化工設(shè)備在設(shè)計的時候，設(shè)計人員往往忽略了高溫結(jié)構(gòu)設(shè)計的特殊性，而只是通過和其他普通結(jié)構(gòu)一樣的設(shè)計措施來進(jìn)行設(shè)計，忽略了高溫結(jié)構(gòu)整個設(shè)備產(chǎn)生的膨脹量、高溫材料的膨脹量以及局部結(jié)構(gòu)中的膨脹量。
基于此，本文對化工設(shè)備設(shè)計中的高溫結(jié)構(gòu)進(jìn)行了探討，以解決傳統(tǒng)設(shè)計帶來的泄露問題。
關(guān)鍵詞：化工設(shè)備；高溫結(jié)構(gòu)；設(shè)計分析
Abstract: the chemical equipment in design, designers often overlooked the particularity of high temperature structure design, but only through and other common structure design measures to carry on the design, ignore the high temperature structure to the expansion of the quantity produced the whole equipment, high temperature material expansion quantity and local structure of quantity expansion. Based on this, the paper on the design of chemical equipment high temperature structure is discussed in the paper, in order to solve the problems in the traditional design brings leak.
Keywords: chemical equipment; High temperature st
廣東深圳專業(yè)醫(yī)療器械產(chǎn)品外觀工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計產(chǎn)品的升級換代與工業(yè)設(shè)計ructure; Design analysis
中圖分類號： TQ042 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號：
目前
廣東深圳專業(yè)醫(yī)用儀器設(shè)備外觀工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計揭洋品牌醫(yī)療器械高價從何而來，很多化工設(shè)備的設(shè)計人員在對高溫結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計的時候，采用的方法一般是常規(guī)的用于各種結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法，并且按照高溫壓力容器的持久性強(qiáng)度或者是發(fā)生蠕變的極限來選擇作用的應(yīng)力，往往忽略了高溫結(jié)構(gòu)在設(shè)計中的特殊性，從而帶來了結(jié)構(gòu)使用的不安全等問題。
因此，在設(shè)計的時候需要特別注意高溫結(jié)構(gòu)整個設(shè)備產(chǎn)生的膨脹量、高溫材料的膨脹量以及局部結(jié)構(gòu)中的膨脹量這三部分內(nèi)容。
在各種化工設(shè)備的接管設(shè)計中，一般采用的連接方法都是傳統(tǒng)的接管法蘭連接方法，但是這種方法應(yīng)用于高溫中，很容易失去原有的作用，從而使得高溫容器發(fā)生泄漏現(xiàn)象。
因此，在化工設(shè)備高溫結(jié)構(gòu)設(shè)計中，應(yīng)該通過以下措施來優(yōu)化結(jié)構(gòu)的性能。
一、高溫結(jié)構(gòu)設(shè)計中法蘭的選擇
在高溫高壓設(shè)備中，法蘭連接采用透鏡式金屬墊，在升溫時，由于法蘭大，升溫慢，透鏡墊卻升溫快，透鏡墊熱膨脹受到法蘭約束，產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力，與墊片所受預(yù)緊應(yīng)力疊加，其合成應(yīng)力很易超過屈服限，產(chǎn)生應(yīng)力松弛和墊片殘余變形；在降溫時，由于墊片冷卻比法蘭快，造成壓緊力不足而泄漏。
如此循環(huán)多次，殘余變形的積累將使壓緊力越來越不足，以致造成
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法蘭的周向上溫度應(yīng)該控制在相似的水平上，尤其是當(dāng)存在縱向的隔板時，應(yīng)該在法蘭的高溫一側(cè)配置水夾套或者隔熱襯里。
選擇墊片時應(yīng)該依據(jù)壓力、溫度等來確定，并且需要減少法蘭和筒體之間的溫度差異，以防止產(chǎn)生泄露。
當(dāng)溫度太高時，例如，如果溫度是在500攝氏度以上，當(dāng)采用接管法蘭時，因為法蘭材料的強(qiáng)度會在高溫作用下而出現(xiàn)急劇下降的現(xiàn)象，所以法蘭的選擇應(yīng)該選擇材料比較厚的，并且有比較大的螺栓的，以使其正常運(yùn)行。
如果是一些口徑比較大的接管，在連接的時候最好不要采用法蘭連接，而是用對焊連接。
為了抵抗高溫產(chǎn)熱的沖擊以及熱循環(huán)所形成的載荷，可以通過利用活套式法蘭的方式來改善。
這種法蘭比普通的法蘭具有更高的強(qiáng)度和厚度，并且螺栓的長度較長，能夠有效將法蘭的熱膨脹吸收過來，不易造成螺栓應(yīng)力的超限。
它可以減少或者防止法蘭在螺栓的拉力作用下產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)。
同時，這種法蘭具有比較短的力臂，因此螺栓受到的作用力比較小，這樣有利于降低螺栓拉長的長度；再者，法蘭和管壁之間的連接方式是非剛性連接的，這種連接方式使得管壁的熱應(yīng)力不會對法蘭造成影響，防止出現(xiàn)偏轉(zhuǎn)。
在管道上使用時可以用螺紋型的法蘭，如果設(shè)備的直徑比較大，則需要選擇其他價格比較便宜的法蘭。
二、高溫結(jié)構(gòu)設(shè)計上的優(yōu)化措施
?。?）螺栓、法蘭以及墊片的受熱狀況的優(yōu)化措施
在法蘭的內(nèi)側(cè)和墊片中，采取隔熱襯環(huán)設(shè)置的方法，來不斷優(yōu)化和改善設(shè)備中的螺栓、法蘭以及墊片的受熱狀況。
隔熱襯環(huán)能夠降低這些結(jié)構(gòu)的受熱溫度，并且平衡它們之間的溫差，防止法蘭和墊片發(fā)生變形,以及防止螺栓由于受熱溫度過高而出現(xiàn)蠕變的現(xiàn)象。
設(shè)置隔熱襯環(huán)這一措施能夠有效防止設(shè)備出現(xiàn)燒毀和泄露問題。
?。?）控制密封墊片不超載的措施
增加螺栓長度，利用套筒和螺栓結(jié)合在一起，他們的長度總和會起到補(bǔ)償熱應(yīng)力的作用, 并且采用套筒的話，法蘭可以有較大的
廣東深圳專業(yè)醫(yī)療儀器造型工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計淺析未來醫(yī)療器械產(chǎn)品發(fā)展趨勢軸向上的熱膨脹位移,并且螺栓的應(yīng)力也不會超限，從而能夠較好地對密封墊片起到保護(hù)作用，使其不會出現(xiàn)負(fù)荷超載。
?。?）增強(qiáng)結(jié)構(gòu)彈性的措施
設(shè)置螺栓的加彈性墊圈。
該結(jié)構(gòu)具有和套筒相似的作用，能夠吸收法蘭的熱膨脹。
但這種結(jié)構(gòu)比套筒小，因此對于密封墊片產(chǎn)生的較大的預(yù)緊力，它并不能承受。
在這種過大的作用力下，結(jié)構(gòu)容易被壓扁，因此，這種結(jié)構(gòu)應(yīng)該避免在溫度太高和壓力太大的情況下使用，才不會使其失去彈性。
三、高溫結(jié)構(gòu)優(yōu)化的注意事項
第一，除上述考慮的預(yù)防措施外, 在設(shè)計時, 還應(yīng)注意工程中的問題, 即高溫管線對端點(diǎn)管法蘭的推力矩數(shù)值, 端點(diǎn)推力矩數(shù)值過大, 往往可能造成法蘭泄漏, 因此,設(shè)計時應(yīng)與配管專業(yè)加以確認(rèn), 以及在生產(chǎn)中對管子改造時應(yīng)提醒制造廠注意管法蘭允許的推力矩數(shù)
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第二，在高溫中常采用Cr-Mo鋼, 當(dāng)壓力較高時, 應(yīng)采用整體補(bǔ)強(qiáng)方法, 如采用帶徑對焊法蘭與殼體的連接結(jié)構(gòu), 此結(jié)構(gòu)焊接較不宜全焊透。
第三，在生產(chǎn)過程中, 裝置開停車期間, 應(yīng)嚴(yán)格控制升溫和降溫速率不得大于規(guī)定值。
在開車時, 要嚴(yán)格按先升溫、后升壓的順序; 停車時, 要嚴(yán)格按先降壓、后降溫的規(guī)則進(jìn)行操作。
另外, 螺栓預(yù)緊時, 要對稱均勻, 合理地分級預(yù)緊; 要嚴(yán)格控制螺栓的預(yù)緊扭力矩。
第四，帶襯環(huán)的設(shè)備法蘭, 當(dāng)襯環(huán)板的材料為奧氏體不銹鋼時, 由于其熱脹系數(shù)比碳素鋼或低合金鋼大30%至50% , 當(dāng)法蘭在高溫下工作時, 襯環(huán)及其焊縫因受到很大的溫差應(yīng)力, 可能使襯環(huán)板凸起, 焊縫受剪切, 嚴(yán)重時將影響法蘭工作的可靠性。
使用溫度不要超過300 攝氏度 , 超過300攝氏度時宜采用堆焊結(jié)構(gòu)。
四、應(yīng)用實(shí)例
?。?）某設(shè)計溫度為480攝氏度、設(shè)計壓力為0. 15MPa的臥式換熱器, 使用不久左側(cè)管板就發(fā)生泄漏, 失效分析結(jié)論為臥式容器的鞍式支座底板上的長圓孔不能滿足設(shè)備高溫膨脹量的需要, 溫差應(yīng)力得不到釋放造成。
解剖設(shè)備發(fā)現(xiàn)換熱管與管板的焊縫大都開裂, 部分換熱管已彎曲。
改善的措施：在設(shè)備兩側(cè)的進(jìn)、出口處又分別設(shè)置一個膨脹節(jié)以解決高溫膨脹問題。
將其鞍式支座的長圓孔長度改為為40 mm, 以符合高溫膨脹量的要求, 使兩端的膨脹節(jié)充分發(fā)揮作用。
去除在滑動端支座墊板下的三角鐵墊板,在支耳及滑動鞍座底板粘貼一層2-3 mm 厚聚四氟乙烯。
鋼板與聚四氟乙烯的摩擦系數(shù)L= 0. 04, 使殼體與支耳及鞍座連接處的局部應(yīng)力大大降低。
?。?）某高溫反應(yīng)容器的設(shè)計
設(shè)計中鎳復(fù)合板覆層選用GB／T2054—2005《鎳及鎳合金板》6號純鎳(N6)板，厚度為3 mm，以滿足耐腐蝕要求，選用(N6)可避免材
廣東深圳專業(yè)醫(yī)療產(chǎn)品儀器外觀工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計醫(yī)療旅游料產(chǎn)生晶間腐蝕，覆層材料不計人強(qiáng)度計算中。
基層選用GB6654—1996《壓力容器用鋼板》16MnR低合金鋼板，這主要滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度的要求。
鎳復(fù)合板按JB4748—2002(壓力容器用鎳基合金爆炸復(fù)合板》B級進(jìn)行制造、檢驗、試驗及驗收。
因設(shè)備端部法蘭及上封頭受堿性溶液的影響較小，可以不使用復(fù)合板，端部法蘭選用JB4726{壓力容器用鋼鍛件》16 MnlI級鍛件，上封頭選用GB6654—1996《壓力容器用低合金鋼板》16 MnR鋼板，腐蝕裕量為4．0 mm；設(shè)備簡體及下封頭采用鎳復(fù)合板，腐蝕裕量為0．0 mm；
我國的容器設(shè)計中對高溫設(shè)備，沒有制定相應(yīng)的規(guī)范或規(guī)定，也沒有可參照使用的規(guī)范。
但在主要的工業(yè)化國家都有高溫壓力容器設(shè)計規(guī)范。
目前，一些設(shè)計人員在設(shè)計高溫設(shè)備時，通常采用常規(guī)的設(shè)計方法，使用應(yīng)力按高溫壓力容器蠕變極限或持久強(qiáng)度選取，但未對高溫結(jié)構(gòu)問題予以特殊的關(guān)注，這是不夠安全的。
在實(shí)際設(shè)計中，應(yīng)對其材料、局部結(jié)構(gòu)、設(shè)備整體的膨脹量等加以特別注意。
結(jié)束語：
本文對化工設(shè)備設(shè)計中高溫結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，并充分考慮高溫結(jié)
廣東深圳專業(yè)醫(yī)療產(chǎn)品造型工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用構(gòu)的材料膨脹性，以及整體和局部的結(jié)構(gòu)的膨脹性等來對其法蘭連接進(jìn)行了優(yōu)化，從而確保高溫結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和優(yōu)良性能。
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