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)
化工工艺管道设计的配管注意事项研究_3
化工工艺管道设计的配管注意事项研究发布时间：2021-06-17T15:17:17.050Z 来源：《工程建设标准化》2021年4期作者：崔俊杰宋莹莹[导读] 本文首先阐述了化工工艺管道设计，接着分析了化工工艺管道安装，崔俊杰宋莹莹中国石油工程项目管理公司天津设计院天津 300450摘要：本文首先阐述了化工工艺管道设计，接着分析了化工工艺管道安装，最后对进一步优化工艺管道维护管理进行了探讨。
希望能够为相关人员提供有益的参考和借鉴。
关键词：化工工艺管道设计；配管注意事项引言：化工工艺管道设计、安装与维护是一个综合性的工程，我们要做好各个环节的对接工作，进一步提高管道性能指标，保证管道运行的稳定性。
1化工工艺管道设计1.1参数设计化工生产过程中需要使用到管道，且对于管道的运行标准要求较高。
为了保证管道运行的稳定性，在管道设计的时候就需要从多方面进行考虑。
对管道的极限承压能力和所能承受的温度范围进行分析，选择合适的管道材料。
对于管道设计参数进行严格的把控，把管道参数控制在一个稳定的范围内，满足化工生产的要求。
如果所选的管道材料参数不合理，那么在化工生产过程中管道材料会与管道中运输的化学物质发生反应，从而造成管道破裂，使化工生产不能正常进行，给化工企业带来严重的经济损失。
1.2管材及配件的选用管道设计是一个循序渐进的过程，要考虑到各个方面的影响因素，对不可控因素进行分析。
在管道材料和配件的选用上要做好质量分析工作，不能使用劣质的材料，管道材料质量的好坏直接影响管道运行的稳定性。
其中选用的无缝钢管要保证质量达标，所选的配件要与管道相贴合，在此材质上尽量选择性能指标较高的碳素钢，不要使用劣质的铸铁材料，有利于管道运行的稳定性。
2化工工艺管道安装2.1安装化工管道的安装涉及多个交互环节，主要是依靠现场实际焊装，也就是说，管道的焊接贯穿着管道安装的整个过程，焊接是管道安装中的重点内容。
管道安装过程中，对焊接人员的能力要求比较高，焊接人员需要有专业的职业资格证，同时还要有较为丰富的焊接实践经验，可以应对各种各样的管道焊接情况，在保证焊接质量的同时还要符合管道现场焊接的要求。
浅谈夹套容器设计应注意的问题
２ 应 力 分 析
２ １ 需 考 虑 的局部 应力 ．
２ ℃ ， ｔ ｔ ２ ℃ 时 ， 夹 套 的 介 质 温 度 较 低 且 Ｏ 即 ｏ ０ ＞ ＞ 或
一
夹套 容 器 壳体 的 应 力 主 要 是 由两 种 载 荷 引起 的 ；
是 由压力 引起 的薄 膜 应 力 ， 是 由 于 夹套 和 内 筒温 二
１ 设 计 技 术 参 数 的 确 定
夹 套 的腐 蚀 裕 量根 据 夹 套 内 介 质 的腐 蚀 性 选 取 ， 内筒被 夹 套包 围部分 的腐 蚀 裕 量应 为夹 套 内介 质 与 内 简 介 质二 者腐 蚀 裕 量 之 和 ， 夹 套 部 分 的腐 蚀 裕 量 为 无 容器 内筒 内介质 的腐 蚀 裕 量 。
和 压 力 引 起 的 应 力 ， 论 是 环 向 应 力 还 是 轴 向 应 力 都 无
循 环次 数 ； ３ 温度 变化 的有 效 次数 ；４ 夹 套 与 内筒 的 （） （）
平 均 线 膨 胀 系 数 与 温 度 差 之 和 （。 ａ）ｘ ａ 一 ｚ ／ Ｔ＞ Ｏ ０ ６ｒ ｎ ． ８ ｎ ｒ
明显增 大 ， 轴 向应 力 尤 为 突 出 ， 为 局 部 高 应 力 区 。 而 成 在夹 肩 与夹 套 连 接 部 分 ， 向应 力 和 轴 向应 力 均 发 生 环 突变 ， 由拉 应 力 状 态 度 为 压 应 力 状 态 。对 常 用 夹 套 即 容 器 在 内筒 和 夹 套 的某 一 部 位 有 接 管 或 人 孔 连 接 （ 即 内筒 接 管穿 过 夹 套 ） ， 内筒 与夹 套 间 存 在 温 度 ， 时 且 此
计 算压 力 是在 相 应 设 计 温度 下 ， 以确 定 壳 体 各 用
部 位厚 度 的压 力 ， 中包 括 液柱 静压 力 。对 夹套 容 器 ， 其 应根 据工 作 压力 和 操作 状 况 的不 同 而取 值 。 当容器 内 筒压 力 高 于夹 套 内 压 力 ， 均 为 正 压 （ Ｐ ＞ Ｐ ＞ ０ 且 即 。 ） 时， 则无 论操 作 状 况 如何 ， 内筒及 夹 套分 别 以不 低 于各
试论化工设备设计中的注意问题
试论化工设备设计中的注意问题发表时间：2020-04-30T17:02:09.063Z 来源：《基层建设》2020年第2期作者：魏云[导读] 摘要：社会经济科技快速发展，各行业逐渐向现代化转变，在现代化发展进程中，化工行业依托现有的技术发展脚步不断加快，顺应当前社会发展趋势，对化工生产提出更高的要求。
上海河图工程股份有限公司武汉分公司湖北武汉 430000摘要：社会经济科技快速发展，各行业逐渐向现代化转变，在现代化发展进程中，化工行业依托现有的技术发展脚步不断加快，顺应当前社会发展趋势，对化工生产提出更高的要求。
化工设备直接影响着化工生产，日常生产过程中保证设备运行状态，需要关注实际问题并且采取有效措施解决。
本篇文章主要对化工设备中的高温结构设计问题和腐蚀问题进行探，立足实践发展提出有效的解决策略，希望可以为化工设备设计提供借鉴。
关键词：化工设备；设计；注意问题一、化工设备中高温结构设计存在的问题及解决方法化工设备设计阶段，常规设计结构与高温结构之间的设计方法是类似的，对实际设备的作用应力进行考虑，主要是根据承受容器的蠕变极限和强度指标，但是实际应用过程中会存在一些不安全因素，所以设计环节需要考虑各种问题，避免由于局部结构和材料的膨胀，影响没有提供富余量导致设计不能有效应用，提升对此方面的关注度度有效提高高温结构设计水平。
下面具体分析化工设备高温结构设计的问题及其解决措施。
第一，弹性降低。
化工设备高温结构设计中，由于高温环境影响会导致设备的结构弹性出现变化，弹性缺失对设备的实际功能发挥会有一定的影响，所以在设计过程中需要对此项问题加以重视，避免弹性降低过大带来的影响可以利用螺旋设置弹性垫圈，有效保证设备弹性，其实化工设备设计中的弹性垫圈是与套筒有同等效果的，通过有效应用降低法兰作用，实现对设备膨胀的吸收。
虽然弹性垫片的预警力比较强，但是其承受能力不足，需要在设备设计过程中考虑到作用力的影响。
所以化工设备设计中考虑弹性问题必须具有一定的前提，即对温度和压力进行有效控制，这样才能够保证整体结构发挥作用。
化工生产设备保温防冻措施
化工生产设备保温防冻措施化工生产设备保温防冻措施随着气候变暖和冬季降温的加剧，保暖、防冻已经成为化工生产过程中不可避免的问题。
如果不能及时采取措施，冬季可能导致化工生产停工，造成大量的损失。
因此，化工生产设备保温防冻措施必不可少。
一、设备保温措施保温可以避免化工生产设备出现结冰或防止温度过低对化工生产设备的影响。
化工生产过程中需要保温的部件主要有：管道、储罐、反应器等。
1. 管道保温管道保温主要是要防止管道内液体结冰，减缓管子的温度下降。
常见的管道保温方式有内保温和外保温两种方式。
（1）管道内保温当管子比较小，流动很慢时，可以在管子内外套一层合适的保温材料，比如玻璃纤维、硅酸盐、聚氨酯、聚丙烯泡沫等材料。
内保温可以避免管子内部受到外界冷空气的侵袭，进而避免管子内部冷却后结冰的情况。
（2）管道外保温当管子比较大，流速比较快时，可以使用管外保温方式。
管外保温主要是通过管道外套一层保温材料以减少冷空气接触管子的表面，避免温度下降过快，形成结冰的现象。
2. 储罐保温储罐保温的主要目的是保护储存的介质在储存期间不会凝固。
常见的储罐保温材料有硅酸盐、硅酸铝酸盐、玻璃层、涂塑等保温材料。
储罐保温的方法一般有储罐加温、储罐壁内保温、储罐壁外保温，以及储罐内夹层保温等，具体采用哪种方法要视不同的储存介质和不同的储罐类型而定。
3. 反应器保温反应器保温的主要目的是防止反应温度过低，影响反应速度和反应质量，还可以避免反应器中冷凝物的产生。
反应器保温一般要使用高性能保温材料，如玻璃纤维、珍珠岩、氧化铝纤维等。
二、设备防冻措施当温度低于零下时，需要采取防冻措施，以保证化工生产设备的长期稳定运行。
下面是几种比较常用的防冻措施：1. 加热当温度低于物质沸点时，可通过增加供热温度或加热流体流速来解决结冰问题。
一般使用的是电热管或蒸汽加热。
2. 用防冻液使用防冻液是比较常见的方法。
防冻液的主要成分为甘油和水，甘油的溶点比水低得多，在零下多少度都不结冰，并且可以保持一定的粘度，有助于降低设备的表面张力。
管壳式换热器设计中应注意的问题
管壳式换热器设计中应注意的几个问题白建涛（中石油东北炼化工程有限公司吉林设计院吉林省吉林市132002）摘要：本文对在换热器设计中，我们图纸中经常出现的错误和问题进行了简要的总结。
关键词：管壳式换热器；设计；问题Several problem shall we to take care of on tubular exchanger designBAI Jian-tao（PetroChina of Northeast Refining & Chemical engineering Co. Ltd Jilin Design Institute Jilin 132002, China）Abstract: The paper is a summary of several mistakes and problems that often appeared on tubular exchanger drawing.Keyword:tubular exchanger; design; problem在换热器设计中，设计者虽然以GB151—1999《管壳式换热器》作为管壳式换热器的设计依据，但常常会忽视标准规范中的某些说明而导致设计不正确或不合理，从而影响设备的安全可靠性。
下面就几种我们图纸中常出现的问题，提醒设计者在设计工作中引起重视。
1.换热器类别的确定以及相关的技术要求《固定式压力容器安全技术监察规程》A1.3.2规定：多腔压力容器（如换热器的管程和壳程、夹套容器等）按照类别高的压力腔作为该容器的类别并且按该类别进行使用管理。
但应按照每个压力腔各自的类别分别提出设计、制造技术要求。
2.换热器管程设计压力大于壳程设计压力时，壳程试验压力的选取问题当管程设计压力大于壳程设计压力时，为了检查管子与管板连接的严密性，壳程的试验压力可按下面的几种方法处理，应在技术特性表或技术要求中提出：(1)提高壳程的试验压力等于管程试验压力。
浅析管壳式换热器设计、制造中几个常见问题
浅析管壳式换热器设计、制造中几个常见问题摘要：根据作者这几年积累的设计、制造经验，浅析了管壳式换热器设计、制造中经常遇到的几个问题，已达到与同行共勉的目的。
关键词：管壳式换热器材料代用连接形式换热器是一种在不同温度的两种或两种以上流体间实现物料之间热量传递的节能设备，其广泛运用于石化、冶金、能源等领域，在石化装置中其占总设备总数量和总值的45箛左右，而管壳式换热器以其结构牢固、可靠性高、适应性强等优点在以上领域中一直占主导地位。
多数管壳式换热器的使用工况和流通介质常具有高温、高压、易燃、易腐蚀性等特点，其质量的好坏直接影响设备的安全性，可靠性，危及社会安全和国家的财产损失。
由于目前是一个机械化高速发展的时代，换热器的强度计算，施工图的绘制均实现了电脑化，且产品的生产制造实现了机械化，从而使得设计、制造人员忽视了操作过程中的一些问题，本文针对管壳式换热器设计，制造中的几个常见问题进行简要的探讨。
一、设计标准的选用一些换热器的设计人员对设计、制造标准不熟悉，对新老标准的替换不了解，使得在换热器设计时对标准选用不正确。
例如：高压管壳式换热器用换热管应选用GB6479-2000标准，而不选用GB9948-2006标准。
当设备水压试验压力大于20MPa时，技术要求中应提出“换热管应能承受设备水压试验压力值的压力”，以免换热管按照GB6479-2000标准采购时，因无特殊说明，使得采购的换热管符合该标准（最大试验压力位20MPa）而实际却不能满足设备水压试验要求的问题产生。
同时在设备法兰标准选用上，仍选用JB/T4700-2000，而不选用最新的标准NB/T47020-2012，按照JB/T4700-2000，材料Q235A和15MnVR仍可以用于制作设备法兰，而在新标准NB/T47020-2012中已经取消了这两种材料用于制作设备法兰。
正是因为设计人员的这种对新老标准替换的不了解，造成制造厂家不必要的损失。
夹套管制作
夹套管制作的技术要点及其心得 (三)小结 夹套管的施工必须倍加仔细，事先应充分做好准备工作，在施 工时严格按规定实施，在二次夹套管制作过程中，我得出了以 下几点心得： 1. 做好早期材料准备工作，管材，管件，配件在事先必须仔细检查确保 其质量。 2. 正式施工前必须进行一定数量的试验，制定出合适的施工参数，并在 施工时严格执行。 3. 施工时必须严格监控施工焊接质量，对疑似焊接质量的问题，坚决进 行返工重做。 4. 选用配套的焊丝，焊条，杜绝可能出现的焊接质量问题。 5. 管件加工后必须仔细检查后方可采用。 6. 按要求严格执行气压试验，外管施工必须在内管检验合格后进行。 7. 对焊接后的溶渣等杂质认真仔细进行清理。 8. 确保一个良好的施工环境，做好防风，防雨，防寒的工作，以确保焊 接质量。
夹套管制作的技术要点及其心得 前 言
在需要流体伴热的管道上采用夹套形 式，相比于直接采用其他管道跟随伴热， 夹套形式有利于伴热流体的流量均匀，也 更便于日常操作。但由于夹套管特别是内 管维护检查不方便，对夹套管制作提出了 较高的要求在2005年3月新建的SB装置及 2006年9月M-302C/D管道改造等工程中我 们总结了以往夹套管制作上的经验，对部 分施工方法进行了改进及优化，事后证明 效果良好，开工投产至今夹套管未发现泄 漏等故障。
夹套管制作的技术要点及其心得 夹套管制作心得 (一) 内外都为不锈钢的管道制作
在施工中我们主要要控制以下几个方面： 尽量减少内管的焊接点，单根管道的长度规 定直管不大于6M，以确保直管无焊接点，减少 了渗漏现象的发生。
60度
材料的加工，对要进行焊接面进行细致加工， 焊接口用砂轮机打磨成60度的坡口，并清除管材 内壁的毛刺。
焊接前必须做好防护措施，工作场所必须防 风，防雨，防寒以确保焊接质量。
半圆管夹套容器设计时节距和半圆管壁厚的选择
半圆管夹套容器设计时节距和半圆管壁厚的选择
蒋宾伟
【期刊名称】《山东化工》
【年(卷),期】2022(51)5
【摘要】利用ANSYS WORKBENCH有限元分析软件对半圆管夹套结构容器进行分析,研究了不同节距和半圆管厚度下半圆管夹套容器筒体的受力情况,并与标准中的计算结果进行了比较。
结果表明:HG/T 20583—2020标准中的计算方法相较于有限元分析结果偏安全;相邻两个半圆管夹套中间的最大应力随着节距的减小而增大;夹套中心处筒体轴向组合应力随着节距的减小先增大后减小,并在半圆管夹套外沿间距约为筒体壁厚的6倍左右时达到顶峰;随着半圆管壁厚的增大,筒体轴向组合应力逐渐减小。
【总页数】4页(P185-188)
【作者】蒋宾伟
【作者单位】中海油石化工程有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TQ055.8
【相关文献】
1.半圆管夹套容器设计计算方法
2.半圆管夹套容器的设计
3.非标准半圆管夹套容器设计
4.半圆管夹套容器设计原理分析
5.夹套容器中的半圆管强度与耳座支撑处结构设计
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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。
2.设计过程中几个参数的考虑
2.1关于对内筒压力的限制问题
ASME标准1995年以前的版本未内内筒容器壳体的使用压力条件提出要求，95年后标准修订版要求为正压操作条件。
而1998版的HG20582标准未随之进行约束。
其他国外标准也未提出此条件。
根据对ASME标准的制定依据分析，对于内圆筒，只要在半圆管压力所引起的轴向应力和圆筒压力引起的轴向薄膜应力的叠加满足1.5S（S：容器在设计温度下的许用应力）的校核条件，就不必对内圆筒的压力正负值进行限制。
在内圆筒设计计算中，不考虑外部半圆管夹套所起的加强作用，依据实际受压条件，进行壁厚的计算、确定，是偏于安全的。
2.2对于内圆筒容器焊接时的长度L的限制问题
半圆管夹套的压力对圆筒可能引起的轴向失稳。
根据计算分析，在
L（R：内筒压力容器的半径，T：内筒压力容器的壁厚）条件下，内圆筒属于刚性圆筒，不会发生失稳现象，而仅可能发生强度方面的失效。
2.2半圆管直径和圆筒直径的限定问题
由于ASME和HG标准仅提供了半圆管直径为60mm、89mm、114mm（2、3、4英寸）三种规格、内圆筒直径为760mm-4300mm之间的K系数曲线表的图表，因此设计尺寸的选择应在此范围内。
2.4 半圆管壁厚的计算问题
对于半圆管夹套的厚度计算可依据GB150内压容器的圆筒壁厚计算公式进行。
2.5 节距的选择
相邻两半圆管夹套在容器上引起的最大应力，不会超过单排半圆管，半圆管节距P值不会对对相邻半圆管引起的最大应力产生影响。
该参赛主要依据传热和焊接工艺确定，而与容器的强度和刚性无关。
2.6 内圆筒壁厚是计算
HG20582标准规定，内圆筒和封头的壁厚按照不带半圆管夹套的同一容器，根据计算压力内压或外压，按GB150的章节进行计算、确定。
而JIS JIS B 8279-1993 标准提供出了带有盘管夹套的压力容器本体筒体或封头在外压作用下的壁厚计算公式，可利用此公式进行校核。
d：半圆管夹套的内直径mm
P：夹套的设计压力MPa
ASME和HG20582标准限定半圆管夹套压力容器的壁厚范围为4.5-50mm。
2.7 关于盘管夹套的适用温度及热应力问题
设计时应尽可能将半圆管夹套选择和压力容器相同的材质。
当压力容器壳体和盘管夹套材料不同时，由于其线膨胀系数的差异，其间会产生热膨胀差。
压力容器本体与盘管夹套的温差再大，也无法加膨胀节。
对于有热应力的压力容器本体及夹套各部位进行应力分析较为困难。
JIS标准对此进行了计算分析：在温度上升到200度时，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2.87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200度内时，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200度。
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JB 4732-1995 《钢制压力容器-分析设计标准》及有限元计算方法进行设计和应力校核。
3半圆管夹套制造过程中应注意的问题
3.1 内筒容器应在进行完无损探伤后，方可在外部焊接半圆管夹套。
3.2内筒容器本体需要焊后热处理时，盘管夹套与本体的连接部位也应进行
焊后热处理。
3.3施工单位应制作半圆管和试板进行焊接工艺评定，按照JB 4708-2000《钢制压力容器焊接工艺评定》要求执行，进行相关拉伸、弯曲等各项试验。
3.4对于奥氏体不锈钢材料应采用冷煨成型的方法，特殊情况下，也可以采取热成型法，但热成型的温度应避开敏化温度，每次加热过程要做好书面记录。
焊接在凸型封头商定半圆管盘管，必须是逐段成型的，或者是整根对半剖分盘管。
3.5施工时应先焊接半圆管对接焊缝，这样既可消除对接焊缝间的焊接应力，也可确保每个对接焊缝的焊接质量。
另外还要严格控制对接焊缝的数量，一般要求每50m半圆管只有一条对接焊缝。
3.6半圆管应在焊接前加工坡口（40 o -45o）。
坡口加工分外坡口和内坡口两种形式。
由于外坡口焊接结构根部容易产生焊瘤，形成焊接死区，影响介质的流速，所以对于薄壁半圆管和壳体焊接推荐采用内坡口焊接结构，
3.7在压力容器本体上焊接盘管夹套时，半圆管应加工坡口并全焊透。
3.8半圆管夹套和内圆筒壳体连接角焊缝的腰高应不小于半圆管和壳体厚道
的较小者。
3.9筒体焊缝和半圆管相交处焊缝应打磨光滑，半圆管对接焊缝因尽量避免和筒体焊缝相交，并保留不小于2倍管壁厚的尺寸距离。
3.10两半圆管近边距离a≥2T，且≯38mm。
对于焊后热处理的半圆管夹套，a
可以不大于2T。
3.11对接焊缝和角焊缝第一遍应采用钨极氩弧焊（GTAW），用保护气体加以保护。
在第一道焊接完毕后，表面进行100%渗透检测，按照JB/T 4730.5-2005标准一级合格进行验收，确保没有缺陷后，方能进行第二道的焊接
3.12焊接最终完成后，按照GB150的规定进行目测检验达到合格，要求焊缝形状饱满，无裂纹、咬边、气孔、夹渣等表面却。
100%射线探伤按照JB/T 4730.2-2005标准Ⅱ级合格验收。
3.13水压试验应根据GB150 《压力容器》标准进行。
半圆管夹套保温装置作为一种新型的伴热保温结构，在设计和制造过程中有着特殊的要求，在工程实践中要求严格相关技术规范要求执行，才能保证整体质量，达到预期的设计效果。
参考文献
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