NB

中华人民共和国行业标准

NB/T 47041—2014

代替 JB/T 4710—2005

塔式容器

VertiCal vessels SUPPOrted by Skirt

2014-06-29 发布

国家能源局发布

刖百

引言

1范围

2规范性引用文件

3术语和定义

4通用要求

5材料

6结构

7 W

8制造、检验与验收

附录A （规范性附录） 符合性声明

附录B （资料性附录）塔式容器高振型计算

附录C （资料性附录）塔式容器挠度计算

附录D （资料性附录） 计算螂

附录E （资料性附录） 地震载荷的底部剪力法

本标准按GB/T 1.1—2009 (标准化工作导则 第1部分：标准的结构和编写》给出的规则起草。

本标准是依据JB/T 4710-2005《钢制塔式容器》实施以来所取得的经验，吸取国际同类标准的 先进内容，结合相关法规标准的变化，加以充实、完善和提高。

本标准与JB/T 4710—2005相比，主要变化如下：

—根据TSGROOo4—2009《固定式压力容器安全技术监察规程》，修改了相关内容；

——根据GB 150.1 ~ 150.4—2011《压力容器》，修改了相关内容；

—增加耐压试验技术要求；

—将横风向风振计算引入正文；

一增加了塔体与裙座连接处材料的要求；

——增加了符合性声明；

——增加了地震载荷的底部剪力法。

本标准由全国锅炉压力容器标准化技术委员会(SAC/TC 262)提岀并归口。

本标准起草单位：甘肃蓝科石化高新装备股份有限公司、中国特种设备检测研究院、中国石化 宁波工程有限公司、中国石化工程建设有限公司、天津大学、天津冠杰石化工程有限公司、上海市 特种设备监督检验技术研究院。

本标准主要起草人：张延丰、杨国义、王者相、陈志伟、宋启祥、冯清晓、段新群、田英、聂 清德、谭蔚、谢培军、陈朝晖、刘福录、罗晓明、周文学、张思文。

本标准所代替标准的历次版本发布情况为：

——JB/T 4710—1992；

一一JB/T 4710—2OOS ₌

引 言

本标准是全国锅炉压力容器标准化技术委员会（以下简称“委员会”）负责制定和归口的通用 技术标准之一，用以规范在中国境内建造或使用的塔式容器设计、制造、检验和验收的相关技术要 求。

本标准的技术条款包括了塔式容器建造过程（即指设计、制造、检验和验收工作）中应遵循的 推荐性条款。由于本标准没有必要、也不可能囊括适用范围内塔式容器建造中的所有技术细节，因 此，在满足法规所规定的基本安全要求的前提下，不应禁止本标准中没有特别提及的技术内容。本 标准不能作为具体塔式容器建造的技术手册，亦不能替代培训、工程经验和工程评价。工程评价是 指由知识渊博、娴于规范应用的技术人员所做岀针对具体产品的技术评价。工程应用一旦釆用了本 标准，其工程评价应符合本标准的相关技术要求，不得违反本标准中的禁用规定。

本标准不限制实际工程设计和建造中采用先进的技术方法，但工程技术人员采用先进的技术方 法时应能做岀可靠的判断，确保其满足本标准规定，特别是关于强度、稳定性计算公式等的设计规 定。

本标准规定的技术方法和技术要求不涉及任何专利。但注意本标准的工程应用可能会涉及特定 专利，本标准的发布机构不承担识别这些专利的责任。

本标准既不要求也不禁止设计人员使用计算机程序实现压力容器的分析或设计，但采用计算机 程序进行分析或设计时，除应满足本标准要求外，还应确认：

D所采用程序中技术假定的合理性；

2） 所釆用程序对设计内容的适应性；

3） 所采用程序输入参数及输出结果用于工程设计的正确性D

对于标准技术条款的询问应以书面形式向委员会秘书处提交，并有义务提供可能需要的资料。 与标准条款没有直接关系或不能被理解的询问将视为技术咨询的范畴，委员会有权拒绝回答。

对于未经委员会书面授权或认可的其他机构对标准的宣贯或解释所产生的理解歧义和由此产生 的任何后果，委员会将不承担任何责任。

塔式容器

1范围

1-1本标准规定了金属制塔式容器的设计、制造、检验与验收等要求。

1.2本标准适用范围如下：

a） 钢制塔式容器设计压力不大于35MPa,其他金属材料制塔式容器设计压力按相关标准规定;

b） 设计温度范围按金属材料云蕤函温度范围；

C）高度H与平均直径Q匕比大牝畐裙座暨承金属制塔式容器。

1.3对于高度H与平均直径D丄比等于5的蓿座自支承金属制塔式容器,可以参照附录E设计。

1.4本标准不适用于下列塔式容器

a） 带有拉牵装置的塔式容器；

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；

d）铸铁和非金属制塔式容器。

2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本 文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

NB/T 47002 （所有部分）压力容界用爆炸焊接复合板

NB/T 47011         倍制压力容器

TSG R0004固定式压力容器安全技术监察规程

3术语和定义

GB/T 26929中界定的以及下列术语和定义适用于本标准。

3、1

压力 PreSSUre

垂直作用在塔式容器单位表面积上的力D在本标准中，除注明者外，压力均指表压力。

3.2

工作压力 OPerating PreSSUre

在正常工作情况下,塔式容器顶部可能达到的最高压力。

3.3

设计压力 design PreSSUre

设定的塔式容器顶部的最高压力，与相应的设计温度一起作为塔式容器的基本设计载荷条件， 其值不低于工作压力。

• 3. 4

计算圧 力 CalciilBfioii PreSSIIre

在相应设计温度下，用以确定塔式容器元件厚度的压力，包括液柱静压力等附加载荷。

• 3. 5

试验压力 test PreSSUre

进行耐压试验或泄漏试验时，塔式容器顶部的压力。

• 3. 6

最高允许工作压力 maXimUm allowable WOrkiUg PreSSUre （MAWP）

在指定的相应温度下，塔式容器顶部所允许承受的最大压力。该压力是根据塔式容器各受压元 件的有效厚度，考虑了该元件承受的所有载荷而计算得到的，且取最小值。

注：当塔式容器的设计文件没有给出最高允许工作压力时，则可以认为该容器的设计压力即是最高允许工作压力。

3.7

设计温度 design temperature

塔式容器在正常工作情况下，设定的元件的金属温度（沿元件金属截面的温度平均值）o设计 温度与设计压力一起作为设计载荷条件。

• 3. 8

试验温度 test temperature

进行耐压试验或泄漏试验时，塔式容器壳体的金属温度。

• 3. 9

计算厚度 required thickness

按本标准相应公式计算得到的厚度Q需要时，尚应计入其他载荷（见424）所需厚度D对于外 压元件，系指满足稳定性要求的最小厚度D

• 3. 10

设计厚度 design thickness

计算厚度与腐蚀裕量之和。

• 3. 11

名义厚度 nominal thickness

设计厚度加上金属材料厚度负偏差后向上圆整至金属材料标准规格的厚度。

• 3. 12

有效厚度 effective thickness

名义厚度减去腐蚀裕量和金属材料厚度负偏差。

• 3. 13

最小成形厚度 IniDiTnUm required fabricatiou thickness

受压元件成形后保证设计要求的最小厚度。

4通用要求

• 4, f资格与职责

4.1.1塔式容器的设计、制造单位应建立健全的质量管理体系并有效运行。在《固定式压力容器安 全技术监察规程》(TSG R0004 )管辖范围内的塔式容器，设计单位应持有相应的特种设备设计许可 证，制造单位应持有相应的特种设备制造许可证。

• 4. 1.2在《固定式圧力容器安全技术监察规程》(TSG R0004)管辖范围内的塔式容器设计、制造 应接受特种设备安全监察机构的监察。

• 4. 1.3 设计单位的职责

• 4. 1.3. 1设计单位应对设计文件的正确性和完整性负责。

  • 4.1. 3.2塔式容器的设计文件至少应包括强度计算书或应力分析报告、设计图样、制造技术条 件、风险评估报吿(相关法规或设计委杆方要求时)，必要时，还应当包括安装与使用维修说明。

• 4. 1.3.3设计图样的技术文件中，应写明所盛装介质的名称、成分组成、适用的国家标准(行业 标准)、介质毒性和爆炸危害程度，以及设计釆用的腐蚀裕量、焊接接头系数，对有应力腐蚀彳顷向的 塔式容器应当注明腐悦介质的限定含量、主要工艺参数、特殊要求等。

4.1.3. 4 在《固定式压力容器安全技术监察规程》(TSG R0004 )管辖范围内的塔式容器设计总图 应盖有特种设备设计许可印章。

4.1.3.5设计单位向塔式容器用户出具的风险评估报告应符合GB 150.1附录F的要求。

• 4. 1.3.6设计单位应在塔式容器设计使用年限内保存全部设计文件。

• 4. 1. 4制造单位的职责

• 4. 1.4. 1制造单位应按照设计文件要求进行制造，如需要对原设计进行修改，应当取得原设计单 位同意修改的书面文件，并且对改动部位作岀记载。

• 4. 1.4.2制造单位在塔式容器制造前应制定完善的质量计划，其内容至少应包括塔式容器或元件 的制造工艺、控制点、检验项目和合格指标。

• 4. 1.4.3制造单位的检查部门在塔式容器制造过程中和完工后，应按本标准和设计文件规定对塔 式容器进行各项检验和试验，出具相应报告，并对报告的正确性和完整性负责。

4. 1.4. 4制造单位对其制造的每台塔式容器产品应在设计使用年限内至少保存下列技术文件备査：

a） 质量计划；

b） 制造工艺图或制造工艺卡；

C）产品质量证明文件；

d） 塔式容器的焊接工艺和热处理工艺文件；

e） 标准中允许制造单位选择的检验、试验项目记录及报告；

f） 塔式容器制造、组焊过程中及完工后的检查、检验、试验记录及报告；

g） 塔式容器的原设计文件和竣工图。

4. 1.4.5制造、组焊单位在取得检验机构确认塔式容器质量符合本标准和设计文件的要求后，应 填写产品质量合格证并交付用户。

4. 1.4. 6制造单位对每台塔式容器应向使用单位至少提供以下技术文件和岀厂资料：

a） 竣工图样，竣工图样上应当有设计单位许可印章（复印章无效），并且加盖竣工图章（竣工 图章上标注制造单位名称、制造许可证编号、审核人的签字和“竣工图”字样）；如果制造 中发生了材料代用、无损检测方法改变、加工尺寸变更等，制造单位按照设计单位书面批 准文件的要求在竣工图样上作岀清晰标注，标注处有修改人的签字及修改日期；

b） 压力容器产品合格证（含产品数据表 , 式样见附件B ）、产品质量证明文件（包括主要受压 元件材质证明书、材料清单、质量计划或者检验计划、结构尺寸检查报告、焊接记录、无 损检测报告、热处理报告及自动记录曲线、耐压试验报告及泄漏试验报告等）和产品铭牌 的拓印件或者复印件；

C）特种设备制造监督检验证书；

d）设计单位提供的压力容器设计文件。

4. 2设计的一般规定

• 4.2. 1设计压力的确定：

a） 塔式容器的设计压力不应低于其工作压力；

b） 对于工作压力小于0.1 MP_a的内压塔式容器，设计压力取不小于0.1 MPa；

C ）塔式容器上装有超压泄放装置时，应按GB 150.1附录B的规定确定塔式容器的设计压力；

d） 真空塔式容器的设计压力按承受外压考虑。当有安全控制装置时，设计压力取L25倍的最 大内外压力差或0.1 MP_a两者中的低值；当无安全控制装置时，取0.1MPa_i

e） 有两个或两个以上压力室组成的塔式容器，应分别确定各室的设计压力；确定公用元件的计 算压力时，应考虑相邻室之间的最大压力差。

4. 2,2设计温度的确定：

a） 设计温度不应低于元件金属在工作状态可能达到的最高温度。对于OC以下的金属温度，设 计温度不应高于元件金属可能达到的最低温度；

b） 塔式容器各部分在工作状态下的金属温度不同时，可分别设定每部分的设计温度；

C）元件金属温度可用传热计算求得，或在已使用的同类塔式容器上测定，以及根据塔式容器 内部介质温度并结合外部条件确定；

d ）裙座壳（不含过渡段）和地脚螺栓的设计温度应取使用地区历年来月平均最低气温的最低值加 ----             Z-           —

20C。

4.2.3話审商工况的塔式容器，应按最苛刻的工况设计，必要时还需考虑不同工况的组合，并在 图样或相应技术文件中注明各工况操作条件和设计条件的压力和温度值。

4. 2. 4载荷

设计时应考虑以下载荷：

a） 内压' 外压或最大压差；

b） 液柱静压力，当液柱静压力小于设计压力的5%时，可忽略不计；

C）塔式容器的自重（包括内件和填料等），以及正常工作条件下或耐压试验状态下内装介质的 重力载荷；

d）附属设备及隔热材料、衬里、管道、扶梯、平台等的重力载荷；

e ）风载j⅜ （包括顺风网豊荷和横风向载荷）和地震载荷；

需要日

f） 连接管道和其他部件的作用力；

g） 温度梯度或热膨胀量不同引起的作用力；

h） 冲击载荷，包括压力急剧波动引起的冲击载荷、流体冲击引起的反力等；

i） 运输或吊装时的作用力。

4. 2. 5厚度附加量

金属材料厚度附加量按式（1 ）确定：

C=C_l+C₂ .......................................... （ L ）

式中：

C--厚度附加量，mm；

C₁——金属材料厚度负偏差，mm；

C-_I---腐蚀裕量，mm _O

4. 2.5. 1金属材料厚度负偏差

板材或管材的厚度负偏差按金属材料标准的规定。

4. 2. 5. 2腐蚀裕量

塔式容器元件由于腐蚀、机械磨损等而导致厚度减薄时，应考虑腐蚀裕量，具体规定如下：

a） 对有均匀腐蚀或磨损的元件，应根据预期的塔式容器设计使用年限和介质对金属材料的腐 蚀速率（及磨蚀速率）确定腐蚀裕量；

b） 塔式容器各元件受到的腐蚀程度不同时，可采用不同的腐蚀裕量；

C）介质为压缩空气、水蒸气或水的碳素钢或低合金钢制塔式容器，腐蚀裕量应不小于Imm；

d）对碳素钢、低合金钢制裙座壳取G不小于2 mm；地脚螺栓G不小于3 mm°

4.2.6塔壳加工成形后不包括腐蚀裕量的最小厚度：

a） 对碳素钢、低合金钢制塔式容器为2A/1000,且不小于3 mm；

b） 对高合金钢制塔式容器，一般应不小于2 mm；

C）对其他金属制塔式容器按相应引用标准的规定。                    .

• 4.2. 7塔式容器元件的名义厚度和最小成形厚度一般应标注在设计图样上。

4.2.8塔式容器内件及附件均应符合相关标准。

4∙ 3许用应力

4∙3. 1受压元件金属材料和螺栓材料的许用应力按GB 150.2和相应引用标准选取，确定许用应力的 取值依据为：金属材料（除螺栓材料外）按表1,钢制螺栓材料按表2_α

表1金属材料（除螺栓材料外）许用应力的取值

表2钢制螺栓材料许用应力的取值

表中：

R_m——金属材料标准抗拉强度下限值，MPa；

Λ₆l （RPo.2）—金属材料标准常温屈服强度（或0.2%非比例延伸强度），MPa;

电（M。一2）一~金属材料在设计温度下的屈服强度（或0∙2%非比例延伸强度），MPa；

択3——金属材料在设计温度下经10万小时断裂的持久强度极限的平均值，MPa；

7?,：—— 属材料在设计温度下经！0万小时蠕变率为1%的蠕变极限的平均值，MPaO

4. 3.2设计温度低于20C时，取20-C时的许用应力。

4.3.3复合钢板的许用应力

4. 3. 3. 1对于覆层与基层结合率达到NB/T 47002中B2级以上的复合钢板，在设计计算中，如需计 入覆层材料的强度时，其设计温度下的许用应力按式（2）确定：

[切；=〔刃临心]0       ................................. （2）

+ &

式中：

畐——复合钢板基层钢板的名义厚度，mm；

⅛——复合钢板覆层金属材料的厚度，不计入腐蚀裕量,mm；

[σ⅛——设计温度下复合钢板的许用应力，MPa;

[b[-—-设计温度下基层钢板的许用应力，MPa;

[bj；——设计温度下覆层金属材料的许用应力，MPa_O

• 4.3. 3. 2当地震载荷或风载荷与4.2.4中其他载荷相组合时,允许元件的设计应力否超过许用应力的 1.2屋其组合要求按相应标准的规定。

4. 3. 4许用轴向压缩应力

塔式容器圆筒或锥壳B值按下列步骤求取：

a） 按式（3）计算系数4：

₄ 0.094SC

A =........ ...........

R°

式中：

M——圆筒或锥壳的有效厚度，mm；

RO--圆筒或锥壳的外半径，mm。

b） 根据材料，査GB 150.3中对应外压圆筒应力系数曲线图。若以值落在设计温度下金属材料 线的右方，则过此点垂直上移，与设计温度下金属材料线相交（中间温度用内插法），再过 此交点水平方向右移，得到3值；若系数/1落在设计温度金属材料线的左方.则按式（4） 计算8值：

ɔ

B = -AEⁱ             ................................. （4）

3

式中：

B——应力系数，MPa；

Et——设计温度下金属材料的弾性模量，MPa_o

C）许用轴向压缩应力WK取3值，且不得大于[b]L

4.4焊接接头系数

4. 4.1焊接接头系数/应根据对接接头的焊缝形式及无损检测的长度比例确定。

4.4.2钢制塔式容器的焊接接头系数规定如下：

a） 双面焊对接接头和相当于双面焊的全焊透对接接头：

• 1 ）全部无损检测，取¢=1.0;

2）局部无损检测，取。=0.85。

b） 单面焊对接接头（沿焊缝根部全长有紧贴基本金属的垫板）：

D 全部无损检测，取0=0.9；

• 2 ）局部无损检测，取©=0,8。

4. 4. 3其他金属材料的焊接接头系数按相应引用标准的规定。

4.5耐压试验

4,5.1通用要求

4. 5. 1. 1耐压试验包括：液压试验、气压试验和气液组合压力试验。

4.5.1.2塔式容器制成后应进行耐压试验，试验的种类、要求和试验压力值应在图样上注明O

• 4.5. 1.3耐压试验一般釆用液压试验。试验液体应符合GB 150,4或相关引用标准的要求。

4、5. L 4对于不适宜进行液压试验的塔式容器，可釆用气压试验或气液组合压力试验。进行气压试 验或气液组合压力试验的塔式容器应满足GB 150,4或相关引用标准的要求。

• 4.5. 1.5采用气液组合压力试验时，试验用液体和气体应分别满足451.3和4.5.1.4的要求，试验压 力按气压试验的规定。

<5.1.6真空塔式容器以内压进行耐压试验，试验压力按4.523的规定。

4.5.1.7对于由2个或2个以上压力室组成的多腔塔式容器，每个压力室的试验压力按其设计压力确 定，各压力室分别进行耐压试验：

a） 校核公用元件在试验压力下的稳定性；

b） 如不能满足稳定性要求，则应先进行泄漏检查，合格后进行耐压试验。在进行耐压试验时, 相邻压力室内应保持一定压力，以使整个试验过程（包括升压、保压和卸压）中的任一时 刻，各压力室的压力差不超过允许压差，图样上应注明这一要求和允许压差值；

c） 如需提高某腔试验压力 , 应满足453的规定Q

4. 5. 2 耐压试验压力

4. 5. 2. 1耐压试验压力的最低值按4.522和4.523的规定，并考虑：

a） 塔式容器采用卧置进行液压试验时，试验压力应计人立置试验时的液柱静压力；

b） 工作条件下内装介质的液柱静压力大于液压试验的液柱静压力时，应适当考虑相应增加试 验压力。

4.5.2.2内压塔式容器

a）液压试验：

b）气压试验或气液组合压力试验：

U 慌 .............................................（6）

式中：

P--设计压力,MPa；

P_T--耐压试验压力，MPL

[σ]——试验温度下塔式容器各主要受压元件金属材料的许用应力，MPa；

一设计温度下塔式容器各主要受压元件金属材料的许用应力，MP_aO

注1：塔式容器铭牌上规定有最大允许工作压力时，公式中应以最大允许工作压力代替设计压力加

注2：塔式容器各主要受压元件，如圆筒、封头、接管、设备法兰（或人手孔法兰）及其紧固件等所用金属材料 不同时，应取各元件金属材料[σ]∕[σ↑比值中最小者。

注3： [σ]^t不应低于金属材料受抗拉强度和屈服强度控制的许用应力最小值。

• 4.5. 2.3真空塔式容器

a） 液压试验：

25#          ..............*............................（7 ）

b） 气压试验或气液组合压力试验：

PT=LlP ...................................................（ 8 ）

4,5.3耐压试验应力校核

• 4.5.3. 1如果釆用液压、气液组合压力试验，或者采用大于4.5.2.2b）、4.5,2,3 b ）所规定的气压试 验压力，在耐压试验前，应校核各受压元件在试验条件下的应力水平，例如对壳体元件应校核最大 总体薄膜应力σ_τ。

（PT + PHw X 9.81 X        + ⅞）

Cr_T =................     （

^T

式中：

σ_τ——耐压试验压力下圆筒的周向应力，MPa；

P_T--耐压试验压力，MPa；

P--耐压试验时试验介质的密度（当介质为水时，p=1000 ） , kg∕m³;

H_W——液柱高度，气压试验时HW=0, mm；

D_I--塔壳内直径，mm;

岛——塔式容器圆筒或锥壳的有效厚度，mm。

4 5.3.2 b_r应满足下列条件：

a） 液压试验时：

（JT W 0.9RBL （或¾o.2） φ            ........................... （ 10 ）

b） 气压试验或气液组合压力试验：

σ_τ ≤ 0.8ΛeL （或犬p0.2）φ            ........................... （ 11）

式中：

RCL （或RPO‘2 ） ——塔壳金属材料在试验温度下的屈服强度（或0.2%非比例延伸强度），MPa;

Φ--焊接接头系数Q

4.5.4耐压试验的免除

不能按上述规定进行耐压试验的塔式容器，设计单位应提岀在确保塔式容器安全运行的前提下 免除耐压试验所应采取的安全措施，经设计单位技术负责人批准后在图样上注明。

4. 6泄漏试验

• 4. 6.1泄漏试验包括气密性试验以及氨检漏试验、卤素检漏试验和気检漏试验等。

4.6.2介质毒性程度为极度或高度危害的或者不允许有微量泄漏的塔式容器，应在耐压试验合格后 进行泄漏试验。

注：介质毒性程度按《固定式压力容器安全技术监察规程》(TSGRo004 )的相关规定确定。

4.&3设计单位应当提岀塔式容器泄漏试验的方法和技术要求。

4.6,4需进行泄漏试验时,试验压力、试验介质和相应的检验要求应在图样上或设计文件中注明。

4.6.5气密性试验压力等于设计压力。

5材料

• 5. 1受压元件

塔式容器受压元件用金属材料的选用原则、热处理状态及许用应力等均按GB 150.2、JB/T 4734、JB/T 4745、JB/T4755、JB/T4756、NB/T 47011 中的有关规定。

5.2非受压元件

• 5. 2.1塔式容器非受压元件用金属材料应是已列入材料标准的金属材料。当与受压元件焊接时，应 是焊接性能良好的金属材料。

5.2.2裙座壳加鎚材期分-为*磨、段用金属材料和裙座壳本体用金属材料，其中理渡段Jg金朝料 的选材应与相应⅛⅞孟签属材虹二虱C

• 5. 2一 3地脚螺栓宜选用符合GB/T700规定的Q235或符合GB/T 1591规定的Q345° Q235的许用应 力M]bt= 147 MPa； Q345的许用应力[bR=170MPa°如采用其他碳素钢，则n_s=1.6;如采用其他低 合金钢，则兀N2.0。

• 5. 2. 4基础环、盖板及筋板材料的许用应力：微素钢取147MPa;低合金钢取170MPa_C

6结构

塔式容器的结构和名称如图1所示_O

6.1塔体

塔壳及接管等元件的结构型式和要求应满足GB 150.3的有关规定。

6.2裙座壳

• 6. 2,1裙座壳分为ISI筒形和圆锥形两种型式。圆锥形裙座壳的半锥顶角。不宜超过15。，裙座壳的 名义厚度不应小于6mm。

6.2.2当塔壳下封头与裙座壳用金属材料不同时，裙座壳应设置过渡段，过渡段的设置由设计人 员自行确定。

6.3 裙座壳与塔壳的连接

• 6. 3.1裙座壳与塔壳的连接一般釆用对接或搭接型式。

6.3.2采用对接型式［图2 a）和图2b）］时，裙座壳的内径宜与相连塔壳封头内径相等，裙座壳与 相连塔壳封头的连接焊缝应为连续焊，且应釆用全焊透结构。其焊接形式及尺寸见图2₀

b）

图2裙座壳与塔壳的对接型式

6.3.3采用搭接型式时，搭接部位可在塔壳封头上，见图3 a）、b）,也可在塔壳圆筒上，见图3 c）、 d ）。

a)

5_D      A

b)

d)

图3裙座壳与塔壳的搭接型式

釆用搭接型式时，还应满足以下要求：

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（L7~3） S_II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1.7爲, 图3中c）、d）所示结构中被裙座壳覆盖的塔壳的A、B类焊接接头应磨平，且应进行100% 的射线或超声检测；

C）搭接接头的角焊缝应全焊透，焊脚尺寸应不小于较薄件的厚度。

6.4当塔壳下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4和 表3_o

图4裙座壳开缺口型式

表3裙座壳开缺口尺寸           单位为mm

6.5排气孔（管）和隔气圈

• 6. 5. 1无保温（保冷）层、防火层的裙座上部应均匀设置排气孔，见图5 a）,排气孔规格和数量按 表4规定。当裙座上部开有图4所示缺口时，可不开设排气孔。

表4排气孔（管）规格和数量         单位为皿

• 6. 5.2有保温［保冷）层、防火层的裙座上部应按如图5 b）、C ）所示均匀设置排气管，排气管规 格和数量按表4规定。

图5裙座上部排气孔（管）的设置

6.5.3当塔壳下封头的设计温度大于或等于400C时, 圈分为可拆（见图6 ）和不可拆（见图7 ）两种。

图6可拆式隔气圈结构示意图         图7不可拆式隔气圈结构示意图

6.6引岀孔

塔式容器底部引出管宜伸出裙座壳外，如图8a）所示。引出孔加强管尺寸参见表5,.

引出管或引岀孔加强管上应焊支承板支撑［当介质温度低于-20°C时，宜采用木垫，如图8b）〕, 且应预留有间隙C按式（12 ）计算。

式中；

a—质温度与20P间的平均线膨胀系数;

ʌ/--介质温度与20 °C之差O

a ）

图8引出孔结构示意图

裙座壳

防火层

加强管

A-A

螺钉2-M6或M8

（不锈钢）

]20^β

木垫（松木浸沥青）

b）

图8 （续）

表5引出孔加强管尺寸

单位为mm

• 6. 7检查孔

6.7.1裙座应开设检查孔，检查孔分圆形和长圆形两种，其结构、尺寸和数量参见表6。

6. 7.2引出孔和检查孔的加强管与裙座壳的连接应采用全焊透结构。

表6检查孔尺寸             单位为mm

6.8 地脚螺栓座

地脚螺栓座是指盖板、垫板和筋板的组合体，结构参见图9 a）、b）

b)

图9地脚螺栓座结构示意图

NB/T 47041—2014

6.8.1盖板宜釆用分块结构，也可是整块结构。

6.8.2盖板上设置垫板时，应在现场吊装就位后将盖板与垫板焊牢。

6. 9吊柱及吊耳

6- 9. 1吊柱

塔顶吊柱的设置和设计由设计人员在设计文件或图纸中确定。

• 6. 9 2 吊耳

一塔式容器设置吊耳时,吊耳的结构、位置及数量应考虑吊装方式及塔式容器的质量，由设计单 位和施工单位协同确定，且应考虑塔壳的局部应力。

，一 ------- -• 一--_ ——

7计算

7.1符号

下列符号适用于本标准：

A_b---基础环面积，∏l IB²;

Λ =奇（Q：b -氐）

A_bl——地脚螺栓載面积，mτn²;

4

4b一 座圆筒或雑壳的底部截面积，mm²；

4b =兀DqS

%--h-h截面处裙座的截面积，mm²;

A_Va=TrD_imδ_cs-∑[（b_m+2δ_m）δ_ES-A_m]

4 =2ζA

A_VI——焊缝抗剪断面面积，nυn²;

4 =O∙7"D0

∑A——第/段内平台构件的投影面积（不计空档投影面积），mπ√;

b--础环外直径与裙座壳体外直径之差的1/2, Tnm!

b_m——h-h截面处裙座売人孔或较大管线引出孔接管水平方向最大宽度、mm；

CX——系数，按表15选取；

Cy--系数，按表15选取；

D——塔式容器的平均直径，对等直径塔式容器为其公称直径；对不等直径的塔式容器取其各

段公称直径的加权平均值，mm；

D = D.丄+⑦妇…

9、d——不等直径各段的塔体公称直径，mm；

Du, D_e2-D_ei——塔式容器各计算段的有效直径，mm；

Di--塔壳圆筒内直径，mm；

Di_b——基础环内直径，mm；

Die---锥壳大端内直径，ɪnm;

Di--锥壳小端内直径，mm；

D_ih--壳任意禰面内直径、mm；

D_fm——Sh截面处裙座壳的内直径，mm；

OiS■裙座壳底部内直径，mm；

D_ii——裙座顶截面的内直矜，mm；

D_G——垫片压紧力作用中心圆直径，按GB 150.3确定，mm；

D₆——塔壳的外直径，对于敷设保温层的塔式容器，取保温层外表面处的直径；对于变截面塔 计算横风向载荷时，取顶部塔壳外直径加2倍保温层厚度，mm；

DOL一■基础环外直径，mm；

D_Oi—第i段塔式容器外直径，mm；

D_OS—  座売底部截面的外直径，mm；

D_or—据座壳顶部截面的外直径，mm；

d₀——塔顶管线外直径，mm；

d∣ ~地脚螺栓螺纹小径，mm；

d_r一垫板上地脚螺栓孔直径，mm；

d_y一盖板上地脚螺栓孔直径，mm；

E^I—设计温度下金属材料的弹性模量，MPa；

E}, E^I_lA — 第［段、第广1段壳体的设计温度下金属材料的弹性模量，MPa；

F_Vi——壬意质量i处所分配到的垂直地震力，N；

Fⁱl ^h——h-h截面处的垂直地震丿」。但仅在最大弯矩为地震弩矩参与组合时计人此项、N;

F¹;¹一塔式容器任意计算截面IT处的垂直地震力，N;

FW——塔式容器底截面处垂直地震力，N_i

F_i---个地脚螺栓承受的最大拉力，N；

YI

FlJt--集中质量》7Jt引起的基本振型水平地袈力、N;

F_f-~轴向外载荷，当折算法兰当量压力时，拉伸时计入，压缩时不计，N；

f_i—风压高度变化系数，高度取各计算段顶截面的高度；

g---重力加速度，¾g=9.81m∕s²;

H—塔式容器髙度（见图15） , mm；

H_i一塔式容器顶部至第』•段底截面的距离（见图II）、mm；

H_h——塔式容器第，段顶截面距地面的高度，mm；

h——计算截面距地面的髙度（见图12）, mm；

h_i—第i段集中质量距地面的髙度（见图14） , mm；

如一塔式容器第，段顶截面距塔底截面的高,裳，mm；

知--i意计算截面以上各段的集中质量旳距地面高度（见图12）, mm；

/∕. Λ-∣——第/•计算段和第IT计算段的截面惯性矩，mm⁴;

K——载荷组合系数，K= L2；

Kl——^型系数.取Ki=O. 7;

NB/T 47041—2014

S K₂₁-K_2i——塔式容器各计算段的风振系数，当塔高HW20m时取K2,=l∙7;当H>20m 时，可按下式计算：

2, Z

K₃——笼式扶梯当量宽度，当无确切数据时可取K3=400mm;

K₄一作平台当量宽度，mm；

L 2ΣA

I】、I₂——不等直径各段塔体的长度，mm；

I_C--偏心质点重心至塔式容器中心线的距离，mm；

I_i一第，计算段长度，mm；

∕_k—筋板长度，mm；

I_m——检査孔或较大管线引出孔加强管长度，mm；

I_Q―作平台所在计算段长度，mm；

Ii --筋板宽度，mm；

I3^,---筋板内侧间距，mm；

/4'---垫板宽度，mm;

M-—外力矩，应计入法兰截面处的最大力矩、管线推力引起的力矩和其他机械载荷引起 的力矩，N∙mm;

——任意计算截面I-I处的共振弯矩，N∙mm;

—— ！意计算截面I-I处的共振时的顺风向弯矩，N∙mm;

——任意计算截面IT处的地震弯矩，N∙mm;

M¹-;——任意计算截面IT处的基本振型地震弯矩，N∙mm;

Mθ^⁰——底部截面0-0处的地震弯矩，N∙mm;

——底部截面0-0处的基本振型地震弯矩，N∙mm;

M_Q--偏心质量引起的弯矩，N∙mm;

——任意计算截面IT处共振时的组合风弯矩，N∙mm;

—计算截面h-h处的最大弯矩，N∙mm;

--S意计算截面I-I处的最大弯矩，N∙mm;

MJm一 接焊缝J-J截面处的最大弯矩，N∙mm;

——底部截面0-0处的最大弯矩，N∙mm;

——计算截面h-h处的风弯矩，N，mm；

MT——i意计算截面IT处的风弯矩，N∙mm;

Mt^Q——底部截面O-O处的风弯矩，N∙mm;

MS——矩形板的计算力矩，取矩形板X、Y轴的弯矩丛、My中绝对值较大者，N∙mm;

——人孔、接管、法兰等附属件质量，kg；

W_C---偏心质量，kg；

W_eq--计算垂直地震力时，塔式容器的当量质量，取W_eq=O.75w₀, kg；

四一塔式容器第i计算段的操作质量，kg；

m_k——距地面加处的集中质量，kg；

W_maX-—塔式容器液压试验状态时的最大质量，kg；

——计算截面h-h以上塔式容器液压试验状态时的最大质最，kg;

成M—— 接焊缝截面J-J以上塔式容器液压试验状态时的最大质量' kg；

∕‰s——塔式容器安装状态时的最小质量，kg；

片——耐压试验时，计算截面IT以上的质量（只计人塔壳、内构件、偏心质量、保温层、

扶梯及平台质量），kg；

g一耐压试验时，塔式容器内充液质量，kg；

mo一一塔式容器的操作质量，kg；

rr^~^h——计算載面h-h以上塔式容器的操作质量，kg；

祝一】一 ≡意计算截面IT以上塔式容器的操作质量，kg；

"一 接焊缝J-J截面以上塔式容器的操作质量，kg；

㈣i--塔壳和裙座壳质量.kg;

m₀₂——内件质量，kg;

w₀3——_温材料质量，kg；

W04---平台、扶梯质量，kg；

檢5--作时塔式容器内介质质量，kg；

〃——地脚螺栓个数，一般取4的倍数，对小直径塔式容器可取”=6,个；

»1—对应于一个地脚螺栓的筋板个数，个：

PC---计算压力，MPa;

Pe—法兰的当量设计压力，MPa;

R, P_l-P_i一塔式容器各计算段的水平风力，N;

q—— 本风压值。各地区的基本风压值见GB 50009中有关规定，但均不应小于300N∕m²;

7ζ_L——材料屈服强度，MPa;

St一特罗哈数，取SUOZ

T_I-基本振型自振周期，s;

T2、Ty——第二、第三振型自振周期，s；

T_β-—各类场地土的特征周期（见表9） , s；

T_i一第，振型的自振周期，s;

均,——第i振型共振时的临界风速，m/s；

Zb——基础环的抗弯截面系数（见图19、图20和7.13.1） , mm³;

L 32岛

ZSb一 座圆筒或锥壳底部抗弯截面系数，mm³;

⅛ =S破

Z_Sfn—h-h截面处的裙座壳的抗弯截面系数（见图18） , mm³;

ZW— 接焊缝抗乾截面系数（见图22）, mm³;

a 一地震影响系数，按图13确定；

%——对应于塔式容器基本振型自振周期T_）的地震影响系数；

一'地震影响系数的最大值，见表8;

a_vtnax——垂直地震影响系数最大值:

J< = 0∙65%_IaX

（3——锥壳半锥顶角，（。）；

/——地震影响系数曲线下降段的衰减系数（见图13）；

θ— 形裙座壳半锥顶角，（。）；

⅞  础环计算厚度，mm；

&——盖板厚度，mm；

⅛——塔壳圆筒或锥壳的有效厚度，mm；

JCh——封头的有效厚度，mm；

<5c——计算截面的圆筒或锥壳的有效厚度，mm;

^eS---裙座壳的有效厚度> mm ；

<5g---筋板厚度，mm；

SE―IH_I截面处加强管的厚度（见图18） , mm；

爲——塔壳圆筒或封头的名义厚度，mm；

福——裙座壳的名义厚度，mm；

⅛_s——管线保温层厚度，mm；

勿——塔壳圆筒或锥壳保温层或防火层厚度，mm；

一垫板厚度，mm；

力——复合钢板基层钢板的名义厚度，mm；

$2——复合钢板覆层材料的厚度，不计入腐蚀裕量，mm；

υ,——脉动影响系数，见表12；

ξ——脉动增大系数，见表11;

ζ_i——第i阶振型阻尼比。

如.一⅛本振型参与系数，按式（24 ）计算；

η_λ——地震影响系数曲线直线下降段下降斜率的调整系数，按式（22）计算;

%——地震影响系数曲线的阻尼调整系数，按式（23）计算：

q——耐压试验时试验介质的密度（当介质为水时，Q = IOOO） , kg∕m³;

惯性半径，对长方形截面的筋板取0.28"g, mm；

_（T_B——地脚螺栓的最大拉应力，MPa;

Crh ——混凝土基础上的最大压应力，按式（87）计算，MPa； Dmδx

气——筋板的压应力，按式（93）计算，MPa;

X——盖板的最大应力，按式（98）、式（99）计算，MPa；

巧——由压力（内压或外压）引起的轴向应力，MPa；

_σ∙₂——由垂直载荷引起的轴向应力，MPa；

σ₃——由弯矩引起的轴向应力，MPa₁

[σ]——试验温度下塔式容器元件金属材料的许用应力，MPa；

[σ]'——设计温度下塔式容器元件金属材料的许用应力，MPa；

[σ]_b—— 础环材料的许用应力，MPa_I

[σ]_bt——地脚螺栓材料的许用应力，MPa；

[cr]_C——筋板的临界许用压应力，MPa；

[σ]_cr——设计温度下塔壳或裙座壳的许用轴向压应力，MPa；

「吐一设计温度下复合钢板的许用应力，MPa；

0]G——筋板材料的许用应力，MPa；

[σ]J——设计温度下裙座材料的许用应力，MPa；

[σ]ⁱ_w——焊接接头许用应力，MPa；

φ——焊接接头系数；

⅛一型系数；

λ——细长比；

_I 0.5Zk A =---

P_i

λ_t.---临界细长比；

a -

^C V。"G

7.2计算歩骤

a） 根据GB 150.3,按计算压力确定塔壳圆筒、锥壳及封头的有效厚度ZC和弘,；

b） 根据地震载荷或风载荷计算的需要，选取若干计算截面（包括所有危险截面），并考虑制造、

运输、安装的要求，设定各计算截面处的有效厚度；

C）按7J~7.11的规定依次进行校核计算、并应满足各相应要求，否则需重新设定有效厚度，

直至满足全部校核条件为止。

塔式容器各种载荷示意见图IOo

图10塔式容器各种载荷示意图

7.3塔式容器质量

塔式容器的操作质量：

TM₀ =Tn_Ol +w₀₂+w₀₃+w₀₄ + w⅛₅+w_a +w_c ................................. ( 13 )

塔式容器的最大质量：

^OTO_IilX =^mOl ⁺    +w₀₃ +w₀₄ +w₂ +w_w +m_c .............................. ( 14)

塔式容器的最小质量：

^WnIin ⁼ ⅝ι ⁺θ-2w₀₂+w₀₃             ................................. (15)

注：0.2^02系焊在塔壳上的内件质量，如塔盘支持圈、降液板等。当空塔吊装时，如未装保温层、平台和扶 梯,则式(15)中不计砒3和皿4。

7.4自振周期

7.4.1塔式容器基本振型自振周期

可将直径、厚度或材料沿高度变化的塔式容器视为一个多质点体系，如图11所示。其基本自振 周期按式（16） Wo其中直径和厚度不变的每段塔式容器质量，可处理为作用在该段高度1/2处的 集中质量。

图11多质点体系示意图

XIOT

其中截面惯性矩对圆筒段为:

圆锥段为:

…(18)

直径、厚度相等的塔式容器其基本自振周期也可按式（19）计算:

(19)

7.4.2直径、厚度相等的塔式容器的第二振型与第三振型自振周期可分别近似取L=Tj6 , 4=7√18°

7.4.3对直径、厚度或材料沿高度变化的塔式容器高振型自振周期可按附录B计算。

7.4.4对H7DW5的塔式容器自振周期可按附录E计算。

• 7. 5地震载荷

• 7. 5. 1 水平地震力

7-5, 1.1任意高度知（见图12）处的集中质量吹引起的基本振型水平地震力应按式（20）计算:

图12多质点体系基本振型示意图

F_lk =a₁η_lkm_kg             ................................. （20）

图13地震影响系数曲线

表7对应于设防地震的设计基本地震加速度

表8地震影响系数最大值QmM

注：如有必要，可按国家规定权限批准的设也憲动参数进行地震载荷计算。

表9各类场地土的特征周期值孔

阻尼比应根据实测值确定，无实测数据时，一阶振型阻尼比可取¢=0.01 ~0.03。高阶振型阻尼 比，可参照第一振型阻尼比选取。

曲线下降段的衰减指数八 根据塔式容器的阻尼比按式（21 ）确定：

0∙05-4

/=0.9+ ---⅛         

0.3 + 64

直线下降段下降斜率的调整系数0,按式（22）计算：

T_7l= 0.02+ ∙^≤        

¹          4 + 32<∙

阻尼调整系数为，按式（23 ）计算：

_I 0,05 Y 〃2 = 1 +

0.08 + 】.6。

基本振型参与系数％_l.,按式（24）计算:

• 7.5. 1.2对∕7∕Z）≤5的塔式容器，任意高度笊'〈见图El ）处的集中质量双2I起的基本振型水平地 震力应按附录E计算。

7.5.2垂直地震力

• 7.5. 2. 1设防烈度为8度或9度区的塔式容器应考虑上下两个方向垂直地震力，如图14所示。

塔式容器底截面处总的垂直地震力应按式（25）计算：

= %_Bfg        .................................( 25 )

任意质量i处所分配的垂直地震力(沿塔高按倒三角形分布重新分配)按式(26)计算：

F =凹妃矿¹ (T 2,……»)     

VJ^l         ■

Emkhk

任意计算截面I-I处的垂直地震力按式(27)计算：

(M₎ 2,……n)       

Jt=J

图14垂直地震力示意图

7.5.2.2对HIDW5的塔式容器，不计入垂直地震力的影响。

7,5.3地震弯矩

塔式容器任意计算截面Γ-I的基本振型地震弯矩按式(28 )计算(见图12)_;

M履=支FiMi)

对于等直径、等厚度塔式容器的任意截面I-I和底截面0-0的基本振型地震弯矩也可分别按式 (29 )和式(30 )计算:

=   ^ZMI⅜(10∕∕³∙⁵ -14H^2sh + 4戸)

^El 1757∕2s

瞄。=潢 W

7.5.4当塔式容器H∕D>15,且H>20m时，还应考虑高振型的影响(见附录B )。

7.6风载荷

7.6.1顺风向风载荷计算

• 7.6. 1.1每计算段的顺风向水平风力按式（31）计算:

E=KK2 血—XlO-&

P₂ = K_iK₂₂q₀f₂l₂D_t2 XIO^-S ......

R=KlKwD ∕10~ⁱ

当笼式扶梯与塔顶管线布置成180。时,各计算段有效直径按（32）计算：

以,=4+24+y+y+d°+2%

当笼式扶梯与塔顶管线布置成90。，各计算段有效直径取下列式中较大者：

D_Ci=D_Oi+2δ_si+K_i+K_i

D_ti=Dq2禺+KM°+2畠

图15风弯矩计算简图

表10风压高度变化系数力

注1 ： A类系指近海海面及海岛、海岸、湖岸及沙漠地区；

B类系指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区;

C类系指有密集建筑群的城市市区；

D类系指有密集建筑群且房屋较髙的城市市区。

注2：中间值可釆用线性内插法求取。

表11脉动增大系数S

表12脉动影响系数外

表13振型系数必

7-6. 1.2顺风向风弯矩

塔式容器任意计算截面IT处的风弯矩应按式（35）计算:

=£? 十 %"+号］+ 知(4+%+1 +与…   .....................(35 )

塔式容器底截面O-O处的风弯矩应按式（36）计算:

7.6.2横风向风载荷计算

当> 15且H〉30 m时，还应计算横风向风振，以下给出了自支承式塔式容器横风向共振时的 塔顶振幅和风弯矩的计算方法。

• 7. 6. 2. 1临界风速

塔式容器共振时的风速称为临界风速。临界风速应按式（37）计算：

V_l =-^-×L0^-3         .................................（37）

7；St

• 7. 6.2. 2共振的判别

若V <%，不需考虑塔式容器的共振；

若V_cl ≤ V < V_c2 ,应考虑塔式容器的第一振型的振动：

若VmUC2，除考虑塔式容器的第一振型外还应考虑第二振型的振动。

判别时，取卩为塔式容器顶部风速吒，^V = V_HO按塔式容器顶部风匡值，由式（38）计算：

-------^----- ------------

VH=L265 屈        .................................（38）

式中：

f_l——塔式容器顶部风压高度变化系数。

7.6.2.3横风向塔顶振幅

共振时，对等截面塔，塔顶振幅应按式（39）计算:

式中：

Fr_i——第Z振型的横风向塔顶振幅，m；

-7* V

G一系数，G =囹；

CL——升力系数；

当 5 X 10⁴< Re≤2x IO⁵ 时,CL=O5；

当 Re> 4 X IO⁵ 时，CL=O∙2;

当2 ×10^s<Re≤4× IO⁵时,按线性插值法确定；

Re一雷诺数，无因次。由式（40）计算：

Re= 69VD_a             ................................. （40）

A——空气密度，常温时可取为】，25, kg/m³；

4——计算系数，按表14确定。

表14计算系数4

H_Ci—第i振型共振区起始高度，可按式（41）计算:

H.=H E          .................................（41）

E丿

α——地面粗糙度系数，当地面粗糙度类别为A、B、C、D时分别取0.12、0.16. 0,22和0.30;

I―塔截面惯性矩，］nm⁴o

对于变截面塔，式（39）中的/应按式（42）计算：

式中：

I_i—第，段的截面惯性矩，mm⁴_O

1. 6. 2. 4塔体共振时横风向弯矩

塔式容器任意计算載面JT处第，振型的共振弯矩（见图16）由式（43）计算:

圏16弯距计算圏

MW=QmT一YP釦.................................（43）

k=j

式中：

Φ_M——型系数，见表13。

Z 6. 2. 5塔体共振时组合风弯矩

作用在塔式容器计算截面Ll处的组合风弯矩取式（44）和式（45）中较大者。

ΛC = M尸         .................................（44）

心=JmH)2+(ΛC)2     ................................. (45)

式中：

塔式容器任意计算截面IT处的顺风向弯矩计算方法同7.6.1,但其中的基本风压g°应改取 为塔器共振时离地IO_m处顺风向的风压值％八若无此数据，可先利用式（37）计算出再利用 式（46）进行换算：

q.=∖p应         .............................（46）

式中：q_c0——塔器共振时离地Iorn处顺风向的风压值∙ N∕m_c

7.7偏心弯矩

塔式容器偏心质量引起的弯矩应按式（47）计算，见图IOd）：

M_C=W_CgZ_C             ......*..........................（47 ）

• 7. 8最大弯矩

仅考虑顺风向最大弯矩时按式（48 ）、式（49）汁算，若同时考虑横风向风振时的最大弯矩按式 （50 ）、式（51 ）计算。

任意计算截面M处的最大弯矩应按式（48 ）计算：

底截面0-0处的最大弯矩应按式（49 ）计算:

任意计算截面TT处的最大弯矩，应按式（50）计算:

底截面0-0处最大弯矩应按式（51 ）计算:

7.9塔壳轴向应力校核

• 7. 9. 1圆筒形塔壳轴向应力校核

圆筒任意计算截面IT处的轴向应力应分别按式（52 ）〜（54 ）计算: 由内压或真空引起的轴向应力：

其中计算压力PC取绝对值。

由操作或非操作时重力及垂直地震力引起的轴向应力:

其中史T仅在最大弯矩为地震弯矩参与组合时计人此项。 弯矩引起的轴向应力：

(54)

7,9.2圆筒轴向稳定性校核

圆筒许用轴向压应力应按式（55 ）确定：

,取其中较小值

圆筒最大组合压应力应按式（56）或式（57）计算：

对内压塔式容器：

σ₂ + σ⅛≤[σ]_cr           

对真空塔式容器： f------------------

σ₁ + σ₂+σ₃ ≤[σ]_ur          

7.9.3圆筒拉应力校核

圆筒最大组合拉应力应按式（58）或式（59）计算：

对内压塔式容器：

cη - σ₂ + σ₃ ≤ K∖σ↑φ         .....

对真空塔式容器：

-σ₂ + σ₃ ≤ K[σ↑φ          

7.9.4如不能满足7.9.2和793条件时，应重新设定塔式容器圆简的有效厚度孫 重复上述计算, 直至满足要求。

7∙10圆锥形塔壳轴向应力校核

7' Io-I锥壳轴向应力

锥壳任意计算截面I-[处的轴向应力应分别按式（60） ~ （62 ）计算。

由内压或真空引起的轴向应力：

其中计算压力PC取绝对值。

由操作或非操作时重力及垂直地震力引起的轴向应力:

J-I          L-I

肋0 g±歹V X [ τtDnδ_sι COS β

其中玲仅在最大弯矩为地震弯矩参与组合时计入此项_O 由弯矩引起的轴向应力：

7.10.2锥壳稳定校核

锥壳许用轴向压应力应按式（63）确定：

[σ]_cr =I^AzSCoS^ 取其中较万値 ..............................（63）

求取锥壳的B值时，式（3）中的R应为锥壳小端曲率外半径％,见图17₀

锥壳最大组合压应力应按式（64 ）或式（65 ）计算：

对内压塔式容器：

σ₂ + σ₃ ≤ [σ]_cr               ................................. （64）

对真空塔式容器:

(65)

图17椎壳曲率半径示意图

7. 10. 3锥壳拉应力校核

锥壳最大组合拉应力应按式（58）或式（59）校核。

7.10.4如不能满足7.10.2和7.10.3条件时，应重新设定塔式容器锥壳的有效厚度＜$吼 重复上述计 算，直至满足要求。

7.11耐压试验时应力校核

7. 11. 1圆筒应力校核

7. 11. 1. 1圆筒应力

对选定的塔式容器各计算截面轴向应力应按式（66）〜（68）计算：

耐压试验压力引起的轴向应力：

重力引起的轴向应力:

兀DS

(67)

式中：

耐压试验时，塔式容器计算截面IT以上的质量（只计入塔壳、内构件、偏心质量、保 温层、扶梯及平台质量），kg。

弯矩引起的轴向应力：

7.11.1.2圆筒应力校核

耐压试验时，圆筒金属材料的许用轴向压应力应按式（69）确定： ∖B

OLr= CETn、取其中较小值

^C [0.9R_eL（或 RPO.2）

耐压试验时，圆筒的最大组合轴向应力应按式（70）〜（72 ）校核：

a） 圆筒轴向拉应力

液压试验时； σ_l ~σ₂+σ_i ≤ 0.9RL （或孔2）Φ

气压试验或气液组合试验时：

σ_i-σ₂+σ_i^ 0.8Ji_tL （或 R_p02 ） φ

b） 圆筒轴向压应力

σ₁ + σ₃ [0]_Cr               

7∙11∙2锥壳应力校核

⁷∙11-2.1锥壳应力

对选定的塔式容器锥壳各计算截面轴向应力应按式（73 ）〜（75 ）计算：

耐压试验压力引起的轴向应力:

式中：

祚I—耐压试验时，塔式容器锥壳计算截面Fl以上的质量〔只计入塔'壳、内构件、偏心质 量、保温层、扶梯及平台质量），kg_o

弯矩引起的轴向应力：

；4(0.3^¹ ÷ M_c) 1

—       ŋ        ʌ

πD^_lδ_si CQSE

7.11.2.2锥壳应力校核

耐压试验时,锥壳金属材料的许用轴向压应力应按式（76）确定:

耐压试验时，锥壳的最大组合轴向应力应按式（77 ） ~ （ 79 ）校核: a ）锥壳轴向拉应力

液压试验时;

σ_l-σ_i +σ, ≤ 0-9R_CL (或 A_p02 ) φ .................................(77

气压试验或气液组合试验时：

σ₁ - σ₂ + ð; ≤ 0.8A_cL (或 R_VaI ) φ

b ）锥壳轴向压应力

σ₂+σ₃≤[σ]_cr

7.11,3如不能满足上述条件时，应重新设定圆筒和锥壳的有效厚度为，重复上述计算，直至满足 要求。

7.12裙座壳轴向应力校核

7-12.1裙座壳底截面

裙座壳底截面的组合应力应按式（80 ）和式（81 ）校核：

操作时：

_ _S£L + q__ J ≤ J     取其中我小值

COS 外 Z_ib Ab 丿[λΓ[σ^]j

其中氏仅在最大弯矩为地震弯矩参与组合时计入此项。

1 传3嶠-。+必C 严_InaKgLJ  BCO^ 0

cos。¹、 Z_ib 4,丿、0.97?eL（或2）

7.12.2裙座壳检査孔或较大管线引出孔（见图18）h-h截面

图18裙座壳检查孔或较大瞥线引岀孔h-h截面示意图

裙座壳检查孔或较大管线引出孔h-h截面处组合应力应按式（82）和式（83）校核: 操作时：

丄件+苴星空丄件為 cos。] Zg A_m 丿 1 K[σ}_i

其中玲』仅在最大弯矩为地震弯矩参与组合时计人此项。 耐压试验时；

][θ∙3心+M∖⅛]J ^BCQθ

CoSΛm 4n 厂[。叽（或膈）

7.12.3如不能满足上述条件时，应重新设定裙座壳有效厚度3_cs,重复上述计算，直至满足要 求。

7∙13地脚螺栓座

7 13.1基础环设计：

a）基础环内、外径（见图19、图20）可按式（84）、式（85 ）选取。

图20有筋板基础环

其中理"仅在最大弯矩为地震弯矩参与组合时计入此项。

矩形板的计算力矩按式(88 )计算：

Λ⅛=max(∣⅛∣, ∣Λ^,j}            ................................. ( 88 )

M. = C_xσ_hnιax∂²              ................................. ( 89 )

.................................(90)

其中系数G、Cy按表15选取。

表15矩形板力矩c,、q系数表

7.13.2地脚螺栓

地脚螺栓承受的最大拉应力应按式（91 ）计算:

M^^a+M_a m_rniπg

^{Zb Ah}            取苴中较大值

Mr^I+0.25忒一。十觇 %g-F尸   八

Zb            Λ

当％ WO时，塔式容器自身稳定，但为了固定塔式容器位置，应设置一定数量的地脚螺栓。

当σ_β〉0时，塔式容器应设置地脚螺栓。地脚螺栓的螺纹根径应按式（92）计算：

7.13.3筋板

筋板的压应力应按式（93）计算:

筋板的许用压应力应按式（94〉或式（95 ）计算: 当4 W&时：

〕一0.4

筋板的压应力应满足（JG

7. 13.4盖板

7.13.4,1分块盖板

分块盖板最大应力应按式（96）或式（97）十十算:

无垫板时：

Wa)H2)m

7.13.4.2环形盖板

环形盖板的最大应力应按式（98 ）或式（99 ）计算: 无垫板时：

盖板最大应力应等于或小于盖板材料的许用应力。盖板材料的许用应力按5.2.4选取。

图21地脚螺栓座尺寸

7.14裙座与塔壳连接焊缝

7.14.1裙座与塔壳搭接焊缝

J-J截面处搭接焊缝（见图22）的剪应力应按式（Ioo）和式（101 ）校核:

也紐+材M项J ≤ 0.試威 .................................（IOO）

ZW      刀W

其中E尸仅在最大弯矩为地震弯矩参与组合时计人此项。

22⅛L⅛ + ⅛k WO.72¾,（或歸2）.............................. （ 101 ）

ZW       AV

其中F_v^f'^j仅在最大弯矩为地震弯矩参与组合时计入此项。

图23裙座与塔壳对接焊缝示意图

7’15塔式容器法兰当量设计压力

塔壳各段采用法兰连接时，法兰应同时考虑内压、轴向力和外力矩的作用，其当量设计压力应 按式(103)计算：

8制造、検验与验收

• 8. 1本章规定了钢制塔式容器的外形尺寸偏差和分片、分段交货的塔式容器的技术要求，有关制造、 检验和验收的其他要求应符合GB 150.4的有关规定。其他金属材料制塔式容器的制造、检验利验收 要求按相关标准。

• 8, 2外形尺寸偏差应符合图24和表16的规定。

  

  图24塔式容器外形尺寸偏差圏

  
  
  
  
  
  
  
  

表16外形尺寸公差表              单位为mm

8.3需进行整体热处理的塔式容器，如梯子、平台连一接件、保温圈、防次层固定件、吊耳等与塔壳 的焊接应在热处理前完成，热处理后不得在塔壳上施焊。

8.4按GB 150规定需进行磁粉或渗透检测的下列焊缝，合格级别应按I级合格：

a） 裙座与塔壳之间的焊接接头；              ,   —

b） 吊卑与塔壳之间的焊接接头；

C）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。

8.5分段、分片交货的塔式容器

• 8. 5.1分段、分片交货的塔式容器，制造单位应采取措施来确保组装后的外形尺寸偏差应符合8.2 规定。

• 8. 5-2现场组焊的对接接头坡口应由制造单位加工、检验、清理，并在坡口表面及内、外边缘50 mm 的范围内涂可焊性防锈涂料。

8.5.3与分段处相邻塔盘的支持圈和降液板应在制造单位做定位标记，以便于现场组装。

• 8. 5. 4制造单位应采取加固支撑措施以防止分段筒体在运输中变形。

8.5.5现场组装的焊接接头如需进行热处理，应在图样中注明。

• 8. 6现场安装

8.6.1塔式容器现场安装时，应根据需要设置独立的平台，且平台及附塔管道应与塔器同期安装,

以防止独立塔体发生横风向共振。

8.6,2必要时.应根据需要设置螺旋形扰流片。

附录A （规范性附录） 符合性声明

本标准的制定遵循了国家颁布的压力容器安全法规所规定的安全基本要求，其设计准则、材料 要求、制造、组焊、检验技术要求和验收标准均符合《固定式压力容器安全技术监察规程》（TSG RooO4）的相应规定。本标准为协调标准，即按本标准要求建造的塔式容葬可以满足《固定式压力容 器安全技术监察规程》（TSGROO04）的安全基本要求。

附录B

（资料性附录） 塔式容器高振型计算

B-I本附录给出了裙座自支承的塔式容器考虑高振型时的自振周期和地震弯矩的计算方法。

• B. 2自振周期

把多自由度体系塔式容器沿轴向分成若干单元，且每个单元应具有连续分布的刚度和质量。

B.2. 1多自由度体系自由振动方程

.................................（B.1）

式中：

[U_iJ—第N阶振型的动力矩阵；

{X_iv}——第冲阶振型的振型向量；

A_W——第2阶振型的特征值；

（r-l）,（r）——上标，迭代次数。

B 2. 2质量矩阵

每个单元的连续分布质量按静力等效原则分别集中于该单元的两端，一端点处相邻单元的集中 质量应予叠加，如图B.1所示。

图B-I多自由度体系示意图

体系的质量矩阵如式（B.2）所示：

图B2位移计算图

将单位力作用于悬臂梁的质点叫上，画岀弯矩图再以质点m_k（k=l. 2,・・・，Q所在位置， 在弯矩图上划分出i个区段，得到1个三角形和・-1）个梯形，最后确定岀这些图形的形心位置 Ck （罗1，2,…，i） U

柔度矩阵元素应按式（B.4）计算：

^δn ^^δjι ^∑⅛7^L         .............................（^B∙⁴）

*=1 ^k^Jk

式中：

b）选取一个规一化的初始振型向量｛XJ（°）,即规定其中的元素X_hI为1,根据第一阶振型的振 幅可近似定出其他元素Xij （j=l, 2,…，1）；

C）以动力矩阵[仏]左乘｛XJ仞，得到一个新的向量，再进行规一化处理，就得到一个规一化后

的振型向量｛XJ⑴和苻），即有式（B.6）：

[t∕₁）（Jf_j｝^（O） = A^ω（AT∣｝^ω ...............   （B.6）

d）重复上述步骤，按式（B.7）计算：

0]｛Xji）="）｛X∣｝（" （LI,2, 3）        ..................（B.7）

直至网）-X尸IWlOr,尸1, 2,……,n_o

此时得到的％即为第~阶振型的特征值，式（B.8）中｛X∖｝为第一阶振型时的振型向量（见图

• B.3）_o

  

  图B, 3第一、二、三阶振型曲线

  
  

  {X]} = '             ................................. (B.8)

  A”.

  
  

B.2.5第二阶振型的特征值;I?：

a）动力矩阵如式（B.9）所示:

其中为按式(B.10)计算：

a_lj = δ_ij -δ_jπX_λj (z=l, 2, ......, n∖ 7=1, 2, ......, MT)

b）选取一个规一化的初始振型向量｛乂2沖），即规定其中的元素又2”为L根据第二阶振型的振 幅可近似定出其他元素Xvj=1, 2,…，w-ɪ ）；

C）以动力矩阵［U?）左乘｛格｝'°＞，得到一个新的向量，再进行规一化处理，就得到一个规一化 后的振型向量｛格｝S和无D，即有（式B.11）:

血］｛羽冲=朋㈤尸

d）重复上述步骤，按式（B,12）计算:

W㈤心潔旳口 （r=l, 2, 3）

直至p⅞）-乂扩）|〈io',户i, 2,   …，”。

此时得到的;½即为第二阶振型的特征值，式（B.13）中{X?}为第二阶振型时的振型向量（见

图 B.3 ）。

⅛'

X22 ｛弟｝=,"

XM

B.2.6第三阶振型的特征值人3：

a ）动力矩阵如式（B,14）所示:

式中角按式（B.15 ）计算:

.................................（B.15）

其中》按式（B.16）计算：

XIj - A^r2/      /                                               _X

Y_ij =—-——L  （/=1, 2, 3—, π 7-1, 2, 3•.八以一 2）   ......... （BΛ6）

ɪl^-l ~ ʌl,n-l

b）选取一个规一化的初始振型向fi{z₃}^m,即规定其中的元素才3”为1，根据第三阶振型的振

幅可近似定出其他元素大_v（户1, 2,…，»-1 ）；

C）以动力矩阵[/]左乘{乂3就），得到一个新的向量，再进行规一化处理，就得到一个规一化 后的振型向量{*3冲和爲。，即有式（B.17）：

[Z7₃]{^₃}<{^₃）^（I）        ................................. （B.17）

d）重复上述步骤，按式（B.18）计算：

[¼]{%₃）=^{X_i）^   （L1, 2, 3）        .................. （B.18）

直至∣^-Λ^rg^^I）I ≤lθ'⁵> 7=1» 2,……,n_a

此时得到的为即为第三阶振型的特征值，式（B.19）中{珞}为第三阶振型时的振型向量（见 图B.3 ）。

X32

B. 3地震弯矩计算

B. 3.1自振周期计算

第N（N=2, 3）阶振型的自振周期应按式（B.20）计算：

TN =2江√∑7           .........................（B・20）

式中：

T_N——第N阶振型的自振周期，s；

4——第N阶的特征值。

B. 3. 2水平地震力

第N（N=J 2, 3）阶振型时，在高度知处的集中质量吹所引起的水平地震力应按式（B.21）计算, 见图B.M

A=QN 加"      .................................（B.21）

式中：

FNk—A质点处第〜阶振型的水平地震力，N；

g——重力加速度，取g=9.81m∕s²;

In_li——距地面髙度幻处的集中质量，kg;

知一一第"阶振型时的地震影响系数，根据图13査取，取T=TN时查得的

η_Nk——第N阶振型时的振型参与系数；按式（B.22）计算：

XNC^_ImjXNj

饥=        -      ...............................（B.22）

j=ι

mj--第J个质点的集中质量√ kg;

XN—第N阶振型向量中第丿个元素的值，mm；

XNk—第N阶振型向量中第*个元素的值，πun₀

B. 3. 3地震弯矩

第N（N=2, 3）阶振型时，任意计算截面I-I处的地震弯矩按式（B.23）计算，见图B.1：

M#=支FNk 饱-h）      .................................（B.23）

Λ^βl

式中：

M显——计算截面IT在第N阶振型时的地震弯矩，N∙mm;

h一计算截面IT距地面的高度，mm;

h_k—计算截面IT以上集中质量欧距地面高度，mm_o

B. 3. 4组合弯矩

由于第三阶振型以上各阶振型对塔式容器的影响甚微，可不考虑。工程上计算组合弯矩时一般 只计算前三个振型的地震弯矩即可。

计算截面1-】处的组合地震弯矩应按式（B.24）计算：

心尸=J（Λ⅛^j）2 + WW）2 +（岫）2 .................................（B.24）

式中：

——计算截面IT处第一阶振型的地震弯矩，N-mm；

——计算截面IT处第二阶振型的地震弯矩，N mm；

——计算截面IT处第三阶振型的地震弯矩，NmmO

附录C

（资料性附录） 塔式容器挠度计算

CI符号说明