结构设计总监岗位职责任职要求

结构设计总监岗位职责

岗位职责与任职要求》

任职要求:

1、具有10年以上公路山体隧道设计经验,具备丰富的独立完成公路矿山法隧道设计能力;

2、有6项以上大长矿山法隧道专业负责人工作经验;

3、有一项以上大长矿山法隧道项目负责人工作经验,同时具有较强的带领团队能力;

4、拥有高级工程师(隧道工程方向)及以上职称优先考虑;

5、拥有一级注册土木工程师(岩土)或一级注册结构工程师优先考虑。

结构设计总监岗位

篇2:普通砖混结构设计技术措施

1.结构设计说明

主要是设计依据,抗震等级,人防等级,地基情况及承载力,防潮做法,活荷载值,材料等级,施工中的注意事项,选用详图,通用详图或节点,以及在施工图中未画出而通过说明来表达的信息。如:正负零以下应采用水泥砂浆,以上采用混合砂浆。等等。

2.各层的结构布置图,包括:

(1).预制板的布置(板的选用、板缝尺寸及配筋)。标注预制板的块数和类型时,不要采用对角线的形式。因为此种方法易造成线的交叉,宜采用水平线或垂直线的方法,相同类型的房间直接标房间类型号。应全楼统一编号,可减少设计工作量,也方便施工人员看图。板缝尽量为40,此种板缝可不配筋或加一根筋。布板时从房间里面往外布板,尽量采用宽板,现浇板带留在靠窗处,现浇板带宽最好≥200(考虑水暖的立管穿板)。如果构造上要求有整浇层时,板缝应大于60。整浇层厚50,配双向φ6@250,混凝土C20。应采用横墙或横纵墙(横墙为主)混合承重方案,抗坍塌性能好。构造柱处不得布预制板。建议使用PMCAD的人工布板功能布预制板,自动布板可能不能满足用户的施工图要求,仅能满足定义荷载传递路线的要求。对楼层净高很敏感、跨度超过6.9米或不符合模数时可采用SP板,SP板120厚可做到7.2米跨。

(2).现浇板的配筋(板上、下钢筋,板厚尺寸)。尽量用二级钢包括直径φ10的二级钢。钢筋宜大直径大间距,但间距不大于200,间距尽量用200。(一般跨度小于6.6米的板的裂缝均可满足要求)。跨度小于2米的板上部钢筋不必断开,钢筋也可不画,仅说明钢筋为双向双排φ8@200。板上下钢筋间距宜相等,直径可不同,但钢筋直径类型也不宜过多。顶层及考虑抗裂时板上筋可不断,或50%连通,较大处附加钢筋。一般砖混结构的过街楼处板应现浇,并且钢筋双向双排布置。板配筋相同时,仅标出板号即可。一般可将板的下部筋相同和部分上部筋相同的板编为一个板号,将不相同的上部筋画在图上。当板的形状不同但配筋相同时也可编为一个板号。宜全楼统一编号。当考虑穿电线管时,板厚≥120,不采用薄板加垫层的做法。电的管井电线引出处的板因电线管过多有可能要加大板厚。宜尽量用大跨度板,不在房间内(尤其是住宅)加次梁。说明分布筋为φ6@250,温度影响较大处可为φ8@200。板顶标高不同时,板的上筋应断开或倾斜通过。现浇挑板阳角加辐射状附加筋(包括内墙上的阳角)。现浇挑板阴角的板下应加斜筋。顶层应建议甲方采用现浇楼板,以利防水,并加强结构的整体性及方便装饰性挑沿的稳定。外露的挑沿、雨罩、挑廊应每隔10~15米设一10mm的缝,钢筋不断。尽量采用现浇板,不采用予制板加整浇层方案。卫生间做法可为70厚+10高差(取消垫层)。8米以下的板均可以采用非预应力板。L、T或十字形建筑平面的阴角处附近的板应现浇并加厚,并双向双排配筋,附加45度的4根16的抗拉筋。现浇板的配筋建议采用PMCAD软件自动生成,一可加快速度,二来尽量减小笔误。自动生成楼板配筋时建议不对钢筋编号,因工程较大时可能编出上百个钢筋号,查找困难,如果要编号,编号不应出房间。配筋计算时,可考虑塑性内力重分布,将板上筋乘以0.8~0.9的折减系数,将板下筋乘以1.1~1.2的放大系数。值得注意的是,按弹性计算的双向板钢筋是板某几处的最大值,按此配筋是偏于保守的,不必再人为放大。支承在外墙上的板的负筋不宜过大,否则将对砖墙产生过大的附加弯距。一般:板厚>150时采用φ10@200;否则用φ8@200。PMCAD生成的板配筋图应注意以下几点:1.单向板是按塑性计算的,而双向板按弹性计算,宜改成一种计算方法。2.当厚板与薄板相接时,薄板支座按固定端考虑是适当的,但厚板就不合适,宜减小厚板支座配筋,增大跨中配筋。3.非矩形板宜减小支座配筋,增大跨中配筋。4.房间边数过多或凹形板应采用有限元程序验算其配筋。PMCAD生成的板配筋图为PM?.T。板一般可按塑性计算,尤其是基础底板和人防结构。但结构自防水、不允许出现裂缝和对防水要求严格的建筑,如坡、平屋顶、橱厕、配电间等应采用弹性计算。室内轻隔墙下一般不应加粗钢筋,一是轻隔墙有可能移位,二是板整体受力,应整体提高板的配筋。只有垂直单向板长边的不可能移位的隔墙,如厕所与其他房间的隔墙下才可以加粗钢筋。坡屋顶板为偏拉构件,应双向双排配筋。

(3).圈梁、构造柱布置及其剖面详图。圈梁要浇圈闭合拉通,穿过中间走廊,并隔一定距离将截面加强。注意圈粱(包括地基圈梁)在外墙楼梯、入口等处可能被截断,应在相应位置附加一道并满足搭接长度。坡屋顶为双层圈梁。单层空旷房屋层高超过4米宜在窗顶处增加一道圈梁。说明圈梁、构造柱纵筋的搭接及锚固长度。构造柱箍筋在上下端应加密。说明构造柱生根何处,当地面为刚性地面时,应将构造柱伸至基底。较大洞口两侧宜加构造柱(2.4米以上)。构造柱与下层相同的,可不标构造柱编号,但应在图中说明。圈梁、构造柱纵筋宜采用一级钢筋。为减少圈梁受温度变化的影响,和清水砖墙的立面效果,360外墙圈梁的外侧宜有120砖墙。设置构造柱后必须设置圈梁或暗圈梁。设置圈梁不一定设构造柱。斜交砖墙的交接处应增设构造柱,且构造柱间距不宜大于层高。建筑四角包括阴角,考虑到应力复杂和应力集中,应增大截面和配筋。请参照《设置钢筋混凝土构造柱多层砖房抗震技术规程JGJ/T13-94》

(4).过梁布置。核算圈梁下的高度是否足够放预制过梁,如果不够,则应圈梁兼过梁或圈梁局部加高。尽量采用过梁与圈梁整浇方式。此法方便施工并对抗震有利。当过梁与柱或构造柱相接时,柱应甩筋,过梁现浇。过梁配筋不得过小,以考虑地震时过梁上墙体出现裂缝不能形成拱的作用。当有大梁压在过梁上时,过梁一般用较大截面,兼梁垫用。过梁支承长度改360,并应验算过梁下砌体的局部承压。360墙可用一120矩形过粱加一120带挑沿过粱。现浇过梁荷载取值参见《砌体结构设计规范GBJ3-88》

(5).雨蓬、阳台、挑檐布置和其剖面详图。注意:雨棚和阳台的竖板现浇时,最小厚度应为80,否则难以施工。竖筋应放在板中部。当做双排筋时,高度900时,最小板厚120。阳台的竖板应尽量预制,与挑板的预埋件焊接。雨棚和阳台上有斜的装饰板时,板的钢筋放斜板的上面,并通过水平挑板的下部锚入墙体圈梁(即挑板双层布筋)。两侧的封板可采用泰柏板封堵,钢筋与泰柏板的钢丝焊接,不必采用混凝土结构。阳台的门联窗处窗台应使用轻体材料砌筑,方便以后装修时凿掉。挑板挑出长度大于2米时宜配置板下构造筋。挑板内跨板上筋长度应大于等于挑板出挑长度,尤其是挑板端部有集中荷载时。内挑板端部宜加小竖沿,防止清扫时灰尘落下。当顶层阳台的雨搭为无组织排水时,雨搭出挑长度应大于其下阳台出挑长度100。挑板配筋应有余地,并应采用大直径钢筋,防止踩弯。挑板内跨板跨度较小,跨中可能出现负弯距,应将挑板支座的负筋伸过全跨。

(6).楼梯布置。采用*型斜线表示楼梯间,并注明楼梯间另详。尽量用板式楼梯,方便设计及施工,也较美观。

(7).板顶标高。可在图名下说明大多数的板厚及板顶标高,厨厕及其它特殊处在其房间上另外标明。

(8).梁布置及其下的梁垫布置。也可在梁支座处将梁加宽至500来代替梁垫。

(9).板上开洞(厨、厕、电气及设备)洞口尺寸及其附加筋,附加筋不必一定锚入板支座,从洞边锚入La即可。板上开洞的附加筋,如果洞口处板仅有正弯距,可只在板下加筋;否则应在板上下均加附加筋。留筋后浇的板宜用虚线表示其范围,并注明用提高一级的膨胀混凝土浇筑。未浇筑前应采取有效支承措施。住宅跃层楼梯在楼板上所开大洞,周边不宜加梁,应采用有限元程序计算板的内力和配筋。板适当加厚,洞边加暗梁。

(10).屋面上人孔、通气孔位置及详图。

(11).在平面图上不能表达清楚的细节要加剖面,可在建筑墙体剖面做法的基础上,对应画结构详图。

3.基础平面图及详图:

(1).在墙下条基宽度较宽(大于2米,部分地区可能更窄)或地基不均匀及地基较软时宜采用柔性基础。应考虑节点处基础底面积双向重复使用的不利因素,适当加宽基础。

(2).当基础上留洞、首层开大洞的洞口宽度大于洞底至基底高度时,如要考虑洞口范围内地基的承载力,洞口下基础应做暗梁。或将基础局部降低。

(3).素混凝土基础下不必做垫层,但其内有暗梁时应注明底部钢筋保护层厚为70,或做垫层。地下水位较高时或冬季施工时,不得做灰土基础。刚性基础一般300厚。

(4).建筑地段较好,基础埋深大于3米时,应建议甲方做地下室。地下室底板,当地基承载力满足设计要求时,可不再外伸。地下室内墙可采用砖墙,外墙宜用混凝土墙。每隔30~40米设一后浇带,并注明两个月后用微膨胀混凝土浇注。不应设局部地下室,且地下室应有相同的埋深。地下室顶板应考虑施工时材料堆积荷载。

(5).地面以下墙体如被管沟消弱较多,应考虑抗震的不利影响,地下墙体宜加厚。

(6).抗震缝、伸缩缝在地面以下可不设缝。但沉降缝两侧墙体基础一定要分开。

(7).新建建筑物基础不宜深于周围已有基础。如深于原有基础,其基础间的净距应不少于基础之间的高差的1.5至2倍。

(8).条形基础偏心不能过大,柔性基础必要时可作成三面支承一面自由板(类似筏基中间开洞)。一般情况下,基础底部不应因荷载的偏心而与地基脱开。

(9).当有独立柱基时,独立基础受弯配筋不必满足最小配筋率要求,除非此基础非常重要,但配筋也不得过小。独立基础是介于钢筋混凝土和素混凝土之间的结构。

(10).基础圈梁在建筑入口处或底层房间地面下降处应调低标高。当基础圈梁顶标高为-0.060时可取消防潮层。当地基不均匀时基底应增设一道基础圈梁。

(11).基础平面图上应加指北针。

(12).基础底板混凝土不宜大于C30。

(13).在软土地基上的建筑应控制建筑的总沉降量,在地基较不均匀地区应控制建筑的沉降差,砖混结构对差异沉降很敏感。因建筑的实际沉降和计算值是有差异的,很难算准,所以应从构造上入手,采用整体性强的基础形式。

(14).可用JCCAD软件自动生成基础布置和基础详图。应注意,在使用砖混抗震验算菜单产生的砖混荷载生成基础图时,其墙下荷载为整片墙的平均压力,墙体各段的荷载差异较大时,荷载较大处的墙下基础是不安全的,应人工调整。生成的基础平面图名为JCPM.T,生成的基础详图名为JCxt?.T

请参照《建筑地基基础设计规范GBJ7-89》和各地方的地基基础规程。

4.暖沟图及基础留洞图:

(1).沟盖板在遇到楼梯间和电线管时下降(500),室外暖沟上一般有400厚的覆土。

(2).注明暖沟两侧墙体的厚度及材料作法。暖沟较深时应验算强度。

(3).基础留洞大于400的应加过梁,暖沟应加通气孔

(4).基础埋深较浅时暖沟入口底及基础留洞有可能比基础还低,此时基础应局部降低。

(5).首层有门洞处不能用挑砖支承沟盖板

(6).湿陷性黄土地区或膨胀土地区暖沟做法不同于一般地区。应按湿陷性黄土地区或膨胀土地区的特殊要求设计。

(7).暖沟一般做成1200宽,1000的在维修时偏小。

5.楼梯详图:

(1).应注意:梯梁至下面的梯板高度是否够,以免碰头,尤其是建筑入口处。

(2).梯段高度高差不宜大于20,以免易摔跤

(3).两倍的梯段高度加梯段长度约等于600。幼儿园楼梯踏步宜120高。

(4).楼梯折板、折梁阴角在下时纵筋应断开,并锚入受压区内La,折梁还应加附加箍筋

(5).楼梯的建筑做法一般与楼面做法不同,注意楼梯板标高与楼面板的衔接。

(6).楼梯梯段板计算方法:当休息平台板厚为80~100,梯段板厚100~130,梯段板跨度小于4米时,应采用1/10的计算系数,并上下配筋;当休息平台板厚为80~100,梯段板厚160~200,梯段板跨度约6米左右时,应采用1/8的计算系数,板上配筋可取跨中的1/3~1/4,并不得过大。此两种计算方法是偏于保守的。任何时候休息平台与梯段板平行方向的上筋均应拉通,并应与梯段板的配筋相应。

(7).注意当板式楼梯跨度大于5米时,挠度不容易满足。应注明加大反拱

6.梁、柱详图:

(1).梁上集中力处应附加箍筋和吊筋,宜优先采用附加箍筋。梁上小柱和水箱下,架在板上的梁,不必加附加筋。

(2).折梁阴角在下时纵筋应断开,并锚入受压区内La,还应加附加箍筋

(3).梁上有次梁时,应避免次梁搭接在主梁的支座附近,否则应考虑由次梁引起的主梁抗扭,或增加构造抗扭纵筋和箍筋。

(4).有圆柱时,地下部分应改为方柱,方便施工。圆柱纵筋根数最少为8根,箍筋用螺旋箍,并注明端部应有一圈半的水平段。方柱箍筋宜使用井字箍,并按规范加密。角柱应增大纵筋并全柱高加密箍筋。幼儿园不宜用方柱。

(5).原则上柱的纵筋宜大直径大间距,但间距不宜大于200。梁纵筋宜小直径小间距,有利于抗裂,但应注意钢筋间距要满足要求,并与梁的断面相应。布筋时应将纵筋等距,箍筋肢距可不等。

(6).梁高大于300,并与构造柱相连接的进深梁,在梁端1.5倍梁高范围内箍筋宜加密。端部与框架梁相交或弹性支承在墙体上的次梁,梁端支座可按简支考虑,但梁端箍筋应加密。

(7).考虑抗扭的梁,纵筋间距不应大于300和梁宽,即要求加腰筋,并且纵筋和腰筋锚入支座内La。箍筋要求同抗震设防时的要求。

(8).反梁的板吊在梁底下,板荷载宜由箍筋承受,或适当增大箍筋。梁支承偏心布置的墙时宜做下挑沿。

(9).挑梁宜作成等截面(大挑梁外露者除外)。与挑板不同,挑梁的自重占总荷载的比例很小,作成变截面不能有效减轻自重。变截面挑梁的箍筋,每个都不一样,难以施工。变截面梁的挠度也大于等截面梁。挑梁端部有次梁时,注意要附加箍筋或吊筋。

(10).梁上开洞时,不但要计算洞口加筋,更应验算梁洞口下偏拉部分的裂缝宽度。一般挑梁根部不必附加斜筋,除非受剪承载力不足。梁从构造上能保证不发生冲切破坏和斜截面受弯破坏。

(11).梁净高大于500时,宜加腰筋,间距200,否则易出现垂直裂缝。挑梁出挑长度小于梁高时,应按牛腿计算。

(12).梁应按层编号,如L-1-**,1指1层,**为梁的编号。

7.关于墙体问题:楼梯间的墙体水平支撑较弱,顶层墙体较高,在8度和9度时,顶层楼梯间横墙和外墙宜沿墙高每隔500设2φ6的通长筋,9度时,在休息平台处宜增设一钢筋带。顶层,为防止墙体裂缝,可采取如下措施:保温层聚苯板由45加厚。为防止聚苯板在施工时被踩薄,可用水泥聚苯板代替普通聚苯板。圈梁加高,纵筋直径加大。架设隔热层,不采用现浇板带加预制板(为了解决挑檐抗倾覆)的方式。顶部山墙全部、纵墙端部(宽度为建筑宽度B/4范围)在过梁以上范围加钢筋网片。构造柱至洞口的墙长度小于300时,应全部做成混凝土的,否则难以砌筑。小截面的墙(<600)如窗间墙应做成混凝土的。否则无法砌墙或受压强度不够。注意:在砖混结构中(尤其是3层及以下),可以取消部分横墙,改为轻隔墙,以减轻自重和地震力,减小基础开挖,也方便以后的房间自由分隔,不必每道墙均为砖墙。多层砌体房屋的局部尺寸限值过严,一般工程难以满足,在增设构造柱后可放宽。

8.重点注意:

(1).抗震验算时不同的楼盖及布置(整体性)决定了采用刚性、刚柔、柔性理论计算。抗震验算时应特别注意场地土类别。大开间房屋,应注意验算房屋的横墙间距。小进深房屋,应注意验算房屋的高宽比。外廊式或单面走廊建筑的走廊宽度不计入房间宽度。应加强垂直地震作用的设计,从震害分析,规范要求的垂直地震作用明显不足。

(2).雨蓬、阳台、挑沿及挑梁的抗倾覆验算,挑梁入墙长度为1.2L(楼层)、2L(屋面)。大跨度雨蓬、阳台等处梁应考虑抗扭。考虑抗扭时,扭矩为梁中心线处板的负弯距乘以跨度的一半。

(3).梁支座处局部承压验算(尤其是挑梁下)及梁下梁垫是否需要(6米以上的屋面梁和4.8米以上的楼面梁一般要加)。支承在独立砖柱上的梁,不论跨度大小均加梁垫。与构造柱相连接的梁进行局部抗压计算时,宜按砌体抗压强度考虑。梁垫与现浇梁应分开浇注。局部承压验算应留有余地。

(4).由于某些原因造成梁或过梁等截面较大时,应验算构件的最小配筋率。

(5).较高层高(5米以上)的墙体的高厚比验算,不能满足时增加一道圈梁。

(6).楼梯间和门厅阳角的梁支撑长度为500,并与圈梁连接。

(7).验算长向板或受荷面积较大的板下预制过梁承载力。

(8).跨度超过6米的梁下240墙应加壁柱或构造柱,跨度不宜大于6.6米,超过时应采取措施。如梁垫宽小于墙宽,并与外墙皮平,以调整集中力的偏心。

(9).当采用井字梁时,梁的自重大于板自重,梁自重不可忽略不计。周边一般加大截面的边梁或构造柱。

(10).问清配电箱的位置,防止配电箱与洞口相临,如相临,洞口间墙应大于360,并验算其强度。否则应加一大跨度过梁或采用混凝土小墙垛,小墙垛的顶、底部宜加大断面。严禁电线管沿水平方向埋设在承重墙内。

(11).电线管集中穿板处,板应验算抗剪强度或开洞。竖向穿梁处应验算梁的抗剪强度。

(12).构件不得向电梯井内伸出,否则应验算是否能装下。

(13).验算水箱下、电梯机房及设备下结构强度。水箱不得与主体结构做在一起。

(14).当地下水位很高时,砖混结构的暖沟应做防水。一般可做U型混凝土暖沟,暖气管通过防水套管进入室内暖沟。有地下室时,混凝土应抗渗,等级S6或S8,混凝土等级应大于等于C25,混凝土内应掺入膨胀剂。混凝土外墙应注明水平施工缝做法(阶梯式、企口式或加金属止水片),一般加金属止水片,较薄的混凝土墙做企口较难。

(15).上下层(含暖沟)洞口错开时,过粱上墙体有可能不能形成拱,所以过粱所受荷载不应按一般过粱所受荷载计算,并应考虑由于洞口错开产生的小墙肢的截面强度。

(16).突出屋面的楼电梯间的构造柱应向下延伸一层,不得直接锚入顶层圈梁。错层部位应采取加强措施。出屋面的烟筒四角应加构造柱或按97G329(七)P3地震区做法。女儿墙内加构造柱,顶部加压顶。出入口处的女儿墙不管多高,均加构造柱,并应加密。错层处可加一大截面圈梁,上下层板均锚入此圈梁。

(17).砖混结构的长度较长时应设伸缩缝。高差大于6米和两层时应设沉降缝。

(18).在地震区不宜采用墙梁,因地震时可能造成墙体开裂,墙和混凝土梁不能整体工作。如果采用,建议墙梁按普通混凝土梁设计。也不宜采用内框架。

(19).当建筑布局很不规则时,结构设计应根据建筑布局做出合理的结构布置,并采取相应的构造措施。如建筑方案为两端较大体量的建筑中间用很小的结构相连时(哑铃状),此时中间很小的结构的板应按偏拉和偏压考虑。板厚应加厚,并双层配筋。

(20).较大跨度的挑廊下墙体内跨板传来的荷载将大于板荷载的一半。挑梁道理相同。

(21).挑梁、板的上部筋,伸入顶层支座后水平段即可满足锚固要求时,因钢筋上部均为保护层,应适当增大锚固长度或增加一10d的垂直段。

(22).应避免将大梁穿过较大房间,在住宅中严禁梁穿房间。

(23).构造柱不得作为挑梁的根。

9.常用砖墙自重(含双面抹灰):120墙:2.86,240墙:5.24,360墙:7.62,490墙:9.99KN/M2。

10.关于降水问题:当有地下水时,应在图纸上注明采取降水措施,并采取措施防止周围建筑及构筑物因降水不能正常使用(开裂及下沉),及何时才能停止降水(通过抗浮计算决定)。

11.进行普通砖混结构设计时,设计人员还应掌握如下设计规范:建筑结构

篇3:化工高温设备结构设计

化工高温设备与安全生产息息相关,尤其是其中的高温结构,在设备的安全性和使用寿命两方面都起着决定性作用。本文将针对化工高温设备的特点对其结构设计方案和理念进行探讨,并分析其存在的问题。

化工产业经常会用到化工高温设备,设备使用温度也越来越高,往往因为蠕变或变形、位置偏离、结构弹性下降引起整体性能下降等,从而造成设备失效,引起严重的灾难事故。为了解决这些问题,本文从设计环节入手,尽力在设计方案上消除这些问题。

化工高温设备的特点

高温设备的运行温度要比金属材料本身的蠕变起始温度高,设备受温度的影响极大,必须将其蠕变问题列入设计考虑。不同种类的钢材考虑蠕变的最低温度不同,碳素钢为300~350℃,普通低合金钢为400℃,低合金铬钼钢为450℃,奥氏体不锈钢为550℃。

化工高温设备存在的问题

2.1.蠕变或变形问题

化工设备在高温环境下工作时,极可能出现蠕变和垫片、法兰的变形,会导致化工设备的损坏,因此尽可能减少或消除零件的蠕变和变形是化工高温设备的设计重点。

在高温设备结构设计中,可以采用增加隔热衬环的方法来降低材料的使用温度,具体方法为将隔热衬环安装于垫片和法兰的内侧对应位置。这种方法通过隔热衬环能有效隔离热量,降低螺栓、垫片、法兰这些零件的受热作用,令其受热温度不至于过高,还可以减小众多零部件之间的温差。当然对设备整体隔热衬里的方法也能有效地降低承压壳体或元件的使用温度,如高温环境中常使用的带隔热衬里的冷壁集气管等。这些效果能使高温设备的螺旋、垫片、法兰等零件的蠕变和变形大大减少或使零部件处于弹性变形的温度范围内,进而使化工高温设备获得更高的整体性能和更长的使用寿命。

2.2.膨胀自由的问题

因使用温度较高,金属材料热膨胀非常大,尤其是高温度常使用Ni-Cr奥氏体材料,其膨胀系数更大。故在热膨胀方向应采用让其自由膨胀的结构,使材料的受拉(或压)处于许用应力范围之内。常见有管壳式换热器中的膨胀节、高温填料函结构等。

2.3.偏离限定位置问题

高温运行的化工设备,其零件可能受高温影响而偏离,一旦偏离距离超过了负荷范围,设备的运行就会受到严重影响。为解决这一问题,可在设计时最大限度的应用套筒的特性,对螺旋、法兰和密封垫片的位置偏离能起到抑制作用。针对螺旋的位置偏离,可在设计时延长螺旋长度,令其和套筒更好地结合,这样一来令螺旋应力更稳定,更不易偏离限定位置;针对法兰的位置偏离,套筒可以增大对法兰轴的作用,令其向上的热膨胀现象得到改善;针对密封垫片的位置偏离,套筒则能起到保护作用,使其有效规避偏离超过负荷范围的现象。

2.4.结构弹性下降问题

高温会影响设备结构的弹性,结构弹性一旦下降,整个化工设备的性能都会下降,因此,高温设备设计时必须确保结构弹性的问题。应对这一问题的设计方案也是通过设置弹性垫圈来解决问题的,其效果和前文提到的套筒大致相同。在螺旋的对应位置设置弹性垫圈可以对热膨胀进行吸收,对法兰也能起到正面影响。在进行结构设计时一定要针对作用力加强控制,防止作用力超标将此结构整个压扁。

化工高温设备中易出问题零件的选择

在高温设备中,法兰是关键零件之一,其在连接时通常使用透镜式金属垫。当高温设备的温度逐渐升高时,法兰会由于自身的体积较大而升温缓慢,而较小的透镜垫温度则会迅速升高,由此产生的热膨胀受到法兰的拘束会产生相当大的热应力,这热应力和垫片所受的预紧应力形成合成应力,一旦合成应力超过屈服极限,就可能引起应力的松弛和垫片残余变形。相反,当高温设备的温度逐渐降低时,金属垫也比法兰的冷却速度更快,这时压力不足,会发生泄露的现象。如此升降温反复发生,几次之后的残余变形积累会大大削减原本的压紧力,最后发生严重的泄漏现象。

为了应对这种状况,在法兰的设计上应注意把其周向温度控制在一个相似的水平范围内,尤其是存在纵向隔板时,法兰的高温侧要以隔热衬里或者水夹套进行隔离。而垫片则要依据压力、温度等实际状况进行选择,以保证法兰和筒体大致温度保持一致。当温度大于500℃时,需要选择较厚的法兰和大型的螺栓来保证运行的稳定。活套式法兰可以解决高温产热冲击问题与热循环的载荷问题,由于其强度、厚度、螺栓长度都比其他种类的法兰要高,所以其对热膨胀的吸收效果很好,既能规避螺栓拉力造成的偏转,又能使螺栓不容易拉长,还能消除管壁热应力对法兰的影响,解决偏转的问题。

化工高温设备结构设计要点

4.1.参数设计

化工高温设备的结构设计具有很高的复杂性,其中各项参数的设计更是需要严格进行,确保全部参数都精准无误、符合要求。举例来说,高温管线的设计中推力矩的数值,这项参数即使只是出现一点点错误都有可能导致包括法兰泄漏在内的多项问题,进而引发灾难性事故。

4.2.整体补强

化工高温设备的制造材料以Cr-Mo钢为主,而这种钢材使用过多会使压力偏高造成安全隐患,这时就需要对设备整体进行补强,对高温结构进行优化。具体做法可以将壳体结构和法兰的零件进行焊接使其连接起来。

4.3.温度控制

对长时间处于高温状态下的高温设备结构来说,温度控制是重中之重。举例来说,之前提到的法兰隔热衬环的设计,当衬环以奥氏体不锈钢为材料时,由于其热膨胀系数比低合金钢和碳素钢都要高,所以一旦法兰温度超过300℃,焊缝和隔热衬环的设置都会出现焊缝受到剪切的现象,这现象会导致衬环板大幅凸出,严重影响了法兰的安全性和稳定性。因此,对化工高温设备进行结构设计时,要严格控制空度区间,一般情况下以300℃为上限。

化工高温设备的安全性是化工企业整体安全的重要保障,因此其结构的设计必须严格谨慎,不放过任何一个细小的问题。运用新技术、新构思对问题加以解决,优化设备结构,如此方能设计出安全优秀的化工高温设备,令我国的化工产业稳步向前发展。