橡膠襯里儲罐施工圖與標準的討論

陳 罡 關慶賀 張 光

（1.中國石油遼陽石油化纖公司建修公司 遼陽 111003）

（2.中國石油遼陽石化公司油化廠 遼陽 111003）

在制造某裝置鹽酸橡膠襯里儲罐（簡稱襯里罐）施工圖工藝審查時，發現幾個影響橡膠襯里可靠性的設計及標準的相關問題，對此進行了分析與討論，并給出相應的解決方案，以供設計和標準相關各方參考。這是一臺安裝在室外的兩鞍座臥式儲罐（由兩個封頭與圓筒組成），罐體內徑3000mm，壁厚12mm，圓筒長度7000mm，技術參數見表1。

表1 襯里罐技術參數

1 罐體材料的選擇

襯里罐為常壓容器，其金屬殼體的選材、強度、剛度及結構設計[1]，除應符合HG/T 20678—2000[2]外，尚應符合NB/T 47003.1—2009[3]的規定，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保溫設施，而環境溫度為-19.7℃。根據裝量系數大于0.25時，儲罐的最低設計溫度應取為環境溫度[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“低溫低應力工況”）不合理，應選為Q245R（可用于使用溫度下限-20℃[4]）。

選擇容器用材料應根據設計條件（設計壓力、設計溫度、介質特性等）并綜合考慮材料性能（力學性能、化學性能、物理性能、工藝性能包括焊接性能、冷熱加工及熱處理等）、容器結構、制造工藝及經濟性來合理確定。襯里罐由于用橡膠襯里，所以從結構設計及剛度考慮，選擇碳素鋼即能滿足要求。但值得注意的是，最低設計金屬溫度的確定應考慮環境溫度的影響，從而正確選材以防低溫脆斷。

2 罐體結構的設計

襯里罐的罐體結構設計應盡量簡單，受襯表面應平整光滑，不允許存在棱角，以避免殘留空氣，使襯里膠板粘貼牢固。罐體內表面的內拐角圓弧半徑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7000mm的DN3000×12圓筒和兩件EHA3000×12的橢圓形封頭組成。圓筒上部開設兩個DN500的人孔、DN80的鹽酸液入口、DN50的排氣口、DN80的液位計上接口；圓筒下部開設DN80的鹽酸液出口、DN80的液位計下接口，均滿足橡膠襯里對鋼管最小公稱直徑（25mm）的要求。

襯里罐的罐體內表面應符合襯里要求，主要是圓筒及圓筒與封頭的對接接頭、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表面應圓滑過渡，并在施工圖中給出節點圖及相應要求：罐體的A、B類焊接接頭采用內坡口型式如圖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 接管補強圈與圓筒焊接

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要求只提出：“罐體制造完畢后，內表面（含接管內表面、法蘭密封面及法蘭蓋等內表面）拋光處理，并按HGJ 32—1990《橡膠襯里化工設備》[6]進行橡膠防腐襯里，防腐層厚度不小于3mm”。

由于施工圖中的襯里要求沒有提出襯里所用橡膠板的種類和相應的硫化方式，使制造工藝無從編制。對于鹽酸，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）。這一點可從HG/T 20677—2013[1]得到認證（然而，該標準卻沒有列出耐鹽酸等專用橡膠，這對鹽酸等容器設計的選用是個缺憾）。

除了膠種和硫化影響襯里的使用性能外，襯里的層數和厚度也同樣應該明確要求。對于介質腐蝕性強、溫度變化不大且無機械振動的襯里設備，尤其是安裝在室外，宜采用兩層橡膠板襯里[1]。

經與設計及襯膠廠協商，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欄中接管法蘭標準選用的是 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）對于GB/T 9119與HG/T 20592基本相同，兩個標準的法蘭可以互換配合使用。但是，NB/T 47003.1中的引用標準為HG/T 20592～20635。所以，接管法蘭應選用HG/T 20592為宜，這樣與墊片標準統一為合理。

四氟包覆墊（XB350）B 80-6與法蘭DN80-PN10 RF的規格不匹配，即法蘭與墊片的公稱壓力等級不符合。雖然，墊片的內徑相同，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中裝配。因為，HG/T標準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的對中。

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

5 結束語

過程設備防腐的可靠性應從施工圖設計的正確性與完整性做起，對于橡膠襯里的容器設計，不僅要注重容器基體的結構設計符合襯里要求，而且尚需考慮防腐襯里的合理選擇。

1）襯里罐施工圖的“設計數據表”中“設計、制造與檢驗標準”除了列出NB/T 47003.1—2009、NB/T 47042—2014[8]外，尚應列出HG/T 20677—2013。

2）襯里罐的結構設計及管法蘭墊片的選擇應符合橡膠襯里的要求，其基體的材料選擇應考慮環境溫度的影響，施工圖中技術要求尚應明確對襯里所用膠種、層數及厚度的規定。

3）HG 20583—2011附錄C表C2中橡膠對鹽酸的耐蝕性應修正，而HG/T 20677—2013附錄C尚應列出耐鹽酸等常用介質腐蝕的專用膠種，以便工程上容器設計的正確應用。

[1] HG/T 20677—2013 橡膠襯里化工設備設計規范[S].

[2] HG/T 20678—2000 襯里鋼殼設計技術規定[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 鋼制化工容器設計基礎規定[S].

[6] HGJ 32—1990 橡膠襯里化工設備[S].

[7] HG/T 20583—2011 鋼制化工容器結構設計規定[S].

[8] NB/T 47042—2014 臥式容器[S].