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1、钢制塔式容器制造基础知识1、主要内容钢制塔式压力容器应用、分类、基本结构、制造过程中的筒体成形及控 制、塔体开孔及接管装配、塔盘的制造与组装、裙座组装、分段长距离运输 的长塔组装、塔器成品检验等内容。2、主要引用标准或文献JB/T4710 钢制塔式容器JB/T4710-2005钢制塔式容器设计压力不大于35MPa，高度H大于10m、且高度H与平均直径D之比大于5的裙座支承钢制塔式容器。GB150.14压力容器HG20652塔器设计技术规定JB/T1205塔盘技术条件TSG R0004固定式压力容器安全技术监察规程3、塔器的分类、基本结构及制造工艺流程简介3.1、塔器的分类1）按单元操作分为精馏
2、塔、吸收塔、解析塔、萃取塔、增湿塔、干燥 塔、反应塔。2）按操作压力分为加压塔、常压塔、和减压塔。3）按内件结构分为填料塔和板式塔。（1）填料塔：内装有一段或数段填料，作为气、液接触，实现传质传 热的基本条件。液体沿填料表面呈膜状自上而下流动，气体呈连续相自下而 上与液体作逆向流动，并进行气、液两相的传质和传热。两相的组分浓度或 温度沿塔高呈连续变化。特点：填料塔的基本特点是结构简单、压力降小、 效率高、宜采用耐腐蚀材料制造。对于易发泡和热敏性的物料，分离程度要 求高的操作，更显出其优越性。不过当填料塔塔径增大时，会引起气、液分 布不均匀，接触不良，出现效率下降。此外填料塔的检修工作量大，损耗
3、大。（2）板式塔：塔内装有一定数量的塔板，作为气、液接触，实现传质、 传热的基本构件。板式塔按结构分：有泡罩塔、筛板塔、浮阀塔、舌型塔等。筛板塔的塔盘分为整块式塔盘（DNW700mm）和分块式塔盘。 整块 式塔盘又分根据塔盘组装方式不同可分为定距管式及重叠式两类。采用整块 式塔盘时，塔体由若干个塔节组成，每个塔节中装有一定数量的塔盘，塔节 之间采用法兰连接。分块式塔盘：直径较大的板式塔，为便于制造、安装、 检修，可将塔盘分成数块，通过人孔送入塔内，装在焊于塔体内壁的塔盘支 承件上。为了进行塔内清洗和维修，使人能进入各层塔盘，在塔盘板接近中 央处设置一块通道板。各层塔盘板上的通道板最后开在同一垂
4、直位置上，以 有利于采光和拆卸。通道应为上下均可拆的连接结构。从上方或下方松开螺 母，将双面可拆结构的椭圆垫旋转90度，拆去塔盘。塔盘板安放在焊接于 塔壁的支承圈上，塔盘板与支承圈的连接用卡子，卡子由卡板、椭圆垫板、 圆头螺钉及螺母等零件组成。塔盘上所开的卡子孔通常为长圆形，这是考虑 大塔体椭圆度公差及塔盘板尺寸公差等因素。特点：效率高、处理量大而压 力降也较大的特点。其最大特点是多种形式，不同性能的塔盘使板式塔有着 广泛的适用性。3.2、塔器的基本结构塔器基本结构由塔体、支座、内件、附件四部分组成。填料塔与板式塔的区别主要在于内件的不同。1）塔体塔体是塔器的外壳。常见的塔体由等直径、等壁厚的
5、圆筒和上、下封 头组成。对于大型塔器，为了节约用材，亦可采用不等直径、不等壁厚的塔 体。塔体满足的工艺条件（塔径、塔高、操作压力、操作温度）和地震载荷、 风载荷、偏心载荷在操作、检修、试压、安装及运输时的强度、刚度与稳定 性要求。2）支座塔体支座是塔体与基础的连接结构。为保证其具有足够的强度、刚度与 稳定性，以承受全塔的重量以及地震、风力引起的载荷，通常采用裙式支座， 简称“裙座气裙座的形式根据承受载荷情况不同，可分为圆筒形和圆锥形 两类。圆筒形制造方便，经济上合理，故应用广泛。但对于受力情况比较差， 塔径小且很高的塔（如DN25，或DN1m，且H/DN30）, 为防止风载或地震载荷引起的弯矩
6、造成塔翻倒，则需要配置较多的地角螺栓 及具有足够大承载面积的基础环，此时，圆筒形裙座的结构尺寸往往满足不了 这么多地角螺栓的合理布置，因而只能采用圆锥形裙座.3）内件指安装在塔内，为直接完成传质、传热过程而设置的零、部件。包括填 料塔的填料、填料支撑板、液体分布器、液体再分布器，填料压板、填料限 位板；板式塔的塔盘、降液管、受液盘、溢流堰等。4）附件包括安装在塔内、塔外的以下零、部件。（1）除沫器。在塔内操作气速较大时，会出现塔顶雾沫夹带，这不但造 成物料的流失，也使塔的效率降低，同时还可能造成大气污染。为了避免这 种状况，需在塔顶设置除沫装置，从而用于捕集夹带在气流中的液滴，保证 气体的纯度
7、和后续设备的正常工作。常用的除沫装置有丝网除沫器、折流板 除沫器和玻璃纤维除沫器。其性能的优劣对除沫效率、分离效率具有较大的 影响。（2）接管。用以连接工艺管道，使塔器与相关设备连成系统。按其用途 分为进液管、出液管、回流管、进气管、出气管、侧线抽出管、取样管、仪 表接管和液面计接管等。（3）人孔、手孔。为安装、检修、检查等需要而设置。（4）吊柱。装于塔顶，以备安装、检修时吊运塔内件等。（5）吊耳。为方便吊装，易在塔器上焊以板式、轴式等形式的起吊件。 直连设备支撑结构。即塔顶放置冷凝器等设备时所用的支架、支座等构件。（6）平台。设置于吊柱、人孔、手孔、液面计等处，供操作、检修之用。（7）扶梯。
8、各平台及地面间可以直扶梯或协扶梯连接。3.3、塔器基本制作流程筒体：展开下料f刨边一预弯一纵缝组对一点焊及焊接一焊缝修磨f校圆一检测一环缝组对环缝焊接f 检测封头：展开下料一坡口加工拼板一点焊及焊接焊缝修磨外协回厂验收f坡口加工- 划线 开孔f 组对一焊接一检测k 装焊（根据内件及热处理情况进行区分）J 检测I法兰与接管组对一焊略检测 装焊检测裙座筒体、吊耳等装焊发货表面防腐一水压试验。封盲盖 根据材料、是否堆焊、坡口加工情况、预弯、检测及筒节组对的不同情 况进行分别讨论。4、筒体制作及组对控制4.1筒体周长偏差的控制影响筒体周长偏差的因素主要有下料偏差、刨边（复合钢、不锈钢容器） 造成的偏差
9、和纵缝组对间隙偏差及焊缝横向收缩量等。我公司主要采用半自 动火焰切割机、数控火焰切割机和数控制条切割机进行下料，在使用半自动 火焰切割机进行切割时需要分清轨道线与切割线，轨道摆放是否平直并考虑 风线的补偿量。下料尺寸要考虑切割余量、边缘加工余量、焊缝横向收缩量 和筒体卷制时的延伸量。刨边时注意钢板装夹是否平直，刨刀的装夹角度。 纵缝组对间隙根据实际周长与理论周长的偏差可适当调整，但要满足焊接工 艺要求，不能盲目增大或缩小间隙。焊缝横向收缩量与破口形式、组对间隙、 钢板厚度、焊接工艺等有关。只要在下料、刨边、组对和焊接等工艺过程中， 严格按照本公司容器制造工艺流转卡的规定进行，焊接纵缝后筒体周长
10、 偏差基本在5mm以内，还是比较容易控制在标准值范围以内的。值得一提 的是，厚度较厚的筒体卷制时的延伸量与卷板机的实际性能参数和操作手的 操作习惯有关，要结合实际情况来确定延伸量，更正下料尺寸，使筒体周长 控制在标准范围内。4.2筒体圆度的控制简体的圆度控制重点是卷板时圆度的控制、焊接工艺的选择和焊接防变 形措施。采取这些措施后仍然没有办法控制筒体圆度的话，只能对对筒节进 行校圆。只要筒节校圆后圆度达到标准要求，在组焊及开孔等制造工艺过程 中严格执行正确的工艺路线，简体的圆度就能符合GB15098的规定。对于 塔器类设备而言，筒体圆度直接影响到塔盘安装，必须重点加以控制。首先 在卷板时就要严格
11、控制筒体的圆度，不能放松要求。根据筒体的直径、厚度 尽可能选择收缩量小的坡口形式，同一板厚的对接焊缝横向收缩大小依次 为：单V、X、单。、双。，较常用的为X型坡口。选择合适的焊接工艺后， 必要时还要采取防变形措施，如采用合理的焊接顺序、利用工卡具刚性固定、 严格执行焊接工艺等等。对筒体校园的控制，主要是在三辊卷板机上校圆的 过程中，用内样板检查的办法及校圆后用直尺或钢卷尺测量筒体两端内径的 最大与最小直径差，使之在标准范围之内。不锈钢体筒体与低碳钢筒体相比 不易校圆。这是因为不锈钢的塑性很好，屈服强度较低，易变形，操作时不 易控制下压量，所以校圆需辊压较长时间。这样会造成不锈钢筒体的表面擦 伤
12、和划伤严重，应适当衬垫。4.3筒体焊缝对口错边量的控制错边会使筒体对接处实际壁厚减薄，筒体几何形状不连续而产生附加弯 曲应力和剪应力，当筒体内压较高时造成局部应力过高而使简体发生局部变 形或失效，所以，GB1502011提出了A、B类焊缝对口错边量的要求：(1)A、B类焊接接头的对口错边量b对口处钢材厚度8sA类焊接接头对口错边量bB类焊接接头对口错边量b 12 1/48s12 20 320 40 3 5注：嵌入式接管与圆筒或封头对接连接的A类接头，按B类接头的对 口错边量要求(8s：钢材厚度)。(2)复合钢板的对口错边量b不大于钢板复层厚度的50%，且不大于2mm o4.3.1纵焊缝对口错边
13、量纵缝的对口错边主要是由于卷板时压头预弯成形不好，组对时不认真或 定位焊不牢固造成的。若预弯成形良好，组对时两直边基本在同一水平面， 用直尺或角尺将两边卡平就可将纵缝的对口错边控制在0. 5 mm以内，若预 弯成形不好，两直边面形成棱角，不但错边量不好控制，而且在焊后校圆时 不易消除棱角度。另外，如果定位焊焊缝太短，间距过大，由于其强度不够， 在焊接收缩变形过程中错边量就会增大。在卷制筒体时，要注意两端头的下 压量，必要时使用工卡具组对，则两直边面就会基本调整到一个平面上。纵 缝定位焊的长度不小于50mm，间距为250350mm，焊后错边量基本无变化。 只要预弯成形良好，组对认真，定位焊牢固，
14、那么焊后纵缝的对口错边量， 比GB15098规定的还小。4.3.2环焊缝的对口错边量影响环缝对口错边量的主要因素由筒体周长偏差、圆度和纵缝环向棱角度。在组对环缝之前，应利用公式：（实际外周长/n-设计外径）/2，计算出 错边量，如果超过标准要求，则只能对纵缝进行整改，调整筒体周长。若在 标准范围内，则采取均匀错边的方法来保证环缝错边量。由于筒体存在圆度， 两简体组对时其两端面会出现偏差情况，在组对检查中视具体情况应采取适 当的预防措施，应采用卧式V型胎具组对筒体。筒体纵缝环向棱角度的存在对环缝错边量的影响较大。GB15098规定 错边量b=1/48s，允许棱角度E=0s/10+2） mm。若两
15、筒体除棱角部分以外， 其余部位都组对得很好，错边量b=0，则由棱角部位引起的最大错边量 b3max=E，若要其符合标准要求，贝 lJb3max=EWb，即 2+6s/10W6s/4，经 计算得8s13. 3 mm.所以，对6W6sW12. 0 mm的薄壁筒体，其允许棱角 度较允许错边量大。所以筒体上有符合标准要求的棱角度时，环缝错边量不 一定能满足标准要求。在实际制造过程中，为了减小由纵缝环向棱角度引起 的错边量，采取优先保证纵缝环向棱角度的方法，将最大误差减小并分散至 周围。可以使用斜铁打尖的办法来减小，但要注意工卡具与筒体接触部分的 材质与筒体本身是否一致，工卡具点焊是否牢固。综上所述，筒体纵缝的对口错边量较易控制，环缝的对口错边量较难控 制，由筒体周长偏差引起的环缝错边量b1max较小，但很难消除；由筒体圆 度引起的错边量b2max虽然较大，但经过仔细调整或借助工装卡具等可以减 小或消除；由筒体纵缝环向棱角度引起的环缝错边量b3max最大，对6s=6 12mm的容器筒体，由符合标准要求的棱角度引起的错边量可能会超标，所 以对超标的部位只能采取强制变形预防措施。4.4筒体棱角度的控制简体棱角度分为纵焊缝的环向棱角度和环焊缝的轴向棱角度。棱角度的 8存在会使筒体不
