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石油裂化管,化肥专用管,石油管,化肥管-天津宝岭钢管贸易有限企业


石油裂化专用管无水冷步进梁的设计

石油裂化专用管无水冷步进梁的设计

  • 所属:石油裂化管
  • 时间:2016-09-07 14:51:02
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石油裂化专用管无水冷步进梁的设计
 

梁的材质多为20G梁外部有炉衬保护。而对于工作温度低于1100℃的步进梁,石油裂化专用管 无水冷步进梁的设计 步进梁的结构形式通常根据炉子工作温度和加热工件米重来考虑。工作温度的步进梁式炉的步进梁常采用水冷或是汽化冷却结构。且加热工件米重小时则多采用无水冷的石油裂化专用管梁。石油裂化专用管梁的步进梁式炉多用于钢管热处理加热及荒管的补热加热。

提到步进炉采用石油裂化专用管管梁步进炉。步进梁由活动梁和固定梁组成,每种梁都是由支撑梁和立柱构成,用来支撑炉内荒管。支撑梁和立柱均由耐热合金铸钢铸造而成。根据所加热荒管的直径、壁厚和长度的范围,步进梁的布置应保证炉内荒管在两个支点之间和支点外的悬垂度不超出安全范围,同时也要考虑最大限度地满足产品大纲所给定的荒管长度尽可能地都能入炉。基于此,本设计中设7根固定梁,7根活动梁。固定梁的立柱用螺栓固定在炉底H型钢梁上,而活动梁立柱则穿过炉底及水封装置固定在炉底步进机械平移框架上。步进梁支撑梁断面结构的选择 荒管步进式再加热炉的步进梁支撑梁断面结构主要有工字型梁及箱型梁两种。工字型梁结构的特点是结构简单,造价低,结构稳定性差,适用于小口径无缝钢管再加热炉。箱型梁结构的特点是制造成本高,结构稳定性好,适用于大口径无缝钢管的再加热。步进梁材质的选择 石油裂化专用管梁具有高温抗氧化性,抗腐蚀性及高温强度。常用的石油裂化专用管梁的材质有ZG40Cr25Ni20Si2ZG35Cr24Ni7SiNR石油裂化专用管均含有铬、镍、硅等元素,其中硅元素能提高钢的强度、耐磨性及抗氧化能力,与铬共存时可以提高抗高温氧化能力,也可提高在烟气中抗蚀性能,镍主要使钢获得奥氏体组织,从而提高钢的抗蠕变性能。

实际应用中,对于温度较高的炉子,例如淬火炉、再加热炉等最高炉温可达~1050℃的加热炉,梁的材质一般选用ZG40Cr25Ni20Si2对于回火炉、退火炉等炉温较低一些的加热炉,梁的材质可选用ZG3Cr24Ni7SiNR本文提到步进炉步进梁的支撑梁和立柱均由耐热合金铸造而成,梁材质采用ZG40Cr25Ni20Si2梁托座材质与齿形梁材质相同。步进梁的计算 强度指标 石油裂化专用管梁在工作过程中,承受着周期性变化的应力,因此承受的应力为交变应力。交变应力作用下,构件在应力低于强度极限,甚至低于屈服极限的情况下也会发生断裂,即金属发生疲劳失效,因此在交变应力下,静载下测定的强度极限甚至屈服极限已不能作为强度指标,而是将通过试验测定的金属疲劳强度的指标,即构件的持久极限作为校核标准。同一材质的石油裂化专用管在不同温度下其持久极限也不同,且随着温度变化发生较大变化,例如石油裂化专用管ZG3Cr24Ni7SiNR1000℃时一万小时的持久极限为1.25kg/mm21100℃时却变为了0.59kg/mm2计算依据 石油裂化专用管梁的计算中,对象无论是荒管还是梁,都属于连续梁的形式,因此计算中应该按照连续梁的求解分析进行强度计算,通常用三弯矩方程来求解。耐热梁断面尺寸依据梁所承载钢管的米重及步进梁的支撑立柱的距离所决定。承载钢管米重小,则梁断面尺寸越小;承载钢管米重大,则梁断面尺寸越大。支撑立柱距离越大,则梁断面越大;支撑立柱距离越小,则梁断面也越小。

耐热梁的稳定性 耐热梁断面尺寸的大小还要充分考虑梁的稳定性,由于大口径厚壁管受热长度方向膨胀,因而步进梁其受到一个侧向力。设计时将支撑梁断面设计为箱型结构,其断面高度与宽度严格依据力学计算结果,保证梁的强度及挠度满足要求,并增加断面宽度方向尺寸以保证梁的稳定性要求。3.4步进梁支撑梁齿距及齿形的确定 为了保证炉内荒管受热均匀,实现荒管的等间距布置,使炉内荒管之间都留有一定的间隙,步进梁的上表面被铸造成经专门设计的带弧形的V型齿槽,固定梁的齿距(荒管中心距)小于或等于固定梁的齿距。由于活动梁的步距小于固定梁的齿距,所以荒管每前进一步自身就会随齿形转动一个角度,从而保证荒管从入炉到出炉表面的每一部分都能均匀受热,使温度更加均匀,有效地防止了荒管在炉内发生弯曲现象。即使在事故状态下荒管长时间不出炉时,步进梁踏步运动的过程中,只要每次踏步先前进一个齿距与步距的差值60mm同样可以实现荒管自身的转动。同时,由于炉内荒管的中心标高高出炉底约500mm使炉气能围绕荒管流动,形成良好的循环,保证均匀加热。

炉底密封结构 由于加热钢管管径大,齿形梁齿距大,步进梁步进距离大。如此大的孔洞在运行过程中如果密封不好,不仅会造成热量的无谓的散失,高温烟气也会影响到炉底设备的寿命。该炉子活动梁立柱穿过炉底的孔洞采用双层拖板式干密封。炉底密封处结构如下图所示。上下部拖板式密封的主要作用是防止炉内高温气体外溢。上部密封拖板由两片耐热铸钢组成,合套在立柱周围,中间由螺栓连接成整体。拖板与立柱之间留有5mm间隙,使得立柱在升降和水平运动过程中拖板始终封盖孔洞,要求对立柱拖板处进行加工,以便使得拖板的大小以前进和后退运动都能封盖孔洞为宜。上部拖板和导向板的材质为ZG3Cr24Ni7SiNR拖板内有浇注料,用以保护托板。下部密封结构由拖板、托梁,连接梁组成,材质均为1Cr18Ni9步进梁升降时,拖板静止不动,步进梁前后运行时,拖板跟随支撑立柱一起运行。托梁内有浇注料,用于保护拖板。4无水冷步进梁优点 该步进式炉步进梁采用无水石油裂化专用管结构,断面尺寸为箱型结构,梁上部形状采用专门设计的V型齿槽。其优点是采用石油裂化专用管结构,炉底梁不再需要通水冷却,因而更加节约燃料。采用石油裂化专用管结构,彻底杜绝水印的产生,大大提高荒管加热质量。上部形状采用专门设计的V行齿槽,使得荒管每前进一步都能转动一个角度,保证加热的均匀性和避免荒管弯曲。5无水冷步进梁使用效果 该荒管步进梁式再加热炉自2011年12月点火烘炉并投入生产,至今已运行2年多,炉子总体运行良好,钢管加热炉效果优良,满足工艺要求。

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