产品选型,材料选用,使用维护及石化行业应用

压力管道用膨胀节培训讲座强强合作是产品的品质保证客户满意是我们的追求目标XXX有限公司一、补偿器的合理选用•原因•管道敷设：常温•输送介质温度变化：管道热胀冷缩•合理选用：安全性；•经济性；•美观程度补偿器的合理选用管道分类•根据介质及状态：热力管道；燃气管道；气体管道；油品，化学药品等液体管道；粉尘等混合态管道•根据压力：低压，中压，高压补偿器的合理选用管道敷设方式•地上架空敷设：•低支架敷设；•中支架敷设；•高支架敷设；•地下敷设：•通行地沟敷设；•半通行地沟敷设；•不通行地沟敷设；•直埋敷设补偿器的合理选用管道补偿方式•方形（门形）补偿器--∏弯•L型和Z型补偿器--自然补偿•填料式（套筒式）补偿器•波纹补偿器优点：结构紧凑，占地面积小，补偿量大，适用范围广。补偿器的合理选用波纹补偿器分类•按安装补偿器后固定支座是否需承受盲板力分约束型和非约束型补偿器。•非约束型：通用型（含减振型）、外压型、小拉杆横向型、直埋型、串式通用型等。•特点：固定支架承受所有受力和力矩通用型膨胀节复式自由型膨胀节串式膨胀节补偿器的合理选用波纹补偿器分类•约束型：大拉杆横向型、角向型、角向横向型、万向角型、万向横向型、直管压力平衡型、曲管压力平衡型、旁通压力平衡型等。•特点：自身结构吸收盲板力，固定支架受力小。大拉杆复式膨胀节铰链型膨胀节万向铰链型膨胀节曲管压力平衡型膨胀节直管压力平衡型膨胀节二、管线选型•固定支架•主固定和次固定•主固定支架位置•主固定支座是安装在具有一个或几个无约束波纹补偿器的管系上管线盲端；弯头；分支；变径；阀门。设备可以同时作为固定支架•受力计算•F=F盲板力+F弹性力+F摩擦力+F其他+M管线选型•次固定支架：•需承受除盲板力外主固定支座所承受的所有载荷。•F=F弹性力+F摩擦力+F其他+M管线选型•管线分割•通过固定支架分割成5种基本类型•一维管线：直线；门型管线•二维管线：L管线；平面Z管线•三维管线：空间Z管线管线选型•直管线•设置主固定支架：TB，TCB，WDB•不能设置主固定支架：ZPB，ZPP管线选型•门管线•2DHB，3JB或4JB管线选型•LZ管线•允许管线变形：DHB，两个JB•不允许管线变形：QPHB，三个JB管线选型•三维Z管线•允许管线变形：DHB，两个WJB•不允许管线变形：QPHB，一个JB+两个WJB补偿器选型图管线选型•导向支座：保证波纹补偿器沿轴线方向位移，并防止管路失稳，水平管线导向支座还可承重。•导向支座的典型设置：管线选型•滑动支座•用于带横向位移和偏转的管段时，除沿轴线方向位移外，还应在横向留出合适的附加裕量，以允许补偿器一定幅度的横向位移和偏转。三、补偿器设计的基本要素1.设计依据•EJMA1998EDA2000•GB/T12777-2008•ASMESECⅧ-1APPENDIX26•ASMEB31.3•ASMEB31.1•GB16749-1997三、补偿器设计的基本要素2.设计条件•1设计温度•2设计压力•3介质•4介质的流速•5补偿量和疲劳寿命（当存在两种或两种以上的工况时，应进行疲劳累积）•6刚度要求•7固定支座受力要求•8接口尺寸及连接形式•9外保温情况四、波纹管材料的合理选用主要选择依据：介质特性波纹管常用材料：18-8型不锈钢、800系列和600系列高温合金，其他特殊合金材料等波纹管材料的合理选用（续）•不锈钢•包括304，304L，316，316L，321，310s等•304：在氧化性酸和大气、水、蒸汽等介质中耐腐蚀性好，焊接或敏化时有晶间腐蚀倾向，使用温度：-196~600℃。•304L：含碳量低，耐晶间腐蚀和点蚀，使用温度：-196~425℃•316：总体耐腐蚀性及抗高温氧化性比304高，使用温度：-196~600℃。•316L：含碳量低，耐晶间腐蚀和点蚀，使用温度：-196~425℃•321：抗敏化腐蚀能力强，使用温度：-196~600℃。•310s：耐高温氧化性高，使用温度：600~1000℃。波纹管材料的合理选用（续）•高温合金•800系列：•incoloy800（铁镍铬合金），广泛应用于需要耐腐蚀场合，具有高强度和高抗氧化性，推荐温度：-196~593℃；•800H，800HT可适用于593-1000℃以上。•Incoloy825（铁镍铬合金），广泛应用于各种需要耐酸碱腐蚀场合，具有高强度和高抗氧化性，推荐温度：-196~593℃；综合性能好•600系列：•Inconel625（镍基合金），广泛应用于强腐蚀场合，具有高强度和高抗氧化性，推荐温度：-196~1095℃；综合性能极好•Inconel600（镍基合金），广泛应用于强腐蚀场合，具有高强度和高抗氧化性，推荐温度：-196~1095℃；综合性能好，但不宜用于苛性碱类场合。波纹管材料的合理选用（续）•其他合金•Monel合金：耐盐酸类卤族酸及碱性，推荐温度：-196~538℃•哈氏合金：耐氧族元素酸类优。•钛及钛合金：ABS、氯碱等特殊行业（耐有机强酸）•SMO254：耐海水波纹管材料的合理选用（续）•复合材料•不锈钢内衬PTFE，可以有效防止各种酸碱腐蚀场合，推荐温度：-20~120℃，推荐压力：〈1.0MPa五、波纹补偿器使用与维护•波纹膨胀节的缺点：不宜，不易维修•1产品选型阶段：选型与合理的管系支撑体系的关系。支撑体系不合理后果严重，补偿器会首遭破坏。•2产品设计阶段：设计参数准确，不能低，不宜过高参数低--强度不够，补偿量不够过高--稳定性降低，提高造价波纹补偿器使用与维护•3补偿器储存运输安装•储存地：不拥挤，清洁干燥，环境无害•运输固定装置可靠；•吊装谨防碰撞，大型产品使用专用吊耳；•吹扫盘管，报警管等突出部件与波纹管同样属于易损件，不得碰撞。•安装完毕应及时松开运输固定装置，防止因环境温度变化造成的热胀冷缩•抗扭转补偿器安装--预拉伸•对补偿量很大的波纹补偿器，宜在管道安装前，进行预拉伸（或预压缩），以减少波纹补偿器对支座的弹性反力，同时使波纹补偿器处于最佳工作状态（可提前在出厂前进行）。•预拉伸（或预压缩）的计算方法：•ΔX：预拉伸（或预压缩）量，+表示拉伸，-表示压缩•X：最大轴向补偿量•T：安装时的环境温度•TD：管道最底温度•TG：管道最高温度•简易计算方法：ΔX=1/2XDGDTTTTXX21补偿器安装--预冷紧•对于横向型、角向型、万向型等用于管线横向补偿的波纹补偿器，应根据配管要求和补偿量的大小考虑50%“冷紧”或100%“冷紧”方式安装，前者可减少50%弹性刚度力并提高波纹补偿器所在管线的稳定性，后者主要用于系统压力较高补偿量又较大的场合，其目的是使波纹管在工作时处于直线状态，提高波纹补偿器所在管线的稳定性。波纹补偿器使用与维护4补偿器测试•试验压力不得超出膨胀节制造商提供的试验压力•大口径地上敷设管道水压试验时，补偿器需要增加支撑。波纹补偿器使用与维护5补偿器典型破坏原因•运输贮存不当•安装方法不当•支撑体系不当或使用中固定支架受损•波纹管腐蚀•系统超压或超变形•振动损害（含冲蚀）•波腔异物积聚XXX有限公司六、波纹膨胀节在炼油和化工行业中的应用部位油品行业主要分为贮运和炼制两部分，贮运系统由罐区、装卸油栈台、油泵房、油码头、铁路系统、运油车辆和诸多管线组成。炼制系统主要是炼油厂，一般有常减压系统、催化裂化系统、吸收稳定系统、加氢系统等。膨胀节在储运系统中的主要应用部位•罐区•油码头罐区用膨胀节的应用特点罐区内补偿器按作用一般分为两类：一种是抗震用，一种是油品或伴热线热补偿用。抗震用补偿器一般采用大拉杆形式。主要吸收储罐的地基沉降、温度变形、安装偏差及地震引起的附加位移或沉降等。罐区的伴热管线有时也需设置一些补偿器，设计选用类似于普通热网管线。膨胀节在罐区的应用罐区设置膨胀节的注意事项•罐区内轴向位移通常由自然补偿吸收，若补偿困难时，通常用TB型、ZPB型等波纹补偿器。•罐前阀不宜设置独立支撑，如需要设置时宜与罐基础成一整体。•如果有两个或两个以上的罐和罐群且其各罐前工艺管线不是独立系统时，或罐前管线工艺流程处于带压状态时，应在波纹补偿器后设置控制阀。•在罐前阀经常处于密封状态的管线上应在波纹补偿器所在管线上设置泄压装置，特别是轻质油层。•重油或原油管线可能会发生沉积及结焦现象，通常不推荐采用ZPP型。•如果管线需要扫线，补偿器选型必须考虑扫线工况。油码头用膨胀节的作用油码头上补偿器通常有以下作用:•是吸收船满空载、涨落潮,以及从船上向硬管过渡时产生的各种位移；•吸收重质油管线因伴热而引起的位移以及伴热本身的热位移；•吸收长直管线由于热胀冷缩所产生的位移。波纹膨胀节在炼油及化工中的常用装置•常减压装置•催化裂化装置反再单元、能量回收单元、吸收稳定单元、脱硫单元、火炬放空单元、紧急烟气放空单元、蒸汽系统等•硫磺回收装置•乙烯、聚乙烯、聚丙稀、苯乙烯装置等常减压装置常用膨胀节类型•铰链型、万向铰链型膨胀节•大拉杆型膨胀节•曲管压力平衡型膨胀节设计压力需考虑吹扫压力，波纹管材料常用316L。催化裂化装置常用膨胀节类型•铰链型、万向铰链型膨胀节•大拉杆型膨胀节•曲管压力平衡型膨胀节•通用型膨胀节•四连杆膨胀节通常由于介质具有较强的腐蚀性，波纹管材料通常用Inconel625，Incoloy800H，Incoloy825等高镍合金材料。根据需要设报警装置。火炬放空单元、紧急烟气放空单元•特点温度压力相对低，但有流阻要求•结构设计特点设计压力需考虑吹扫压力，结构应简单，缩径少•波纹管选材波纹管材料常用316L。•常用产品类型TB，DHB，JB，ZPB等硫磺回收装置常用膨胀节类型•通用型•铰链型、万向铰链型膨胀节•大拉杆型膨胀节用于此处的膨胀节需耐硫、硫化氢的腐蚀。波纹管材料用Incoloy825或316L，波形参数根据腐蚀情况做特殊设计。乙烯、聚乙烯、聚丙稀、苯乙烯装置等化工装置常用膨胀节类型•铰链型、万向铰链型膨胀节•大拉杆型膨胀节•曲管压力平衡型膨胀节•通用型膨胀节膨胀节需根据化工装置的介质的特点选择合适的波纹管材料，设计波纹管的参数，并根据需要增加特殊装置如：报警装置，吹扫装置等。石化行业膨胀节的常见腐蚀现象•应力腐蚀•晶间腐蚀•点蚀•露点腐蚀•缝隙腐蚀应力腐蚀的机理及对策•机理应力+腐蚀环境应力=成型应力+工作应力•对策选材：增加含Ni量热处理：固溶处理晶间腐蚀的机理及对策•机理工作温度在敏化温度范围内：470℃～870℃（奥氏体不锈钢）贫铬理论•对策选材：低碳，加Ti、Nb热处理：固溶处理点蚀的机理及对策•机理波纹管材料表面的局部缺陷、局部腐蚀介质的浓缩而造成•对策选材：增加Mo消除波纹管表面的局部缺陷露点腐蚀的机理及对策•机理隔温层过厚导致波纹管表面温度过低外部温度过低导致波纹管表面温差过大内部介质温度波动风霜雨雪的袭击•对策根据应用部位的实际温度合理地设计隔温层厚度设计外保温结构缝隙腐蚀的机理及对策•机理存在缝隙结构在缝隙结构处腐蚀介质的浓缩•对策合理的设计结构，避免存在缝隙石化常用膨胀节的结构特点•复式产品带四连杆：均分位移；防止高空振动；承担自由段重量•内隔热和外保温综合考虑：保持波纹管工作温度相对稳定•柔性密封结构•报警装置：易燃易爆剧毒介质及重要装置•外防护罩：防止雨雪及外部碰撞比例连杆型（四连杆）膨胀节•比例连杆（四连杆）结构的作用传递管道重量，避免管道重量加到波纹管上产生过大的工作应力。均分位移，使复式结构的波纹管变形一致，使得两组波纹管的寿命一致。•比例连杆（四连杆）结构的设计比例连杆（四连杆）结构的强度及刚度计算四连杆膨胀节平面四连杆的工作状态空间四连杆的工作状态柔性密封结构•作用在内衬结构的膨胀缝处，增设一个不锈钢柔性密封结构，在保证膨胀节正常变形条件下，有效地防止膨胀节在变形时易出现的窜风现象及介质中的催化剂进入波纹管。柔性密封结构外保温结构带隔热结构的高温膨胀节我公司膨胀节的应用我公司膨胀节的应用我公司膨胀节的应用催化裂化装置用膨胀节部分业绩•XXX炼油厂180万吨/年催化裂化装置•XXX化学助剂厂