室的塔式容 器应分别确定其设计压力; 裙座壳的设计温度取使用地区月平均最低气温的 最低值加IOC。 liLlp: // Email: ①全国锅炉压力容器标准化技术委员会 一、总则 4.腐蚀裕量与最小厚度 腐蚀裕量 A.容器的塔体。 a）应根据预期寿命和介质；利用金属材料的腐蚀速率确 定腐蚀裕量; b）各元件受到腐蚀程度不同时，分别确定其腐蚀裕量

7、; c）介质：压缩空气，水或水蒸汽，材质为碳素钢或低合 金钢时，腐蚀裕量不小于1毫米。 liLlp: // Email: liLlp: // Email: •、总则 标准化技术委员会 4. 腐蚀裕量与最小厚度 腐蚀裕量 B.裙座和地脚螺栓 a） 裙座腐蚀裕量取Cz=2mm； b） 地脚螺栓的腐蚀裕量，取C2=3mmo ①全国锅炉压力容器标准化技术委员会 一、总则 5. 最小厚度 A.容器壳体 a） 碳素钢

8、、低合金钢制为2/1000的内直径、且 不小于4毫米； b） 高合金钢制，不小于3mm o liLlp: // Email: ①全国锅炉压力容器标准化技术委员会 一、总则 5.最小厚度 B.裙座壳和地脚螺栓 a）裙座壳的最小厚度没有要求，但规范规定裙座 壳的各意厚度不得小于6mm o b）地脚螺栓小径，规范并无限制，但工程上一般 不小于M24,最大不超过M100。 liLlp: // Email: ①全国锅炉压力容器标准化技术委员会

9、 一、总则 6.许用应力 A.塔式容器壳体（含裙座壳体） 按GB ISO材料一章选取。 liLlp: // Email: 标准化技术委员会 一、总则 6-许用应力 B.非受压元件，基础环，盖板和筋板，地脚螺 a） 地脚螺栓 Q235—A [a ]bt =147MPa 16Mn [a ]b. =170MPa 采用其他材料时ns^1.6 b） 基础环，盖板和筋板 碳素钢[a]b=147 MPa 低合金钢[CT] =170 MPa

10、 liLlp: // Email: ①全国锅炉压力容器标准化技术委员会 •、总则 7.载荷组合系数K 长期载荷效应与短期载荷效应不同。 方法是在应力组合后，其许用应力（强度或稳定: 乘以一个等于1・2的载荷组合系数K。 liLlp: // Email: ①全国锅炉压力容器标准化技术委员会 燃式客器 二、结构 1・裙座的型式，分为圆筒形和圆锥形两种。 要求：圆锥形裙座的半锥顶角不超过15 ,无论 圆筒形或圆锥形裙座壳其名义厚度不

11、得小于 6mm o liLlp: // Email: 构 结 、 二 ㊉全国锅炉压力容器标准化技术委i liLlp: // Email: liLlp: // Email: ①全国锅炉压力容器标准化技术委员会 燃式客器 1、结构 2.筒体与裙座的连接型式

12、分为对接和搭接两种，对接要求：裙座壳体外 径与塔体封头外径相等。搭接分为搭接在封头 与搭接在筒体上两种O liLlp: // Email: 标准化技术委员会 二、结构 2・筒体与裙座的连接型 ) liLlp: // Email: li

13、Llp: // Email: 1、结构 3.当塔壳封头由多块板拼接制成时，拼接焊缝处 的裙座壳应开缺口, 如下图所示。 标准化技术委员会 J 拼合舸头  结构 4.当塔式容器下封头的设计温度大于或等于400C时，应 liLlp: // Email: liLlp: // Email: 设置隔气圈, 如图所示。 liLlp: // Email: liLlp: // Email: ①全国锅炉压力容器标准化技术委员会 1、结构 5.塔式容器操作过程中，可能有气体逸出积聚在 裙座与塔底封头之

14、间的死区中，它们有些是易 燃，易爆的气体，有些是具有腐蚀作用的气体, 会危及塔器正常操作或检修人员的安全，故设 置排气孔，如图所示。 排气孔在裙座有保温或防火层时，应改为排气管。 liLlp: // Email: ♦ 二 标准化技术委员会 liLlp:

15、// Email: ①全国锅炉压力容器标准化技术委员会 二、结构 6.地脚螺栓座 由基础环、筋板、盖板和垫板组成，结构如图 所示，该结构适用于予埋地脚螺栓和非予埋地 的情况。 liLlp: // Email: • 1 FI * 7 O 一- 二 技术委员会

16、 liLlp: // Email: ①全国锅炉压力 二、结构 下图为中央地脚螺栓座结构，优点是地脚螺栓中 心圆直径小，用于地脚螺栓数量较少，需予埋。 liLlp: // Email: liLlp: // Email: 标准化技术委员会 优点：结构简单；缺点：地脚螺栓座整体刚度不 对塔高较小的塔式容器，地脚螺栓座可简化成单 环板结构。 liLlp: // Email: 嫁式零器 阳毘性克住十6〜了 构 结 、 二 化技术委员会

17、 liLlp: // Email: ①全国锅炉压力容器标准化技术委员会 三、计算 内容：自振周期；水平地震力和垂直地震力；顺风向风 振和横风向风振；塔的挠度计算四部分。 1.自振周期 A.名词术语： 自由度：指振动过程中任何瞬时都能完全确定系统在空 间的几何位置所需的独立坐标数目。 振型：振动时任何瞬间各点位移之间的相对比值，即整 个体系具有的确定的振动形态。 般取前三个振型，如下图所示。

18、 liLlp: // Email: 三、计算 」全国锅炉压力容器标准化技术委员会 (t)第二振型 (C)寝三银型 体系的振动是由对称各振型的谐振叠加而來的复合振动。 liLlp: // Email: bpv@ 三、计算 ①全国锅炉压力 B.模型的简化, 简化成一端自由.一端固定的悬臂梁，做平面弯 曲振动，对等直径、等壁厚的塔式容器，按弹性连续 体公式计算。不等直径或不

19、等壁厚的塔式容器按多自 标准化技术委员会 由度体系进行计算，方法: a） 首先将各段的分布质量聚缩成集中质量； b） 利用机械能守恒定律，并近似地给出振型函 数，即可得到自振周期公式，例如: y=yoWH)3,2 c） 一般仅限于基本振型，原因: 二、三振型函数 难以确定。 liLlp: // Email: bpv@ 三、计算 ①全国锅炉压力容器标准化技术委员会 三、计算 C.高振型计算 按附录计算，对等直径、等壁厚的塔式容器，可

20、 近似取： 7>1/67\ 丁3=1/187\ liLlp: // Email: bpv@ 三、计算 炉 压 力 D.影响自振周期的因素 单自由度体系, 自振周期T=2rr莎 标准化技术委员会 m 质点的质量； J——顶端作用单力时的挠度，为体系的柔度，对 塔式容器： —（///r＞）3 V= 3EI 3ttE5 liLlp: // Email: bpv@ 三、计算 liLlp: // Email: b

21、pv@ 三、计算 ①全国锅炉压力容器标准化技术委员会 球式客器 三、计算 2.水平地震力和垂直地震力 名词术语： •震源：地壳内发生断层破坏的一点，实际上断层面积很大 很难确定其中的一点，一般采用其几何中心代替。 •震中：震源在地表面的投影。 •震中距：地表面上任一点距震中的直线距离。 •震级：表示地震大小的尺度，用震源释放能量大小度量。 •烈度：某一地区地面各类结构物和建筑物宏观破坏程度。 liLlp: // Email: bpv@ 三、计算 ①全国锅炉压力容器标准化技术委员会 2.水平地震力和垂直地震力 名词术语: •基本烈度：指在一定期

22、限内，一个地区可能普遍遭遇 到的最大烈度，基本烈度为50年超越概率为10%的烈 度。 ・设防烈度：按国家规定的权限批准作为一个地区抗震 设防依据的地震烈度。 liLlp: // Email: bpv@ 三、计算 ①全国锅炉压力容器标准化技术委i 2.水平地震力和垂直地震力 名词术语: •设计基本地震加速度: 10%的地震加速度取值; 50年设计基准期超越概率为 ・七度区 八度区 九度区 ・ 0・lg 0.2g 0.4g • (0.15g) (0.2g)

23、 liLlp: // Email: bpv@ ①全国锅炉压力容器标准化技术委员会 2.水平地震力和垂直地震力 A.抗震设防目标 当遭遇到多遇地震时，塔式容器处于正常使用状态（工 作状态是弹性状态）；遭遇到相当于基本烈度时，结 构进入弹塑状态，遭遇到罕遇地震时，应控制其变形, 避免倒塌 liLlp: // Email: ①全国锅炉压力 标准化技术

24、委员会 a为地震影响系数，其值为zKp ,式中的 K为地震系数，0为动力放大系数；设计时可利用反 应谱曲线查取；n为振型参与系数;m为各质点质量, 球式客器 计算 B.水平地震力计算 计算理论：静力理论、动力理论、反应谱理论和 历程响应分析。 计算方法：对多自由度和无限自由度体系，采用 振型遇合法 a）公式 F=a q mg g为重力加速度。 liLlp: // Email: 三、计算 b）地震影响系数谱的特征 标准化技术委员会 =hA2^(T-5Tg)] a 5Tg

25、 liLlp: // Email: liLLp: 技术委员会 ①全国锅炉压力容器标准化技术委员会 三、计算 D制定该反应谱时，取阻尼比C=0.05； /?max=2.25o ii） 曲线由四部分组成： 上升段、平台段、下降区段1 （或称曲线下降段）和下降 区段2 （又称直线下降段）。 iii） 曲线有三个拐点，对应的自振周期为0

26、.01, Tg, 5Tg, Tg—土壤的卓越周期。与场地上类另和地震分组有关。 场地土壤分四类：I、ii、m、iv 地震分组分三组：第一组、第二组和第三组。 ①全国锅炉压力容器标准化技术委员会 三、计算 iv）曲线的平台段为加速度控制段；下降区段1为速度控 制段；下降区段2为位移控制段。 T很小时，结构刚度大，加速度控制，T很大结构很柔， 位移控制。 塔式容器实际阻尼不一定等于0・05,对曲线要修正。 liLlp: // Email: liLlp: // Email: 三、计算 衰减系数："0.9+左 斜率调整系数：n 1=0.02+（0.0

27、5■了 ）/8 标准化技术委员会 阻尼调整系数: 0.05 —g n 2=1+0.06 + 1.7^ 式中： <——塔式容器阻尼比。 曲线不同段修正效果不同，平台段最大，T=6 秒时各种阻尼比结果接近。 liLlp: // Email: ①全国锅炉压力容器标准化技术委员会 三、计算 C.垂直地震力。 垂直地震只有在八度区和九度区才需验算。 计算方法有：等效重力法；反应谱法和时程 响应分析。 ①全国锅炉压力 二、藩算方法 标准化技术委员会 底

28、截面处总的垂直地震力为F v =CT vmax^egg 然后将总垂直地震力分配到每个质点处，分配原则是 倒三角形， (7=1, 2, , n) 必匚0-0 即：Fvi社认” k=\ 需要说明的是，对任何计算截面只有当最大弯矩是地 震弯矩时，才考虑统计算截面的垂直地震力。 在塔式容器H/D>159或高度大于等于20m时，还应考 虑高振型的影响。 ①全国锅炉压力容器标准化技术委员会 三、计算 3 •顺风向风振和横风向风振 A.顺风向风振 a）名词术语 •风压：当风以一定速度运动时，垂直于风向的平面上 所受到的压力。 •基本风压：风载荷的基准压力，按我国荷载规范规定

29、 为十米高度处五十年一遇十分钟的最大平均风速，按 e=i/2pV2计算得出的，新标准规定，不得小于 0.3KN/m2 ①全国锅炉压力容器标准化技术委员会 三、计算 3•顺风向风振和横风向风振 •地面粗糙度：风在到达结构以前吹越过2公里范围内的 地面时，描述该地面上不规则障碍分布状况等级分为 A、B、C、D四级。 •平均风：在风的顺风向时程曲线中超过10分钟以上的 长周期部份 •脉动风：在风的顺风向时程曲线中通常只有几秒钟的 短周期成分。 ①全国锅炉压力 标准化技术委员会 三、计算 3.顺风向风振和横风向风振 •重现期：是指连续两次超过某一数值的时间间隔。 ・体型系数

30、：是指风作用在物体表面上所引起的实际压 力（或吸力）与风速度压（即歼l/2p2）的比值。此值 一般釆用风洞试验或实测确定。对圆截面K]=0・7,平 面笛=1・4。 •高度变化系数：任意高度处风压与10米高度处的风压 之比，它是与高度和地面粗糙度有关的系数，荷载规 范规定为指数规律：f^h/lQr 三、计算 3.顺风向风振和横风向风振 •地面粗糙度A B C D • C 1.379 1.00 0.616 0.318 • a 0.24 0.32 0.44 0.60  ①全国锅炉压力容器标准化技术委员会 三、计算 3 •顺风向风振和横风向风振 •脉动增大系数表示

31、脉动风作用下塔式容器的振 幅与将脉动载荷以静力方式作用在塔式容器上所产 生的位移之比。它就是动力放大系数。 •脉动影响系数v 反映脉动风压沿高度变化及其空 间相关性的系数。振型系数卩方塔式容器的顺风向 计算公式仅考虑了第一振型风振，多自由度体基本 振型的顺风的风振。 ①全国锅炉压力容器标准化技术委员会 三、计算 3.顺风向风振和横风向风振 b）计算公式 平均风压对塔式容器静力作用 脉动风压对塔式容器动力作用匕二KivQvV/i P=Pi +P2= K 曲（1+ v 如i） 令心1+伽伏 所以" ①全国锅炉压力容器标准化技术委员会 塔式客器 三、计算 3.顺风向风

32、振和横风向风振 B.横风向风振 条件：当H/D>15f且H>30米时，还应按规范 附录进行横风向风振计算。 三、计算 3.顺风向风振和横风向风振 a）产生的原因 liLlp: // Email: liLlp: // Email: 标准化技术委员会 liLlp: // Email: ①全国锅炉压力容器标准化技术委员会 塔式客器 三、计算 3.顺风向风振和横风向风振 b）是否发生共振的判别。 vvc2考

33、虑一、二振型, 取最大值。 liLlp: // Email: ①全国锅炉压力 三、计算 C）横向风振计算的几个要点。 i）起始高度的确定仏二10 G 标准化技术委员会 a对A、B、C和D类地面粗糙度取0.12、 0. 16、0.22 和 0. 30o ii）横向共振风力作用范围 V v -7 历=5至帀」都是共振区，即速度可以提到 1.4倍。风压可以提至1.96倍。根据风压高度 变化系数可求出作用高度范围。

34、 liLlp: // Email: liLlp: // Email: 三、计算 V) liLlp: // Email: liLlp: // Email: 技术委员会 0.8 : ,,b.G - ；• ・e . 二―厂硕住区垃 •・5实验缺据」 —一』」加 ._ . ..... 一 : ,—「—— -IZ 1 一 "~ 7 — ■ j 7 W

35、鼻曲対炭加挥朋沁出M| 丄，-工•― _ "— —厶. •• r- U ■■ V— 林厂二讥血 i砂乂) % 占\ yr 址r / ①全国锅炉压力容器标准化技术委员会 三、计算 iii)等效静力作用方式 可以有三角形分布、均布和振型函数形式三种，标 准取图中b) o liLlp: // Email: 标准化技术委员会 三、计算 d）计算方法 任意计算截面第j振型的共振弯矩。 M7 = (277/Tj) n Tl 工 mR(“R - 〃)0Kj 5) J A=1 _5Dp 必 HN Tj= 49.4/t, E/ D vcj=f^ xlO-

36、3 xlO9 振型计算系数人j查表，第一振型亦可按静挠 度曲线选取。 liLlp: // Email: 三、计算 d)计算方法 C.组合风弯矩和最大弯矩 a) 标准化技术委员会 是: A/i_i w cw 也是顺风向弯矩。但与的区别 _■q 2 y=l/2p vd换算来的。 liLlp: //

37、 Email: ①全国锅炉压力容器标准化技术委i 三、计算 d）计算方法 b）各计算截面的最大弯矩 • • 1-1 max • • 1-1 ew • • 1-1 E + M + 0.25 A/r 取大值。 + M~ liLlp: // Email: ①全国锅炉压力容器标准化技术委员会 燃式客器 A.各项轴向应力 由内压或外压引起的轴向应力 1 ” 1= 4兀 cos0 压力试验时取Pc=Pt

38、几为计算压力；0为锥体半锥顶角，圆筒体时取0=0 O liLlp: // Email: 三、计算 liLlp: // Email: liLlp: // Email: 标准化技术委员会 由操作或非操作时重力及垂直地震力相起的轴向应 力 2= nD8,x cos/? 其中阮"，为正常操作工况的质量，对检修工况取加总， 按装工况取必:—忒1 — 忒;承压试验时，取咱，

39、气压试验取、味o ①全国锅炉压力容器标准化技术委员会 三、计算 由弯矩引起轴向应力 4M^ 1 6 3=ttD込 cos/? 三、计算 B.应力组合及许用值 liLlp: // Email: ①全国锅炉压力容器标准化技术委员会 5.地脚螺栓 地脚螺栓计算方法有: 维赫曼法、 泰勒和极限载 荷法，如图所示规范给出的是维赫曼法 liLlp: // Email: liLlp: // Em

40、ail: 「： J .i . ①-全国锅炉压力容器标准化技术委员会 liLlp: // Email: liLlp: // Email: ①全国锅炉压力容器标准化技术委员会 三、计算 实例：塔径2二2159mm 举27000mm Q二2061mm %二2463mm 操作质量：％二71000kg %in=25100kg 377X109N-mm

41、 按维赫曼法 J=123cm2 按泰勒法 As =86cm2 极限载荷法 & =75. 1cm2 地脚螺栓应对称布置，应取4的倍数，当DW800mm时，允许 采用6个地脚螺栓。 liLlp: // Email: ①全国锅炉压力容器标准化技术委员会 三、计算 6・塔的挠度计算 A.原因 B. 载荷

42、 liLlp: // Email: liLlp: // Email: 76 ■ 十尸 ： D -V2 肿/——」」J-LLU 一 一 一一 Ttlks. d国锅炉压力容 准化技术委员会 liLlp: // Email: ①全国锅炉压力容器标准化技术委员会 三、计算 塔"式容器 6.塔的挠度计算 C・控制值：按工程设计要求确定 及设计公司对挠度要求

43、 ［y］二 H/160 尺 ［y］二 H/170 尺 ［力二 H/200 ［刀二 H/450 ［力初＞2000mm 〃200 1000VX2000mm H/D X 1000mm M100 liLlp: // Email: liLlp: // Email: ①全国锅炉压力容器标准化技术委员会 A. B. C. a） 塔壳材料标准抗拉强度＜540MPa时，裙座与塔壳的焊接 接头; b） 吊耳与塔壳之间焊接接头 四、制造、检验与验收 外形尺寸公差。 需进行整体热处理的塔式容器，热处理前应将连接件 （如梯子、平台连接件，保温圈、防炎固定件，吊耳） 等焊在塔壳上。 需作磁粉或渗透检测： liLlp: // Email: