造价师建设工程技术与计量(安装)第14讲
第十四讲 静置设备安装工程
一、内容提要
这节课主要介绍第五章第二节静置设备安装工程。
二、重点、难点
1、静置设备的分类方法；容器、塔器的分类；板式塔、填料塔的性能特点；塔设备运输、吊装的方法及有关规定要求。
2、换热器的分类，常用换热器的结构特点、性能、适用范围。
3、金属油罐、球罐的分类、结构特点、安装工艺、施工方法、质量检验方法及相关规范。
三、内容讲解
大纲要求
熟悉通用设备分类、型号表示方法及用途。
本章考核知识点有：
(1)工业管道、静置设备及工艺金属结构安装工程中常用材料的规格、性能及适用范围。
(2)上述设备的分类、组成、安装、调试工艺、安装规范、工程量计算规则和工程量计算方法。
本章在2003年考试中有20题，占30分；2004年占20题，共30分。2005年的考核重点有：
(1)工业管道的分类与分级，常用管件、部件、支架吊架的性能、应用范围及安装规范和要求；管件加工制作的工艺和规范。
(2)中、低压管道安装的主要工序、方法和规范；高压管道的焊接、弯管加工方法、工艺要求和安装规范。
(3)常用材质管道的性能及安装的有关规定。
(4)管道安装工程工程量计算规则和工程量计算方法。
(5)静置设备的分类方法；容器、塔器的分类；板式塔、填料塔的性能特点；塔设备运输、吊装的方法及有关规定要求。
(6)换热器的分类，常用换热器的结构特点、性能、适用范围。
(7)金属油罐、球罐、气柜的分类、结构特点、安装工艺、施工方法、质量检验方法及相关规范。
(8)火炬及排气筒的种类与结构；塔架制作安装工艺、施工方法，及焊缝检验、刷油防腐的方法。
(9)静置设备、金属油罐、球罐、气柜、工艺金属结构件制作安装工程量计算规则和工程量计算方法。
第二节 静置设备安装工程
安装后处于静止状态即在生产操作过程中无需动力传动的设备称为静置设备。又称之为非标准设备或非定型设备。本节所述静置设备包括容器、塔油罐、球罐、气柜、火炬、排气筒等。
一、静置设备的分类
（一）按设备的设计压力分类
（l）常压设备：p＜0.1MPa。
（2）低压设备：0.1MPa≤p＜1.6MPa。
（3）中压设备：1.6MPa≤p＜10MPa。
（4）高压设备：10MPa≤p＜100MPa。
（5）超高压设备：p ≥100MPa。
注：p＜0时，为真空设备。
（二）按设备在生产工艺过程中的作用原理分类
可分为：反应设备（代号R）、换热设备（代号E）、分离设备（代号S）、储存设备（代号C，其中球罐代号B）。
（三）按“压力容器安全技术监察规程”（即按设备的工作压力、温度、介质的危害程度）分类
可分为：一类容器、二类容器、三类容器。
（四）按结构材料分类
按制造设备所需材料可分为：金属和非金属两大类。
（五）按设备重量（G）等级分类
（1）小型设备：G ≤40t
（2）中型设备；40t＜C ≤ 80t
（3）大型设备：G＞80t
（六）按介质安全性质分级
（1）易燃、易爆介质
易燃介质亦即爆炸危险介质，爆炸混合物的爆炸下限小于10％（体积百分数），或爆炸上限与下限之差值不小于20％的介质。
（2）介质毒性的分级
①极度危害（I级）其最高允许浓度不大于 0.1 mg／m3。
②高度危害（Ⅱ级）其最高允许浓度为：0.1mg／m3＜c ≤l.0mg／m3。
③中度危害（Ⅲ级）其最高允许浓度为：1.0 mg／m3＜c≤10 mg／m3。
④轻度危害（Ⅳ级）其最高允许浓度 c＞10mg／m3。
例：按设备在生产工艺过程中的作用原理分类，消毒锅属于( )。
A．反应设备 B．换热设备 C．分离设备 D．储存设备
答案：B
二、容器
（一）一般容器
一般容器可分为：平底、平盖容器；平底、锥盖容器；90度无折边锥形底、平盖容器；90度折边锥形底、椭圆形盖容器；立式椭圆形封头容器；卧式椭圆形封头容器。
（二）带搅拌容器
带搅拌容器又称反应釜，或称搅拌罐。搅拌设备主要由搅拌装置、轴封和搅封罐三大部分组成。
（三）高压容器
操作压力大于10MPa的设备通常称为高压容器。高压容器的主要构件是简体、密封件、端盖和简体端部以及紧固连接件等。
三、反应器
（一）釜式反应器
釜式反应器多设有搅拌装置及传热装置。既可以用于间歇（分批）也可以用于连续操作过程，既可以用单釜亦可用多釜连续操作。
（二）管式反应器
管式反应器由单根连续管子或由一根以上的管子平行排列构成。
（三）固定床反应器
使气体和固体物料起化学反应，或使气体在静止状态时触媒的影响下彼此起化学反应的设备。
（四）流化床反应器
流化床反应器是使参与化学反应或触媒的固定颗粒物料处于激烈地运动状态的反应器。
四、塔器
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。
（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。常用的板式塔有泡罩塔、筛板塔、浮阀塔、舌形喷射塔以及新发展起来的一些新型塔和复合型塔。
（1）泡罩塔。泡罩塔的优点是不易发生漏液现象，有较好的操作弹性。
（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。
（3）浮阀塔。浮阀塔具有下列优点：生产能力大，操作弹性大，塔板效率高，气体压强降及液面落差较小，塔的造价低。
（4）喷射型塔。喷射型塔包括：舌形塔板、浮舌塔板、浮动喷射塔板。
2、填料塔
填料塔不仅结构简单，而且有阻力小和便于用耐磨材料制造等优点，尤其对于直径较小的塔、处理有腐蚀性的物料或要求压强较小的真空蒸馏系统，都表现出明显的优越性。
为使填料塔发挥良好的效能，填料应符合以下几项主要要求：
（1）要有较大的比表面积。
（2）要有较高的空隙率。
（3）单位体积填料的重量轻、造价低，坚固耐用，不易堵塞，有足够的机械强度，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
一般是通过铁路、公路、水路进行运输，这方面的费用在概算中计算。
现场运输（定额规定水平距离100m）。现行定额内包括的设备运输，40t以内可以采用汽车、拖车、吊车、拖拉机、拖排运输；40t以上到80t以内的设备接排子、滚杠、卷扬机拖运综合考虑。大于80t的设备场内运输按施工组织设计另行计算费用。
2、设备吊装就位。
吊装方法有：（1）机械化吊装；（2）半机械化吊装。
重型设备的质（重）量在200t以上，设备高度50－80m，当机械起重机难以完成吊装时，均须采用抱杆吊装。
①塔的质（重）量在350t以内，塔直径较小，可以采用单抱杆起吊。
②塔的直径较大，质（重）量在350－700t之间，可以采用双抱杆起吊。
例：1、在板式塔中，目前国内许多工厂进行蒸馏操作时最乐于采用的是( )。
A．浮阀塔 B．筛板塔 C．泡罩塔 D．喷射型塔
答案：A
2、在喷射型塔中，浮动喷射塔的优点有( )。
A．生产能力大 B．塔板结构简单
C．操作弹性大 D．压强降小
答案：ACD
3、90．现行定额内包括的40t以上到80t以内的设备运输，其综合考虑的运输方式包括( )。
A.排子 B．铲运机 C．滚杠 D．卷扬机
答案：ACD
五、换热设备
（一）换热设备分类
换热器依据不同的传递机理设计。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可分为：混合式换热器、蓄热式换热器、间壁式换热器。
（2）按生产中使用目的可分成冷却器、加热器、冷凝器、汽化器（或再沸器）和换热器等。
（3）按换热器所用材料可分成金属材料和非金属材料换热器。
（二）几种常用换热器
1、夹套式换热器
这种换热器构造简单，传热系数较小，传热面又受容器的限制，因此适用于传热量不太大的场合。
2、蛇管式换热器
主要有：
（1）沉浸式蛇管换热器。其优点是结构简单，价格低廉，便于防腐蚀，能承受高压。
（2）喷淋式蛇管换热器。喷淋式换热器多用作冷却器。
3、套管式换热器
套管换热器的优点是：构造较简单；能耐高压；传热面积可根据需要而增减。
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传热设备，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。
列管换热器主要有：
（l） 固定管板式热换器。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。
（2）U型管换热器。结构简单，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。
（3）浮头式换热器。便于清洗和检修，故浮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。在一些腐蚀严重、温差较大而经常更换管束的冷却器中应用较多。其结构较浮头式简单，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：目前生产中应用最广泛的传热设备是( )。
A．沉浸式蛇管换热器 B．喷淋式蛇管换热器
C．套管式换热器 D．列管式换热器
答案：D
六、油罐
（一）油罐分类
按油罐所处位置划分可分为：地上油罐、半地下油罐和地下油罐。
按油罐几何形状划分可分为：立式圆柱形罐；卧式圆柱形罐；球形罐。
按不同结构形式划分可分为：固定顶储罐、浮顶储罐、无力矩储罐和套顶储罐。
（l）固定顶储罐。固定顶储罐可分为锥顶储罐、拱顶储罐、自支承伞形储罐。锥顶储罐又可分为自支承和有支承锥顶罐两种。锥顶罐与相同容积拱顶罐相比，锥顶制造简单，施工方便，但钢材耗用较多。
（2）无力矩顶储罐。其特点是结构简单、施工方便可节省钢材。但是由于顶板太簿，易积水、易腐蚀、操作行走不便、不安全。
（3）浮顶储罐。浮顶储罐分为浮顶罐、内浮顶储罐（带盖内浮顶储罐）。浮顶罐适用于原油、汽油、溶剂油、重整原料油以及需要控制蒸发损失及大气污染、控制放出不良气体、有着火危险的产品的储存。
内浮顶罐与浮顶罐比较，一是因为有固定顶，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。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。
（二）金属油罐附件
（1）拱顶、无力矩顶油罐附件有：人孔、透光孔、排污孔（管）、放水管、罐顶结合管与罐壁接合管、量油孔、呼吸阀、安全阀、通气管、防火器、内部关闭阀操纵装置、加热器、升降管、泡沫发生器、回转接头与升降管、进料孔等。
（2） 浮顶油罐附件有：浮船人孔、单盘顶人孔。试验人孔盖板、自动透（通）气阀、盘边透气阀、浮顶支柱与单盘支柱、中央排水管、量油管等。
（三）金属油罐的制作安装
金属油罐的安装施工方法。根据金属油罐的不同结构，可选用抱杆倒装法、卷装法、充气顶升法和水浮正装法。
油罐焊缝质量的检验及验收。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。
油罐严密性试验。常用的方法有：真空箱试验法、煤油试漏方法、化学试验法、压缩空气试验法。
充水试验要求：充水试验采用淡水，罐壁采用普通碳素钢或16MnR钢板时，水温不能低于5℃； 采用其他低合金钢时，水温不能低于15℃。罐底的严密性应以充水试验过程中罐底无渗漏为合格。罐壁的强度及严密性应以充水到设计最高液位并保护48h后罐壁无渗漏、无异常变形为合格。
例：近年来，无力矩顶储罐建造较少，其主要原因有( )。
A．钢材有效利用率低 B．顶板太薄、易积水、易腐蚀
C．结构复杂，施工不方便 D．操作行走不便、不安全
答案：BD
七、球罐
（一）球罐的结构与分类
（1）球罐的构造有环带式（橘瓣式）、足球瓣式、混合式结构三种形式。
（2）球罐分类。按形状分为圆球形和椭圆形。按壳体层数分为单层壳体和双层壳体。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。按支承结构分为柱式支承和裙式支承。
（二）球罐的安装施工
1、球罐的拼装方法
（1）分片组装法。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。
（2）拼大片组装法。高空作业少，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。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，并能保证纵缝的焊接质量。一般适用于中、小球罐的安装。
（4）拼半球组装法。高空作业少，安装速度快，但需要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。适用于中、小型球罐的安装。
上述这些组装方法中，在施工中较常用的是分片组装法和环带组装法。
2、球罐焊接
球罐的焊接工作量很大，焊接难度高，焊缝技术要求十分严格。
3、球罐焊前预热、焊后热处理及整体热处理
（1）焊前预热。
（2）焊后热处理。球罐焊接完后应立即进行焊后热处理。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，改善焊接部位的机械性能。
（3）整体热处理。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。
整体热处理的方法，一种是内燃法，另一种是电热法加热。
4、球罐的检验
（l）焊缝检验。焊缝检查包括：外观检查、射线探伤和超声波探伤检查、磁粉探伤和渗透探伤检查。
（2）水压试验。水压试验是为了检查球罐的强度、考核罐组装焊接质量，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。
（3）气密性试验。球罐经水压试验合格后要进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：在球罐的柱式支承中，国内使用最多的形式是( )。
A．V形支承 B．三柱合一型支承
C．赤道正切柱式支承 D．二柱合一型支承
答案：C
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