ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО
ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ
|
НАЦИОНАЛЬНЫЙ
СТАНДАРТ
РОССИЙСКОЙ
ФЕДЕРАЦИИ
|
ГОСТ
Р
53684-2009
|
АППАРАТЫ
КОЛОННЫЕ
Технические требования
|
Москва
Стандартинформ
2011
|
Предисловие
Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены
Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. № 184-ФЗ «О техническом регулировании», а
правила применения национальных стандартов Российской Федерации - ГОСТ Р
1.0-2004 «Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения»
Сведения
о стандарте
1 РАЗРАБОТАН ЗАО «Петрохим Инжиниринг» (ЗАО «ПХИ»), ОАО
«Всероссийский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт
нефтяного машиностроения» (ОАО «ВНИИНЕФТЕМАШ»)
2
ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 023 «Техника и технологии
добычи и переработки нефти и газа»
3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по
техническому регулированию и метрологии от 15 декабря 2009 г. № 1072-ст
4 В настоящем стандарте учтены основные нормативные положения
следующих международных стандартов:
- Директива 97/23/ЕС Европейского парламента и совета от 29 мая
1997 г. по сближению законодательств государств-членов, касающегося
оборудования, работающего под давлением в части выбора материалов, требований к
конструкции, изготовлению и испытаниям;
- Европейский стандарт ЕН 13445-2002 «Сосуды, работающие под
давлением без огневого подвода теплоты» (EN
13445-2002 «Unfired Pressure Vessels») в части выбора
материалов, требований к конструкции, изготовлению и испытаниям
5
ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
Информация об изменениях к настоящему
стандарту публикуется в ежегодно издаваемом информационном
указателе «Национальные стандарты», а текст изменений
и поправок - в ежемесячно издаваемых информационных
указателях «Национальные стандарты». В случае
пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта
соответствующее уведомление будет опубликовано в
ежемесячно издаваемом информационном указателе «Национальные
стандарты». Соответствующая информация, уведомления
и тексты размещаются также в информационной
системе общего пользования - на официальном сайте
Федерального агентства по техническому регулированию
и метрологии в сети Интернет
СОДЕРЖАНИЕ
1 Область применения. 2
2 Нормативные ссылки. 2
3 Классификация и типы колонных
аппаратов. 3
4 Обозначения. 6
5 Требования к конструкции. 7
6 Требования к материалам.. 9
7 Требования к изготовлению.. 10
8 Сварка и сварные соединения. 13
9 Гидравлическое испытание. 13
10 Термическая обработка. 14
Библиография. 14
|
ГОСТ Р 53684-2009
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
АППАРАТЫ
КОЛОННЫЕ
Технические
требования
Columns. Technical requirements
Дата введения - 2011-01-01
1
Область применения
Настоящий стандарт распространяется на колонные аппараты,
предназначенные для применения в технологических установках
нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической, газовой и других смежных
отраслей промышленности для проведения тепло- и массообменных процессов при
контакте пара (газа) и жидкости (возможно присутствие нескольких жидких фаз),
также и в присутствии дисперсной твердой фазы (в промывных аппаратах) и
устанавливает основные технические требования к их проектированию,
изготовлению, контролю, испытаниям и приемке.
В дополнение к требованиям настоящего стандарта следует
руководствоваться нормами и правилами промышленной безопасности [1].
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие
стандарты:
ГОСТ Р
52630-2006 Сосуды и аппараты стальные сварные. Общие технические условия
ГОСТ
Р 52857.1-2007 - ГОСТ
Р 52857.12-2007 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность
ГОСТ
Р 51273-99 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность.
Определение расчетных усилий для аппаратов колонного типа от ветровых нагрузок
и сейсмических воздействий
ГОСТ
Р 51274-99 Сосуды и аппараты. Аппараты колонного типа. Нормы и методы
расчета на прочность
ГОСТ 9617-76 Сосуды и аппараты.
Ряды диаметров
Примечание
- При
пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных
стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте
Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети
Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю «Национальные
стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по
соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным
в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании
настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным)
стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором
дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.
3
Классификация и типы колонных аппаратов
Колонные аппараты - цилиндрические вертикальные сосуды постоянного
или переменного сечения, оснащенные внутренними тепло- и массообменными
устройствами (тарелками или насадкой), а также вспомогательными узлами (ввода
жидкости и пара, распределителями жидкости и пара, аккумуляторными устройствами
для сбора жидкости, устройствами для размещения насадочных элементов и т.д.),
обеспечивающими проведение технологического процесса [ректификации, абсорбции,
экстрактивной ректификации, экстракции (при взаимодействии жидкость-жидкость),
прямого теплообмена между паром (газом) и жидкостью и др.].
Для возможности доступа и монтажа внутренних устройств колонны
диаметром менее 1000 мм выполняются царговыми.
В колоннах может поддерживаться различное давление. В зависимости
от применяемого давления колонные аппараты подразделяются на атмосферные,
вакуумные и аппараты, работающие под давлением.
Давление определяется технологическим процессом, происходящим в
аппарате.
К атмосферным колоннам обычно относят колонны, в верхней части
которых давление близко к атмосферному. Давление в нижней части колонн выше
верхнего на величину гидравлического сопротивления внутренних устройств.
Пример исполнения атмосферной колонны приведен на рисунке 1. Колонна оснащена тарелками.
В вакуумных колоннах абсолютное давление в верхней части может
достигать от 14 до 18 мм рт.ст. (от 1,87 до 2,4 кПа) и менее. Внутренние
устройства вакуумных колонн обеспечивают перепад гидравлического сопротивления
по колонне от верха до ввода сырья от 10 до 20 мм рт.ст. (от 1,33 до 2,66 кПа)
и ниже.
Пример исполнения вакуумной колонны приведен на рисунке 2. Колонна оснащена насадкой и
тарелками.
В колоннах, работающих под давлением (рисунок 3), давление вверху может достигать величин от нескольких
атмосфер до нескольких десятков атмосфер.
Настоящий стандарт применяют совместно с ГОСТ Р
52630.
Рисунок 1 - Пример исполнения атмосферной тарельчатой колонны
Рисунок 2 - Пример исполнения вакуумной колонны с насадкой и
тарелками
Рисунок 3 - Пример исполнения колонны под давлением
4
Обозначения
В настоящем стандарте применены следующие обозначения:
а - относительная овальность корпуса аппарата;
b1 - ширина нижнего опорного кольца;
b2 - выступающая ширина нижнего опорного кольца;
b3 - длина верхнего опорного элемента;
b4 - ширина верхнего опорного элемента;
b5 - минимальное расстояние между двумя смежными ребрами;
b6 - максимальное расстояние между двумя смежными ребрами;
D - внутренний диаметр аппарата;
DH -
наружный диаметр аппарата;
Do -
внутренний диаметр опорной обечайки;
Dб - диаметр окружности фундаментных болтов;
е - расстояние от оси фундаментного болта до наружной поверхности
опорной обечайки;
h - высота опорного узла;
S - толщина стенки обечайки;
S1 -толщина стенки днища;
s - исполнительная толщина стенки аппарата;
sо - исполнительная толщина стенки опорной обечайки;
sк - исполнительная толщина нижнего опорного кольца;
s2 - исполнительная толщина верхнего опорного кольца;
s4 - исполнительная толщина ребра.
5 Требования к
конструкции
5.1 Общие требования
5.1.1 Конструкция аппарата должна обеспечить заданный режим
эксплуатации, быть технологичной, надежной в течение срока службы, обеспечивать
безопасность при изготовлении, монтаже и эксплуатации, предусматривать
возможность контроля технического состояния аппарата.
5.1.2 Срок службы аппарата должен устанавливаться разработчиком
аппарата и указываться в технической документации.
5.1.3 Расчет на прочность аппаратов и их элементов следует
проводить в соответствии с ГОСТ
Р 52857.1 - ГОСТ
Р 52857.12, ГОСТ
Р 51274, ГОСТ
Р 51273.
При расчете колонных аппаратов снеговые нагрузки не учитываются.
5.1.4 Аппараты, которые не могут транспортироваться в собранном
виде, должны проектироваться из частей, соответствующих по габариту требованиям
к перевозке транспортными средствами. Деление аппарата на транспортируемые
части следует указывать в технической документации.
5.1.5 Аппараты, транспортируемые в собранном виде, а также
отдельные транспортируемые части аппарата должны иметь строповые устройства
(захватные приспособления) для проведения погрузочно-разгрузочных работ,
подъема и установки аппаратов в проектное положение. Допускается использовать
для этих целей технологические штуцера, горловины, уступы, бурты и другие
конструктивные элементы аппаратов при подтверждении расчетом на прочность.
Конструкция, места расположения строповых устройств и
конструктивных элементов для строповки, их количество, схема строповки
аппаратов и их транспортируемых частей должны быть указаны в технической
документации.
5.1.6 Базовые диаметры аппаратов рекомендуется принимать по ГОСТ 9617.
5.2 Требования к элементам корпусов аппаратов
5.2.1 Днища, крышки и переходы аппаратов принимаются по ГОСТ Р
52630 (подраздел 4.2).
5.2.2 Люки, лючки и штуцера принимаются по ГОСТ 52630 (подраздел
4.3).
5.2.3 Расположение отверстий - в соответствии с ГОСТ 52630
(подраздел 4.4).
5.3 Требования к опорам колонных аппаратов
5.3.1 Опорные обечайки колонных аппаратов представлены на рисунке 4.
Рисунок 4 - Основные конструкции вертикальных опор аппаратов
5.3.2 Цилиндрическую опору следует присоединять к днищу аппарата
таким образом, чтобы средние диаметры цилиндрических обечаек корпуса и опоры
совпадали или расстояния между этими осями были минимальными (рисунок 5).
В случае смещения осей обечайки корпуса и опоры необходимо
проверить прочность опорной обечайки с учетом дополнительных напряжений из-за
смещения этих осей.
Рисунок 5 - Узел стыковки опорной обечайки и днища аппарата
5.3.3 Основные конструкции опорных узлов приведены на рисунке 6.
Рисунок 6 - Конструкции опорных узлов
5.4 Допускается установка колонных аппаратов на иные типы опор
(стойки, лапы и др.) по указанию проектной организации.
6 Требования к материалам
6.1 При выборе материалов для изготовления колонных аппаратов
следует учитывать расчетное давление, температуру стенки, химический состав и
характер среды, технологические свойства и коррозионную стойкость материалов.
Колонные аппараты, как правило, устанавливаются на открытой
площадке, поэтому при выборе материалов также необходимо учитывать среднюю
температуру наиболее холодной пятидневки данного района с обеспеченностью 0,92
(СНиП 23-01) [2]. При этом пуск, остановка и испытания на
герметичность выполняются в соответствии с «Регламентом проведения в зимнее
время пуска (остановки) или испытания на герметичность сосудов» по ГОСТ Р
52630 (приложение М).
6.2 Требования к основным материалам, пределы их применения,
назначение, условия применения, виды испытаний должны удовлетворять ГОСТ Р
52630.
6.3 Элементы, привариваемые непосредственно к корпусу колонного
аппарата изнутри или снаружи (цилиндрические и конические опоры, подкладки под
элементы металлоконструкций, опорные кольца под тарелки и др.), следует изготавливать
из материалов того же структурного класса, что и корпус.
6.4 В колонных аппаратах, изготовленных из коррозионно-стойких
сталей, допускается использовать цилиндрические или конические опоры из
углеродистых сталей при условии, что к корпусу колонны приваривается переходная
обечайка из коррозионно-стойкой стали высотой, определяемой расчетом.
6.5 В аппаратах из углеродистой стали полотна тарелок, клапаны,
другие внутренние съемные детали и внутренний крепеж должны быть изготовлены из
коррозионно-стойкой стали.
7 Требования к
изготовлению
7.1 Общие требования
7.1.1 Перед изготовлением, монтажом следует проводить входной
контроль основных и сварочных материалов и полуфабрикатов.
7.1.2 Требования к маркировке материалов, принятых к изготовлению
аппаратов, а также к качеству поверхности элементов корпуса принимаются по ГОСТ Р
52630.
7.1.3 Предельные отклонения размеров принимаются в соответствии с
ГОСТ 52630 (пункт 6.1.7).
7.2 Корпуса
7.2.1 После сборки и сварки обечаек корпус (без днищ) должен
удовлетворять следующим требованиям:
а) отклонение по длине - не более ± 0,3 % номинальной длины, но
не более ± 50
мм;
б) отклонение от прямолинейности - не более 2 мм на длине 1 м, но
не более 30 мм при длине корпуса свыше 15 м.
При этом местная непрямолинейность не учитывается:
- в местах сварных швов;
- в зоне вварки штуцеров и люков в корпус;
- в зоне сопряжения разнотолщинных обечаек корпуса, выполненного с
учетом допустимых смещений кромок в кольцевых швах аппарата.
7.2.2 Отклонение внутреннего (наружного) диаметра корпуса аппарата
в местах установки тарелок или других внутренних устройств допускается не более
±0,5 % номинального диаметра, если в технической документации не оговорены
более жесткие требования.
7.2.3 Относительная овальность корпуса аппарата измеренная в
соответствии с ГОСТ Р
52630, пункт 6.2.4) в местах установки тарелок или других внутренних
устройств не должна превышать ± 0,5 %, если в технической документации не оговорены более жесткие
требования.
7.2.4 Отклонения остальных размеров корпусов, кроме указанных
выше, определяются по ГОСТ Р
52630.
7.3 Днища, фланцы, штуцера, люки, укрепляющие кольца
7.3.1 Указанные элементы корпусов аппаратов изготавливаются в
полном соответствии с ГОСТ Р
52630 (подразделы 6.3 - 6.5).
7.4 Предельные отклонения размеров аппаратов, их сборочных единиц
и деталей от номинальных должны соответствовать приведенным на рисунке 7.
Рисунок 7 - Предельные отклонения размеров аппаратов, их сборочных
единиц и деталей
7.5 Внутренние тепло- и массообменные контактные устройства
тарельчатого типа (тарелки)
7.5.1 Тарелки должны изготавливаться в соответствии с требованиями
настоящего стандарта и проекта.
7.5.2 Опорные детали тарелок должны быть приварены к корпусу
аппарата сплошным односторонним верхним швом, если иное не указано в проектной
документации.
7.5.3 Отклонение от перпендикулярности опорных деталей тарелок,
привариваемых к корпусу аппарата, коси корпуса, относительно которой
установлены устройства (риски) для выверки вертикальности его на монтажной
площадке, не должно превышать значений, указанных в таблице 1.
Таблица
1 - Отклонения от перпендикулярности опорных деталей тарелок
В миллиметрах
Тип тарелок
|
Внутренний диаметр
колонного аппарата
|
Отклонение
перпендикулярности
|
Тарелки провальные:
решетчатые и другие
|
До 2000
|
± 2
|
От 2000 до 3000
|
± 3
|
Тарелки с
переливами: клапанные, ситчатые, ситчатые с отбойными элементами,
центробежные и другие
|
До 3000
|
± 3
|
От 3000 до 6000
|
± 4
|
От 6000 и более
|
± 5
|
7.5.4 Результаты замеров фактических отклонений от
перпендикулярности опорных деталей тарелок заносятся в формуляр, заверенный
отделом технического контроля завода-изготовителя. Формуляр прилагается к
паспорту аппарата.
7.5.5 Отклонение по шагу между соседними тарелками не должно
превышать ± 3
мм. Отклонение по высоте нижней тарелки не должно превышать ± 5
мм от нижней кромки обечайки корпуса и ± 15 мм до верхней тарелки,
при этом для промежуточных тарелок оно пропорционально изменяется (рисунок 7).
7.5.6 Допуск на минимальное расстояние от сливной перегородки до
вертикальной поверхности уголка приемного кармана (успокаивающей планки) - (+10
мм и минус 5 мм).
Допуск на расстояние от нижней кромки сливной перегородки до
поверхности нижележащей тарелки при заглубленном приемном кармане - ± 5
мм на 1 м длины перегородки, но не более ± 15 мм на всю длину, а при
отсутствии заглубленного кармана и наличии успокаивающей планки - ± 5
мм.
7.5.7 Штампованные детали тарелок должны быть чистыми, без трещин,
надрывов, заусенцев.
7.5.8 Сварные швы опорных деталей тарелки, перекрываемые съемными
деталями (полотнами и другими элементами), должны быть зачищены заподлицо с
основным металлом.
7.5.9 Секции (полотна) тарелок могут изготавливаться сварными, при
этом швы должны быть зачищены с двух сторон заподлицо с основным металлом.
7.5.10 Общий прогиб установленной тарелки не должен превышать
значений, указанных в таблице 2.
Таблица
2 - Прогиб установленной тарелки
В миллиметрах
Внутренний диаметр колонного аппарата
|
Прогиб тарелки
|
До 3000
|
3,0
|
От 3000 до 4000
|
4,0
|
От 4000 и более
|
5,0
|
7.6 Царговые колонны
7.6.1 Отклонение от параллельности уплотнительных поверхностей
фланцев царг после механической обработки не должно превышать 0,4 мм на 1 м
диаметра (рисунок 8), но не более 1
мм на диаметр царги.
Отклонение от перпендикулярности уплотнительных поверхностей
фланцев царг к образующей обечайки не должно превышать 0,6 мм на 1 м высоты
царги (рисунок 8), но не более 2 мм
на всю высоту царги.
Рисунок 8 - Царга с фланцами
7.6.2 Отклонение от высоты царги с фланцами не должно превышать ± 2
мм на 1 м номинального размера, но не более ± 5 мм на всю высоту царги.
7.6.3 Царги колонн с фланцами, имеющими уплотнительные поверхности
«шип-паз» или «выступ-впадина», для удобства установки прокладки следует
выполнять так, чтобы фланцы с пазом или впадиной были нижними.
8 Сварка и сварные
соединения
8.1 Аппараты могут быть изготовлены с применением всех видов
промышленной сварки за исключением газовой.
8.2 Требования к сварке и сварным соединениям должны
соответствовать ГОСТ Р
52630 (подраздел 6.8).
8.3 Сварные соединения
8.3.1 Продольные и кольцевые стыковые сварные швы корпуса должны
выполняться с полным проваром, включая швы приварки днищ.
8.3.2 Условия применения угловых и тавровых соединений штуцеров,
люков, фланцев регламентируются ГОСТ Р
52630 (пункт 6.9.1).
8.3.3 Нахлесточные сварные швы допускаются только для приварки
укрепляющих колец и опорных элементов.
8.3.4 Допускается пересечение стыковых швов корпуса угловыми швами
приварки внутренних и внешних устройств (опорных элементов, тарелок, рубашек,
перегородок и т.п.) при условии контроля перекрываемого шва корпуса
радиографическим или ультразвуковым методом.
8.4 Требования к сварным соединениям и к качеству сварных
соединений по ГОСТ Р
52630 (подразделы 6.9 и 6.10).
8.5 Методы контроля сварных соединений по ГОСТ Р
52630.
8.5.1 Объем контроля сварных швов вакуумных колонн неразрушающими
методами составляет ³ 25 %.
9 Гидравлическое
испытание
Гидравлическое испытание колонных аппаратов на
заводе-изготовителе, как правило, производится в горизонтальном положении.
Величина пробного давления аппарата при его испытании в
вертикальном и горизонтальном положении одинаковая, если в процессе
эксплуатации аппарата гидростатическое давление столба жидкости отсутствует
(аппарат полностью не заполняется жидкостью).
При испытании аппарата в горизонтальном положении на
заводе-изготовителе последний должен проверить прочность корпуса колонны с
учетом принятого способа опирания аппарата.
10 Термическая обработка
Термическая обработка колонного аппарата (или его частей) при
необходимости осуществляется в соответствии с ГОСТ Р
52630 (подраздел 6.11).
Библиография
[1]
|
ПБ
03-576-03
|
Правила устройства и
безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением
|
[2]
|
СНиП 23-01-99
|
Строительная климатология
|
Ключевые слова: колонные аппараты, тепло- и массообменные
контактные устройства, конструирование, материалы, изготовление, контроль и
испытания