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1、静置设备安装（续）与工艺金属结构工程安装,本讲主要内容：静置设备安装（塔器、换热设备、油罐、球罐与气柜）工艺金属结构工程安装本讲考纲要求：熟悉静置设备、工艺金属结构工程分类、系统及其组成；掌握静置设备、工艺金属结构主要设备的种类规格及性能；掌握静置设备、工艺金属结构主要设备和管线安装；了解静置设备、工艺金属结构系统调试和试验；掌握静置设备、工艺金属结构计量实务。,第七章 工业管道、静置设备和工艺金属结构工程安装第一节：静置设备安装,四、塔器塔设备是化工、石油工业中广泛使用的重要生产设备。用以实现蒸馏和吸收两种分离操作的塔设备分别称为蒸馏塔和吸收塔。这类塔设备的基本功能是提供气、液两相充分接触的
2、机会，使传质、传热两种过程能够迅速有效地进行，还要求能使接触之后的气、液两相及时分开，互不夹带。,（一）塔设备分类及性能根据塔内气、液接触部件的结构形式，可将塔设备分为两大类：板式塔与填料塔。1、板式塔按照塔内气、液流动方式，可将塔板分为错流塔板与逆流塔板两类。错流塔板，板间有专供液体流通的降液管（又称溢流管）。适当安排降液管的位置及堰的高度，可以控制板上液体流径与液层厚度，从而获得较高的效率。但是降液管大约要占去塔板面积的20%，影响了塔的生产能力；而且，液体横流过塔板时要克服各种阻力，降低塔的分离效率。,逆流塔板，板间不设降液管，气、液同时由板上孔道逆向穿流而过，故又称穿流塔板。这种塔板结
3、构简单，板上无液面落差，气体分布均匀，板面利用充分，可增大处理量及减小压降，但需要较高的气速才能维持板上液层厚度，操作弹性差且效率较低，目前在蒸馏、吸收等气-液传质操作中的应用尚远不及错流塔板广泛。常用的板式塔有泡罩塔、筛板塔、浮阀塔、舌形喷射塔以及一些新型塔和复合型塔（如浮动喷射塔、浮舌塔、压延金属网板塔、多降液管筛板塔等）。,（1）泡罩塔。泡罩塔是较早为工业蒸馏操作所采用的一种气液传质设备。泡罩塔的优点是不易发生漏液现象，有较好的操作弹性，即当气、液负荷有较大的波动时，仍能维持几乎恒定的板效率；塔板不易堵塞，对于各种物料的适应性强。缺点是塔板结构复杂，金属耗量大，造价高；板上液层厚，气体流
4、径曲折，塔板压降大，兼因雾沫夹带现象较严重，限制了气速的提高，故生产能力不大。而且，板上液流遇到的阻力大，致使液面落差大，气体分布不均，也影响了板效率的提高。（2）筛板塔。筛板塔的突出优点是结构简单，金属耗量小，造价低廉；气体压降小，板上液面落差也较小，其生产能力及板效率较泡罩塔高。主要缺点是操作弹性范围较窄，小孔筛板易堵塞。,（3）浮阀塔。浮阀塔是国内许多工厂进行蒸馏操作时最乐于采用的一种塔型。在吸收、脱吸等操作中也有应用，效果较好。浮阀塔板的结构特点，是在带有降液管的塔板上开有若干大孔（标准孔径为39mm），每孔装一个可以上下浮动的阀片。由孔上升的气流，经过阀片与塔板的间隙而与板上横流的液
5、体接触。国内最常采用的阀片形式有F1型，另外还有V-4型及T型浮阀。浮阀结构简单，制造方便，节省材料，广泛用于化工及炼油生产中。浮阀塔具有下列优点：,1）生产能力大。由于浮阀安排比较紧凑，塔板的开孔面积大于泡罩塔板，故其生产能力约比圆形泡罩塔板的大20%40%，与筛板塔相近。2）操作弹性大。由于阀片可以自由升降以适应气量的变化，故其维持正常操作所容许的负荷波动范围比泡罩塔及筛板塔都宽。3）塔体板效率高。由于上升气体以水平方向吹入液层，故气液接触时间较长而雾沫夹带量较小，板效率较高。4）气体压降及液面落差较小。因为气、液流过浮阀塔板时所遇到的阻力较小，故气体的压降及板上的液面落差都比泡罩塔板的小
6、。,5）塔的造价较低。浮阀塔的造价约为具有同等生产能力的泡罩塔的60%80%，筛板塔的120%130%。浮阀对材料的抗腐蚀性要求较高，一般都采用不锈钢制造。（4）喷射型塔1）舌形塔板。舌形塔板开孔率较大，故可采用较大气速，生产能力比泡罩、筛板等塔型的都大，且操作灵敏、压降小。当塔内气体流量较小时，不能阻止液体经舌孔泄漏。所以舌型塔板也有对负荷波动的适应能力较差的缺点。此外，板上液流被气体喷射后，仍带有大量的泡沫，易将气泡带到下层塔板，尤其在液体流量很大时，这种气相夹带的现象更严重，将使板效率明显下降。这是喷射型塔板一个值得注意的问题。,2）浮动喷射塔板。浮动喷射塔板是综合舌形塔板的并流喷射与浮
7、阀塔板的气道截面积可变两方面的优点而提出的一种喷射型塔板。浮动喷射塔的优点是生产能力大，操作弹性大，压强降小，持液量小。缺点是操作波动较大时液体入口处泄漏较多；液量小时，板上易“干吹”；液量大时，板上液体出现水浪式的脉动，因而影响接触效果，板效率降低。塔板结构复杂，浮板也易磨损及脱落。3）浮舌塔板。浮舌塔板是综合浮阀和固定舌形塔板的长处而提出的又一种喷射型塔板。据研究，这种塔板的压强降要比浮阀塔板及固定舌形塔板都低，而操作弹性范围较二者都大，在板效率及泄漏量方面也优于固定舌形塔板。,2、填料塔填料塔也是一种重要的气液传质设备。它的结构很简单，在塔体内充填一定高度的填料，其下方有支承板，上方为填
8、料压板及液体分布装置。液体自填料层顶部分散后沿填料表面流下而润湿填料表面；气体在压强差推动下，通过填料间的空隙由塔的一端流向另一端。气液两相间的传质通常是在填料表面上液体与气相间的界面上进行的。塔壳可由陶瓷、金属、玻璃、塑料等材料制成、必要时也可在金属筒体内衬以防腐材料。为保证液体在整个截面上的均匀分布，塔体应具有良好的垂直度。,填料塔不仅结构简单，而且有阻力小和便于用耐腐材料制造等优点，尤其对于直径较小的塔、处理有腐蚀性的物料或减压蒸馏系统，都表现出明显的优越性。另外，对于某些液气比较大的蒸馏或吸收操作，若采用板式塔，则降液管将占用过多的塔截面积，此时也宜采用填料塔。填料是填料塔的核心，填料
9、塔操作性能的好坏，与所选用的填料有直接关系。填料的种类很多，大致可分为实体填料与网体填料两大类。实体填料包括环形填料（如拉西环、鲍尔环和阶梯环）、鞍形填料（如弧鞍、矩鞍）、栅板填料及波纹填料等。实体填料可用金属、陶瓷、塑料等材质制成。网体填料主要是用金属丝网制成，如鞍形网、网、波纹网等。,为使填料塔发挥良好的效能，填料应符合以下要求：（1）要有较大的比表面积。单位体积填料层所具有的表面积称为填料的比表面积，以表示，其单位为m2/m3。（2）要有较高的空隙率。单位体积填料层所具有的空隙体积称为填料的空隙率，以表示，其单位为m3/m3。（3）从经济、实用及可靠的角度出发，还要求单位体积填料的重量轻
10、、造价低，坚固耐用，不易堵塞，有足够的力学强度，对于气、液两相介质都有良好的化学稳定性等。,（二）塔器类设备的运输与吊装1、设备水平运输现场运输是指将设备从仓库或堆放地点运至安装地点（基础附近）。塔器类设备组装或拼装时，由于条件限制，不能在基础附近组装。因此，吊装时，也要把组装好的设备进行场内二次运输。2、设备吊装就位（1）机械化吊装。机械化吊装机械有汽车式起重机、履带式起重机、轮胎式起重机等。（2）半机械化吊装。半机械化吊装机具主要包括人字架、钢管式和型钢构架式金属抱杆及相应配套的卷扬机、滑轮组、钢丝绳等。抱杆（单抱杆或双抱杆）是建设工程中吊装大型静置设备的主要起重工具。重型设备的质量在20
11、0t以上，设备高度5080m。当机械起重机难以完成吊装时，均可采用抱杆吊装。,1）单抱杆吊装塔类设备。塔的质量在350t以内，塔直径较小，可以采用单抱杆起吊。2）双抱杆起吊塔器类设备。塔的直径较大，质量在350700t之间，可以采用双抱杆起吊。3）塔群吊装。对于塔群的起吊方法，应有周密的施工方案。塔群的安装位置如果为一条直线，塔与塔之间相隔离不远，可以根据具体情况，安装一座双桅杆或单抱杆，通过位移依次吊装，而不宜将每一座塔的抱杆安装、拆除一次。,例题1.在板式塔中,具有生产能力大、操作弹性大、塔体板效率高、造价较低等优点,是国内化工、炼油工厂进行蒸馏操作常采用的塔型,该塔型为()。A.泡罩塔B
12、.筛板塔C.浮阀塔 D.喷射型塔答案：C解题思路：这道题的考点是浮阀塔的特点。浮阀结构简单，制造方便，节省材料，广泛用于化工及炼油生产中。浮阀塔具有下列优点：1）生产能力大。由于浮阀安排比较紧凑，塔板的开孔面积大于泡罩塔板，故其生产能力约比圆形泡罩塔板的大20%40%，与筛板塔相近。,2）操作弹性大。由于阀片可以自由升降以适应气量的变化，故其维持正常操作所容许的负荷波动范围比泡罩塔及筛板塔都宽。3）塔体板效率高。由于上升气体以水平方向吹入液层，故气液接触时间较长而雾沫夹带量较小，板效率较高。4）气体压降及液面落差较小。因为气、液流过浮阀塔板时所遇到的阻力较小，故气体的压降及板上的液面落差都比泡
13、罩塔板的小。5）塔的造价较低。浮阀塔的造价约为具有同等生产能力的泡罩塔的60%80%，筛板塔的120%130%。浮阀对材料的抗腐蚀性要求较高，一般都采用不锈钢制造。,例题2填料是填料塔的核心，因此填料应符合（）。A.有较大的比表面积 B.有较高的空隙率 C.有足够的力学强度 D.表面不易润湿答案：A.有较大的比表面积 B.有较高的空隙率 C.有足够的力学强度,五、换热设备换热器是用来完成各种传热过程的设备，它是化工、石油、核能和其他许多工业部门广泛应用的一种通用工艺设备。（一）换热设备分类热传递有3种基本方式：传导、对流和辐射。1按作用原理或传热方式分类（1）混合式换热器。（2）蓄热式换热器。
14、（3）间壁式换热器。这种形式的换热器使用最广泛。2按生产中的使用目的分类。可分成冷却器、加热器、冷凝器、汽化器（或再沸器）和换热器等。3按换热器所用材料分类。一般分成金属材料和非金属材料换热器。4按换热器传热面的形状和结构分类。,（二）几种常用换热器常用的换热器有夹套式、蛇管式、套管式、列管式、螺旋板式、板式、板翅式等。1、夹套式换热器这种换热器构造简。换热器的夹套安装在容器的外部，夹套与器壁之间形成密封的空间，作为载热体（加热介质）或载冷体（冷却介质）的通路。夹套一般用碳钢或铸铁制成，可焊在器壁上或者用螺钉固定在容器的法兰或器盖上。夹套式换热器主要用于反应过程的加热或冷却。在用蒸汽进行加热时
15、，蒸汽由上部接管进入夹套，冷凝水则由下部接管流出。作为冷却器时，冷却介质（如冷却水）由夹套下部的接管进入，而由上部的接管流出。,该种换热器的传热系数较小，传热面又受到容器的限制，因此只适用于传热量不太大的场合。为了提高其传热性能，可在容器内安装搅拌器，使容器内液体作强制对流；为了弥补传热面的不足，还可在容器内安装蛇管换热器。2、蛇管式换热器其传热面是由弯曲成圆柱形或平板形的蛇形管子组成。制作蛇管的材料有钢管、铜管或其他有色金属管、陶瓷管、石墨管等。蛇管式换热器可分沉浸式和喷淋式两种,（1）沉浸式蛇管换热器。蛇管多以金属管弯制，制成适应容器要求的形状，沉浸在容器中。两种流体分别在蛇管内、外流动而
16、进行热量交换。这种蛇管换热器的优点是结构简单，价格低廉，便于防腐，能承受高压。主要缺点是由于容器的体积较蛇管的体积大得多，故管外流体的对流换热系数较小，因而总传热系数K值也较小。如在容器内加搅拌器或减小管外空间，则可提高传热系数。（2）喷淋式蛇管换热器。喷淋式蛇管换热器多用作冷却器。这种设备常放置在室外空气流通处，冷却水在汽化时，可带走部分热量，可提高冷却效果。它和沉浸式蛇管换热器相比，具有便于检修和清洗、传热效果较好等优点，其缺点是喷淋不易均匀。,3、套管式换热器套管式换热器系用管件将两种尺寸不同的标准管连接成为同心圆的套管，然后用180的回弯管将多段套管串连而成。套管式换热器的优点是：构造
17、较简单；能耐高压；传热面积可根据需要而增减；适当地选择管子内径、外径，可使流体的流速较大，且双方的流体可作严格的逆流，有利于传热。缺点是：管间接头较多，易发生泄漏；单位换热器长度具有的传热面积较小。故在需要传热面积不太大而要求压强较高或传热效果较好时，宜采用套管式换热器。,4、列管式换热器列管式换热器是目前生产中应用最广泛的换热设备，与前述的各种换热器相比，主要优点是单位体积所具有的传热面积大以及传热效果好。此外，结构较简单，制造的材料范围较广，操作弹性较大等。因此在高温、高压和大型装置上多采用列管式换热器。在列管换热器中，由于两流体的温度不同，使管束和壳体的温度也不相同，因此它们的热膨胀程度
18、也有差别，若两流体的温差较大（50以上）时，就可能由于热应力而引起设备的变形，甚至弯曲或破裂，因此必须考虑这种热膨胀的影响。根据热补偿方法的不同，列管式换热器有下面几种形式：,（1）固定管板式热换器。所谓固定管板式即两端管板和壳体连接成一体，因此它具有结构简单和造价低廉的优点。但是由于壳程不易检修和清洗，因此壳方流体应是较洁净且不易结垢的物料。当两流体的温差较大时，应考虑热补偿。例如具有补偿圈（或称膨胀节）的固定管板式换热器，即在外壳的适当部位焊上一个补偿圈，当外壳和管束热膨胀不同时，补偿圈发生弹性变形（拉伸或压缩），以适应外壳和管束的不同的热膨胀程度，这种补偿方法简单，但不宜用于两流体的温差
19、较大（大于70）和壳方流体压强过高（高于600kPa）的场合。（2）U型管换热器。管子弯成U型，管子的两端固定在同一块管板上，因此每根管子可以自由伸缩，而与其他管子和壳体均无关。这种形式换热器的结构也较简单，重量轻，适用于高温和高压场合。其主要缺点是管内清洗比较困难，因此管内流体必须洁净；且因管子需一定的弯曲半径，故管板的利用率差。,（3）浮头式换热器。浮头式换热器两端管板之一不与外壳固定连接，该端称为浮头。当管子受热（或受冷）时，管束连同浮头可自由伸缩，而与外壳的膨胀无关，浮头式换热器不但可以补偿热膨胀，而且由于固定端的管板是以法兰与壳体相连接的，因此管束可从壳体中抽出，便于清洗和检修，故浮
20、头式换热器应用较为普遍，但结构较复杂，金属耗量较多，造价较高。（4）填料函式列管换热器。该换热器的活动管板和壳体之间以填料函的形式加以密封。在一些温差较大、腐蚀严重且需经常更换管束的冷却器中应用较多，其结构较浮头简单，制造方便，易于检修清洗。,5、板片式换热器板片式换热器的传热面是由冷压成形或经焊接的金属板材构成的。属于这类的换热器有螺旋板式换热器、板式换热器和板翅式换热器等。6、非金属换热器在化工生产中有不少具有强腐蚀性的物料，这时用普通材料制成的换热设备不能满足需要。随着化学工业的发展，出现和发展了许多耐腐蚀的新型材料（如陶瓷、玻璃、聚四氟乙烯、石墨等）的换热器。,例题1在列管式换热器，U
21、 形管换热器的特点为()。A.管内清洗方便B.管板的利用率高C.适用于高温和高压场合D.管内流体必须清洁答案：CD解题思路：这道题的考点是U 形管换热器的特点。U型管换热器的管子弯成U型，管子的两端固定在同一块管板上，因此每根管子可以自由伸缩，而与其他管子和壳体均无关。这种形式换热器的结构也较简单，重量轻，适用于高温和高压场合。其主要缺点是管内清洗比较困难，因此管内流体必须洁净；且因管子需一定的弯曲半径，故管板的利用率差。,例题2.可逆流操作的换热器种类较多，当需要的传热面积不太大而所要求的压强较高或传热效果较好时，宜选用（）。A.夹套式换热器 B.蛇管式换热器 C.套管式换热器 D.列管式换
22、热器答案：C解题思路：这道题的考点是常用换热器的种类与性能。套管式换热器的优点是：构造较简单；能耐高压；传热面积可根据需要而增减；适当地选择管子内径、外径，可使流体的流速较大，且双方的流体可作严格的逆流，有利于传热。缺点是：管间接头较多，易发生泄漏；单位换热器长度具有的传热面积较小。故在需要传热面积不太大而要求压强较高或传热效果较好时，宜采用套管式换热器。,六、油罐储罐按其制造材质可分为金属罐和非金属罐。在化工、石油化工和石油等工业中储存液化气以外的原料油主要采用金属储罐，即金属油罐。（一）油罐分类金属油罐可根据油罐所处位置、几何形状和不同结构形式等几方面来划分。1、按油罐所处位置划分 分为地
23、上油罐、半地下油罐和地下油罐三种。（1）地上油罐。指油罐的罐底位于设计标高0.00及其以上；罐底在设计标高0.00以下但不超过油罐高度的1/2，也称为地上油罐。,（2）半地下油罐。半地下油罐是指油罐埋入地下深于其高度的1/2，而且油罐的液位的最大高度不超过设计标高0.00以上0.2m。（3）地下油罐。地下油罐指罐内液位处于设计标高0.00以下0.2m的油罐。2、按油罐的几何形状划分 按油罐的几何形状可划分为：（1）立式圆柱形罐；（2）卧式圆柱形罐；（3）球形罐。3、按油罐的不同结构形式划分按油罐的不同结构形式可分为：固定顶储罐、无力矩顶储罐、浮顶储罐和套顶储罐。,（1）固定顶储罐。固定顶储罐又
24、可分为锥顶储罐、拱顶储罐、自支承伞形储罐。（2）无力矩顶储罐（悬链式无力矩储罐）。无力矩顶储罐是根据悬链线理论，用薄钢板制造的。其顶板纵断面呈悬链曲线状。由于这种形状的罐顶板只受拉力作用而不产生弯矩，所以称为无力矩顶油罐。（3）浮顶储罐。浮顶储罐分为浮顶储罐、内浮顶储罐（带盖内浮顶储罐）。1）浮顶储罐。浮顶储罐的浮顶是一个漂浮在贮液表面上的浮动顶盖，随着储液的输入输出而上下浮动，浮顶与罐壁之间有一个环形空间，这个环形空间有一个密封装置，使罐内液体在顶盖上下浮动时与大气隔绝，从而大大减少了储液在储存过程中的蒸发损失。采用浮顶罐储存油品时，可比固定顶罐减少油品损失80%左右。,2）内浮顶储罐。内浮
25、顶储罐是带罐顶的浮顶罐，也是拱顶罐和浮顶罐相结合的新型储罐。内浮顶储罐的顶部是拱顶与浮顶的结合，外部为拱顶，内部为浮顶。内浮顶储罐具有独特优点：一是与浮顶罐比较，因为有固定顶，能有效地防止风、砂、雨雪或灰尘的侵入，绝对保证储液的质量。同时，内浮盘漂浮在液面上，使液体无蒸汽空间，减少蒸发损失85%96%；减少空气污染，减少着火爆炸危险，易于保证储液质量，特别适合于储存高级汽油和喷气燃料及有毒的石油化工产品；由于液面上没有气体空间，故减少罐壁罐顶的腐蚀，从而延长储罐的使用寿命，二是在密封相同情况下，与浮顶相比可以进一步降低蒸发损耗。内浮顶储罐的缺点：与拱顶罐相比，钢板耗量比较多，施工要求高；与浮顶
26、罐相比，维修不便（密封结构），储罐不易大型化，目前一般不超过10000m3.,(二)金属油罐附件罐体上安装的一些供特殊用途的附属配件，即油罐附件，应适应各种油品的储存、发放、计量和维修等的要求，确保金属油罐的正常工作。（1）人孔。.专为操作人员进出油罐检查、清洗和修理之用。（2）透光孔。专为罐内进行检查、修理、刷洗时透光、通风之用。一般安装在罐内的顶部。（3）排污孔（管）。用于清扫油罐时排出淤泥油污等，平时可以通过放水管排泄罐底沉积水。（4）放水管。用于排除罐底的沉积水。（5）罐顶结合管与罐壁接合管。用于进出储存介质之用。（6）量油孔。用于测量罐内油品的液面、温度及取样。量油孔一般与测量液位的
27、仪表相连。通常安装在罐顶平台附近。,（7）呼吸阀、安全阀。呼吸阀的作用是调节罐内油气压力，当罐内压力过高时，通过呼吸阀将部分多余油气排出，使罐内压力下降；当罐内压力过低时，通过呼吸阀从罐外吸入空气，使罐内压力升高，始终保持与大气压恒定的状态。安全阀的作用是当油罐在操作过程中，由于呼吸阀失灵或其他原因影响正常工作时，可通过它调节罐内压力，从而防止由于罐内正压或负压太高、罐壁应力过大而造成油罐外形破坏或油罐被抽瘪。（8）防火器。用来防止火星、空气经过安全阀或呼吸阀进入罐内引起意外，它安装在呼吸阀或安全阀的下面。（9）内部关闭阀操纵装置。该装置用来连接罐内外自动关闭阀，完成进油和出油。（10）加热器
28、。加热器分局部加热器和全面加热器两种。其作用是通过蒸汽对原油和重油加热，以防止油品凝固。,（11）升降管。通过回转接头与出油接合管相连接，用卷扬机带动升降，可选择抽取罐内任何部位油品，一般只安装在润滑油或特种油品罐上。（12）泡沫发生器。当罐内油品发生意外起火燃烧时，利用泡沫发生器产生泡沫剂灭火。（13）进料孔。用于进料。(三)金属油罐的制作安装1、罐底预制与安装罐底安装时要注意，中间条板的中心线必须与基础上的纵横中心线重合。相邻两条中幅板上的短缝应错开500mm以上，中幅板和边板的焊缝应错开200mm以上。底板铺设之前，应在底面涂防腐沥青漆（搭接部位可不刷涂）。罐底的焊接步骤是：先焊接中幅板
29、，在丁字缝处用捻锤将焊缝打严，然后按焊接顺序对称施焊。,2、罐顶预制与安装罐顶预制和安装与罐体的安装工艺密切相关，对于采用倒装法安装工艺的油罐，其罐顶预制与安装过程为：当罐底铺好后，即开始安装罐顶。3、金属油罐的安装施工方法（1）机械正装法。机械正装法是先将罐底铺设焊好后，焊缝经无损探伤及严密性试验合格后，将罐壁的第一圈板逐块分别与底板垂直对接并施焊。当第一圈罐壁组焊完毕，再用机械逐块吊装第二圈壁板与第一圈壁板焊接，直至最后一圈壁板组焊完毕，再安装顶板。（2）抱杆倒装法。同正装法相反，倒装法是先将底板铺好，焊缝经无损伤及严密性试验合格后，从上到下进行安装。,（3）卷装法。这种储罐安装施工方法主
30、要应用于罐体，当底板安装施焊完毕后，在金属预制加工厂将罐壁预先制成的整幅钢板，在专用胎具上组对，采用自动焊机进行焊接，并对焊缝进行严密性试验。再将组对好的整幅钢板卷绕在钢制圆筒上，运到安装好的罐底底板上，随后将其在罐底上直立起来，沿罐体设计的圆弧线展开，一边展开，一边与罐底焊接。在展开过程中安装罐顶结构。卷装壁板展开完毕，封闭罐壁板的安装纵缝，最后再焊接罐壁板与罐底的“T”形焊缝。（4）充气升顶法。充气升顶法是罐壁倒装法的另一种形式。它与前面所述倒装法的区别是，提升罐顶和上部罐壁不是靠起重机械来吊装，而是利用鼓风机向罐内送入压缩风所产生的浮力使上部罐体上升就位。,（5）水浮正装法。水浮正装法适
31、用于大容量的浮船式金属储罐的施工，它是利用水的浮力和浮船罐顶结构的特点，给罐体组装提供方便。4、金属油罐的试验（1）油罐焊缝质量的检验及验收。为确保油罐安装的焊缝质量，应对油罐焊缝上外观和内部质量进行检验，采用相应的无损探伤方法和技术标准。常用的无损探伤方法有：超声波探伤、射线探伤、磁粉探伤、渗透探伤等。(2)油罐严密性试验。油罐（包括附件）安装完毕，应按设计技术条件和规范要求，分别对罐底、罐壁、罐顶及附件进行严密性试验。油罐严密性试验的目的是检验其本身结构强度及焊缝严密性。几种常见的试验方法有：真空箱试验法、煤油试漏方法、化学试验法、压缩空气试验法。罐底焊接完毕后，通常用真空箱试验法或化学试
32、验法进行严密性试验，罐壁严密性试验一般采用煤油试漏法，罐顶则一般利用煤油试漏或压缩空气试验法以检查其焊缝的严密性。,（3）油罐充水试验。对油罐的罐底、罐壁、罐顶分别进行严密性试验后，应再进行充水试验，并检查下列试验内容：:罐底严密性，罐壁强度及严密性，固定顶强度、稳定性及严密性，浮顶及内浮面的升降试验及严密性，中央排水管的严密性，基础的沉降观测。例题1.某金属油罐高12m，其底部设计标高为-10.00m，且油面距底部9.70m，该油罐为（）。A.地上油罐 B.半地上油罐 C.半地下油罐 D.地下油罐答案：D,例题2.不同结构形式的泊罐中,既能有效防止风、砂、雨雪或灰尘侵入,又使液体无蒸发空间,
33、减少蒸发损失,特别适合储存高级汽油和有毒化工产品的油罐是为()。A.固定顶储罐 B.无力矩顶储罐C.自支承伞形储罐 D.内浮顶储罐答案：D解题思路：这道题的考点是内浮顶储罐的特点。内浮顶储罐是带罐顶的浮顶罐，也是拱顶罐和浮顶罐相结合的新型储罐。内浮顶储罐的顶部是拱顶与浮顶的结合，外部为拱顶，内部为浮顶。内浮顶储罐具有独特优点：一是与浮顶罐比较，因为有固定顶，能有效地防止风、砂、雨雪或灰尘的侵入，绝对保证储液的质量。同时，内浮盘漂浮在液面上，使液体无蒸汽空间，减少蒸发损失85%96%；减少空气污染，减少着火爆炸危险，易于保证储液质量，特别适合于储存高级汽油和喷气燃料及有毒的石油化工产品；由于液面
34、上没有气体空间，故减少罐壁罐顶的腐蚀，从而延长储罐的使用寿命，二是在密封相同情况下，与浮顶相比可以进一步降低蒸发损耗。,七、球罐球罐为大容量、承压的球形储存容器，广泛应用于石油、化工、冶金等部门，它可以用来作为液化石油气、液化天然气、液氧、液氨、液氮及其他介质的储存容器。也可作为压缩气体（空气、氧气、氮气、城市煤气）的储罐。球形罐与立式圆筒形储罐相比，在相同容积和相同压力下，球罐的表面积最小，故所需钢材面积少；在相同直径情况下，球罐壁内应力最小，而且均匀，其承载能力比圆筒形容器大1倍，故球罐的板厚只需相应圆筒形容器壁板厚度的一半。由上述特点可知，采用球罐，可大幅度减少钢材的消耗，一般可节省钢材
35、30%45%；此外，球罐占地面积较小，基础工程量小，可节省土地面积。,（一）球罐的构造与分类1、球罐的构造球罐由本体、支柱（承）及附件组成。（1）球罐本体。球罐本体是球罐结构的主体，它是球罐储存物料承受物料工作压力和液体静压力的构件。由于球壳体直径大小不同，球壳板的数量也不一样，球壳有环带式（橘瓣式）、足球瓣式、混合式结构三种形式。（2）球罐支柱（承）。球罐支柱（承）是用于支承球罐本体重量和储存物料重量的结构部件，有柱式、裙式半埋入式及高架式支座多种。,1）柱式支座。赤道正切柱式支座是使用最多的一种形式，另外，还有V型支承或三柱合一型支承。2）裙式支座。这种结构的特点是支座较低，由钢板制成，其
36、优点是稳定性好，节省钢材。3）半埋入支座。这种结构是半球体支承于钢筋混凝土基础上。（3）球罐的附件1）梯子平台。一般球罐设置顶部平台和中间平台，顶部平台是工艺操作平台。2）人孔和接管。人孔是为了操作人员进出球罐进行检验和维修而设置的，同时也用于现场组装焊接球罐时进行焊后整体热处理、进风、燃烧口和烟气排出等。3）水喷淋装置。球罐上装设水喷淋装置是为了贮存的液化石油气、可燃气体和毒性气体的隔热需要，同时也可起消防保护作用,4）隔热和保冷设施。隔热和保冷一般是为了保证贮存介质的一定温度。储存液化石油气、可燃性气体和液化气及有毒气体的球罐和支柱，应该设置隔热设施。球罐储存低温物料（如乙烯、液氨等）时应
37、设保冷装置。5）液面计。为了观测球罐内液位情况，一般在储存液体和液化气体的球罐中装置液面计。6）压力表。为了测量球罐内的压力而设置压力表。考虑到压力表由于某种原因而发生故障或由于仪表检查而取出等情况，应在球壳的上部和下部各设一块压力表。2、球罐分类 球罐的结构是多种多样的，根据不同的使用条件（介质、容量、压力湿度）有不同的结构形式。通常按照外观形状、壳体构造和支承方式的不同来分类。,（1）按形状分为圆球形和椭球形（2）按壳体层数分为单层壳体和双层壳体1）单层壳体最常见，多用于常温高压和高温中压球罐。2）双层壳体球罐，由外球和内球组成，由于双层壳体间放置了优质绝热材料，所以绝热保冷性能好，故能储
38、存温度低的液化气。双层壳体球罐采用双金属复合板制造，适用于超高压气体或液化气的储存，目前使用不多。（3）按球壳的组合方式分为纯橘瓣式、纯足球瓣式和足球橘瓣混合式。1）纯橘瓣式球壳是按橘瓣结构形式（或称西瓜皮瓣）进行分割组合的，这种结构形式称纯橘瓣球壳。这种球壳的特点是球壳拼装焊缝较规则，施工简单。纯橘瓣式球壳结构有赤道带，球罐支承大多数为赤道正切柱式支承。2）足球瓣式球壳。其优点是球瓣的尺寸相同或相近，制作开片简单省料。缺点是组装比较困难，有部分支柱搭在球壳的焊缝上造成该处焊接应力较复杂。3）足球橘瓣混合式球壳。其结构特点是赤道带采用橘瓣式，上下极板是足球瓣式。优点是制造球皮工作量小，焊缝短，
39、施工进度快，另处可以避免支柱搭在球壳焊缝上带来的不足，缺点是两种球瓣组装校正麻烦，球皮制造要求高。,（4）按支承结构分为柱式支承和裙式支承，半埋入式支承、高架支承等。（二）球罐的安装施工1、球罐的拼装方法（1）分片组装法。采用分片组装法的优点是：施工准备工作量少，组装速度快，组装应力小，而且组装精度易于掌握，不需要很大的吊装机械，也不需要太大的施工场地，缺点是高空作业量大，需要相当数量的夹具，全位置焊接技术要求高，而且焊工施焊条件差，劳动强度大。分片组装法适用于任意大小球罐的安装。（2）拼大片组装法。拼大片组装法是分片组装法的延伸。在胎具上将已预热好、编了号的相邻两片或多片球壳瓣，拼接成较大的
40、球壳片，然后吊装组焊成球壳体。组合的球壳片瓣数多少为宜，要根据吊装能力确定。拼大片组装法由于在地面上进行组装焊接，减少了高空作业，并可以采用自动焊进行焊接，从而提高了焊接质量。,（3）环带组装法。环带组装法一般分两种，一种是在预制厂先将各环带预制成型，然后运输到现场组装，这种方法常受各种限制，比较大的球罐很少采用。大多数施工单位一般都是在现场进行预制并组装。在临时钢平台上，先后将赤道带，上下温带、上下极板分别组对焊接成环带，然后将各环带组装焊接成球体。环带组装法组装的球壳，各环带纵缝的组装精度高，组装的拘束力小，减少了高空作业和全位置焊接，施工进度快，提高了工效。同时也减少了不安全因素，并能保
41、证纵缝的焊接质量。环带组装法现场施工时，需要一定面积的临时钢平台，占用场地大；组装时需用的加固支撑较多；组成的环带重量较大，组装成球时需较大的吊装机械。另外，环缝组对时难以避免强制性组装，因而强装焊接后产生较大的应力。环带组装法一般适用于中、小球罐的安装。,（4）拼半球组装法。这种施工方法的特点是：高空作业少，安装速度快，但需用吊装能力较大的起重机械等，故仅适用于中、小型球罐的安装。（5）分带分片混合组装法。这种方法适用于中、小型球罐的安装。上述这组装方法中，在施工中较常用的是分片组装法和环带组装方法。2、球罐焊接球罐的焊接工作量很大，焊接难度高，焊缝包括平、立、仰、横各种位置的焊接，技术要求
42、十分严格。3、球罐焊前预热、焊后热处理及整体热处理,（1）焊前预热。预热是指施焊前把焊接的工件加热到比环境更高的温度，再在此温度下进行焊接，球罐的材质大多数为高强度的合金钢，在焊接过程中，由于材质焊后冷却收缩，易于产生冷裂纹及脆性断裂。预热的目的就是为了防止焊接金属的热影响区产生裂纹，减少应力变形量，防止金属热影响区的塑性、韧性的降低，并且可以除去表面水分。根据施工规范规定，球罐的预热温度根据焊件材质、厚度、接头的拘束度、焊接材料及气象条件确定。预热时要求对焊接部位均匀加热，使其达到焊接工艺规定的温度，预热范围为焊接接头中心两侧各3倍板厚以上且不少于100mm的范围内。（2）焊后热处理。球罐焊
43、接完后应立即进行焊后热处理。焊后热处理的主要目的：一方面是释放残余应力，改善焊缝塑性和韧性；更重要的是为了消除焊缝中的氢根，改善焊接部位的力学性能。,球罐的焊接后消氢处理应由焊接工艺评定结果确定，焊后热处理温度一般要求应与预热温度相同（200350），保温时间应为0.51h。遇有下列情况的焊缝，均应在焊后立即进行焊后热消氢处理。1）厚度大于32mm的高强度钢；2）厚度大于38mm的其他低合金钢；3）锻制凸缘与球壳板的对接焊缝。（3）整体热处理1）整体热处理的目的。球罐整体热处理的目的是为了消除由于球罐组焊产生的应力，稳定球罐几何尺寸，改变焊接金相组织，提高金属的韧性和抗应力能力，防止裂纹的产生
44、。同时，由于溶解氢的析出，防止延迟裂纹产生，预防滞后破坏，提高耐疲劳强度与蠕变强度。目前我国对壁厚大于34mm的各种材质的球罐都采用整体热处理。,2）整体热处理的方法。球罐整体热处理有两种方法：内燃法和电热法。4、球罐的检验 焊接质量检验是保证球罐质量不可缺少的重要手段。（1）焊缝检查。（2）水压试验。水压试验是为了检查球罐的强度、考核球罐组装焊接质量，以保证球罐能够承受设计压力不漏。经过水压超载能够改善球罐的承载能力。尽管球罐在制造、组装焊接过程中和焊后都进行了严格的检验工作，但漏检的缺陷有可能在水压试验中出现。因此水压试验也是比较重要的检验手段。,（3）气密性试验。根据规定，球罐经水压试验
45、合格后要再进行一次磁粉探伤或渗透探伤；排除表面裂纹及其他缺陷后，再进行气密性试验。气密性试验是在球罐各附件安装完毕、压力表、安全阀、温度计经过校验合格后进行。气密性试验所用气体应是干燥、清洁空气或其他惰性气体，气体温度不得低于5。例题.在相同容积和相同压力下,与立式圆筒形储罐相比,球形罐的优点为()。A.表面积最小,可减少钢材消耗B.罐壁内应力小,承载能力比圆筒形储罐大C.基础工程量小,占地面积较小,节省土地D.加工工艺简单,可大大缩短施工工期答案：ABC,解题思路：这道题的考点是球形罐的特点。球形罐与立式圆筒形储罐相比，在相同容积和相同压力下，球罐的表面积最小，故所需钢材面积少；在相同直径情
46、况下，球罐壁内应力最小，而且均匀，其承载能力比圆筒形容器大1倍，故球罐的板厚只需相应圆筒形容器壁板厚度的一半。由上述特点可知，采用球罐，可大幅度减少钢材的消耗，一般可节省钢材30%45%；此外，球罐占地面积较小，基础工程量小，可节省土地面积。知识点拓展：熟悉球罐构造与分类。,八、气柜（一）气柜种类及结构形式气柜是煤气和混合气的储存设备。它用来调节煤气高低不均匀的供气负荷。气柜实际上就是储气柜，按储气压力大小可分为低压储气柜和高压储气柜两种。低压储气柜按密封方式分类为：湿式和干式两种，湿式有直立式和螺旋式；干式气柜是利用弹性垫片及油封填充方法，保持密封，目前使用很少。高压气柜通常称为高压储气罐。
47、有圆筒形（立式或卧式）和球形。1、低压湿式气柜低压湿式气柜主要由水槽和钟罩组成，钟罩分为数节（可随煤气输入输出而升降），按升降方式不同，可分为直立式和螺旋式两种。下面介绍几种常用的低压湿式气柜结构。（1）直立式低压湿式气柜。由水槽、钟罩、塔节、水封、顶架、导轨立柱、导轮、配重及防真空装置等组成。,（2）螺旋式低压湿式储气柜。低压湿式螺旋气柜的结构由水槽、塔节、钟罩、导轨、平台、顶板和顶架、进出气管等部分组成。气柜本体由钢板拼焊成。直立式气柜安设有立柱式导轨，每个塔节靠其侧面的斜导轨与相邻塔节上的导轮相互滑动而缓慢旋转上升或下降，如套筒式结构。螺旋式低压湿式气柜则是沿着螺旋式导轨升降，它和直立式
48、低压湿式气柜相比较，可节约钢材15%-30%，但不能承受强烈风压，故在风速太大的地区不应采用。(3)低压干式气柜。低压干式气柜同低压湿式气柜一样，是一种压力基本稳定，储气容积可以在一定限度内变化的低压储气设备。（二）湿式气柜制作安装施工方法,1、气柜的预制气柜的安装速度和质量很大程度上与预制的质量有关，搞好气柜的预制是保证质量、加快安装速度的重要前提。预制阶段的工作包括：底板条板与带板预制、上水下水封预制、角钢圈、槽钢圈、立柱及拱顶骨架的预制、导轨预制。2、气柜安装及施工方法低压湿式气柜钟罩、中节和水槽壁的组装有倒装法和正装法。目前常用的施工方法是正装法，根据各单位的施工条件和现场情况，气柜的
49、正装法施工分为两种，一种是机械配合正装法，第二种是起重机机械配合水浮正装法。3、气柜安装质量检验（1）施工过程中的焊接质量检验。焊接规范要求。（2）气柜底板的严密性试验。气柜底板严密性试验同样是为了检查底板结构强度和焊缝的严密性。底板的严密性试验可采用真空试漏法或氨气渗漏法。（3）气柜总体试验。,第三节 工艺金属结构安装,一、工艺金属结构件的种类（一）设备框架、管廊柱子、桁架结构、联合平台1、设备框架设备框架可以支承静置设备或传动设备在某些特定环境中安装使用，框架有矩形的或正方形的，具有一定跨度、高度。2、管廊柱子管廊的支承柱子有型钢结构与钢板结构两种形式。3、桁架结构桁架结构是由上弦、下弦和
50、腹杆等构件连接起来的格构式体系。桁架结构有三角形、梯形、多边形和平行等多种形式。4、联合平台,为便于多台设备的操作、维护和检修，统一安设有联合平台。联合平台有的是在一个水平标高位置上，有的则高低错落，然后由梯子联通起来。这种平台多见于非标容器或塔类设备。（二）设备支架、梯子、平台1、设备支架（1）卧式容器设备支架。这种支架一般为鞍式支座。（2）裙式支座。裙式支座为立式塔类设备下部支承的裙形底座。（3）小型机械设备支架。这种支架一般都由型钢制成，成水平设置或阶梯形设置，设备的机体和电动机、减速机安装于其上。有的卷扬设备、螺旋输送机等都安设在型钢支架上。2、梯子平台平台与梯子是互相联系的。平台的用
