CN111677962A - 一种高温管道与低温设备的刚性连接结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高温管道与低温设备的刚性连接结构，其特征是管道小径段通过管道变径段和管道大径段最终与设备壳体连接；管道大径段与设备壳体间可采用普通角焊缝连接；管道通过变径段由外保温逐渐变化为内保温；管道内保温的内壁面设置导流筒；导流筒通过焊接方式固定于管道小径段。该结构适用于有明显温差，但无明显振动载荷的管道和设备的连接。其能够有效降低冷热结构连接位置的热应力，防止设备因热应力发生破坏。

Description

一种高温管道与低温设备的刚性连接结构

技术领域

本发明涉及化工和石化领域，具体涉及该领域具有明显温差但无明显振动载荷的管道和设备的连接。

背景技术

随着世界对化工产品需求量的不断提升，化工和石化行业发展迅速。化工和石化行业中，存在烟气回收管道等大量采用外保温结构的高温管道。而与这些高温管道连接的设备可能采用内保温结构，其设备本体温度通常较低。此情况下管道与设备间可能存在500℃甚至更高的温差。

当管道与设备存在过大温差时，如果直接将接管与设备进行焊接，可能导致焊缝位置热应力过大，严重影响设备的强度和使用寿命。

因此，开发一种既能降低高温管道和低温设备连接位置热应力，又不产生明显热量耗散的连接结构具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种高温管道与低温设备的刚性连接结构。该结构可明显降低高温管道与低温设备连接位置的热应力，且热量耗散很少，具有明显经济效益。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种高温管道与低温设备的刚性连接结构，包括设备内衬板、设备壳体、设备内保温、管道外保温和管道小径段，其特征是管道小径段通过管道变径段和管道大径段最终与设备壳体连接；管道大径段与设备壳体间可采用普通角焊缝连接；管道通过变径段，由外保温逐渐变化为内保温；管道内保温的内壁面设置导流筒；导流筒通过焊接方式固定于管道小径段。

所述管道变径段的长度应根据管道小径段和设备壳体的温差调整，温差越大，管道变径段的长度应越大。如此使管道小径段的温度在管道变径段逐渐降低至管道大径段的温度，各位置温度梯度均较小。

所述的导流筒应深入到设备壳体内部一定距离，防止管道内保温被管道内介质吹散。

所述的导流筒在管道小径段的固定位置应远离管道变径段，防止该位置温度过低，使导流筒产生过大热应力。

所述的导流筒筒体的末端沿其轴向开若干应力释放槽，并设置护板，以降低其热应力。

所述的设备壳体在与管道大径段连接处不宜深入管道内保温过大，防止该位置产生明显热应力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是高温管道与低温设备的刚性连接结构示意图。

图2是导流筒结构示意图。

图3是图2的侧视图。

附图标记说明：1—设备内衬板，2—设备壳体，3—设备内保温，4—管道大径段，5—导流筒，5-1—导流筒筒体，5-2—护板，6—管道内保温，7—管道变径段，8—管道外保温，9—管道小径段，10—应力释放槽。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进行详细描述。

如图1所示，一种高温管道与低温设备的刚性连接结构，包括设备内衬板1、设备壳体2、设备内保温3、管道外保温8和管道小径段9(即管道本体)，其特征是管道小径段9通过管道变径段7和管道大径段4最终与设备壳体2连接；管道大径段4与设备壳体2间可采用普通角焊缝连接；高温管道通过变径段7由外保温8逐渐变化为管道内保温6；管道内保温6的内壁面设置导流筒5；导流筒通过焊接方式固定于管道小径段9。

所述的管道变径段7的长度应根据管道小径段9和设备壳体2的温差调整，温差越大，管道变径段7的长度应越大。如此使管道小径段9的温度在管道变径段7逐渐降低至管道大径段4的温度，各位置温度梯度均较小。还可在管道变径段7与管道小径段9和管道大径段4的连接处采用过渡圆角进一步降低该位置的应力。管道变径段7的厚度和材料应与管道小径段9一致，采用不锈钢或其它耐高温钢材。管道变径段7的长度根据管道小径段9和设备壳体2的温差确定，通常可取0.6mm～1mm/℃。

管道大径段4的材料可与设备壳体2一致，采用普通碳钢或相同的材料，其厚度可与管道变径段7一致，其长度通常不低于200mm。

所述的导流筒5应深入到设备壳体内部2一定距离，通常不低于100mm，防止管道内保温6被管道内介质吹散。管道内保温6的厚度应等于或略小于管道外保温8的厚度，以防止管道大径段4出现过大的热量耗散。

所述的导流筒5在管道小径段9的固定位置到管道变径段7的距离通常不低于200mm，以防止该位置温度过低，使导流筒5产生过大热应力。导流筒5的材料应与管道小径段9一致，其厚度通常取4～8mm。

如图2、图3所示，所述的导流筒筒体5-1的末端沿其轴向开若干应力释放槽10，并设置护板5-2，降低其热应力。应力释放槽的宽度通常取5mm～10mm，长度通常取300mm～600mm。相邻应力释放槽的宽度通常为400mm～800mm。

所述设备壳体2与管道大径段4的连接处不宜深入管道内保温6过大，防止该位置产生明显热应力。

该连接结构除沿管道变径段7轴向存在一定热量损失外，无其它明显的热量耗散通道。既能保证连接结构的强度，又能有效降低能耗。

该结构具有良好的密封性能，因此可由于易燃易爆或有毒介质的情况，但不宜用于振动载荷明显的情况。管道热胀造成的应力需通过管道的柔性设计吸收解决。

以上所述，仅仅是本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种高温管道与低温设备的刚性连接结构，包括设备内衬板(1)、设备壳体(2)、设备内保温(3)、管道外保温(8)和管道小径段(9)，其特征是管道小径段(9)通过管道变径段(7)和管道大径段(4)最终与设备壳体(2)连接；管道大径段(4)与设备壳体(2)间采用普通角焊缝连接；高温管道通过管道变径段(7)由管道外保温(8)逐渐变化为管道内保温(6)；管道内保温(6)的内壁面设置导流筒(5)；导流筒通过焊接方式固定于管道小径段(9)。

2.如权利要求1所述的高温管道与低温设备的刚性连接结构，其特征是管道变径段(7)的长度应根据管道小径段(9)和设备壳体(2)的温差调整，温差越大，管道变径段(7)的长度应越大，使管道小径段(9)的温度在管道变径段(7)逐渐降低至管道大径段(4)的温度，各位置温度梯度均较小。

3.如权利要求1所述的高温管道与低温设备的刚性连接结构，其特征是在管道变径段(7)与管道小径段(9)和管道大径段(4)的连接处采用过渡圆角进一步降低该位置的应力。

4.如权利要求1所述的高温管道与低温设备的刚性连接结构，其特征是导流筒(5)应深入到设备壳体内部(2)一定距离，防止管道内保温(6)被管道内介质吹散。

5.如权利要求1所述的高温管道与低温设备的刚性连接结构，其特征是导流筒(5)在管道小径段(9)的固定位置应远离管道变径段(7)，防止该位置温度过低，使导流筒(5)产生过大热应力。

6.如权利要求1所述的高温管道与低温设备的刚性连接结构，其特征是导流筒筒体(5-1)的末端沿其轴向开若干应力释放槽(10)，并设置护板(5-2)，以降低其热应力。

7.如权利要求1所述的高温管道与低温设备的刚性连接结构，其特征是设备壳体(2)与管道大径段(4)连接处不宜深入管道内保温(6)过大，防止该位置产生明显热应力。

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