橡膠襯里儲(chǔ)罐施工圖與標(biāo)準(zhǔn)的討論

陳 罡 關(guān)慶賀 張 光

（1.中國(guó)石油遼陽(yáng)石油化纖公司建修公司 遼陽(yáng) 111003）

（2.中國(guó)石油遼陽(yáng)石化公司油化廠 遼陽(yáng) 111003）

在制造某裝置鹽酸橡膠襯里儲(chǔ)罐（簡(jiǎn)稱襯里罐）施工圖工藝審查時(shí)，發(fā)現(xiàn)幾個(gè)影響橡膠襯里可靠性的設(shè)計(jì)及標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)問(wèn)題，對(duì)此進(jìn)行了分析與討論，并給出相應(yīng)的解決方案，以供設(shè)計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)各方參考。這是一臺(tái)安裝在室外的兩鞍座臥式儲(chǔ)罐（由兩個(gè)封頭與圓筒組成），罐體內(nèi)徑3000mm，壁厚12mm，圓筒長(zhǎng)度7000mm，技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 襯里罐技術(shù)參數(shù)

1 罐體材料的選擇

襯里罐為常壓容器，其金屬殼體的選材、強(qiáng)度、剛度及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[1]，除應(yīng)符合HG/T 20678—2000[2]外，尚應(yīng)符合NB/T 47003.1—2009[3]的規(guī)定，列入GB 150—2011[4]的鋼材均可作為常壓容器用鋼。

襯里罐安裝在室外且無(wú)保溫設(shè)施，而環(huán)境溫度為-19.7℃。根據(jù)裝量系數(shù)大于0.25時(shí)，儲(chǔ)罐的最低設(shè)計(jì)溫度應(yīng)取為環(huán)境溫度[5]。所以，襯里罐施工圖的罐體選材Q235B（超出了使用溫度的適用范圍，并且也不適用于“低溫低應(yīng)力工況”）不合理，應(yīng)選為Q245R（可用于使用溫度下限-20℃[4]）。

選擇容器用材料應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)條件（設(shè)計(jì)壓力、設(shè)計(jì)溫度、介質(zhì)特性等）并綜合考慮材料性能（力學(xué)性能、化學(xué)性能、物理性能、工藝性能包括焊接性能、冷熱加工及熱處理等）、容器結(jié)構(gòu)、制造工藝及經(jīng)濟(jì)性來(lái)合理確定。襯里罐由于用橡膠襯里，所以從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及剛度考慮，選擇碳素鋼即能滿足要求。但值得注意的是，最低設(shè)計(jì)金屬溫度的確定應(yīng)考慮環(huán)境溫度的影響，從而正確選材以防低溫脆斷。

2 罐體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

襯里罐的罐體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)盡量簡(jiǎn)單，受襯表面應(yīng)平整光滑，不允許存在棱角，以避免殘留空氣，使襯里膠板粘貼牢固。罐體內(nèi)表面的內(nèi)拐角圓弧半徑R≥5mm且不小于2倍的襯里厚度，外棱角圓弧半徑R≥3mm且不小于襯里厚度。

襯里罐由長(zhǎng)7000mm的DN3000×12圓筒和兩件EHA3000×12的橢圓形封頭組成。圓筒上部開(kāi)設(shè)兩個(gè)DN500的人孔、DN80的鹽酸液入口、DN50的排氣口、DN80的液位計(jì)上接口；圓筒下部開(kāi)設(shè)DN80的鹽酸液出口、DN80的液位計(jì)下接口，均滿足橡膠襯里對(duì)鋼管最小公稱直徑（25mm）的要求。

襯里罐的罐體內(nèi)表面應(yīng)符合襯里要求，主要是圓筒及圓筒與封頭的對(duì)接接頭、接管與圓筒的角接接頭以及接管與法蘭的角接接頭等的內(nèi)表面應(yīng)圓滑過(guò)渡，并在施工圖中給出節(jié)點(diǎn)圖及相應(yīng)要求：罐體的A、B類焊接接頭采用內(nèi)坡口型式如圖1所示，接管與圓筒的焊接接頭如圖2所示，接管與法蘭的焊接接頭如圖3所示。

圖1 A、B類接頭

圖2 接管補(bǔ)強(qiáng)圈與圓筒焊接

圖3 接管與法蘭焊接

3 橡膠襯里的討論

襯里罐施工圖中技術(shù)要求只提出：“罐體制造完畢后，內(nèi)表面（含接管內(nèi)表面、法蘭密封面及法蘭蓋等內(nèi)表面）拋光處理，并按HGJ 32—1990《橡膠襯里化工設(shè)備》[6]進(jìn)行橡膠防腐襯里，防腐層厚度不小于3mm”。

由于施工圖中的襯里要求沒(méi)有提出襯里所用橡膠板的種類和相應(yīng)的硫化方式，使制造工藝無(wú)從編制。對(duì)于鹽酸，天然橡膠耐蝕性良好，其他膠種可用或不適用[6]。但HG/T 20583卻對(duì)鹽酸天然橡膠的耐蝕性為劣（不適用），而合成橡膠可用[7]（可能有誤）。這一點(diǎn)可從HG/T 20677—2013[1]得到認(rèn)證（然而，該標(biāo)準(zhǔn)卻沒(méi)有列出耐鹽酸等專用橡膠，這對(duì)鹽酸等容器設(shè)計(jì)的選用是個(gè)缺憾）。

除了膠種和硫化影響襯里的使用性能外，襯里的層數(shù)和厚度也同樣應(yīng)該明確要求。對(duì)于介質(zhì)腐蝕性強(qiáng)、溫度變化不大且無(wú)機(jī)械振動(dòng)的襯里設(shè)備，尤其是安裝在室外，宜采用兩層橡膠板襯里[1]。

經(jīng)與設(shè)計(jì)及襯膠廠協(xié)商，決定采用一種常壓蒸汽硫化橡膠兩層（底層2mm，面層3mm）襯里。

4 法蘭墊片的選用

襯里罐施工圖的明細(xì)欄中接管法蘭標(biāo)準(zhǔn)選用的是 GB/T 9119—2000， 如 DN80-PN10 RF。 而 匹配的墊片卻選用HG/T 20607—2009，如四氟包覆墊(XB350)B 80-6。

雖然，同等公稱壓力和直徑的管法蘭連接尺寸（包括密封面尺寸）對(duì)于GB/T 9119與HG/T 20592基本相同，兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的法蘭可以互換配合使用。但是，NB/T 47003.1中的引用標(biāo)準(zhǔn)為HG/T 20592～20635。所以，接管法蘭應(yīng)選用HG/T 20592為宜，這樣與墊片標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一為合理。

四氟包覆墊（XB350）B 80-6與法蘭DN80-PN10 RF的規(guī)格不匹配，即法蘭與墊片的公稱壓力等級(jí)不符合。雖然，墊片的內(nèi)徑相同，且等于接管外徑。但是，墊片的外徑PN6較PN10小10mm，這影響法蘭墊片的對(duì)中裝配。因?yàn)?，HG/T標(biāo)準(zhǔn)的突面墊片外徑等于法蘭螺孔中心圓直徑減螺孔直徑，有利于法蘭接頭裝配時(shí)的對(duì)中。

HG/T 20677規(guī)定，橡膠襯里的法蘭墊片材料一般采用軟膠，墊片內(nèi)徑應(yīng)與接管外徑相同，不得向內(nèi)突出。四氟包覆墊（XB350）B 80-6雖然內(nèi)徑滿足要求，但是，四氟包覆墊不如選用耐鹽酸橡膠墊片合理。

5 結(jié)束語(yǔ)

過(guò)程設(shè)備防腐的可靠性應(yīng)從施工圖設(shè)計(jì)的正確性與完整性做起，對(duì)于橡膠襯里的容器設(shè)計(jì)，不僅要注重容器基體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)符合襯里要求，而且尚需考慮防腐襯里的合理選擇。

1）襯里罐施工圖的“設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表”中“設(shè)計(jì)、制造與檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)”除了列出NB/T 47003.1—2009、NB/T 47042—2014[8]外，尚應(yīng)列出HG/T 20677—2013。

2）襯里罐的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及管法蘭墊片的選擇應(yīng)符合橡膠襯里的要求，其基體的材料選擇應(yīng)考慮環(huán)境溫度的影響，施工圖中技術(shù)要求尚應(yīng)明確對(duì)襯里所用膠種、層數(shù)及厚度的規(guī)定。

3）HG 20583—2011附錄C表C2中橡膠對(duì)鹽酸的耐蝕性應(yīng)修正，而HG/T 20677—2013附錄C尚應(yīng)列出耐鹽酸等常用介質(zhì)腐蝕的專用膠種，以便工程上容器設(shè)計(jì)的正確應(yīng)用。

[1] HG/T 20677—2013 橡膠襯里化工設(shè)備設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] HG/T 20678—2000 襯里鋼殼設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定[S].

[3] NB/T 47003.1—2009 鋼制焊接常壓容器[S].

[4] GB 150—2011 壓力容器及釋義[S].

[5] HG/T 20580—2011 鋼制化工容器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)規(guī)定[S].

[6] HGJ 32—1990 橡膠襯里化工設(shè)備[S].

[7] HG/T 20583—2011 鋼制化工容器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)定[S].

[8] NB/T 47042—2014 臥式容器[S].