JB4710钢制塔式容器
第九章 钢制塔式容器
第九章钢制塔式容器第一节塔式容器结构【学习目标】学习JB/T4710-2005《钢制塔式容器》，了解钢制塔式容器结构及制造、检验与验收要求。
一、JB/T4710《钢制塔式容器》标准简介JB/T4710-2005《钢制塔式容器》标准规定了钢制塔式容器的设计、制造、检验与验收要求。
该标准适用于设计压力不大于35MPa，高度H大于10m、且高度H与平均直径D之比大于5的裙座自支承钢制塔式容器。
二、钢制塔式容器结构塔式容器结构示意图见图9-1。
图9-1 塔式容器结构示意图1、塔体塔体的塔壳及接管等元件的结构型式和要求应满足GB150的有关规定。
2、裙座裙座分为圆筒形和圆锥形两种型式。
圆锥形裙座的半锥顶角θ不宜超过15°，裙座壳的名义厚度不应小于6mm。
3、裙座与塔壳的连接型式裙座和塔壳的连接可采用对接或搭接型式。
图9-2 裙座壳与塔壳的对接型式图9-3 裙座壳与塔壳的搭接型式①采用对接型式时，裙座壳的外径宜与相连塔壳封头外径相等，裙座壳与相连塔壳封头的连接焊缝应采用全焊透连续焊。
其焊接结构及尺寸见图9-2。
②采用塔接型式时，搭接部位可在塔壳封头上，见图9-3a)、b)，也可在圆筒体上，见图9-3c)、d)。
具体要求如下：a）当裙座壳与封头搭接时，搭接部位应位于封头的直边段。
此搭接焊缝至封头与圆筒连接的环向连接焊缝距离宜在（1.7～3）δns范围内，但不得与该环向连接焊缝连成一体。
b）当裙座壳与圆筒搭接时，此搭接焊缝至封头与圆筒连接的环向连接焊缝距离不应小于1.7δn，封头的环向连接焊缝应磨平，且应按JB/T4730要求100%无损检测合格。
c）搭接接头的角焊缝应填满。
4、当塔壳封头由多块板拼接制成时，拼接焊缝处的裙座壳宜开缺口，缺口型式及尺寸见图9-4和表9-1。
图9-4 裙座壳开缺口型式5、排气孔、排气管和隔气圈①无保温（保冷、防火）层的裙座上部应均匀设置排气孔，排气孔规格和数量按表9-2规定。
钢制塔式容器jbt4710-word版本
一、总则
塔式容器
3. 设计压力与设计温度
对工作压力小于0.1MPa的内压塔式容器、设计 压力取不小于0.1MPa；
由中间封头隔成两个或两个以上压力室的塔式容 器应分别确定其设计压力；
裙座壳的设计温度取使用地区月平均最低气温的 最低值加10℃。
振型：振动时任何瞬间。
一般取前三个振型，如下图所示。
三、计算
塔式容器
体系的振动是由对称各振型的谐振叠加而来的复合振动。
塔式容器
三、计算
B. 模型的简化， 简化成一端自由、一端固定的悬臂梁，做平面弯 曲振动，对等直径、等壁厚的塔式容器，按弹性连续 体公式计算。不等直径或不等壁厚的塔式容器按多自 由度体系进行计算，方法： a) 首 先 将 各 段 的 分 布 质 量 聚 缩 成 集 中 质 量 ； b) 利 用 机 械 能 守 恒 定 律 ， 并 近 似 地 给 出 振 型 函 数，即可得到自振周期公式，例如：
碳 素 钢 [σ ]b = 147 M P a
低 合 金 钢 [σ b] = 170 M P a
一、总则
塔式容器
7．载荷组合系数K
长期载荷效应与短期载荷效应不同。
方法是在应力组合后，其许用应力（强度或稳定） 乘以一个等于1.2的载荷组合系数K。
塔式容器
二、结构
1. 裙座的型式，分为圆筒形和圆锥形两种。 要求：圆锥形裙座的半锥顶角不超过15°，无论
圆筒形或圆锥形裙座壳其名义厚度不得小于 6mm。
二、结构
塔式容器
二、结构
塔式容器
2. 筒体与裙座的连接型式
塔式容器
塔式容器第一节概述一、直立设备与塔式容器化工厂的各种容器都是通过支座固定在生产过程中的某一位置上，我们把垂直安装的，外形为圆形的容器称为直立设备。
常见的有塔器、反应器、立式罐等。
塔式容器是直立设备中的一种，是化工、炼油生产中最重要的设备之一。
它可使气液或液液两相之间进行紧密接触，达到传质及传热的目的。
塔式容器的主要特点是：体型高，长宽比大，荷载重，塔身除了承受压力载荷、温度载荷外，还承受风载荷、地震载荷和重量载荷。
塔式容器的支座通常为裙式支座，塔式的整个重量都是由裙座支撑。
地脚螺栓又将裙座固定在基础上。
二、钢制塔式容器标准简介JB4710-92是我国现行的塔式容器设计、制造、检验与验收的行业标准。
它适用于H/D>5，且H>10m的裙座自支承式钢制塔器。
塔式容器属于高耸结构，其承受的载荷除压力、温度载荷外，还有风载荷、地震载荷、重量载荷、偏心载荷等。
由于以上诸多载荷的存在，塔式容器的计算方法也不同于一般的压力容器。
高塔在压力较低时，风载荷、地震载荷决定了塔器的壁厚。
而低矮的塔器的壁厚大多数取决于压力载荷和最小壁厚。
由于风载荷和地震载荷的计算都是动力计算。
在作动力计算时，可视塔器为一底端固定的悬臂梁。
其振动形式为剪切振动或弯曲振动，有时也可为剪、弯联合振动。
当H/D≤4时，以剪切振动为主；4<H/D ≤10时为剪、弯联合振动；10<H/D时以弯曲振动为主。
设计塔器时仅考虑弯曲振动，忽略了剪切振动，才使得自振周期和地震计算得以简化。
这样给设计工作带来了极大方便。
这样作的结果，使自振周期变小，地震影响系数变大，计算出的地震载荷与地震弯矩较考虑剪切变形时大，设计上略趋于保守，但还是可行的。
本标准仅适用于裙座自支承的塔器，所谓裙座自支承是指由裙座支承在基础上的独立塔器，塔与塔之间，塔与框架之间毫无关连。
这也使计算自振特性时得以方便。
塔式容器的设计压力可以是内压，也可以是外压。
本标准主要引用标准有GB150《钢制压力容器》、GBJ9《建筑结构荷载规范》、GBJ11《建筑抗震设计规范》、GBJ17《钢结构设计规范》等。
大型塔式容器现场组装焊接技术
大型塔式容器现场组装焊接技术1 前言浆纸业、石油化工、冶炼等行业中，大型塔式容器安装是现场施工的难点。
由于大型塔式容器设备本体设计参数大，运输超限，通常都是分片运输到现场，需要在现场进行大量的吊装组装焊接工作。
福建省工业设备安装有限公司先后在1994年“福建青州造纸厂年产15万吨本色木浆扩建工程”、1998年“广西南宁凤凰纸业有限公司制浆车间安装工程”成功地进行了引进的制浆蒸煮塔等大型塔式容器设备的现场组焊，并总结编写了“大型塔式容器现场组装焊接工法”。
2003年福建省工业设备安装有限公司在海南省金海浆纸业“制浆区设备安装工程”中，应用该工法进行现场组装焊接了引进的制浆蒸煮塔等13台大型塔式容器，获得成功，该工程荣获2006年度中国建筑工程鲁班奖（国家优质工程）。
该工法的核心“制浆行业蒸煮塔现场组焊技术”经中国安装协会“中国安装之星”认定委员会复审认定为2000年度“中国安装之星”，2005年度再次经审核认定，蝉联中国安装协会的“中国安装之星”。
2 工法特点2.0.1 大型塔式容器分片到货采用现场设置预制区预制组装焊接工艺，筒节和段节的组对焊接、检测检验均可在预制区地面铺开工作面，形成流水作业，减少了高空施工的工作量，提高了施工效率。
2.0.2 塔式容器裙座和筒体的主焊缝：纵缝、环缝、平角缝全部采用机械化自动焊接技术，与手工焊接相比，可以提高焊接质量、加快施工进度、减少作业强度、降低工程成本的效果。
2.0.3 综合平衡了大型设备水平运输、解决了高、重、大设备吊装的安全性和经济性。
2.0.4 配合机械化自动焊工艺，使现场筒节高空组对施焊作业在升降滑动的内外侧环形作业平台上进行，减少了脚手架的大量搭拆工作量，整个现场环境整洁有序。
3 适用范围“大型塔式容器现场组装焊接工法”适用于浆纸业、冶炼、石油化工等行业大型塔式容器设备分片到货的现场组装焊接施工。
4 工艺原理采用“筒体段节预制，现场吊装组焊”的组装工艺，利用机械化自动控制焊接技术，进行现场全方位自动焊，通过焊接工艺鉴定实验，预选设定焊接工艺规范参数的调整范围，实际施焊时再进行适时微调，达到优质高速焊接的效果，减少手工焊接作业的人为不确定影响，提高焊接质量、焊接速度、焊接效率，同时降低作业强度。
钢制塔式容器JBT4710-2005
对塔高较小的塔式容器，地脚螺栓座可简化成单 环板结构。
优点：结构简单；缺点：地脚螺栓座整体刚度不 足。
二、结构
塔式容器
三、计算
塔式容器
内容：自振周期；水平地震力和垂直地震力；顺风向风 振和横风向风振；塔的挠度计算四部分。
1. 自振周期
A. 名词术语：
自由度：指振动过程中任何瞬时都能完全确定系统在空 间的几何位置所需的独立坐标数目。
a) 裙座腐蚀裕量取C2=2mm；
b) 地脚螺栓的腐蚀裕量，取C2=3mm。
一、总则
塔式容器
5. 最小厚度
A. 容器壳体
a) 碳素钢、低合金钢制为2/1000的内直径、且 不小于4毫米；
b) 高合金钢制，不小于3mm。
一、总则
塔式容器
5. 最小厚度
B. 裙座壳和地脚螺栓
a) 裙座壳的最小厚度没有要求，但规范规定裙座 壳的各意厚度不得小于6mm。
振型：振动时任何瞬间各点位移之间的相对比值，即整 个体系具有的确定的振动形态。
一般取前三个振型，如下图所示。
三、计算
塔式容器
体系的振动是由对称三、计算
B. 模型的简化， 简化成一端自由、一端固定的悬臂梁，做平面弯 曲振动，对等直径、等壁厚的塔式容器，按弹性连续 体公式计算。不等直径或不等壁厚的塔式容器按多自 由度体系进行计算，方法： a) 首 先 将 各 段 的 分 布 质 量 聚 缩 成 集 中 质 量 ； b) 利 用 机 械 能 守 恒 定 律 ， 并 近 似 地 给 出 振 型 函 数，即可得到自振周期公式，例如：
c. 动载荷计算与结构自身的振动特征（如自振频率或周 期、振型与阻尼）有关，而静载荷仅与载荷大小、约 束条件有关。
钢制塔式容器
≤ 1 5 °，无论圆筒形或圆锥形裙座壳其名 义厚度不得小于6mm。
钢制塔式容器JB/T4710-2005 B、筒体与裙座的连接型式
对接结构：要求裙壳外径宜与塔壳外径相同。
钢制塔式容器JB/T4710-2005
搭接结构： a）尺寸要满足要求，搭接接头的角焊缝要填满。 b）当裙壳与圆筒搭接时，封头的环焊缝应磨平， 并按JB/T4730要求100%无检合格。
最大质量：
mmax= m01+ m02+ m03+m04+ma+mw+ me
最小质量：
mmin= m01+ 0.2m02+ m03+m04+ma
钢制塔式容器JB/T4710-2005
说明：
a.
当空塔吊装时，无保温层、平台和扶梯，
则最后一式中不计m03、m04。
b. 部分部件的经验质量：
C）附属件的质量一般取ma=0.25m01
机械设计:
结构和强度、刚度、稳定性。
钢制塔式容器JB/T4710-2005
1、适用范围
设计压力p≯35MPa 高度H＞10m、且H/D＞5
裙座自支承的塔式容器。
其中：H —总高； D —塔壳的平均直径。对等直径
塔为其公称直径；对不等直径塔式容器：
钢制塔式容器JB/T4710-2005 对塔器总高H的一点说明：
钢制塔式容器JB/T4710-2005
13. 自振周期
如果把塔设备视为具有多个自由度的体系， 则它就具有多个固有频率（周期），其中最低的
频率ω1，称为“基本频率”，与基本频率相对的 周期（T1=2π/ω1）就叫“基本周期”。
压力容器制造标准
13
GB/T4237-2007《不锈钢热轧钢板》
14
GB3280-2007《不锈钢冷轧钢板和钢带》
15
GB/T12771-2008《流体输送不锈钢焊接钢管》
16
GB/T14976-2002《流体输送不锈钢无缝钢管》
17
GB13296-2007《锅炉、热交换器用不锈钢无缝钢管》
18
GB/T1220-2007《不锈钢棒》
7Hale Waihona Puke GB/T8162-1999《结构用无缝钢管》
8
GB/T8163-1999《输送流体用无缝钢管》
9
GB/T3087-1999《低中压锅炉用无缝钢管》
10
GB/T5310-1995《高压锅炉用无缝钢管》
11
GB/T3524-2005《碳素结构钢和低合金钢热轧钢带》
12
GB/T3077-1999《合金结构钢》
48
JB/T4748-2002《压力容器用镍及镍基合金爆炸复合钢板》
铝材
49
GB/T3191-1998《铝及铝合金挤压棒材》
50
GB/T3880.1~3-2006《铝及铝合金板材》
51
GB/T4437-2000《铝及铝合金热挤压管》
52
GB/T6893-2000《铝及铝合金拉(轧)制管》
53
GB/T8005-2008《铝及铝合金术语》
55
HG/T21583-1995《快开不锈钢活动盖》
56
HG/T21584-1995《磁性液面计》
57
HG21588-21592-1995《玻璃板(管)液面计》
58
HG21594-21600-1999《不锈钢人孔》
第九章 钢制塔式容器
第九章钢制塔式容器第一节塔式容器结构【学习目标】学习JB/T4710-2005《钢制塔式容器》，了解钢制塔式容器结构及制造、检验与验收要求。
一、JB/T4710《钢制塔式容器》标准简介JB/T4710-2005《钢制塔式容器》标准规定了钢制塔式容器的设计、制造、检验与验收要求。
该标准适用于设计压力不大于35MPa，高度H大于10m、且高度H与平均直径D之比大于5的裙座自支承钢制塔式容器。
二、钢制塔式容器结构塔式容器结构示意图见图9-1。
图9-1 塔式容器结构示意图1、塔体塔体的塔壳及接管等元件的结构型式和要求应满足GB150的有关规定。
2、裙座裙座分为圆筒形和圆锥形两种型式。
圆锥形裙座的半锥顶角θ不宜超过15°，裙座壳的名义厚度不应小于6mm。
3、裙座与塔壳的连接型式裙座和塔壳的连接可采用对接或搭接型式。
图9-2 裙座壳与塔壳的对接型式图9-3 裙座壳与塔壳的搭接型式①采用对接型式时，裙座壳的外径宜与相连塔壳封头外径相等，裙座壳与相连塔壳封头的连接焊缝应采用全焊透连续焊。
其焊接结构及尺寸见图9-2。
②采用塔接型式时，搭接部位可在塔壳封头上，见图9-3a)、b)，也可在圆筒体上，见图9-3c)、d)。
具体要求如下：a）当裙座壳与封头搭接时，搭接部位应位于封头的直边段。
此搭接焊缝至封头与圆筒连接的环向连接焊缝距离宜在（1.7～3）δns范围内，但不得与该环向连接焊缝连成一体。
b）当裙座壳与圆筒搭接时，此搭接焊缝至封头与圆筒连接的环向连接焊缝距离不应小于1.7δn，封头的环向连接焊缝应磨平，且应按JB/T4730要求100%无损检测合格。
c）搭接接头的角焊缝应填满。
4、当塔壳封头由多块板拼接制成时，拼接焊缝处的裙座壳宜开缺口，缺口型式及尺寸见图9-4和表9-1。
图9-4 裙座壳开缺口型式5、排气孔、排气管和隔气圈①无保温（保冷、防火）层的裙座上部应均匀设置排气孔，排气孔规格和数量按表9-2规定。
容器焊接规范
钢制压力容器焊接规程JB／T 4709—2000关于发布《钢制压力容器焊接工艺评定》等四项行业标准的通知国机管［2000］401号各有关单位：根据国家质量技术监督局规定的压力容器行业标准审批程序，现发布《钢制压力容器焊接工艺评定》等四项行业标准，编号与名称如下：强制性标准：JB 4708—2000 钢制压力容器焊接工艺评定（代替JB 4708—1992）JB 4710—2000 钢制塔式容器（代替JB 4710—1992）JB 4744—2000 钢制压力容器产品焊接试板的力学性能检验（代替GB 150—1998附录E）推荐性标准：JB／T 4709—2000 钢制压力容器焊接规程（代替JB／T 4709—1992）以上标准于2000年10月1日起实施，其出版发行工作责成全国压力容器标准化技术委员会按期组织完成。
2000年8月15日前言本标准对JB／T 4709—1992进行修订。
本标准依据JB／T 4709—1992实施以来所取得的经验，参照近期国际同类标准进行了下列变动：1 增加附录A“不锈钢复合钢焊接规程”和附录B“焊接工艺规程推荐表格”。
2 第3章增加了如下内容：①焊材选用并应通过焊接工艺评定要求；②从GB／T 5118选用焊条的规定；③表1和表3增加了一些钢号；④增加了表2。
3 第5章增加了表4，表5增加了一些钢号。
4 第8章增加了焊后热处理厚度的规定。
表6中增加了一些钢号，调整了焊后热处理温度；增加了表7。
本标准从实施之日起，代替JB／T 4709—1992。
本标准的附录A是标准的附录。
本标准的附录B是提示的附录。
本标准由全国压力容器标准化技术委员会提出，由全国压力容器标准化技术委员会制造分委员会归口。
本标准负责起草单位：合肥通用机械研究所、锦西化工机械厂和大连石油化工设计院。
本标准主要起草人：戈兆文、龙红、严国华。
参加本标准编制的工作单位及人员有：中国石化集团公司咨询公司：寿比南、杨国义。
塔式容器讲解
中国石化集团宁波工程有限公司
4）、风、地震弯矩计算 5）、应力校核 风载荷、地震载荷属于动载荷，即载荷大小、方 向及作用点是随时间变化的，由于动载荷使塔器产 生加速度而引起惯性力，并使塔发生振动，振动过 程中塔的位移和内力不仅与自身的几何尺寸有关， 而且与塔的自身动力特性相关（即自振周期、振动 型式，载荷的变化规律）。对于自支承的塔，可将 简化为一底部固定，顶端自由的悬臂梁，其振动型 式为剪切振动、弯曲振动、或剪、弯联合作用的振 动，究竟是那种振动型式，主要取决于长细比 （H/D）；
2005.10.19
中国石化集团宁波工程有限公司
当 H/D≤5 塔的振动以为主 5<H/D≤10 弯曲振动、剪切振动联合作用 H/D>10 弯曲振动为主 标 准 排 除 了 H/D<5 的 剪 切 振 动 ， 同 时 略 去 了 5<H/D≤10 的剪切分量的影响，即塔的风载、地震 计算仅考虑弯曲振动。其理由: a 、简化地震计算及自振周期计算，即一端自由一 端固定的悬臂梁，做平面弯曲振动。 b 、经振动的动力分析，由于有剪切变形，使构件 刚度降低，自振周期偏大，所以在地震反应谱中的
2005.10.19
中国石化集团宁波工程有限公司
裙座设计温度
有过渡段的裙座 裙座过渡段 裙座本体 无过渡段的裙座 T>-20或T≤200℃ 200℃<T≤350℃
取塔或塔釜的 设计温度T
取建塔地区 的环境温度
取建塔地区的环 境温度
设计温度取塔或 塔釜设计温度
2005.10.19
中国石化集团宁波工程有限公司
2005.10.19
中国石化集团宁波工程有限公司
地震影响系数偏低，因此 , 水平地震力较低，但 由于忽略了剪切变形的影响，计算时，自振周期比 实际值小，从反应谱曲线 T↓,α ↑，F地↑，M地震 弯矩较考虑剪切变形时要大，因此在工程设计上趋 于保守，是安全可行的。 标准中地震载荷和风载荷计算公式，是以塔在地 震载荷和风载荷作用下产生弯曲振动为主给出的。 因此，JB4710规定了H/D>5的使用范围。
塔式容器设计问题解析
科技情报开发与经济SCI-TECH INFORMATION DEVELOPMENT＆ECONOMY2010年第20卷第21期塔式容器在化工行业应用十分广泛。
如甲醇精馏工段有加压精馏塔、脱醚塔、常压塔，称为三塔精馏（有的只有脱醚塔和常压塔，称为两塔精馏）。
还有二甲醚工段的精馏塔、变换工段的饱和热水塔等。
本文所论述的是在JB/T4710—2005《钢制塔式容器》中明确规定的高度H大于10m，且高度H与平均直径D之比大于5的裙座自支承钢制塔式容器。
下面就设计过程中遇到的问题进行阐述，希望能给同行一些启发和帮助。
1筒体分段在塔设备设计时一般要分段计算。
所谓分段，即将塔沿高度分成若干计算段，各段的质量可处理为作用在该段高度二分之一处的集中质量。
为了得到足够高的计算精度，不同的塔设备在设计计算时要看情况分段。
分段对以下3种情况有很大的影响。
1.1自振周期计算JB/T4710—2005在自振周期计算时，考虑了等直径且等壁厚的塔设备和不等直径或不等壁厚的塔设备两种情况的计算。
前者计算时简化为底端固定的悬臂梁。
但是直径和厚度虽然不变，如果存在集中质量的塔式容器，应使集中质量的作用点位于该计算段的质量集中点，避免在同一计算段内形成两个质点，如填料塔，特别是使用时可能积留大量工作介质的情况，最好的分段是每段填料各为一段，没有填料的圆筒段各为一段，视其长度而定。
后者不等直径或不等壁厚的塔设备，质量沿塔高也不是均匀分布的，因此常将这种塔视为由多个塔节组成的，将每个塔节化为质量集中于其质心的质点。
一般来讲，计算自振周期时，要求分段数多一些，其计算结果的精度也较高，特别是高振型的自振周期更是如此。
自振周期对风载、地震载荷都有一定影响。
自振周期增大，脉动增大系数ξ也增大，计算段的水平风力加大，因此计算时增加壁厚，可以减小水平风力。
自振周期对地震载荷影响情况较为复杂，总的来讲，自振周期的变化，影响地震影响系数α的取值，也就直接影响到水平地震力的大小。
钢制塔式容器
3. 需作磁粉或渗透检测：
塔壳材料标准抗拉强度≤540MPa时，裙接接头 ；
其他连接件与塔壳之间需做局部应力校核计算的焊 接接头。
4.分段、分片交货的塔式容器
制造厂应对其进行预组装。
现场组焊的对接接头坡口应由制造厂加工、检验、
清理，并在坡口表面及内、外边缘50mm的范围内
内件材质，可分别选取不同于塔体的腐蚀裕量。
最小厚度。碳钢、低合金钢制塔体为2/1000内径且
不小于3mm；高合金钢制塔体为不小于2mm。
5.材料和许用应力
受压元件的材料及其许用应力按GB150规定。
非受压元件。裙座圆筒或锥壳，按受压元件用钢要 求选取……
地脚螺栓，Q235许用应力可取147MPa；Q345许 用应力可取170MPa。
基础环、盖板和筋板，碳素钢许用应力147MPa， Q345许用应力为170MPa。
在地震和风载荷作用下计算塔壳和裙座壳的组合拉、 压应力时，允许在计算时将许用应力提高20%使用。
二、结构（塔器由塔体和裙座构成）
塔体的结构形式和要求应满足GB150的要求。
裙座由裙座壳、人孔或检查孔、管线引出孔加强管、 隔气圈和地脚螺栓座组成。
圆筒形裙座壳 圆锥形裙座壳（半锥顶角不宜超过15°） 裙座壳的名义厚度不得小于6mm。
1.裙座壳形式及选用原则
2.当塔壳封头由多块板拼接制成时，拼接焊缝处的裙
座壳应开缺口。
3.裙座与塔体的连接型式
对接连接 要求塔壳的外径与裙座外径相等，连接
焊缝采用全焊透连续焊。
搭接连接 搭接接头的角焊缝应填满。
裙座稳定性计算
4 1 0~4
0.8 1.7 4000
8 2 4~8 400 0.7 0.92 1.7 4000 0 0 378
12 3 8~12
1.028 1.7 4000
1926 2933.6832 3373.73568 3769.7829
63807609.6
5.最大弯矩 偏心质量 (kg) 偏心距离 （mm）
Dob=
Dib= Ab= Zb=
1860
1550 830244.399 327081700
mm
mm mm2 mm3
σB1= 0.14505889 Mpa
σB2= σB= [σ]bt= C2= n= d1=
0.02918415 Mpa
0.14505889 Mpa
147
Mpa
3
mm
8
14.4189599 mm
塔器的最大质量 m max=m01+m02+m03+m04+mw+ma
塔器的最小质量 m min=m01+m03+m04+ma
ρ= m01'= m01''= m01''’= m01= ma=
ρ'= h= m02= m03'= m03= mb'= mb= mc'= mc= m04= h= ρ''= m05= mw= m0=
0.428425422
组合拉应力校核 -σ2'+σ3≤K[σ]t （K=1.2 外
压塔）
-0.743449578
合格 合格 合格
合格
7.地脚螺栓计算
钢制压力容器(GB150—1998)
钢制压力容器GB150—1998引言随着科学技术的发展，科技成果的应用，使标准不断完善，在GB150-1998《钢制压力容器》标准的基础上，结合中国国情，合理采用了美国ASME Ⅷ-1卷、日本JISB8370～8285标准的最新成果，修订了原标准的不合理的或与其它标准法规不相吻合的部分内容，制订了GB150-1998《钢制压力容器》标准。
在制订GB150-98标准时，遵循了以下几条原则。
撤消了部分单元设备和自成体系的受压元件设计内容，另行制订产品标准，使GB150成为压力容器的基础标准。
将GB150-89第8章“卧式容器”从标准中分离出来，这部分内容将单独出标准JB4731-98《钢制卧式容器》，现已报批。
将第9章“直立容器”和相关的附录F“直立容器高振型计算”从标准中分离出来，这部分内容将纳入修订后的JB4710-92《钢制塔式容器》之中，成为塔式容器的产品标准。
撤消附录E“U型膨胀节”，独立出新标准GB16749-97《压力容器波形膨胀节》，已于1997年8月1日实施。
撤消附录H“钢制压力容器渗透探伤”和附录L例题，前者并入JB4730-94《压力容器无损检测》加第1号修改单，后者尚未编制出来。
充分体现近年来在冶金、制造和无损检测等方面的技术进步，使标准能够反映和应用各行业技术进步的成果和适应行业发展的要求。
例如新增加撤消了一些钢材的牌号，严格了钢板超声检测的要求。
以实施中取得的经验为依据，修正原标准中的错误和不足，完善标准的技术内容，力求先进。
充分协调本标准和相关标准、法规在技术内容上的一致性，以利于将标准用于产品设计、制造、检验和验收的各个环节。
1998年3月国家技术监督局发布了GB150-1998《钢制压力容器》标准，并要求从1998年10月1日起执行。
学习和贯彻新GB150标准是提高压力容器质量，保证压力容器安全使用的前提。
为了更好地了解、学习和贯彻新GB150，本文将新、旧GB150标准中的主要变化，以表格方式逐项对比，在比较项目中，为了做到准确，读者便于查阅，尽可能摘引部分原文或对有关规定加以阐述。
钢制塔式容器2012.10
河 南 省 压 力 容 器 审 核 及 设 计 人员 员 培 训 班
钢制塔式容器JB/T4710-2005 从载荷性质上分，载荷又可分为： 静载荷和动载荷。其区别：
a. 载荷大小、方向甚至作用点等不随时间 变化的是静载荷，随时间变化的是动载荷。
b. 动载荷使结构产生加速度，引起结构振 动。而静载荷不会引起振动。
方法是在应力组合后，其许用应力 （强度或稳定）乘以一个等于1.2的载荷组 合系数K。
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钢制塔式容器JB/T4710-2005 2、塔器强度计算和稳定性校核步骤
塔设备的轴向强度和稳定性校核必须考虑 正常 操作、停工检修、压力试验等三种工况，基本计算 步骤为： ⑴按设计条件，初步确定塔的厚度和其他尺寸； ⑵计算塔设备危险截面的载荷，包括重量载荷、 风载荷、地震载荷和偏心载荷等；
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钢制塔式容器JB/T4710-2005 C.地脚螺栓 地脚螺栓小径，规范并无限制，但工 程上一般不小于M24，最大不超过M100。 D.基础环板 a）板式螺栓座：基础环板的最小厚度 在新标准中没有具体规定，但老标准中规 定≦ 16mm 。筋板厚度一般≦ 2/3 基础环厚 度，盖板厚度一般≦基础环板厚度。 b）管式螺栓座：标准中基础环板的最 小厚度一般≦ 18mm。
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钢制塔式容器JB/T4710-2005 （6）根据塔板效率，确定实际塔板数量 实际塔板数=理论塔板数/塔板效率 说明：对于填料塔而言:
填料高度=理论塔板数 x 等板高度(HETP)
HETP：填料高度/理论板
塔式容器要点
二. 钢制塔式容器的适用范围●JB/T 4710-2005《钢制塔式容器》●独立标准；●适用于H/D＞5，且高度H＞10m裙座自支承的塔式容器；●H —总高(基础环板下表面至塔器上封头切线处的高度）；● D —塔壳的公称直径。
●对不等直径塔式容器（加权平均值）：D=D1 L1/H + D2 L2/H +···●不适用于带有拉牵装置的塔器（如：烟囱）；●不适用于带有夹套的塔式容器。
塔式容器必须是自支承的。
适用范围是考虑下述因素制定的：a. 塔式容器振动时只作平面弯曲振动；b.高度小的塔式容器截面的弯曲应力小，计算臂厚取决于压力或最小厚度。
钢制塔式容器设计参数1①塔式容器应考虑的载荷：5.1.4 P8a. 压力载荷:设计压力；液柱静压力（当液柱静压力小于5%的设计压力时可忽略不计）；试验压力；b. 重力载荷：塔器空重：包括塔器壳体（圆筒和封头）、裙座和附件（如接管、管嘴、人孔、法兰、支承圈、支座和不可拆的内件等）的重力载荷；可拆的内件重力载荷：如填料（催化剂）、可拆塔盘板、除沫器、催化剂等的重力载荷；物料的重力载荷：指正常工作状态下物料的最大重量。
对于固体物料（颗粒料或粉料），应按堆积密度计算重力载荷；试压（或试漏）液体的重力载荷；隔热材料重力载荷：如保温或保冷层及其支持件的重力载荷；其他附件的重力载荷：如与塔直接连接的钢平台、扶梯、工艺配管及管架等附件的重力载荷。
c. 风载荷：顺风和横风向；d. 地震载荷：水平地震力和垂直地震力（沿塔高成倒三角形分布）；e.偏心载荷；f.管道外载荷（管道推力和力矩）；g.由塔外部附件（如管架、支座或其他悬挂在塔器上的设备）引起的外载荷；h.由于热膨胀量或线膨胀系数的不同引起的作用力。
②塔式容器应考虑的工况：a. 安装工况；b. 水压试验工况；c. 操作工况；d. 检修工况。
③从载荷性质上分：可以分为静载荷和动载荷a. 载荷大小、方向甚至作用点等不随时间变化的是静载荷，（如压力载荷，重力载荷）；随时间变化的是动载荷,（如风载荷，地震载荷）b. 动载荷能使结构产生加速度，引起结构振动。
塔器考试题
一、JB/T 4710-2005《钢制塔式容器》的适用范围是什么？答案：1.规定了钢制塔式容器的设计、制造与验收的要求。
2.适用于设计压力不大于35MPa，高度H大于10mm,且高度H 与平均直径D之比大于5的裙座自支承钢制塔式容器。
不适用于：a)带拉牵装置的塔；b)由操作平台联成一体的排塔或塔群；c)带有夹套的塔式容器。
二、操作压力为常压，且是密闭，不与大气相通的塔器，其设计压力如何确定？答案:其设计压力为0.1 MPa。
三、对有中间裙座的双叠塔或有中间封头的复式塔的设计压力如何确定？答案：分别确定设计压力。
四、裙座的设计温度如何确定？答案：JB/T 4710-2005《钢制塔式容器》规定，裙座壳的设计温度取使用地区月平均最低温度的最低值加200C。
五、塔式容器标准（JB/T 4710-2005）规定塔壳和裙座壳的最小厚度是多少？答案：JB/T 4710-2005规定塔壳加工成形后不包括腐蚀余量的最小厚度是：a) 对碳钢、低合金钢塔式容器为2Di/1000,且不小于3mm；b) 对高合金钢制塔式容器不小于2mm。
对于裙座壳的名义厚度不小于6mm。
六、JB/T 4710-2005规定地脚螺栓许用应力安全系数是1.6~2.0，为什么与压力容器（GB150）规定的螺栓安全系数不一样？答案：JB/T 4710-2005规定塔的地脚螺栓的安全系数取n s=1.6(或2.0)，而压力容器螺栓的安全系数取 2.7~3.5。
这是由于裙座地脚螺栓是用来固定塔器和防塔倾覆承受拉力的。
地脚螺栓中心圆上的螺栓力呈线性分布数，受力最大的地脚螺栓是位于沿风向和地震方向最外端的一个，而其他螺栓的载荷将重新分配，而不致使塔器马上倾斜。
但压力容器用法兰螺栓压力载荷作用下是均匀承载，其中之一产生屈服就意味螺栓进入屈服状态，所以法兰螺栓应严格地控制在弹性范围内。
七、在校核塔壳和裙座壳的组合拉、压应力时，为什么在受压元件材料许用值的基础上乘以一个载荷组合系数K=1.2？答案：这是由于风载荷、地震载荷属于短期作用的载荷，其特点是作用时间短，量值大，在塔器使用的年限中出现最大值的次数是有限的，即持续时间很短，因此对短期载荷，即使应力水平稍高也不会对塔造成危害，故将组合应力的许用值提高20%（即K=1.2）。
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塔式容器
三、计算 2. 水平地震力和垂直地震力 名词术语： 名词术语： • 震源：地壳内发生断层破坏的一点，实际上断层面积很大， 震源：地壳内发生断层破坏的一点，实际上断层面积很大， 很难确定其中的一点，一般采用其几何中心代替。 很难确定其中的一点，一般采用其几何中心代替。 • 震中：震源在地表面的投影。 震中：震源在地表面的投影。 • 震中距：地表面上任一点距震中的直线距离。 震中距：地表面上任一点距震中的直线距离。 • 震级：表示地震大小的尺度，用震源释放能量大小度量。 震级：表示地震大小的尺度，用震源释放能量大小度量。 • 烈度：某一地区地面各类结构物和建筑物宏观破坏程度。 烈度：某一地区地面各类结构物和建筑物宏观破坏程度。
塔式容器
二、结构 5. 塔式容器操作过程中，可能有气体逸出积聚在 塔式容器操作过程中， 裙座与塔底封头之间的死区中， 裙座与塔底封头之间的死区中，它们有些是易 易爆的气体，有些是具有腐蚀作用的气体， 燃，易爆的气体，有些是具有腐蚀作用的气体， 会危及塔器正常操作或检修人员的安全， 会危及塔器正常操作或检修人员的安全，故设 置排气孔，如图所示。 置排气孔，如图所示。 排气孔在裙座有保温或防火层时，应改为排气管。 排气孔在裙座有保温或防火层时，应改为排气管。
塔式容器
一、总则 塔式容器必须是自支承的。 塔式容器必须是自支承的。 适用范围是考虑下述因素制定的： 适用范围是考虑下述因素制定的： a. 塔式容器振动时只作平面弯曲振动； 塔式容器振动时只作平面弯曲振动； b. 高度小的塔式容器截面的弯曲应力小，计算臂 高度小的塔式容器截面的弯曲应力小， 厚取决于压力或最小厚度。 厚取决于压力或最小厚度。
2006第一期标准宣贯班 第一期标准宣贯班
JB/T4710-2005 塔式容器
王者相
塔式容器
一、总则 1.适用范围 适用范围 适用于 H/D ＞ 5， 且高度 H ＞ 10m裙座自支承 ， 裙座自支承 的塔式容器： 的塔式容器： H——总高； 总高； 总高 D——塔壳的公称直径。 l2 塔壳的公称直径。 塔壳的公称直径 l D=D1 1 + D2 + …… H H 对不等直径塔式容器： 对不等直径塔式容器：
塔式容器
二、结构 2. 筒体与裙座的连接型式
塔式容器
二、结构 3. 当塔壳封头由多块板拼接制成时，拼接焊缝处 当塔壳封头由多块板拼接制成时， 的裙座壳应开缺口，如下图所示。 的裙座壳应开缺口，如下图所示。
塔式容器
二、结构 4. 当塔式容器下封头的设计温度大于或等于 当塔式容器下封头的设计温度大于或等于400℃时，应 ℃ 设置隔气圈，如图所示。 设置隔气圈，如图所示。
塔式容器
一、总则 6. 许用应力 A. 塔式容器壳体（含裙座壳体） 塔式容器壳体（含裙座壳体） 材料一章选取。 按GB150材料一章选取。 材料一章选取
塔式容器
一、总则 6. 许用应力 非受压元件，基础环，盖板和筋板， B. 非受压元件，基础环，盖板和筋板，地脚螺 栓 — a) 地脚螺栓 Q235—A [σ] bt =147MPa 16Mn [σ] bt =170MPa 采用其他材料时 ns≥2.0 基础环， b) 基础环，盖板和筋板
•
塔式容器
三、计算 2. 水平地震力和垂直地震力 名词术语： 名词术语：
•
设计基本地震加速度： 50年设计基准期超越概率为 设计基本地震加速度 ： 年设计基准期超越概率为 10%的地震加速度取值； 的地震加速度取值； 的地震加速度取值 七度区 0.1g (0.15g) 八度区 0.2g (0.3g) 九度区 0.4g
塔式容器
三、计算 C．高振型计算 ． 按附录计算，对等直径、等壁厚的塔式容器， 按附录计算，对等直径、等壁厚的塔式容器，可 近似取： 近似取： T2=1/6T1 T3=1/18T1
塔式容器
三、计算
D. 影响自振周期的因素 单自由度体系， 单自由度体系，自振周期 T=2π
my
m——质点的质量； ——质点的质量； ——质点的质量 y——顶端作用单力时的挠度，为体系的柔度，对 ——顶端作用单力时的挠度 ——顶端作用单力时的挠度，为体系的柔度， 塔式容器： 塔式容器：
塔式容器
2. 塔式容器应考虑的载荷和工况
从载荷性质上分： 从载荷性质上分：可以分为静载荷和动载荷 。
塔式容器
一、总则 2. 塔式容器应考虑的载荷和工况 区别： 区别： a. 载荷大小、方向甚至作用点等不随时间变化的是静载 载荷大小、 随时间变化的是动载荷。 荷，随时间变化的是动载荷。 b. 动载荷使结构产生加速度，引起结构振动。振动过程 动载荷使结构产生加速度，引起结构振动。 中结构的位移和内力随时间变化，因此， 中结构的位移和内力随时间变化 ， 因此 ， 求出来的解 是随时间有关的系列，而静载荷的解是单一的。 是随时间有关的系列，而静载荷的解是单一的。 c. 动载荷计算与结构自身的振动特征（如自振频率或周 动载荷计算与结构自身的振动特征（ 振型与阻尼）有关，而静载荷仅与载荷大小、 期 、 振型与阻尼 ） 有关 ， 而静载荷仅与载荷大小 、 约 束条件有关。 束条件有关。
塔式容器
三、计算
体系的振动是由对称各振型的谐振叠加而来的复合振动。
塔式容器
三、计算 B. 模型的简化， 模型的简化， 简化成一端自由、一端固定的悬臂梁， 简化成一端自由、一端固定的悬臂梁，做平面弯 曲振动，对等直径、等壁厚的塔式容器， 曲振动，对等直径、等壁厚的塔式容器，按弹性连续 体公式计算。 体公式计算。不等直径或不等壁厚的塔式容器按多自 由度体系进行计算，方法： 由度体系进行计算，方法： a) 首先将各段的分布质量聚缩成集中质量； 首先将各段的分布质量聚缩成集中质量； b) 利用机械能守恒定律 ， 并近似地给出振型函 利用机械能守恒定律， 即可得到自振周期公式，例如： 数，即可得到自振周期公式，例如： y=yo(hi/H)3/2 c) 一般仅限于基本振型，原因：二、三振型函数 一般仅限于基本振型，原因： 难以确定。 难以确定。
一、总则
塔式容器
4. 腐蚀裕量与最小厚度 腐蚀裕量 A. 容器的塔体。 容器的塔体。 a) 应根据预期寿命和介质；利用金属材料的腐蚀速率确 应根据预期寿命和介质； 定腐蚀裕量； 定腐蚀裕量； b) 各元件受到腐蚀程度不同时，分别确定其腐蚀裕量； 各元件受到腐蚀程度不同时，分别确定其腐蚀裕量； c) 介质：压缩空气，水或水蒸汽，材质为碳素钢或低合 介质：压缩空气，水或水蒸汽， 金钢时，腐蚀裕量不小于1毫米 毫米。 金钢时，腐蚀裕量不小于 毫米。
塔式容器
一、总则 4. 腐蚀裕量与最小厚度 腐蚀裕量 B. 裙座和地脚螺栓 a) 裙座腐蚀裕量取C2=2mm； ； b) 地脚螺栓的腐蚀裕量，取C2=3mm。 地脚螺栓的腐蚀裕量， 。
塔式容器
一、总则 5. 最小厚度 A. 容器壳体 a) 碳素钢、低合金钢制为2/1000的内直径、且 碳素钢、低合金钢制为2/1000的内直径 的内直径、 不小于4毫米 毫米； 不小于 毫米； b) 高合金钢制，不小于 高合金钢制，不小于3mm。 。
一、总则
塔式容器
3. 设计压力与设计温度 对工作压力小于0.1MPa的内压塔式容器 、 设计 的内压塔式容器、 对工作压力小于 的内压塔式容器 压力取不小于0.1MPa； 压力取不小于0.1MPa； 由中间封头隔成两个或两个以上压力室的塔式容 器应分别确定其设计压力； 器应分别确定其设计压力； 裙座壳的设计温度取使用地区月平均最低气温的 最低值加20℃ 最低值加 ℃。
塔式容器
二、结构 1. 裙座的型式，分为圆筒形和圆锥形两种。 裙座的型式，分为圆筒形和圆锥形两种。 要求：圆锥形裙座的半锥顶角不超过15° 要求：圆锥形裙座的半锥顶角不超过 °，无论 圆筒形或圆锥形裙座壳其名义厚度不得小于 6mm。 。
塔式容器
二、结构
塔式容器
二、结构 2. 筒体与裙座的连接型式 分为对接和搭接两种，对接要求： 分为对接和搭接两种，对接要求：裙座壳体外 径与塔体封头外径相等。 径与塔体封头外径相等。搭接分为搭接在封头 与搭接在筒体上两种。 与搭接在筒体上两种。
• • •
塔式容器
三、计算 2. 水平地震力和垂直地震力 A. 抗震设防目标 当遭遇到多遇地震时，塔式容器处于正常使用状态（ 当遭遇到多遇地震时 ， 塔式容器处于正常使用状态 （ 工 作状态是弹性状态） 遭遇到相当于基本烈度时， 作状态是弹性状态 ） ； 遭遇到相当于基本烈度时 ， 结 构进入弹塑状态，遭遇到罕遇地震时，应控制其变形， 构进入弹塑状态 ，遭遇到罕遇地震时， 应控制其变形 ， 避免倒塌
一、总则
塔式容器
2. 塔式容器应考虑的载荷和工况 载荷： 载荷： a. 压力（含液柱静压力）载荷； 压力（含液柱静压力）载荷； b. 重力载荷； 重力载荷； c. 风载荷：顺风和横风向； 风载荷：顺风和横风向； d. 地震载荷：水平地震力和垂直地震力。 地震载荷：水平地震力和垂直地震力。
一、总则 工况： 工况： a. 安装工况； 安装工况； b. 水压试验工况； 水压试验工况； c. 操作工况； 操作工况； d. 检修工况。 检修工况。
塔式容器
一、总则 5. 最小厚度 B. 裙座壳和地脚螺栓 a) 裙座壳的最小厚度没有要求，但规范规定裙座 裙座壳的最小厚度没有要求， 壳的各意厚度不得小于6mm。 壳的各意厚度不得小于 。 b) 地脚螺栓小径，规范并无限制，但工程上一般 地脚螺栓小径，规范并无限制， 不小于M24，最大不超过 不小于 ，最大不超过M100。 。
塔式容器
二、结构
三、计算
塔式容器
内容：自振周期；水平地震力和垂直地震力； 内容 ： 自振周期 ； 水平地震力和垂直地震力 ； 顺风向风 振和横风向风振；塔的挠度计算四部分。 振和横风向风振；塔的挠度计算四部分。 1. 自振周期 A. 名词术语： 名词术语： 自由度： 自由度 ： 指振动过程中任何瞬时都能完全确定系统在空 间的几何位置所需的独立坐标数目。 间的几何位置所需的独立坐标数目。 振型：振动时任何瞬间各点位移之间的相对比值， 振型 ： 振动时任何瞬间各点位移之间的相对比值 ， 即整 个体系具有的确定的振动形态。 个体系具有的确定的振动形态。 一般取前三个振型，如下图所示。 一般取前三个振型，如下图所示。