半管夹套计算
半圆管夹套保温装置设计和制造中需注意的几个问题-2版(山东化工)
半圆管夹套保温装置设计和制造中需注意的几个问题张凤魁(兖矿鲁南化肥厂山东.滕州277527)摘要：文章对国内外相关标准进行了简要介绍，对半圆管夹套保温装置在设计过程中的强度、刚度、热应力问题进行了分析，并提出了半圆管的选择、加工、焊接等制作注意事项。
关键词：压力容器半圆管夹套设计制造螺旋半圆管夹套容器在结构上、传热工艺上具有独特优点。
作为夹套设备的一种，与整体夹套相比，半圆管夹套更节省材料、传热效率更高，且内筒承受外压小、使用经济等更好，在欧美国家较普遍应用，且已形成规范化。
而我国化工行业中，除引进少量螺旋半圆管夹套设备外，自行设计制造的同类没备还不多见，而且目前在设计和制作中还存在一定的问题，现仅就其外部保温装置的设计和制造做以简要的探讨。
1.国内外半管式夹套容器的设计规范目前可参照的相关标准主要有：原苏联ГOCT 25867-1983 《夹套容器设计的规范和方法–半圆管或弓形管夹套容器的设计方法》；德国DIN 28128 《化工设备用半圆管夹套标准》、AD规范B6（第六章）；欧洲标准EN13445 《非燃烧压力容器》；日本JIS B 8279-1993 《压力容器的夹套》附录2 盘管夹套；美国ASME VIII-I 《压力容器建造规则》附录EE 半管式夹套；国内标准：HG20582-1998 《钢制压力容器强度设计规定》2.半圆管夹套容器的设计。
各种标准体系不同，设计思路也不尽相同。
其中我国HG容器标准和ASME 标准体系相同，相互衔接。
标准对内筒体的直径尺寸和半圆管直径规格进行特别限定，内筒的设计按照原常规压力容器进行，仅对半圆管的壁厚和轴向总应力进行校核。
日本JIS标准要求对外压的压力容器本体厚度和盘管半圆筒体厚度进行计算，但对适用容器的类别和盘管的设计温度进行了限定。
德国和欧洲标准仅对要求对内筒壁厚进行校核。
鉴于各种的标准的不统一性，设计时应以国内HG标准为基础，参照其他标准的相关要求，进行必要的校核和设计条件约定，确保设计的可靠性。
半圆管夹套容器设计计算方法
Jiu Quan Pharmaceutical Factory Jiuquan , 735000
One new equipment - medium cycle stirred vessel was introduced in detail in t his article. At t he mean time , t he comparison of t his equip2 ment and traditional mechanical stirred equipment was carried out . Keywords : fined chemical industry , mechanical agitation , medium cycle agitation
( 2)
以上方法比 HG/ T2065《9 机械搅拌设备》中推荐
方法显得简化了不少 , 可操作性也较好 , 但对于半圆
管夹套的无缝钢管规格限制是其明显的不足之处 。
笔者认为通过应力分析 , 完全可以将半圆管夹套压
力 Pj 所引起的轴向弯曲应力用一个简单的公式求 出 。以下是参照 J IS B8279 - 199《3 压力容器的夹套》
司 , 是美国名副其实的管业大王 。该项目加工生产的 420mm 及以下的口径弯管可广泛应用于石油化工 、化工 、电力 、医药 等项目的建设中 ,具有广阔的市场前景 。目前 ,已有扬子巴斯 夫一体化项目工程 、上海石化合资工程 、广东茂名乙烯改造及 多家电力建设项目等目标市场 。
该合作项目将推动国内弯管技术水平的提高 , 全部投资 将可以投产 6 年之后回收 。
半圆管夹套容器设计
设备名称：400L储罐图号：FJ140348C-00位号：03B101P 1半圆管夹套设计压力Mpa 0.6P c 壳体计算压力
Mpa 0.4R 圆筒或封头球面部分内半径mm 400r 半圆管夹套内半径mm 25t 圆筒或封头有效厚度
mm
3.9K
由半圆管外径、壳体厚度、壳体内径查得的系数
查图3.2-1,3.2-2,3.2-3
80筒体或封头材质S31603壳体设计温度
150
[σ]
t
筒体或封头材料设计温度下的许用应力Mpa 120夹套材质S30408夹套设计温度
150
[σ]1t 夹套材料在设计温度下的许用应力Mpa 137
T 半圆管计算厚度
mm 0.13σ'圆筒或封头由计算压力Pc或其他轴向荷
载引起的轴（经）向拉伸总应力Mpa 20.51
P'
半圆管夹套许用压力
MPa
1.99
设计：日期：校核：日期：审核：
日期：
半圆管夹套设计（按HG/T20582-2011）半圆管夹套容器的设计
基本设计参数P1≤P',合格
1t
11
P r T 0.85[]0.6P σ=
-'c P R
=
2t
σ[]()
K
P t
'5.1'σσ-=Page 1 of 1。
夹套容器强度计算方法比较.
ｔＴ＝０．５（Ｄ１＋Ｄ２）ｓｉｎ２
＝０．５（１５００＋１５５５）ｓｉｎ５．４°＝１４３．８ｍｍｔ０＝姨ｐＴ＝姨＝１４６．９ｍｍｄ０／ｔ０＝４１／１４６．９＝０．２８ｔ０／ｄ０＝３．５８３
姨
姨姨姨姨姨姨１．８＋２．３ｄ姨f姨姨５＝π姨０
姨姨１＋１．３
ｌｎ０
姨姨姨姨姨姨０
姨姨
姨
＝π，１＋１．３１．８＋２．３×０．２８
姨
姨，姨π，１．８＋２．３ｄ０
姨，姨f，姨５＝，１＋１．３
姨，ｌｎ０
姨，姨，，姨０
姨姨
姨
＝１．８＋２．３×２
，１＋１．３０．７３５
，
＝２４．８
求f 6时，取
，，，１．０，对于蜂窝锥体连接
，ｍ＝
，，，，，，，，，，，，，
ｍｉｎ，１，
ａ，Ｓ
０，２
，２
２
２
，，对于蜂窝短管连接，
ｍ＝０．４９
姨
姨
，，，１．３＋ｍ＋，ｄ姨姨姨f，姨6＝π２１＋１．３ｍｔ０
在夹套内设置螺旋导流板，不但能为夹套内的流体导流，更好地加热或冷却容器内的物料，而且容器筒体因外压计算长度减小而使计算壁厚减小。
筒体按ＧＢ１５０《钢制压力容器》外压圆筒来计算，所用计算软件为ＳＷ６－１９９８，计算结果（过程略）为：筒体壁厚Ｓ１＝３６ｍｍ，夹套壁厚Ｓ２＝１８ｍｍ。
２．３蜂窝锥体型
２．３．１蜂窝夹套的结构
对于夹套容器，当容器设计压力较低，而夹套设计压力较高时，容器筒体承受较高的外压。这时，其外压校核按ＧＢ１５０《钢制压力容器》外压圆筒的计算方法校核，其所需的壁厚较大。外压容器的破坏主要是失稳，而设备的抗失稳能力又主要取决于壳体的几何尺寸，即直径、长度和壁厚，其中长度和直径起着决定性作用。因此，通过提高材料的强度来提高设备的抗失稳能力是不合理的，而通过改变夹套结构来达到器壁减厚的目的，是比较经济的。本文针对计算过程中几种方法，对夹套容器设计中的几种强度计算作了详细对比。
浅谈夹套容器结构设计
浅谈夹套容器结构设计
罗淑琦1，罗永和2
（. 中国石油集团东北炼化工程有限公司吉林石化工程设计有限公司； .中国石油集团东北炼化工程有限公司吉林机械制造分公司）
摘 要：合理设计容器夹套结构，能够提高设备的工作效率，降低设备的制造难度，缩短设备的制造工期。
《 关键词：夹套容器；设计；结构
1.1 整体夹套强度设计 整体夹套强度设计可按 GB 0—0《压力容
器》第 部分 []：设计中的外压圆筒部分进行计算。 1.2 整体夹套封口结构设计
整体夹套封口结构一般可设计为如图 所示结 构。图 a 封口结构为夹套筒体直接翻边而成，结构 简单且容易成形，但受夹套筒体厚度影响，一般在
型钢夹套有半管夹套、角钢夹套和 L 形夹套，见图 。 型钢夹套一般沿筒体圆周方向螺旋布置，也可按筒体
[ ] HG/T 0—, 机械搅拌设备 [S]. [ ] HG/ T 0—0, 钢制化工容器强度计算规定 [S].
轴线方向直线布置。
39
部设置一个或两个排气孔，排气孔可简单设置为螺塞 在辊床上按夹套形状一次成形，制造工艺相对简单。
结构。当传热介质为气体时，可不设排气孔。在夹套 该形夹套可根据工艺条件设计厚度，可以承受较大的
最低点设排净孔，规格根据夹套排放液体量确定。
内压和外力。L 形夹套传热效率高，使用范围广。
2 容器型钢夹套设计
在夹套容器使用越来越广的条件下，合理地设计 夹套结构，满足容器使用的工艺要求和现场施工要求，
接管封口结构见图 。图 a 为夹套翻边结构， 在夹套厚度≤ mm 的情况下优先选用，翻边圆直 径 d 可按 HG/T 0—《机械搅拌设备》选择。 当夹套厚度＞ mm 时，可选择图 b 圆筒封口结构， 圆筒厚度按 HG/T 0—《机械搅拌设备》计算， 圆筒内径应满足套管内侧及接管的焊接要求，一般 d 略大于接管法兰外径。
半圆管夹套保温装置设计和制造中需注意的几个问题
少量螺旋半 圆管 夹套设备 外， 自行设计 制造 的同类设备还 不多
见， 而 且 目前 在 设 计 和 制 作 中还 存 在 一 定 的 问 题 ， 现 仅 就 其 外部 保 温 装置 的设 计 和 制 造 做 以简 要 的探 讨 。
压力条 件提 出要 求 ， ９ ５ 年后 标准修 订版要 求为正压 操作条件 。 而 １ ９ ９ ８ 版 的 ＨＧ ２ ０ ５ ８ ２ 标 准未 随之进行 约束。其他 国外标 准也
２ ． ８非标准半圆管的设计 问题 对于 因特殊传 热需要 ，需 采用超 出标准规定的非标半 圆管 夹套 ， 可 采用 Ｊ Ｂ ４ ７ ３ ２ －１ ９ ９ ５（ （ 钢制压力容器 一分析设 计标准 及有 限元计算方法进行设计和应力校核。
而 仅 可 能 发 生 强 度 方 面 的 失效 。
Ｊ Ｉ Ｓ标准对此进行 了计算分析 ：在 温度上升到 ２ ｏ ０ ℃时 ， 作
用于 夹套上 的压 缩力和 弯 曲力 矩组 合受力 只为盘 管 内压力 的 ２ ． ８ ７倍 ， 且考虑该应力为 二次应力 ， 因此温升 引起 的应力增加 ， 应在许可范围 内。因此在 温度控 制在 ２ ０ ０ Ｖ 内时 ， 不需考虑热应 力 问题 。 而夹套 内多为加 热蒸汽或冷却水 ， 一般温度也不会超过
Ｅ Ｅ 半 管 式 夹 套 ； 国 内标 准 ：ＨＧ ２ ０ ５ ８ ２ —１ ９ ９ ８ （ （ 钢 制压 力 容 器 强 度 设 计 规 定 ２ ． 半 圆管 夹 套 容 器 的 设 计 。
各种标准体 系不 同， 设计思路 也不尽相 同。 其 中我国 ＨＧ容 器标准 和 Ａ Ｓ ＭＥ标准体系相 同， 相 互衔接 。标准对 内简体的直 径 尺寸和半 圆管直径规格进行特别 限定 ，内筒 的设计按照原常 规压力容器进行 ， 仅对半圆管的壁厚和轴 向总应力进 行校核 。日 本Ｊ Ｉ Ｓ标准要求对外压 的压力容器本体厚度 和盘管半 圆筒体厚 度进行计算 ，但对适 用容器 的类别和盘 管的设计 温度进行 了限
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搅拌反应釜冷却装置中半管夹套的设计
（ ３ ） 设计 时要 注意设 置排气孔 ： 为了能够使夹 套空 间内充满介质 ， 就 需要排 除夹套空 间所有 气体 ， 这就需 要在夹套 顶端设计 一个直径 不小 于ｌ Ｏ ｍｍ的排气孔 ， 且越是 处于夹套顶 端其排 气效 果越 好。
（ ４ ） 做好 探伤 检测 和热 处 理工作 ： 若 容器 内介质为高 度危害 介质 或极 度危 害介 质时， 要 做好 ｌ Ｏ ０ ％射 线探 伤检 测 ， 然后 进行 封 闭件和 容
向弯曲形成半 圆形 ， 随后 纵向弯 曲呈环状 。
限 位 装置设 置于 凸轮 上， 在进行 半管成 型滚 压时 来确 保 凸面 弧长 与 带料形成 的半圆形截面 周长相等。 除此 之外， 此 限位 装置还 可起 到 固 ２ 夹 套 设 计注 意 要点 （ １ ） 设 计 时要 注 意保 证半管 夹 套 内循环 介 质物 的流 通 截面 积 以 定 带料 的作用， 避 免在进行成 型过程 中带料 的窜上窜下， 其大 小也是 逐 及其导 热或保温 性能 ： 一般 夹套 内直径 和容 器内直径存在 以下关系 ， 在 渐 变小 。 凹凸轮 间间隙是可调整 的， 其 中凸轮 的移 动可起 到 引导 带料 输 设计 时可 遵 照这种 关 系进行设 计 ： 当容 器内 直径小 于６ ０ ０ ｍｍ时 ， 半 管 送方 向的 作用。 内直径 为 容器 内直径 ＋ Ｌ（ Ｌ ≤ｌ Ｏ Ｏ ｍｍ） ｝ 当容器 内直径 介于 ６ ０ ０ ｍｍ和 搅拌 反应 釜釜体外 壁也 是 圆环 形 的， 要 满足半 管很好 地缠 绕 釜体 １ ８ ０ ０ ａｍ之 间时， ｒ 半管 内直径 为容器 内直 径 ＋ ｌ Ｏ Ｏ ｍｍ； 当容 器内直径 大 外壁 ， 就 需要 使压 出的半管环形 与釜体外 壁内径相等 ， 因此将最 后一组 于２ ０ ０ ０ ａｍ时， ｒ 半管 内直径 为容器 内直径 ＋ ２ ０ ０ ｍｍ。 滚 压辊 组的 凸轮和 凹轮之 间的 中心位 置错开 了一定距 离ａ ， 如 图２ 所 示进 （ ２ ） 设 计时 要注 意 设置 防冲板 ： 为了避免夹 套 蒸汽 或其他 介质污 行了偏 心压制 ， 在进行压制 半管时就可使半管具有一 个纵 向半 径的 圆环
半管夹套计算
半圆管夹套压力核算2020/11/7 [σ]t筒体或封头材料设计温度下的许用应力100
Pc壳体计算压力0.6
R圆筒或壳体球面部分内半径1800
t圆筒或封头有效厚度10
K由半圆管外径、壳体厚度、壳体内径查得的系数 2.5规格内直径壁厚10s内半径
P1半圆管夹套设计压力0.660.354.76 2.7727.38
r半圆管夹套内半径41.488.982.8 3.0541.4
[σ]t1夹套材料在设计温度下的许用应力100114.3108.2 3.0554.1焊缝系数0.5
半圆管夹套许用压力38.4
半圆管计算厚度0.500403
D o圆筒外径516
h半圆管螺距120
n半圆管螺旋数量12
L半圆管总长 m19.58381
外径内径
半圆管外径88.960.354.76
半圆管内径82.888.982.8
半圆管材料密度7.93114.3108.2
换热面积 m2 1.621539
W半圆管总重63.87492
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压力容器制造监检中对若干问题的处理
压力容器制造监检中对若干问题的处理发布时间：2021-12-01T08:40:28.512Z 来源：《科学与技术》2021年25期作者：苏衍志[导读] 由于压力容器在工业生产中的重要作用，所以要对压力容器的制造过程进行严格要求，如果制造质量不过关就会造成严重的事故。
苏衍志菏泽市产品检验检测研究院，山东菏泽 274000摘要：由于压力容器在工业生产中的重要作用，所以要对压力容器的制造过程进行严格要求，如果制造质量不过关就会造成严重的事故。
以下是笔者监检工作中发现的一些设计或者制造缺陷，对于提高产品质量具有重要意义，特在此加以介绍、讨论。
关键词：压力容器设计制造监督检验1夹套封闭结构不合理1.1问题的发现某制造厂将加氢釜的设计图样送给笔者审查，经仔细査看，加氢釜的夹套封闭结构疑似存在问题：焊接结构类似于GB150-2011《压力容器》附录D图D.22(C),但未标明封闭件与内筒的夹角的角度，图纸上的夹角目测约45°左右，超出GB150—2011?压角度规定，遂与制造厂联系，制造厂设计人员表示刚取得设计许可，经验尚不丰富，未注意到该处结构要求。
但是容器制造已经基本完成，夹套与内筒已经组焊完毕，经现场实际测量封闭件与内筒的夹角在42°到45°之间。
1.2法规标准的要求GB150—2011附录D图D.22(C)%封闭件与内筒的夹角的角度应不大于30°,实际封闭件与内筒的夹角已经超出范围，如何整改是个难题，如果简单地按照GB150-2011附录D图D.22(C)设计，将封闭件割掉重新与夹套筒体焊接，使得封闭件与内筒的夹角的角度不大于30°,如果仅仅割掉封闭件，则封闭件与夹套筒体的焊缝作为B类焊缝，要求进行射线探伤检测但无法实施，也没有使用可记录超声检测的条件，只能将夹套全部割下重新按要求焊接和检测，这样处理难度太大，而且很容易割伤内筒，稍有不慎整个设备就报废了，制造厂一时找不到好的整改办法。
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半圆管夹套压力核算
[σ]t筒体或封头材料设计温度下的许用应力186.6
Pc壳体计算压力0.7
R圆筒或壳体球面部分内半径1800
t圆筒或封头有效厚度 6.7
K由半圆管外径、壳体厚度、壳体内径查得的系数48规格内直径壁厚10s内半径
P1半圆管夹套设计压力0.6560.354.76 2.7727.38 r半圆管夹套内半径5088.982.8 3.0541.4 [σ]t1夹套材料在设计温度下的许用应力136.4114.3108.2 3.0554.1
焊缝系数1
半圆管夹套许用压力 3.872295
半圆管计算厚度0.238953
D o圆筒外径1820
h半圆管螺距120
n半圆管螺旋数量10
L半圆管总长 m57.20805
外径内径
半圆管外径6060.354.76
半圆管内径5088.982.8
半圆管材料密度7.85114.3108.2
换热面积 m2 2.860402 W半圆管总重193.99。