剛度要求的筒體最小厚度
大直徑設(shè)備在低壓力下,由內(nèi)壓公式計(jì)算所得的筒體壁厚較小,往往不能滿足制造、運(yùn)輸,吊裝和操作等方面的要求。因而,需要了解容器圓筒的最小壁厚。主要是考慮在制造時(shí)滿足焊接工藝對(duì)厚度的要求和保證幾何尺寸的公差要求,還要適當(dāng)考慮制造和運(yùn)輸過程中所需的剛度要求。
不能理解為壁厚越小就越節(jié)省成本和材料,筒體過薄,在制造過程中為了維持必要的圓度、剛度,為了在運(yùn)輸過程不使變形過大,就必須適應(yīng)大量的輔助工裝,把筒體撐圓,以保證有足夠的剛度,特別是要對(duì)接的兩筒節(jié)邊緣必須撐圓,待焊接完成后才能去除工裝。制造工裝用的越多,制造費(fèi)用就在增加。
很老的ASME推薦的公式為tmin≥0.001D+2.54mm;蘇聯(lián)的參考書《石油生產(chǎn)機(jī)器與設(shè)備》推薦值為D≤1200mm時(shí),tmin≥0.001D+2.54mm;D>1200mm時(shí),tmin≥0.001D+4mm,腐蝕裕量另加。89版GB 150碳鋼和低合金鋼設(shè)備規(guī)定是2D/1000,但當(dāng)時(shí)的直徑最大只有3800mm。

89版GB150的釋義內(nèi)容
由于現(xiàn)場(chǎng)制造等原因GB 150從98版開始就沒有詳細(xì)的規(guī)定了。只規(guī)定了成形后不包括腐蝕裕量的最小厚度:1)碳素鋼、低合金鋼制容器,不小于3mm。2)高合金鋼制容器,不小于3mm。
不管是否有規(guī)定,容器的剛度問題都是存在的。有制造,操作狀態(tài)對(duì)剛度的要求,有吊裝和運(yùn)輸對(duì)剛度的要求。但一般來說前期很少會(huì)計(jì)算運(yùn)輸工況。
國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)對(duì)筒體的最小壁厚要求也基本都取消了,也只能看到國(guó)外公司的一些規(guī)定:
SABIC規(guī)定為:碳素鋼/低合金鋼取max(D/650+1.5,6);高合金鋼取max(D/500,6)。
陶氏化學(xué)規(guī)定為:碳素鋼/低合金鋼取max(D/1000+2.5,5);高合金鋼取max(D/1000+2.5,3)。腐蝕裕量另加。
BP,BASF等公司的規(guī)定相對(duì)更保守沒有在列舉。
設(shè)備操作狀態(tài)對(duì)剛度的要求相對(duì)不高,計(jì)算也可以算出筒體的變形。運(yùn)輸及吊裝對(duì)設(shè)備剛度的要求相對(duì)更高。建議取2D/1000或D/1000+3。
還有個(gè)特例也說一下:在制造廠安裝塔盤的板式或不安裝塔盤的高塔有時(shí)客戶也會(huì)要求計(jì)算在碼頭放在兩個(gè)墩子上時(shí)或者在碼頭到現(xiàn)場(chǎng)只用兩個(gè)運(yùn)輸鞍座運(yùn)輸時(shí),筒體的變形是否會(huì)影響塔盤,變形有多大等。這個(gè)時(shí)候也是一個(gè)簡(jiǎn)支帶懸臂梁的梁模型就可以簡(jiǎn)單算一下各部分筒體的變形。當(dāng)然了要適當(dāng)留余量因?yàn)橥搀w厚度不同載荷不是完全均布的。下圖是我隨便輸入慣性矩和抗彎截面模量計(jì)算的結(jié)果(筒體的慣性矩計(jì)算和抗彎模量計(jì)算不用我在啰嗦了吧)。含剪力,彎矩和變形等。用下面的公式也可以計(jì)算臥式容器操作狀態(tài)筒體的變形等,塔器制造廠水壓狀態(tài)筒體的變形等。

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