卧式容器的支座
容器支座PPT课件
包角，使容器容易从鞍座上倾
倒，所以一般θ=120～150度。
鞍座宽度b的大小，一边决定于
设备给与支座的载荷大小，另
一边要考虑支座处筒体内周向
应力不超过允许值。
图3-25 鞍座上的载荷
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图3-26 设置加强板的鞍座
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二、立式设备支座
1、悬挂式支座 ： 主要有底板、筋板和垫板组成， 广泛应用于反应釜和立式换热器上，优点是简单、轻 便，但易产生较大的局部应力，如图示 。悬挂式支座 标准分为A型和B型两个类型。
⑴、鞍座中心线至圆筒体端部的距离A小0.2L。
其中，L为圆筒体长度(两封头切线间距离)， A为鞍座中心线至圆筒体端部的距离。
⑵、当鞍座邻近封头时，则封头对支座处筒体有加强 刚性的作用。因此，在满足A<0.2L时，尽量使 A<0.5Ri(Ri为筒体内半径)。
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3、鞍座的选择搭配
卧式容器由于温度和载荷变化等原因 使容器产生了轴向移动，如果支座都是固 定式的，由于自由伸缩受阻使容器器壁中 可能引起过大的附加应力，所以双鞍座式 中的一个鞍座为固定支座，另一个为活动 支座。
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4、筒体的应力计算与校核
对于卧式容器除了考虑由操作压力引起的薄 膜 应力外，还要考虑容器质量导致筒体横截面 上 的纵向弯矩和剪力。跨中截面和支座截面是 容 器可能发生失效的危险截面。为此必须进行 强
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5、鞍座的包角选择
增大鞍座的包角可以使筒体中的应力降低，
但使鞍座变得笨重，过分的减小
一、卧式容器支座类型
1、类型：
卧式容器的支座有鞍座、 圈座和支腿。小型的设备 采用支腿，而因为自身的 重量可能造成严重挠曲的 薄壁容器可采用圈座。
浅谈卧式容器鞍式支座的允许载荷
CHEMICAL ENGINEERING DESIGN 化工设计2020,30(4)浅谈卧式容器鞍式支座的允许载荷常永波∗ 北京石油化工工程有限公司西安分公司 西安 710075摘要 卧式容器作为压力容器中最常见的结构型式之一,常采用鞍式支座来支承。
当选用NB /T47065.1-2018标准鞍式支座进行卧式容器设计计算时,发现在垫板不起加强作用,鞍座的应力由水平拉应力控制时,部分鞍座水平应力σ9不满足《卧式容器》NB /T47042-2014校核要求。
由此可见,按标准鞍式支座的选取原则,即在满足鞍座标准规定的条件下,当垫板不起加强作用时,有必要对选用的标准鞍式支座进行强度校核。
关键词 鞍式支座 受力分析 允许载荷∗常永波:工程师。
2008年毕业于西北大学过程装备与控制工程专业。
一直从事化工容器设计工作。
联系电话:187********,E -mail:280775137@。
鞍式支座是卧式容器广泛应用的一种支座,通常由垫板、腹板、筋板和底板构成。
垫板能够减少筒体的周向应力,筋板作用是将垫板和腹板连接起来增加鞍座刚度,用来抵抗压缩力和外弯矩。
腹板、筋板的厚度以及鞍座的高度直接决定着鞍式支座的允许载荷的大小。
1 鞍式支座的受力分析1.1 鞍式支座腹板的水平拉应力容器作用于鞍座的载荷见图1。
图1 容器作用于鞍座的载荷示意图此径向载荷的水平分量即静载荷产生的水平分力Fs,有将鞍座沿纵向截面撕裂的趋势,该力由Zick 法导出:F s =[1+cos β-0.5sin 2βπ-β+sin βcos β]Q =K 9Q式中,Q 为一个鞍座的反力(支承的重量),N;K 9为系数,当鞍式支座包角θ=120°时,K 9=0.204;当鞍式支座包角θ=150°时,K 9=0.259。
依据《卧式容器》NB /T47042-2014规定,鞍式支座腹板的水平拉应力σ9按以下两种情况分别计算:(1)无垫板或垫板不起加强作用时:σ9=F s H s b 0=K 9QH s b 0(1)(2)垫板起加强作用时:σ9=F s H s b 0+b r δre =K 9QH s b 0+b r δre(2)式中,H s 为计算高度,取min {H,13R a},mm;b 0为鞍座腹板厚度,mm;b r 为鞍座垫板有效宽度,mm,取b r =b 2。
容器支座介绍
容器支座介绍一、卧式容器的支座卧式容器的支座有三种：鞍座、圈座和支腿。
㈠鞍式支座鞍座是应用最广泛的一种卧式容器支座，常见的卧式容器和大型卧式贮槽，热交换器等多采用这种支座。
鞍式支座如上图所示，为了简化设计计算，鞍式支座已有标准JB/T4712-92 《鞍式支座》，设计时可根据容器的公称直径和容器的重量选用标准中的规格。
鞍座是由横向筋板、若干轴向筋板和底板焊接而成。
在与设备连接处，有带加强垫板和不带加强垫板两种结构。
鞍式支座的鞍座包角q为120°或150°，以保证容器在支座上安放稳定。
鞍座的高度有200、300、400和500mm四种规格，但可以根据需要改变，改变后应作强度校核。
鞍式支座的宽度b可根据容器的公称直径查出。
鞍座分为A型（轻型）和B型（重型）两类，其中重型又分为BⅠ～BⅤ五种型号。
其中BⅠ型结构如BⅠ型鞍座结构图所示。
A型和B型的区别在于筋板和底板、垫板等尺寸不同或数量不同。
BI型鞍座结构图鞍座的底板尺寸应保证基础的水泥面不被压坏。
根据底板上螺栓孔形状的不同，每种型式的鞍座又分为固定式支座（代号F)和滑动式支座（代号S)两种安装形式，固定式鞍座底板上开圆形螺栓孔，滑动式支座开长圆形螺栓孔。
在一台容器上，两个总是配对使用。
在安装活动支座时，地脚螺栓采用两个螺母。
第一个螺母拧紧后倒退一圈，然后用第二个螺母锁紧，这样可以保证设备在温度变化时，鞍座能在基础面上自由滑动。
长圆孔的长度须根据设备的温差伸缩量进行校核。
一台卧式容器的鞍式支座，一般情况下不宜多于两个。
因为鞍座水平高度的微小差异都会造成各支座间的受力不均，从而引起筒壁内的附加应力。
采用双鞍座时，鞍座与筒体端部的距离A可按下述原则确定（见上图）：当筒体的L/D较大，且鞍座所在平面内又无加强圈时，应尽量利用封头对支座处筒体的加强作用，取A≤0.25D；当筒体的L/D较小，d/D较大，或鞍座所在平面内有加强圈时，取A≤0.2L。
容器的支座.
裙座均由裙座体、基础环、螺栓座、人 孔、排气孔、引出管通道等部分组成。
（3）裙式支座
（3）裙式支座
（3）裙式支座
（3）裙式支座
（2）鞍式支座（JB/T 4712.1－2007）
焊制鞍座由一块底板、一块腹板、若干个 筋板和垫板焊接而成。有带加强垫板和不带 加强垫板两种结构。
（2）鞍式支座
弯制鞍座的腹板和底板是由用一块钢板弯 制而成。只有当DN≤900mm的设备才使用弯 制鞍座。也可采用焊制鞍式支座。
（2）鞍式支座
◆鞍座的种类
固定式鞍座底板上的螺栓孔是圆形的； 滑动式鞍座底板上的螺栓孔是长圆形的， 其长度方向与筒体轴线方向一致。
（2）鞍式支座
鞍座的标记方法为：
标记示例：
JB/T 4712.1－2007 鞍座 BⅠ 900－S 表示公称直径为900mm、重型带垫板、 120°包角的滑动式鞍式支座。
Байду номын сангаас
（3）裙式支座
裙式支座简称裙座，适用于总高大于 10m，高度和直径之比大于5的高大直立塔设 备中。
职业教育应用化工技术专业教学资源库《化工设备认知与制图》课程
容器的支座
吉林工业职业技术学院
支座
◆ 设备支座的作用： 支承设备 固定其位置 承受操作 时的振动载荷、地震载荷、风载荷的作 用
◆支座结构型式一般分为：
卧式容器支座 立式容器支座 球形容器支座
1、卧式容器支座
分为三种：鞍式支座、圈式支座和支腿式支座
下面仅介绍几种常见的支座。
（1）耳式支座（JB/T 4712.3－2007）
耳式支座简称耳座，又称悬挂式支座， 直接焊在容器外壁上，是中小型立式设备 （高径比小于5且总高度不超过10m）应用 最广的一种支座
卧式容器的支座
一、卧式容器的支座卧式容器的支座有三种：鞍座、圈座和支腿。
㈠鞍式支座鞍座是应用最广泛的一种卧式容器支座，常见的卧式容器和大型卧式贮槽，热交换器等多采用这种支座。
鞍式支座如上图所示，为了简化设计计算，鞍式支座已有标准JB/T4712-92 《鞍式支座》，设计时可根据容器的公称直径和容器的重量选用标准中的规格。
鞍座是由横向筋板、若干轴向筋板和底板焊接而成。
在与设备连接处，有带加强垫板和不带加强垫板两种结构。
鞍式支座的鞍座包角q为120°或150°，以保证容器在支座上安放稳定。
鞍座的高度有200、300、400和500mm四种规格，但可以根据需要改变，改变后应作强度校核。
鞍式支座的宽度b可根据容器的公称直径查出。
鞍座分为A型（轻型）和B型（重型）两类，其中重型又分为BⅠ～BⅤ五种型号。
其中BⅠ型结构如BⅠ型鞍座结构图所示。
A型和B型的区别在于筋板和底板、垫板等尺寸不同或数量不同。
BI型鞍座结构图鞍座的底板尺寸应保证基础的水泥面不被压坏。
根据底板上螺栓孔形状的不同，每种型式的鞍座又分为固定式支座（代号F)和滑动式支座（代号S)两种安装形式，固定式鞍座底板上开圆形螺栓孔，滑动式支座开长圆形螺栓孔。
在一台容器上，两个总是配对使用。
在安装活动支座时，地脚螺栓采用两个螺母。
第一个螺母拧紧后倒退一圈，然后用第二个螺母锁紧，这样可以保证设备在温度变化时，鞍座能在基础面上自由滑动。
长圆孔的长度须根据设备的温差伸缩量进行校核。
一台卧式容器的鞍式支座，一般情况下不宜多于两个。
因为鞍座水平高度的微小差异都会造成各支座间的受力不均，从而引起筒壁内的附加应力。
采用双鞍座时，鞍座与筒体端部的距离A可按下述原则确定（见上图）：当筒体的L/D较大，且鞍座所在平面内又无加强圈时，应尽量利用封头对支座处筒体的加强作用，取A≤0.25D；当筒体的L/D较小，d/D较大，或鞍座所在平面内有加强圈时，取A≤0.2L。
㈡圈座在下列情况下可采用圈座：对于大直径薄壁容器和真空操作的容器，因其自身重量可能造成严重挠曲；多于两个支承的长容器。
容器支座
ＢⅣ
159～900
弯制，120°包角，带垫板， 单、双筋
ＢⅤ
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159～900
弯制，120°包角，不带垫 板，单、双筋
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二、鞍座的选用 鞍座尺寸由容器公称直径确定，其选用原则： （1）鞍座实际承受的最大载荷Qmax必须小于鞍座
的允许载荷[Q]。 在计算Qmax时，不要忘记水压试验时容器内充满
将以上确定之数据，代入式13-1，计算Q值
Q [16739.8 43689 200]103 [5465 854]103 6.32KN [Q]
1 3
31152
按13-５算出Ｍ
M
Q(l2 103
s1)
6.32(100 40) 103
0.379KN
m
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（5）当容器置于鞍座上时，鞍座的约束反力将集 中作用于容器的局部器壁上，引起该处器壁内复 杂的而且是相当大的局部应力，这些应力除了与 筒壁的厚度和鞍座的位置有关外，鞍座包角的大 小对鞍座边角处器壁内的应力有相当大的影响。 增大包角可以减小该处的应力。
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BI型鞍座结构图
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三、裙式支座
对高大的塔设备最常用的支座就是裙式支座。
它与前两种支座不同，目前还没有标准。各部分
尺寸均需通过计算或实践经验确定。
按所支承设备的高度与直径比，裙座可分成两种：
一种是圆筒形，一种是圆锥形。
裙座由裙座体、基础环板、螺栓座及基础螺栓等
结构组成。
圆筒形裙座制造方便和节省材料，所以被广泛采
容器支座及其选用
按容器圆筒强度的需要选用120°包角或150° 包角的鞍座
圆筒强度计算按JB/T4731-2005标准
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垫板选用
公称直径小于和等于900mm的容器，重型鞍座分 为带垫板和不带垫板两种结构型式，当符合下 列条件之一时，必须设置垫板
容器圆筒有效厚度小于或等于3mm时 容器圆筒鞍座处周向应力大于规定值时 容器圆筒有热处理要求时 容器圆筒与鞍座间温差大于200℃时 当容器圆筒材料与鞍座材料不具有相同或相近化学成分和性能指标时
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支座材料
A型支座筋板和底板材料为Q235A
B型支座钢管材料为10，底板材料为Q235-A
垫板：与容器封头材料相同
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支座的标记
JB/T4712.4-2007 ① —— 型式 ② —— 号数
支座 ① ②
若支座高度、垫板厚度与标准尺寸不同，应在设备图纸零
件名称或备注栏中注明
支座及垫板材料应在设备图样的材料栏内标注，表
示方法：支座材料/垫板材料，无垫板时只注支座材
料
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支座的选用
由Q和DN选取相应的支座号，计算支座承受的载荷Q，使Q≤[Q]
校核支座处圆筒所受的支座弯矩ML，使ML≤[ML]，对衬里容器
ML≤[ML]/1.5
耳式支座通常应设置垫板，当DN ≤900mm时，可不设置垫板， 但必须满足下列条件
容器支座
1
概述
容器支座，支承容器重量、固定容器位置 并使容器在操作中保持稳定。 结构型式由容器自身的型式决定，分 卧式容器支座 立式容器支座 球形容器支座 支座标准《容器支座》JB/T4712.14712.4-2007
第十三章容器支座
将角钢（A型）、钢管（B 型）和H型钢直接焊在容器 筒体的外圆柱面上，在筒体 与支腿之间可以设置加强 板，也可以不设置加强板。
角钢支柱及H型 钢支柱的材料应 为Q235A；钢管 支柱应为20号钢。
适用范围：
（ 1）公称直径DN400～1600； （2）圆筒长度L与公称直径DN之比 L/DN<5； （3）容器的总高H<8m。
（2）同DN的鞍座按其允许承受的最大载 荷分为轻型（A型）和重型（B型）。其中 重型又分为BⅠ～BⅤ五种型号。鞍座形式 汇总于下表中。 DN≤900mm的鞍座只有重型。 （3）鞍座大都带有垫板，但DN≤900mm 的鞍座也有不带垫板的。
（4）根据底板上的螺 栓孔形状不同,鞍座 分为F型(固定支座) 和S型(活动支座)。
3.耳式支座的标记： JB/T 4712.3－2007，耳座 × ×-×
材料（I,II,III,IV） 支座号(1~8) 型号(A、B、C)
举例：A型，3号耳式支座，支座材料为 Q235A, 垫板材料16MnR 标记为：JB/T4712.3-2007，耳座A3-I
材料：Q235A/16MnR
二、腿式支座（JB/T 4712.2-2007）
6~8
1~5 B型
6~8
C型 1~3 4~8
2. 耳式支座的选用
第一步：根据公称直径DN及估算的总重量预选一 标准支座及支座数目，计算出一个支座实际承受的 载荷Q 。 m 0g Q 10－3 kN kn 第二步：将所设定支座的允许载荷[Q]从表13－5或 表13－6中查出。比较 [Q]与 Q。 第三步：校核支座反力Q对器壁产生的外力矩M,如 果M ≤ [M],所选用的支座可用。否则，需选大一 号的支座或增加支座数目。 Q (l 2－S1 ) M kN m 3 10
压力容器的设计_ 压力容器零部件(支座及开孔)
壳体开孔满足全部条件，可不另行补 强：
(1) 设计压力小于或等于2.5MPa； (2) 两相邻开孔中心的间距(对曲面间距 以弧长计算)应不小于两孔直径之和的 两倍； (3) 壳体名义壁厚大于12mm，接管公称 外径小于或等于80mm；壳体名义壁厚 小于或等于12mm ，接管公称外径小于 或等于50mm (4) 接管最小壁厚满足表4-19的要求。
设备直径大，可同时用几组液面计接管。
现有标准中有反射式玻璃板液面计、 反射式防霜液面计、透光式板式液 面计和磁性液面计。
第二节 容器支座
概述：
容器支座，支承容器重量、固定容器 位置并使容器在操作中保持稳定。 结构型式由容器自身的型式决定，分 卧式容器支座 立式容器支座 球形容器支座
一、立式容器支座
立式容器的支座主要有 耳式支座 支承式支座 裙式支座 中、小型直立容器常采用前二种， 高大的塔设备则广泛采用裙式支座。
3. 不需补强的最大开孔直径
计算壁厚考虑了焊缝系数，钢板规格，壳 体壁厚超过实际强度，最大应力值降低， 相当于容器已被整体加强。 且容器开孔总有接管相连，其接管多于实 际需要的壁厚也起补强作用。 容器材料有一定塑性储备，允许承受不是 十分过大的局部应力，所以当孔径不超 过一定数值时，可不进行补强。
第三节 容器的开孔补强
一. 容器开孔应力集中现象及其原因
容器为什么要开孔？ 工艺、安装、检修的要求。 开孔后，为什么要补强？ 削弱器壁的强度，出现不连续， 形成高应力集中区。
峰值应力通常较高，达到甚至超 过材料屈服极限。 局部应力较大，加之材质和制造 缺陷等, 为降低峰值应力，需要对结构开 孔部位进行补强，以保证容器 安全运行。
㈠ 耳式支座
• 简称耳座，筋板和支脚板。 广泛用在反应釜及 立式换热器等直立设备上。 简单、轻便，但局部应力较大。 当设备较大或器壁较薄应加垫板。 不锈钢制设备，用碳钢作支座，防止合 金元素流失，也需加一个不锈钢垫板。
化工设备设计基础-13
垫板
底板 腹板
筋板
（2）鞍式支座在同一直径下分为轻型（A型）、重型 （B型）两种，主要是考虑了在同一直径的容器，由于 内部结构、长径比及内部物料等因素使得容器的总重量 有很大的差别。 重型鞍座可满足卧式换热器，介质比重较大或L/D 较大卧式容器的要求；轻型鞍座则满足一般卧式容器的 使用要求。 但容器直径DN≤900mm,鞍座未设轻型结构，原因 容器直径太小其重量差别不大，此时轻型与重型的尺寸 及用途相差不大。
(3)鞍座间距.尽量使支座中心到封头切线的距离A小 于或等于0.5Ra,当无法满足A小于或等于0.5Ra时， A不宜大于0.2L。（JB/T4731-2005 6-1-1） (4)选用F、S型各一， S型鞍座的定位尺寸
5
5
4.鞍座标记
JB/T4712.1-2007,鞍座X X- X 固定鞍座F,滑动鞍座S 公称直径,mm 型号（A,BI,---BV)
2.碳素钢与低合金钢人孔、手孔 《碳素钢与低合金钢人孔、手孔》标准，其标淮号为 e ( ) HG21515~21535—2005) D L 1.17 D 2.2 E ( ) 2.6 E Do L D 详细标准号及相关说明见教材P353-,表11-2。 Do
2.5 e
cr
0
e
3.不锈钢人孔、手孔 (HG21594-21604) P373
⑥耳式支座标记
JB/T4712.3-2,007耳座 X X-X
3
=X
垫板厚度，标准可不标 筋板或底板材料代号
支座号（1，2，3---） 型号（A,AN,B,BN)
2.支承式支座（JB/T4712.2-2007）(p419)
Chap. 11 人孔、手孔、视镜和液面计 一、人孔和手孔 1、容器上开设人孔、手孔的规定 e ( ) e （1）最少数量与最小尺寸的规定 P P353表11-1 2.6 E Do P 2.2 E ( ) L Do
卧式容器
卧式容器第一节 概述卧式容器的设计，除按常规计算圆筒、封头外，还应验算支座处的局部应力。
此局部应力的计算取决于支座的结构型式。
卧室容器的支座型式有鞍式支座、圈座和支腿式支座。
一般对于大直径的薄壁容器和真空操作的卧式容器或支承点多于两个时可采用圈座。
支腿式支座结构虽简单，但由于支承反力集中于局部壳体上，故只适用于较轻的小型卧式容器。
对于较重的大设备，通常采用鞍式支座。
目前应用的鞍式支座，大多是双鞍座式。
从受力情况来分析，支座越多其容器内产生的应力越小，但由于地基不均匀的沉陷、基础水平度的误差或筒体不直、不圆等因素造成支座反力分布不均，反而使局部应力增大，因此一般都采用双支座。
对于此类卧式容器，其受力分析和强度设计都以齐克（L.P.Zick ）提出的理论为基础，即将卧式容器当作受均布载荷的双支点的外伸简支梁来分析的，但这种近似分析所求得的各项应力与通过实验测定的各应力值并不完全相同，所以在应力计算式中进行了修正，并按应力的性质对各应力值进行了控制。
我国及其他不少国家都以此理论为依据制订卧式容器的设计规范。
第二节 卧式容器计算一、设计规范1、GB150《钢制压力容器》——国家标准适用范围：（1）鞍式支座（或圈座）支承的薄壁容器；（2）几何形状对称、载荷均布的容器；（3）承受非交变性载荷作用的容器；（4）两支座，且鞍座形心到封头切线之间的距离A ≤0.2L ；（5）鞍座包角θ在120°≤θ≤150°范围内。
2、HGJ16《钢制化工容器强度计算规定》——化工部标准适用范围：三鞍座卧式容器的设计和计算。
二、受力分析1、受力分析图、弯矩图和剪力图（见图1）2、外载荷（1） 设计压力p （内压或外压）（2）（2）均布载荷q容器的质量作用于假想的简支梁（即卧式容器）上，容器质量包括容器自身质量、充满水或所容介质的质量、所有附件及保温层等质量。
简支梁的长度为筒体L 加上两个封头的折算长度，封头折算长度2/3h i ；得单位长度载荷q 。
卧式容器的支座
一、卧式容器的支座卧式容器的支座有三种：鞍座、圈座和支腿。
㈠鞍式支座鞍座是应用最广泛的一种卧式容器支座，常见的卧式容器和大型卧式贮槽，热交换器等多采用这种支座。
鞍式支座如上图所示，为了简化设计计算，鞍式支座已有标准JB/T4712-92 《鞍式支座》，设计时可根据容器的公称直径和容器的重量选用标准中的规格。
鞍座是由横向筋板、若干轴向筋板和底板焊接而成。
在与设备连接处，有带加强垫板和不带加强垫板两种结构。
鞍式支座的鞍座包角q为120°或150°，以保证容器在支座上安放稳定。
鞍座的高度有200、300、400和500mm四种规格，但可以根据需要改变，改变后应作强度校核。
鞍式支座的宽度b可根据容器的公称直径查出。
鞍座分为A型（轻型）和B型（重型）两类，其中重型又分为BⅠ～BⅤ五种型号。
其中BⅠ型结构如BⅠ型鞍座结构图所示。
A型和B型的区别在于筋板和底板、垫板等尺寸不同或数量不同。
BI型鞍座结构图鞍座的底板尺寸应保证基础的水泥面不被压坏。
根据底板上螺栓孔形状的不同，每种型式的鞍座又分为固定式支座（代号F)和滑动式支座（代号S)两种安装形式，固定式鞍座底板上开圆形螺栓孔，滑动式支座开长圆形螺栓孔。
在一台容器上，两个总是配对使用。
在安装活动支座时，地脚螺栓采用两个螺母。
第一个螺母拧紧后倒退一圈，然后用第二个螺母锁紧，这样可以保证设备在温度变化时，鞍座能在基础面上自由滑动。
长圆孔的长度须根据设备的温差伸缩量进行校核。
一台卧式容器的鞍式支座，一般情况下不宜多于两个。
因为鞍座水平高度的微小差异都会造成各支座间的受力不均，从而引起筒壁内的附加应力。
采用双鞍座时，鞍座与筒体端部的距离A可按下述原则确定（见上图）：当筒体的L/D较大，且鞍座所在平面内又无加强圈时，应尽量利用封头对支座处筒体的加强作用，取A≤0.25D；当筒体的L/D较小，d/D较大，或鞍座所在平面内有加强圈时，取A≤0.2L。
㈡圈座在下列情况下可采用圈座：对于大直径薄壁容器和真空操作的容器，因其自身重量可能造成严重挠曲；多于两个支承的长容器。
13.第十三章 容器支座
A型
21
A型支承式支座
22
B型支承式支座
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2.支承式支座的安装高度
指支座底板到封头切线的距离。
可查相关标准。
B型
A型
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3.支承式支座标记
JB/T4724－92，支座 × × ，H=×× δ 3=×× 垫板厚度， 标准值可不标 支座高度，标准值可不标 支座号（1，2，3…，8） 型号（A、B） 问题：①JB/T4724－92，支座A3 ②JB/T4724－92，支座B4， δ3=12的含义
第十三章 容器支座
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概述
支座的作用：支承容器重量、固定容器位置并 使容器在操作中保持稳定。 结构型式由容器自身的型式决定，分为：
卧式容器支座
立式容器支座 球形容器支座
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容器支座
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塔 设 备 裙 座
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球形容器支座
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§13-1 卧式容器支座
卧式容器的支座有三种：
鞍座：应用最广泛。
圈座：用于大直径薄壁容
立式容器的支座主要有耳式支座、支承式支座、腿式支座、 裙式支座四种； 中、小型直立容器常采用前三种，高大的塔设备则广泛采 用裙式支座。
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一、耳式支座（悬挂式支座） 1.结构、形式与尺寸
耳座由底板、筋板和垫板组成。 耳座 A型（短臂）
B型（长臂）
耳座 不带垫板 带垫板，当设备较大或器壁较薄应加垫板。
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二、鞍座尺寸与质量
无缝钢管做筒体， DN159～426焊制 与弯制鞍座， （BⅠ、BⅢ、BⅣ、 BⅤ型）；
钢板卷制筒体， DN300～450焊制 与弯制鞍座， （BⅠ、BⅢ、BⅣ、 BⅤ型）；
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二、鞍座尺寸与质量
DN1000～2000焊制、轻型与重型鞍座，（A、BⅠ型）；
容器支座
第二节容器支座容器和设备的支座，是用来支撑其重量，并使其固定在一定的位置上。
在某些场合下制作还要承受操作是的振动，承受风载荷和地震载荷。
容器和设备的结构形式很多，根据容器与之身的形式，支座可分两大类，即卧式容器支座和立式容器支座。
一卧式容器支座卧式容器支座有三种形：鞍座圈座和支腿。
常见的卧式容器和大型卧式储罐，换热器等多采用鞍座，它是应用的最广泛的卧式容器支座。
但对于大直径薄壁容器和真空设备，为增加筒体支座处的局部刚度常采用圈座。
小型设备常采用机构简单的支腿。
1 双鞍支座及制作标准置于支座上的卧式容器，其情况和梁相似，由材料力学分析可知，梁弯曲产生的应力与支点的数目和位置有关。
当尺寸和载荷一定时，多支点在梁内产生的应力较小，因此支座数目似乎应该多些好。
但对于大型卧式容器而言，当采用多支座时，如果各制作的水平高度有差异或地基呈现不均匀，或壳体不直不圆等微小差异以及容器不同部位受力挠曲的相对变形不同，使支座反力难以为个支点平均分摊，导致壳体应力正大，因而体现不出多做的优点，故一般情况下采用双支座。
采用双支座时，支座位置的选取一方面要考虑到利用封头的加强效应，另一方面又要考虑不是壳体中因荷重引起的弯曲应力过大，所以选取原则如下。
1双鞍卧式支座容器的受力状态可简化为受韵部载荷的外伸梁，由材料力学知，当外申长度A=0.207时。
跨度中央的弯矩与支座截面处的弯矩绝对值相等，所以一般近似取A0.2l。
其中L取两封头切线间距离，A为鞍座中心线至封头切线间距离。
2当鞍座临近封头时，则封头对支座处筒体有加强刚性效应，在满足A0.207下应尽量使a0.5R此外，卧式容器由于温度或载荷变化时都会产生轴向的伸缩，因此容器两端的支座不能都固定在基础上，必须有一段能在基础上滑动，以避免产生过大的附加力。
通常的做法是将一个支座上的地脚螺旋孔做成圆形，并且螺母不上紧，使其成为活支座，而另一个支座仍未固定支座。
还有一种是采用滚动支座，他克服了滑动摩檫力大的缺点，但结构复杂照价高。
耳式支座
标记方法
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（二）支承式支座 结构： 结构：在容器封头底部 焊上数根支柱， 焊上数根支柱，直接支 承在基础地面上。 承在基础地面上。
特点：简单方便，但它 特点：简单方便， 对容器封头会产生较大 的局部应力， 的局部应力，因此当容 器较大或壳体较薄时， 器较大或壳体较薄时， 必须在支座和封头间加 垫板， 垫板，以改善壳体局部 受力情况。 受力情况。
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（二）圈式支座
可能造成严重挠曲的薄壁容器； 可能造成严重挠曲的薄壁容器；多于两个支承的 长容器。 长容器。
（三）支腿
只适用于小型容器。 只适用于小型容器。
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二、立式容器支座
悬挂式支座） （一）耳式支座 （悬挂式支座）
结构：由筋板和支脚板组成， 结构：由筋板和支脚板组成， 广泛用于中、 广泛用于中、小型立式设备 (高径比不大于 ，总高度不 高径比不大于5， 高径比不大于 大于10m) 大于
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3）当A＞0.5Ri或筒体无加强措施而刚性不足时， ） 或筒体无加强措施而刚性不足时， ＞ 或筒体无加强措施而刚性不足时
在周向弯矩的作用下， 在周向弯矩的作用下，鞍座处筒体上将产生 扁塌”现象： “扁塌”现象：
鞍座上筒体发生变 犹如“扁塌” 形，犹如“扁塌”。 鞍座处筒体不起承 载作用， 载作用，成为无效 区（图）。
1）为减少支座处筒体最大弯矩，使其应力 ）为减少支座处筒体最大弯矩， 分布合适， 分布合适，使支座跨距中心与支座最大弯矩 相等，推导出A=0.207L 相等，推导出
2) 试验证明，当A≤0.5Ri时，封头对筒体才 试验证明， 有加强作用， 有加强作用，因此支座的最佳位置应在满 的条件下， 足A≤0.2L的条件下，尽量使 的条件下 尽量使A≤0.5Ri
卧式容器设计
对于平封头的V与m1皆为零。
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卧式容器设计
一、鞍座结构及载荷分析
(二) 载荷分析
(2)竖直剪力V 和力偶M 当封头中充满液体时，液体静压力 对封头作用一水平向外推力。因为 液柱静压沿容器直径呈线性变化， 所以水平推力偏离容器轴线，对梁 的端部则形成一个力偶m2。 对液体静压力进行积分运算，可得 到如下的结果：
(二)筒体的切向剪应力
4.切向切应力的校核： 鞍座处筒体的最大切向切应力 的大小和位置决定于筒体的加强形式。求 得的切应力值不得超过材料在设计温度下许用应力的0.8倍和轴向许用临界应 力 即 封头中的切应力，其最大值不应超过下列限制：
1 Di K 2 6 2hi
卧式容器设计
一、鞍座结构及载荷分析
(三) 内力分析 (1)弯矩 最大弯矩发生在梁跨度中央的截面和支座 截面上，而最大剪力在支座截面附近。 支座跨中截面的弯矩：
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卧式容器设计
一、鞍座结构及载荷分析
(三) 内力分析
(1)弯矩
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卧式容器设计
一、鞍座结构及载荷分析
(三) 内力分析
(1)弯矩
圈座用于大直径薄壁容器。
鞍式支座，通常用于 较重的大设备。对于卧 式容器，除了考虑操作压力引起的薄膜应力 外，还要考虑容器重量在壳体上引起的弯曲， 所以即使选用标准鞍座后，还要对容器进行 强度和稳定性的校核。
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卧式容器设计
一、鞍座结构及载荷分析
双鞍座的优点： 置于鞍座上的圆筒形容器与梁相似，当尺寸和载荷一 定时，多支点在梁内产生的应力较小，支座数目似乎 应该多些好。 但容器采用两个以上的鞍座时，支承面水平高度不等、 壳体不直和不圆等微小差异以及容器不同部位在受力 挠曲的相对变形不同，使支座反力难以为各支点平均 分摊，导致壳体应力趋大，因此一般情况采用双支座。 双鞍座位置设置的原则： 采用双支座时，支座位置的选择一方面要考虑到利用 封头的加强效应，另一方面又要考虑到不使壳体中因 荷重引起的弯曲应力过大，所以按下述原则确定支座 的位置：
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卧式容器的支座浏览字体设置：- 11pt + 10pt12pt14pt16pt放入我的网络收藏夹一、卧式容器的支座卧式容器的支座有三种：鞍座、圈座和支腿。
㈠鞍式支座鞍座是应用最广泛的一种卧式容器支座，常见的卧式容器和大型卧式贮槽，热交换器等多采用这种支座。
鞍式支座如上图所示，为了简化设计计算，鞍式支座已有标准JB/T4712-92 《鞍式支座》，设计时可根据容器的公称直径和容器的重量选用标准中的规格。
鞍座是由横向筋板、若干轴向筋板和底板焊接而成。
在与设备连接处，有带加强垫板和不带加强垫板两种结构。
鞍式支座的鞍座包角为120°或150°，以保证容器在支座上安放稳定。
鞍座的高度有200、300、400和500mm四种规格，但可以根据需要改变，改变后应作强度校核。
鞍式支座的宽度b可根据容器的公称直径查出。
鞍座分为A型（轻型）和B型（重型）两类，其中重型又分为BⅠ～BⅤ五种型号。
其中BⅠ型结构如BⅠ型鞍座结构图所示。
A型和B型的区别在于筋板和底板、垫板等尺寸不同或数量不同。
BI型鞍座结构图鞍座的底板尺寸应保证基础的水泥面不被压坏。
根据底板上螺栓孔形状的不同，每种型式的鞍座又分为固定式支座（代号F)和滑动式支座（代号S)两种安装形式，固定式鞍座底板上开圆形螺栓孔，滑动式支座开长圆形螺栓孔。
在一台容器上，两个总是配对使用。
在安装活动支座时，地脚螺栓采用两个螺母。
第一个螺母拧紧后倒退一圈，然后用第二个螺母锁紧，这样可以保证设备在温度变化时，鞍座能在基础面上自由滑动。
长圆孔的长度须根据设备的温差伸缩量进行校核。
一台卧式容器的鞍式支座，一般情况下不宜多于两个。
因为鞍座水平高度的微小差异都会造成各支座间的受力不均，从而引起筒壁内的附加应力。
采用双鞍座时，鞍座与筒体端部的距离A可按下述原则确定（见上图）：当筒体的L/D较大，且鞍座所在平面内又无加强圈时，应尽量利用封头对支座处筒体的加强作用，取A≤；当筒体的L/D较小，/D较大，或鞍座所在平面内有加强圈时，取A≤。
㈡圈座在下列情况下可采用圈座：对于大直径薄壁容器和真空操作的容器，因其自身重量可能造成严重挠曲；多于两个支承的长容器。
圈座的结构如上图所示。
除常温常压下操作的容器外，若采用圈座时则至少应有一个圈座是滑动支承的。
㈢腿式支座腿式支座简称支腿，结构如上图所示。
因为这种支座在与容器壳壁连接处会造成严重的局部应力，故只适合用于小型设备（DN≤1600、L≤5m）。
腿式支座的结构型式、系列参数等参见标准JB/T 4714-92 《腿式支座》。
二、立式容器的支座浏览字体设置：-11pt+10pt12pt14pt16pt放入我的网络收藏夹二、立式容器的支座立式容器的支座主要有耳式支座、支承式支座和裙式支座三种。
中、小型直立容器常采用前二种支座，高大的塔设备则广泛采用裙式支座。
下面来分别介绍这三种支座。
㈠耳式支座耳式支座简称耳座，它由筋板和支脚板组成。
广泛用在反应釜及立式换热器等直立设备上。
它的优点是简单、轻便，但对器壁会产生较大的局部应力。
因此，当设备较大或器壁较薄时，应在支座与器壁间加一垫板。
对于不锈钢制设备，当用碳钢作支座时，为防止器壁与支座在焊接过程中不锈钢中合金元素的流失，也需在支座与器壁间加一个不锈钢垫板。
上图是带有垫板的耳式支座。
耳式支座已经标准化，它们的型式、结构、规格尺寸、材料及安装要求应符合JB/T 4725-92 《耳式支座》。
该标准分为A型（短臂）和B型（长臂）两类，每类又分为带垫板与不带垫板两种结构，见表4-18。
表4-18 耳式支座结构型式特征型式支座号适用公称直径结构特征A1～8DN300～4000短臂、带垫板AN1～3短臂、不带垫板B1～8 长臂、带垫板BN1～3长臂、不带垫板它们的各部分尺寸见耳式支座结构尺寸图。
A型耳式支座的筋板底边较窄，地脚螺栓距容器壳壁较近，仅适用于一般的立式钢制焊接容器。
B型耳式支座有较宽的安装尺寸，故又叫长臂支座。
当设备外面有保温层或者将设备直接放在楼板上时，宜采用B型耳式支座。
标准耳式支座的材料为，若有改变，需在设备装备图中加以注明。
耳式支座选用的方法是：（1）根据设备估算的总重量，算出每个支座（按2个支座计算）需要承担的负荷Q值；（2）确定支座的型式后，从表4-19或表4-20中按照支座允许负荷Q允大于实际负荷Q的原则，选出合适的支座。
每台设备可配置两个或四个支座，考虑到设备在安装后可能出现全部支座未能同时受力等情况，在确定支座尺寸时，一律按两个计算。
表4-19 A、AN型支座系列参数尺寸123表4-20 B、BN型支座系列参数尺寸123小型设备的耳式支座，可以支承在管子或型钢制的立柱上。
大型设备的支座往往搁在钢梁或混凝土制的基础上。
㈡支承式支座支承式支座可以用钢管、角钢、槽钢来制作，也可以用数块钢板焊成，见支承式支座图。
它们的型式、结构、尺寸及所用材料应符合JB/T 4724-92 《支承式支座》。
支撑式支座支承式支座分为A型和B型，适用的范围和结构见表4-21所示。
A型支座筋板和底板的材料为Q235-A·F；B型支座钢管材料为10，底板材料均为Q235-A·F。
支承式支座的选用见标准中的规定，其尺寸可按表4-22查出。
表4-21 支承式支座的适用范围形式支座号适用的公称直径（mm）结构特征A1～6DN800～3000 钢板焊制，带垫板B1～8 DN800～4000钢管焊制，带垫板表4-22 支撑式支座的尺寸(mm)支支座的支支撑面上尺寸地脚螺容器公尺寸每个支座质量(Kg)支承式支座的优点是简单轻便，但它和耳式支座一样，对壳壁会产生较大的局部应力，因此当容器壳体的刚度较小、壳体和支座的材料差异或温度差异较大时，或壳体需焊后热处理时，在支座和壳体之间应设置加强板。
加强板的材料应和壳体材料相同或相似。
㈢裙式支座对高大的塔设备最常用的支座就是裙式支座。
它与前两种支座不同，目前还没有标准。
它的各部分尺寸均需通过计算或实践经验确定。
有关裙式支座的结构及其设计方法详见第十七章。
第三节容器的开孔与附件一、容器的开孔与补强为了满足工艺、安装、检修的要求，往往需要在容器的筒体和封头上开各种形状、大小的孔或连接接管。
容器壳体上开孔后，开孔不但削弱了容器壁的强度，而且在筒体与接管的连接处，由于原壳体结构产生了变化，出现不连续，在开孔区域将形成一个局部的高应力集中区。
开孔边缘处的最大应力称为峰值应力。
峰值应力通常较高，达到甚至超过了材料的屈服极限。
较大的局部应力，加之容器材质和制造缺陷等因素的综合作用，往往会成为容器的破坏源。
因此，为了降低峰值应力，需要对结构开孔部位进行补强，以保证容器安全运行。
开孔应力集中的程度和开孔的形状有关，圆孔的应力集中程度最低，因此一般开圆孔。
㈠开孔补强的设计与补强结构所谓"开孔补强设计"是在开孔附近区域增加补强金属，使之达到提高器壁强度，满足强度设计要求的目的。
容器开孔补强的形式概括起来分为整体补强和补强圈补强两种。
1．整体补强整体补强是指采用增加整个壳体的厚度，或用全焊透的结构形式将厚壁接管或整体补强锻件与壳体相焊来降低开孔附近的应力。
由于开孔应力集中的局部性，在远离开孔区的应力值与正常应力值一样，故除非制造或结构上的需要，一般并不把整个容器壁加厚。
在开孔处用全焊透的结构形式焊上一段特意加厚的短管，使接管的加厚部分恰处有效补强区内，则可以降低应力集中系数。
整锻件补强结构是将接管与壳体连同加强部分作成整体锻件，然后与壳体焊在一起。
其优点是补强金属集中于开孔应力最大部分，应力集中现象得到大大缓和。
2．补强圈补强补强圈补强是指在壳体开孔周围贴焊一圈钢板，即补强圈。
补强圈一般与器壁采用搭接结构，材料与器壁相同，补强圈尺寸可参照标准确定，也可按等面积补强原则进行计算。
当补强圈厚度超过8mm 时，一般采用全焊透结构，使其与器壁同时受力，否则不起补强作用。
为了焊接方便，补强圈可以置于器壁外表面（下图所示）或内表面，或内外表面对称放置，但为了焊接方便，一般是把补强圈放在外面的单面补强。
为了检验焊缝的紧密性，补强圈上有一个M10的小螺纹孔。
从这里通入压缩空气进行焊缝紧密性试验。
补强圈现已标准化。
补强圈结构简单，易于制造，应用广泛。
但补强圈与壳体之间存在着一层静止的气隙，传热效果差，致使二者温差与热膨胀差较大，容易引起温差应力。
补强圈与壳体相焊时，使此处的刚性变大，对角焊缝的冷却收缩起较大的约束作用，容易在焊缝处造成裂纹。
特别是高强度钢淬硬性大，对焊接裂纹比较敏感，更易开裂。
还由于补强圈和壳体或接管金属没有形成一个整体，因而抗疲劳性能差。
因此，对补强圈搭焊结构的使用范围需加以限制。
GB150指出对采用补强圈结构补强时，应遵循下列规定：①钢材的标准抗拉强度下限值b≤540MPa；②补强圈厚度小于或等于n；③壳体名义厚度n≤38mm。
㈡允许开孔的范围筒体及封头开孔的最大直径，不允许超过以下数值：（1）圆筒内径D i≤1500mm时，开孔最大直径d≤1/2D i，且d≤520mm；圆筒内径D i＞1500mm时，开孔最大直径d≤1/3D i，且d≤1000mm；（2）凸形封头或球壳的开孔最大直径d＜1/2D i。
（3）锥壳（或锥形封头）的开孔最大直径d≤1/3D i，D i为开孔中心处的锥壳内直径。
㈢不需补强的最大开孔直径容器上的开孔并不是都需要补强。
这是因为在计算壁厚时考虑了焊接接头系数而使壁厚有所增加，又因为钢板具有一定规格，壳体的壁厚往往超过实际强度的需要，厚度增加，使最大应力值降低，相当于容器已被整体加强。
而且容器上的开孔总有接管相连，其接管多于实际需要的壁厚也起补强作用。
同时由于容器材料具有一定的塑性储备，允许承受不是十分过大的局部应力，所以当孔径不超过一定数值时，可不进行补强。
当壳体开孔满足下述全部条件时，可不另行补强：(1) 设计压力小于或等于；(2) 两相邻开孔中心的间距(对曲面间距以弧长计算)应不小于两孔直径之和的两倍；(3) 接管公称外径小于或等于89mm；(4) 接管最小壁厚满足表4-23的要求。
表4-23 接管最小壁厚mm注：①钢材的标准抗拉强度下限值b＞540MPa时，接管与壳体的连接宜采用全焊透的结构型式。
②接管的腐蚀裕量为1mm。
第十五章容器设计基础：第一节概论一、容器的结构在石油、化学工业生产的过程中，单元操作的装置一般分为两大类：运动的装置称为机器，静止的装置称为设备。
石油化工设备依据各自的特点又分成了许多种，容器是其中之一。
它主要用于储存气态、液态或固态的原料，中间产品或成品，如原油、氧气及液氨贮罐等。
其他的石油化工设备（如反应设备、换热设备、分离设备等）可以看作是由外壳以及装入外壳内能满足工艺要求的内件所构成。