石油裂化專用管無水冷步進梁的設計
　

梁的材質多為20G梁外部有爐襯保護。而對于工作溫度低于1100℃的步進梁，石油裂化專用管 無水冷步進梁的設計 步進梁的結構形式通常根據爐子工作溫度和加熱工件米重來考慮。工作溫度的步進梁式爐的步進梁常采用水冷或是汽化冷卻結構。且加熱工件米重小時則多采用無水冷的石油裂化專用管梁。石油裂化專用管梁的步進梁式爐多用于鋼管熱處理加熱及荒管的補熱加熱。

提到步進爐采用石油裂化專用管管梁步進爐。步進梁由活動梁和固定梁組成，每種梁都是由支撐梁和立柱構成，用來支撐爐內荒管。支撐梁和立柱均由耐熱合金鑄鋼鑄造而成。根據所加熱荒管的直徑、壁厚和長度的范圍，步進梁的布置應保證爐內荒管在兩個支點之間和支點外的懸垂度不超出安全范圍，同時也要考慮最大限度地滿足產品大綱所給定的荒管長度盡可能地都能入爐。基于此，本設計中設7根固定梁，7根活動梁。固定梁的立柱用螺栓固定在爐底H型鋼梁上，而活動梁立柱則穿過爐底及水封裝置固定在爐底步進機械平移框架上。步進梁支撐梁斷面結構的選擇 荒管步進式再加熱爐的步進梁支撐梁斷面結構主要有工字型梁及箱型梁兩種。工字型梁結構的特點是結構簡單，造價低，結構穩定性差，適用于小口徑無縫鋼管再加熱爐。箱型梁結構的特點是制造成本高，結構穩定性好，適用于大口徑無縫鋼管的再加熱。步進梁材質的選擇 石油裂化專用管梁具有高溫抗氧化性，抗腐蝕性及高溫強度。常用的石油裂化專用管梁的材質有ZG40Cr25Ni20Si2ZG35Cr24Ni7SiNR石油裂化專用管均含有鉻、鎳、硅等元素，其中硅元素能提高鋼的強度、耐磨性及抗氧化能力，與鉻共存時可以提高抗高溫氧化能力，也可提高在煙氣中抗蝕性能，鎳主要使鋼獲得奧氏體組織，從而提高鋼的抗蠕變性能。

實際應用中，對于溫度較高的爐子，例如淬火爐、再加熱爐等最高爐溫可達～1050℃的加熱爐，梁的材質一般選用ZG40Cr25Ni20Si2對于回火爐、退火爐等爐溫較低一些的加熱爐，梁的材質可選用ZG3Cr24Ni7SiNR本文提到步進爐步進梁的支撐梁和立柱均由耐熱合金鑄造而成，梁材質采用ZG40Cr25Ni20Si2梁托座材質與齒形梁材質相同。步進梁的計算 強度指標 石油裂化專用管梁在工作過程中，承受著周期性變化的應力，因此承受的應力為交變應力。交變應力作用下，構件在應力低于強度極限，甚至低于屈服極限的情況下也會發生斷裂，即金屬發生疲勞失效，因此在交變應力下，靜載下測定的強度極限甚至屈服極限已不能作為強度指標，而是將通過試驗測定的金屬疲勞強度的指標，即構件的持久極限作為校核標準。同一材質的石油裂化專用管在不同溫度下其持久極限也不同，且隨著溫度變化發生較大變化，例如石油裂化專用管ZG3Cr24Ni7SiNR1000℃時一萬小時的持久極限為1.25kg/mm21100℃時卻變為了0.59kg/mm2計算依據 石油裂化專用管梁的計算中，對象無論是荒管還是梁，都屬于連續梁的形式，因此計算中應該按照連續梁的求解分析進行強度計算，通常用三彎矩方程來求解。耐熱梁斷面尺寸依據梁所承載鋼管的米重及步進梁的支撐立柱的距離所決定。承載鋼管米重小，則梁斷面尺寸越小；承載鋼管米重大，則梁斷面尺寸越大。支撐立柱距離越大，則梁斷面越大；支撐立柱距離越小，則梁斷面也越小。

耐熱梁的穩定性 耐熱梁斷面尺寸的大小還要充分考慮梁的穩定性，由于大口徑厚壁管受熱長度方向膨脹，因而步進梁其受到一個側向力。設計時將支撐梁斷面設計為箱型結構，其斷面高度與寬度嚴格依據力學計算結果，保證梁的強度及撓度滿足要求，并增加斷面寬度方向尺寸以保證梁的穩定性要求。3.4步進梁支撐梁齒距及齒形的確定 為了保證爐內荒管受熱均勻，實現荒管的等間距布置，使爐內荒管之間都留有一定的間隙，步進梁的上表面被鑄造成經專門設計的帶弧形的V型齒槽，固定梁的齒距（荒管中心距）小于或等于固定梁的齒距。由于活動梁的步距小于固定梁的齒距，所以荒管每前進一步自身就會隨齒形轉動一個角度，從而保證荒管從入爐到出爐表面的每一部分都能均勻受熱，使溫度更加均勻，有效地防止了荒管在爐內發生彎曲現象。即使在事故狀態下荒管長時間不出爐時，步進梁踏步運動的過程中，只要每次踏步先前進一個齒距與步距的差值60mm同樣可以實現荒管自身的轉動。同時，由于爐內荒管的中心標高高出爐底約500mm使爐氣能圍繞荒管流動，形成良好的循環，保證均勻加熱。

爐底密封結構 由于加熱鋼管管徑大，齒形梁齒距大，步進梁步進距離大。如此大的孔洞在運行過程中如果密封不好，不僅會造成熱量的無謂的散失，高溫煙氣也會影響到爐底設備的壽命。該爐子活動梁立柱穿過爐底的孔洞采用雙層拖板式干密封。爐底密封處結構如下圖所示。上下部拖板式密封的主要作用是防止爐內高溫氣體外溢。上部密封拖板由兩片耐熱鑄鋼組成，合套在立柱周圍，中間由螺栓連接成整體。拖板與立柱之間留有5mm間隙，使得立柱在升降和水平運動過程中拖板始終封蓋孔洞，要求對立柱拖板處進行加工，以便使得拖板的大小以前進和后退運動都能封蓋孔洞為宜。上部拖板和導向板的材質為ZG3Cr24Ni7SiNR拖板內有澆注料，用以保護托板。下部密封結構由拖板、托梁，連接梁組成，材質均為1Cr18Ni9步進梁升降時，拖板靜止不動，步進梁前后運行時，拖板跟隨支撐立柱一起運行。托梁內有澆注料，用于保護拖板。4無水冷步進梁優點 該步進式爐步進梁采用無水石油裂化專用管結構，斷面尺寸為箱型結構，梁上部形狀采用專門設計的V型齒槽。其優點是采用石油裂化專用管結構，爐底梁不再需要通水冷卻，因而更加節約燃料。采用石油裂化專用管結構，徹底杜絕水印的產生，大大提高荒管加熱質量。上部形狀采用專門設計的V行齒槽，使得荒管每前進一步都能轉動一個角度，保證加熱的均勻性和避免荒管彎曲。5無水冷步進梁使用效果 該荒管步進梁式再加熱爐自2011年12月點火烘爐并投入生產，至今已運行2年多，爐子總體運行良好，鋼管加熱爐效果優良，滿足工藝要求。

本文鏈接地址：http://www.c-fbt.com/article/show/1660.html