橡胶衬里储罐施工图与标准的讨论

陈 罡 关庆贺 张 光

（1.中国石油辽阳石油化纤公司建修公司 辽阳 111003）

（2.中国石油辽阳石化公司油化厂 辽阳 111003）

在制造某装置盐酸橡胶衬里储罐（简称衬里罐）施工图工艺审查时，发现几个影响橡胶衬里可靠性的设计及标准的相关问题，对此进行了分析与讨论，并给出相应的解决方案，以供设计和标准相关各方参考。这是一台安装在室外的两鞍座卧式储罐（由两个封头与圆筒组成），罐体内径3000mm，壁厚12mm，圆筒长度7000mm，技术参数见表1。

表1 衬里罐技术参数

1 罐体材料的选择

衬里罐为常压容器，其金属壳体的选材、强度、刚度及结构设计[1]，除应符合HG/T 20678—2000[2]外，尚应符合NB/T 47003.1—2009[3]的规定，列入GB 150—2011[4]的钢材均可作为常压容器用钢。

衬里罐安装在室外且无保温设施，而环境温度为-19.7℃。根据装量系数大于0.25时，储罐的最低设计温度应取为环境温度[5]。所以，衬里罐施工图的罐体选材Q235B（超出了使用温度的适用范围，并且也不适用于“低温低应力工况”）不合理，应选为Q245R（可用于使用温度下限-20℃[4]）。

选择容器用材料应根据设计条件（设计压力、设计温度、介质特性等）并综合考虑材料性能（力学性能、化学性能、物理性能、工艺性能包括焊接性能、冷热加工及热处理等）、容器结构、制造工艺及经济性来合理确定。衬里罐由于用橡胶衬里，所以从结构设计及刚度考虑，选择碳素钢即能满足要求。但值得注意的是，最低设计金属温度的确定应考虑环境温度的影响，从而正确选材以防低温脆断。

2 罐体结构的设计

衬里罐的罐体结构设计应尽量简单，受衬表面应平整光滑，不允许存在棱角，以避免残留空气，使衬里胶板粘贴牢固。罐体内表面的内拐角圆弧半径R≥5mm且不小于2倍的衬里厚度，外棱角圆弧半径R≥3mm且不小于衬里厚度。

衬里罐由长7000mm的DN3000×12圆筒和两件EHA3000×12的椭圆形封头组成。圆筒上部开设两个DN500的人孔、DN80的盐酸液入口、DN50的排气口、DN80的液位计上接口；圆筒下部开设DN80的盐酸液出口、DN80的液位计下接口，均满足橡胶衬里对钢管最小公称直径（25mm）的要求。

衬里罐的罐体内表面应符合衬里要求，主要是圆筒及圆筒与封头的对接接头、接管与圆筒的角接接头以及接管与法兰的角接接头等的内表面应圆滑过渡，并在施工图中给出节点图及相应要求：罐体的A、B类焊接接头采用内坡口型式如图1所示，接管与圆筒的焊接接头如图2所示，接管与法兰的焊接接头如图3所示。

图1 A、B类接头

图2 接管补强圈与圆筒焊接

图3 接管与法兰焊接

3 橡胶衬里的讨论

衬里罐施工图中技术要求只提出：“罐体制造完毕后，内表面（含接管内表面、法兰密封面及法兰盖等内表面）抛光处理，并按HGJ 32—1990《橡胶衬里化工设备》[6]进行橡胶防腐衬里，防腐层厚度不小于3mm”。

由于施工图中的衬里要求没有提出衬里所用橡胶板的种类和相应的硫化方式，使制造工艺无从编制。对于盐酸，天然橡胶耐蚀性良好，其他胶种可用或不适用[6]。但HG/T 20583却对盐酸天然橡胶的耐蚀性为劣（不适用），而合成橡胶可用[7]（可能有误）。这一点可从HG/T 20677—2013[1]得到认证（然而，该标准却没有列出耐盐酸等专用橡胶，这对盐酸等容器设计的选用是个缺憾）。

除了胶种和硫化影响衬里的使用性能外，衬里的层数和厚度也同样应该明确要求。对于介质腐蚀性强、温度变化不大且无机械振动的衬里设备，尤其是安装在室外，宜采用两层橡胶板衬里[1]。

经与设计及衬胶厂协商，决定采用一种常压蒸汽硫化橡胶两层（底层2mm，面层3mm）衬里。

4 法兰垫片的选用

衬里罐施工图的明细栏中接管法兰标准选用的是 GB/T 9119—2000， 如 DN80-PN10 RF。 而 匹配的垫片却选用HG/T 20607—2009，如四氟包覆垫(XB350)B 80-6。

虽然，同等公称压力和直径的管法兰连接尺寸（包括密封面尺寸）对于GB/T 9119与HG/T 20592基本相同，两个标准的法兰可以互换配合使用。但是，NB/T 47003.1中的引用标准为HG/T 20592～20635。所以，接管法兰应选用HG/T 20592为宜，这样与垫片标准统一为合理。

四氟包覆垫（XB350）B 80-6与法兰DN80-PN10 RF的规格不匹配，即法兰与垫片的公称压力等级不符合。虽然，垫片的内径相同，且等于接管外径。但是，垫片的外径PN6较PN10小10mm，这影响法兰垫片的对中装配。因为，HG/T标准的突面垫片外径等于法兰螺孔中心圆直径减螺孔直径，有利于法兰接头装配时的对中。

HG/T 20677规定，橡胶衬里的法兰垫片材料一般采用软胶，垫片内径应与接管外径相同，不得向内突出。四氟包覆垫（XB350）B 80-6虽然内径满足要求，但是，四氟包覆垫不如选用耐盐酸橡胶垫片合理。

5 结束语

过程设备防腐的可靠性应从施工图设计的正确性与完整性做起，对于橡胶衬里的容器设计，不仅要注重容器基体的结构设计符合衬里要求，而且尚需考虑防腐衬里的合理选择。

1）衬里罐施工图的“设计数据表”中“设计、制造与检验标准”除了列出NB/T 47003.1—2009、NB/T 47042—2014[8]外，尚应列出HG/T 20677—2013。

2）衬里罐的结构设计及管法兰垫片的选择应符合橡胶衬里的要求，其基体的材料选择应考虑环境温度的影响，施工图中技术要求尚应明确对衬里所用胶种、层数及厚度的规定。

3）HG 20583—2011附录C表C2中橡胶对盐酸的耐蚀性应修正，而HG/T 20677—2013附录C尚应列出耐盐酸等常用介质腐蚀的专用胶种，以便工程上容器设计的正确应用。

[1] HG/T 20677—2013 橡胶衬里化工设备设计规范[S].

[2] HG/T 20678—2000 衬里钢壳设计技术规定[S].

[3] NB/T 47003.1—2009 钢制焊接常压容器[S].

[4] GB 150—2011 压力容器及释义[S].

[5] HG/T 20580—2011 钢制化工容器设计基础规定[S].

[6] HGJ 32—1990 橡胶衬里化工设备[S].

[7] HG/T 20583—2011 钢制化工容器结构设计规定[S].

[8] NB/T 47042—2014 卧式容器[S].