GB151-1999換熱器培訓(xùn)教材

1、20XX年壓力容器設(shè)計(jì)審核人培訓(xùn)班年壓力容器設(shè)計(jì)審核人培訓(xùn)班換熱器換熱器中國(guó)石化集團(tuán)公司上海工程有限公司中國(guó)石化集團(tuán)公司上海工程有限公司一、總則一、總則 1 1概述概述 換熱器是實(shí)現(xiàn)物料之間熱量傳遞過程的設(shè)備，化工、煉油和其他工業(yè)部門廣泛應(yīng)用的工藝單元操作設(shè)備。 (1)設(shè)計(jì)要點(diǎn) a)換熱效率高、滿足工藝要求； b)流體阻力小； c)結(jié)構(gòu)合理、成本低； d)便于制造、安裝、操作及檢修。 (2)品種 管殼式換熱器占多數(shù)，其它有板式換熱器、螺旋板式換熱器、熱管式換熱器等。 (3)材料 碳鋼、低合金鋼、不銹鋼、鋁、銅、鈦等及其復(fù)合材料；玻璃鋼、聚四氟乙烯、不透性石墨等。 2 2設(shè)計(jì)規(guī)范設(shè)計(jì)規(guī)范GB15

2、1-1999 管殼式換熱器 ；GB150-1998 鋼制壓力容器 ；JB/T4735-1997 鋼制常壓容器。 3 3適用范圍適用范圍 (1) GB151-1999管殼式換熱器（以下簡(jiǎn)稱換熱器）的適用范圍 1.2 a)非直接受火的固定管板式、浮頭式、U形管式和填料函式換熱器； b)參數(shù)：DN2600、PN35MPa、 (PNDN)1.75 104； c)超過上述參數(shù)范圍也可參照本標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)與制造； d)設(shè)計(jì)溫度范圍按金屬材料允許的使用溫度確定； e)設(shè)計(jì)壓力低于0.1MPa及真空度低于0.02MPa的換熱器可按JB/T4735及本標(biāo)準(zhǔn)。 (2)GB151-1999適用的材料 碳鋼、低合金鋼、

3、高合金鋼、不銹鋼、鋁及合金、銅及合金、鈦及合金。 (3)美、日規(guī)范 a)直徑 TEMA： DN100（2540mm） JIS B 8249：DN1500mm b)壓力 TEMA：PN3000 psi（20MPa） JIS B 8249: PN300kgf/cm2（20.684MPa） c)直徑和壓力的乘積 TEMA：（PNDN)105inKPa （1.75104 mmMPa） 控制的目的是避免在常規(guī)篇設(shè)計(jì)中引起的過厚的殼體壁厚和過大的螺栓直徑而造成的保守。TEMA標(biāo)準(zhǔn)中限制壁厚 3 （ 7 5 m m ） ， 螺 栓 直 徑 4 （102mm）。 4 4不適用范圍不適用范圍 1.4 (1)直接

4、火焰加熱的換熱器及廢熱鍋爐； (2)受核輻射的換熱器； (3)要求作疲勞分析的換熱器； (4)已有其他行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)管轄的換熱器。 5 5公稱長(zhǎng)度公稱長(zhǎng)度 3.8 (1)換熱管為直管時(shí)，取直管長(zhǎng)度； (2)換熱管為U形管時(shí)，取U形管的直管段長(zhǎng)度。 6 6換熱面積換熱面積 3.7 (1)計(jì)算換熱面積 3.7.1 以換熱管外徑為基準(zhǔn)，扣除伸入管板內(nèi)的換熱管長(zhǎng)度后，計(jì)算得到的管束外表面積。對(duì)于U形管式換熱器，一般不包括U形彎管段的面積。 國(guó)外，有些國(guó)家或公司是以換熱管外徑和公稱長(zhǎng)度計(jì)算得到的管束外表面積為換熱面積，故在國(guó)外圖紙轉(zhuǎn)化設(shè)計(jì)、改造設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)加以注意。 (2)公稱換熱面積 3.7.2 經(jīng)圓整后的計(jì)算

5、換熱面積。7 7換熱器型號(hào)表示法換熱器型號(hào)表示法 3.10或ststNNdLNAppDN采用碳素鋼、低合金鋼冷拔鋼管做換熱管時(shí)，其管束分為、兩級(jí)；級(jí)管束采用較高級(jí)、高級(jí)冷拔鋼管；級(jí)管束采用普通級(jí)冷拔鋼管 管/殼程數(shù)，單殼程時(shí)只寫 NtLN-換熱管公稱長(zhǎng)度（m），d-換熱管外徑（mm），當(dāng)采用Al、Cu、Ti換熱管時(shí)，應(yīng)在 LN/d 后面加材料符號(hào)，如 LN/dCu公稱換熱面積（m2） 公稱直徑（mm），對(duì)于釜式重沸器用分?jǐn)?shù)表示，分子為管箱內(nèi)直徑，分母為圓筒內(nèi)直徑管/殼程設(shè)計(jì)壓力（MPa），壓力相等時(shí)只寫 pt 第一個(gè)字母代表前端管箱型式第二個(gè)字母代表殼體型式第三個(gè)字母代表后端結(jié)構(gòu)形式 換熱器主

6、要部件的分類與代號(hào)換熱器主要部件的分類與代號(hào)例如：1. I I 此型號(hào)表示：兩端均為封頭管箱、4管程、單殼程固定管板式換熱器，公稱直徑為800mm，管程設(shè)計(jì)壓力為2.5MPa，殼程設(shè)計(jì)壓力為1.6MPa，公稱換熱面積為200mm2，碳素鋼較高級(jí)冷拔換熱管外徑為25mm，管長(zhǎng)為9m。 42592006 . 15 . 2800BEM 2 此型號(hào)表示：前端均為平蓋管箱、后端為封頭管箱、4管程、單殼程固定管板式換熱器，公稱直徑為800mm，管殼程設(shè)計(jì)壓力均為1.6MPa，公稱換熱面積為150mm2，銅換熱管外徑為22m，管長(zhǎng)為6m。42261506 . 1800CuAEM二、設(shè)計(jì)參數(shù)二、設(shè)計(jì)參數(shù) 1.

7、1.設(shè)計(jì)壓力設(shè)計(jì)壓力 3.11.2 3.17 6.18.4 在管板計(jì)算中只有設(shè)計(jì)壓力，沒有計(jì)算壓力。 (1)同時(shí)受管、殼程壓力作用的元件(主要是管板) a)真空換熱器非真空側(cè)應(yīng)為兩側(cè)計(jì)算壓力之和。 b)非真空換熱器應(yīng)為管殼程計(jì)算壓力中較大值。 c)非真空換熱器當(dāng)管、殼程的壓力較大時(shí)，為減薄受壓元件的厚度，可按壓差設(shè)計(jì)。按壓差設(shè)計(jì)的換熱器在工藝操作系統(tǒng)中必須具有保證管、殼程同時(shí)升、降壓的切實(shí)措施，設(shè)計(jì)壓差取值應(yīng)不小于實(shí)際操作時(shí)規(guī)定的升、降壓過程中管、殼程的最大壓差及液壓試驗(yàn)過程中管、殼程的最大壓差，同時(shí)應(yīng)提出壓力試驗(yàn)時(shí)升、降壓的具體要求（步進(jìn)程序）。 (2)其他元件按GB150。 2.2.最小厚

8、度最小厚度 應(yīng)考慮最小厚度的元件有：（1）管程圓筒按公稱直徑、材料和換熱器型式確定。5.3.2（2）殼程圓筒按公稱直徑、材料和換熱器型式確定。5.3.2 （3）分程隔板按公稱直徑和材料確定。5.2.3.1 （4）管板按管板與換熱管連接方式、介質(zhì)、換熱管直徑確定：5.6.2 a)與換熱管焊接時(shí)，應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造的要求，且不小于12mm； b)與換熱管脹接時(shí)，按如下規(guī)定： 1)用于易燃、易爆以及有毒介質(zhì)等場(chǎng)合，不應(yīng)小于換熱管的外徑(do)； 2)用于一般場(chǎng)合時(shí)，應(yīng)符合如下要求： do25mm時(shí), min0.75 do ； 25do50mm時(shí), min0.70 do ； do50mm時(shí), min

9、0.60 do 。 （5）縱向隔板6mm。5.12.1（6）折流板和支持板按公稱直徑和換熱管無(wú)支撐跨距確定。5.9.2.2（7）防沖板碳鋼為4.5mm，不銹鋼為3mm。5.11.4 3.3.金屬金屬溫度溫度 3.12.1 金屬溫度系指受壓元件沿截面厚度的平均值。 換熱器的金屬溫度分換熱管的金屬溫度和筒體的金屬溫度，必須由傳熱公式計(jì)算確定，不能以管殼程設(shè)計(jì)溫度、環(huán)境溫度及其平均溫度替代，一般由工藝專業(yè)人員提供。具體計(jì)算可按GB151-1999附錄F。 4.4.程數(shù)程數(shù) (1)管束分程時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： a)盡量能使各程換熱管數(shù)量大致相等，以減少流體阻力； b)分成隔板槽的形狀要簡(jiǎn)單，密封面長(zhǎng)度盡

10、量短，以利于制造和密封； c)相鄰管程間管程流體的溫度差不宜過大，不超過20為宜，以避免產(chǎn)生過大的熱應(yīng)力和惡化密封面條件。 (2)殼程分程由于制造困難，一般設(shè)計(jì)中很少超過兩殼程。 5.5.腐蝕裕量腐蝕裕量 主要元件的腐蝕裕量取值應(yīng)符合下列原則：3.14.1.3 a)管板、浮頭法蘭、球冠形封頭和鉤圈兩面均應(yīng)考慮； b)平蓋、凸形封頭、管箱和圓筒的內(nèi)表面應(yīng)考慮； c)管板、平蓋開隔板槽時(shí)，可把高出隔板槽底面的金屬作為腐蝕裕量，但當(dāng)腐蝕裕量大于槽深時(shí)，還應(yīng)加上兩者的差值； d)容器法蘭和管法蘭的內(nèi)直徑面應(yīng)考慮； e)換熱管可不考慮； f)拉桿、定距管、折流板和支持板等非受壓元件可不考慮。 6.6.壓

11、力試驗(yàn)壓力試驗(yàn) (1) 壓力試驗(yàn)前應(yīng)校核圓筒和封頭的應(yīng)力 3.17.2 GB150壓力試驗(yàn)前的應(yīng)力校核僅針對(duì)殼體圓筒而言，因?yàn)閴毫θ萜髦械耐埠头忸^的應(yīng)力水平相當(dāng)，有時(shí)因?yàn)榉忸^成形工藝的要求，封頭的最小厚度反而比圓筒厚，所以壓力試驗(yàn)時(shí)的安全性只用校核圓筒即可。 換熱器的情況則不一樣，很多情況中換熱器殼體圓筒由于抽管束的需要等，其最小厚度比壓力容器中的圓筒大得多，當(dāng)這一因素起作用時(shí)，壓力試驗(yàn)時(shí)的最大應(yīng)力往往在封頭而不在圓筒上。再如，U形管式換熱器管程試壓時(shí)，由于短節(jié)采用整體補(bǔ)強(qiáng)，所以GB151要求對(duì)圓筒和封頭都要進(jìn)行應(yīng)力校核，同時(shí)由于不同厚度材料的許用應(yīng)力可能不同，故不按圓筒和封頭的應(yīng)力值大小，而

12、是分別滿足各自的校核條件，這樣能充分保證壓力試驗(yàn)時(shí)的安全性 。 (2)殼程試驗(yàn)壓力低于管程試驗(yàn)壓力 3.176.18.5 此時(shí)，為檢查換熱管與管板的連接接頭的嚴(yán)密性，應(yīng)對(duì)其試驗(yàn)方法和壓力提出詳細(xì)要求。一般，殼程試驗(yàn)壓力可按以下幾種方法考慮： a) 提高殼程試驗(yàn)壓力，使其等于管程試驗(yàn)壓力，同時(shí)校核各相關(guān)元件在壓力試驗(yàn)下的應(yīng)力，其應(yīng)滿足GB150要求。 b) 殼程按自身試驗(yàn)壓力試壓后，再以1.05倍殼程設(shè)計(jì)壓力的含氨體積約1%的壓縮空氣進(jìn)行氨滲透試驗(yàn)。 （見HG205841998附錄A） c) 有特殊要求的換熱器，可用低壓純氨、鹵素或氦等介質(zhì)進(jìn)行試驗(yàn)。 7.7.焊接接頭系數(shù)焊接接頭系數(shù) (1)環(huán)向

13、焊接接頭系數(shù) 3.16.13.16.1 固定管板式換熱器存在著無(wú)法探傷的環(huán)向焊接接頭，雖然環(huán)向焊接接頭所承受的拉伸應(yīng)力僅為縱向焊接接頭的一半，由于設(shè)計(jì)、制造的疏忽在該接頭上也有事故發(fā)生，故要求設(shè)計(jì)、制造人員應(yīng)從坡口、焊接工藝等方面保證接頭質(zhì)量，為此本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了環(huán)向焊接接頭的系數(shù)(=0.6)。 (2)有色金屬的焊接接頭系數(shù)按GB151-1999附錄D。8.8.管束級(jí)別管束級(jí)別 管束的級(jí)別主要依據(jù)換熱管外徑公差的等級(jí)來(lái)判定，采用符合GB151-1999的高精度換熱管的為級(jí)，普通精度換熱管的為級(jí)。我國(guó)碳鋼、低合金鋼冷拔管有較高精度和普通精度之分，故、級(jí)分類僅限于碳鋼、低合金鋼換熱管。 三、材料選用三

14、、材料選用1.1.原則原則 (1)鋼材按GB150第4章和附錄A，以及GB151第4條。4.1.2 (2)有色金屬按GB151，其使用范圍如下：4.1.2 a) Al及其合金設(shè)計(jì)壓力不大于8MPa，設(shè)計(jì)溫度為-269200。 b)設(shè)計(jì)溫度高于65時(shí)不宜選用含Mg大于3的鋁鎂合金，否則長(zhǎng)期使用下會(huì)產(chǎn)生晶間腐蝕。 c)Cu及其合金在退火狀態(tài)下使用，Cu設(shè)計(jì)溫度不高于150， Cu合金不高于200。 d)Ti及其合金設(shè)計(jì)溫度不高于300，復(fù)合板不高于350。用于制造壓力容器殼體的Ti材在退火狀態(tài)下使用。2.2.鋼板鋼板 (1)固定管板選用鋼板制造時(shí)，尤其是較厚鋼板，應(yīng)考慮到鋼板的質(zhì)量，一般由于容易產(chǎn)

15、生分層、夾渣等缺陷，故不宜選用。 (2)不銹鋼復(fù)合鋼板4.3.2.34.3.2.3 ： 管板為B1級(jí)，平蓋不低于B3級(jí)；（JB47331996） 管板為B級(jí)，平蓋不低于B級(jí)。（GB/T81651997） (3) Ti-鋼復(fù)合板，管板為B0級(jí)，平蓋不低于B2或BR2級(jí)。（GB85471987） 4.3.2.3 (4) Ti-鋼復(fù)合板制管板，應(yīng)采用強(qiáng)度脹或強(qiáng)度脹加密封焊結(jié)構(gòu)。（GB1323891) 4.3.2.34.3.2.3 3.3.鍛件鍛件 (1)平蓋、法蘭、管板鋼鍛件級(jí)別不應(yīng)低于級(jí)。4.3.1.1（管板不應(yīng)低于級(jí) 化工化工設(shè)備圖樣技術(shù)要求設(shè)備圖樣技術(shù)要求 ）(2)具有凸肩并直接與殼體（或封頭

16、）對(duì)接焊接的管板，為避免凸肩處存在夾渣、分層現(xiàn)象，以及改善凸肩處纖維受力狀況、減少加工量、節(jié)省材料，應(yīng)采用整體鍛件制管板。4.3.1.24.3.1.2 (3)厚度大于60mm的管板采用鍛造比大于3.5的鍛件。4.3.2.3(4)形狀復(fù)雜的管板。 因?yàn)槲覈?guó)澆鑄能力有限，切掉鑄件兩頭后軋制鋼板的軋制比較小，內(nèi)部組織較疏松，內(nèi)部與表面層力學(xué)性能差距較大。4.4.鋼管鋼管 (1)制造換熱管圓筒的碳鋼、低合金鋼鋼管，應(yīng)為無(wú)縫鋼管。4.2.24.2.2 (2)符合GB150附錄A4.2規(guī)定的奧氏體不銹鋼焊接鋼管可用作制造換熱器圓筒，其使用范圍如下：4.2.34.2.3 a)鋼號(hào)按表4-3規(guī)定； b)設(shè)計(jì)壓

17、力不大于6.4MPa； c)使用溫度與無(wú)縫鋼管相同； d)壁厚不大于8mm ； f)許用應(yīng)力為無(wú)縫鋼管的許用應(yīng)力乘以0.85的焊接接頭系數(shù)。注：GB150附錄A4.2規(guī)定的奧氏體不銹鋼焊接鋼管是采用不添加填充金屬的自動(dòng)電弧焊或電阻焊焊接方法制造的，其技術(shù)要求為： a)采用熱軋鋼板或鋼帶制造，鋼管的壁厚允許偏差為12.5； b)鋼管的彎曲度不大于1.5mm/m； c)鋼管應(yīng)逐根進(jìn)行渦流或射線(對(duì)大直徑管子)檢測(cè)，檢測(cè)方法和合格標(biāo)準(zhǔn)按JB4730規(guī)定； d)根據(jù)需方要求，鋼管應(yīng)逐根進(jìn)行水壓試驗(yàn)。水壓試驗(yàn)壓力為容器設(shè)計(jì)壓力的2倍，保壓時(shí)間為10s，試驗(yàn)后管壁無(wú)滲漏現(xiàn)象； e)應(yīng)遵循GB/T12771

18、-2000流體輸送用于不銹鋼焊接鋼管的規(guī)定。 (3)符合GB151附錄C規(guī)定的奧氏體不銹鋼焊接鋼管可用做換熱管，其使用范圍如下：4.4.24.4.2 a)設(shè)計(jì)壓力不大于6.4MPa； b)使用溫度與無(wú)縫鋼管相同； c)不得用于極度危害介質(zhì)。 (4) HG20537.1-92 奧氏體不銹鋼焊接鋼管選用規(guī)定也適用于換熱器管束、容器殼體、接管和管道用奧氏體不銹鋼焊接鋼管，其使用范圍如下： a)設(shè)計(jì)壓力一般不宜大于4.0MPa； b)使用溫度為-196400； c)縱向焊接接頭系數(shù)小于1.0的焊接鋼管不應(yīng)用于極度或高度危害介質(zhì)； d)在有應(yīng)力腐蝕介質(zhì)工況下，必須經(jīng)固溶或穩(wěn)定化處理； e)免除熱處理和/

19、或酸洗、鈍化處理(大口 徑管除外)的條件： 無(wú)毒、無(wú)爆炸危險(xiǎn)且對(duì)材料腐蝕傾向的介質(zhì)； 工作壓力不大于1.0MPa； 工作溫度不大于200。 f)采用保護(hù)氣氛熱處理時(shí)，可免除酸洗、鈍化處理； g)縱向焊接接頭系數(shù)按表4.1.1，其與焊接工藝、無(wú)損檢測(cè)方法有關(guān)。 (5)我國(guó)尚無(wú)碳素鋼、低合金鋼焊接鋼管的標(biāo)準(zhǔn)，奧氏體不銹鋼焊接鋼管標(biāo)準(zhǔn)為GB/T12771流體輸送用不銹鋼焊接鋼管。但是該標(biāo)準(zhǔn)水平低于國(guó)際上用于化工裝置的不銹鋼焊管的通用標(biāo)準(zhǔn)，代表了國(guó)內(nèi)目前一般焊管生產(chǎn)廠的質(zhì)量水平，尚可符合一些無(wú)毒、無(wú)爆炸危險(xiǎn)、無(wú)腐蝕性介質(zhì)、對(duì)連續(xù)性長(zhǎng)周期運(yùn)行要求低的場(chǎng)合，不能符合化工、石化裝置的設(shè)計(jì)要求，所以應(yīng)考慮選用

20、 HG20537.192奧氏體不銹鋼焊接鋼管選用規(guī)定及其三個(gè)技術(shù)要求標(biāo)準(zhǔn)： HG20537.292管殼式換熱器用奧氏體不銹鋼焊接鋼管技術(shù)要求；HG20537.392化工裝置用奧氏體不銹鋼焊接鋼管技術(shù)要求；HG20537.492化工裝置用奧氏體不銹鋼大口徑焊接鋼管技術(shù)要求。 美國(guó)有各種品種的焊接鋼管標(biāo)準(zhǔn)，如SA333、 SA334 、 SA789、SA790等。但在選用時(shí)要注意該標(biāo)準(zhǔn)是用于PIPE還是TUBE，同時(shí)應(yīng)注明選用無(wú)縫鋼管還是焊接鋼管。 SA333 低溫用無(wú)縫和焊接鋼管(P) SA334 低溫用無(wú)縫和焊接碳鋼和合金鋼管(T) SA789 一般用途無(wú)縫和焊接鐵素體 / 奧氏體不銹鋼鋼管(

21、T) SA790 無(wú)縫和焊接鐵素體 / 奧氏體不銹鋼鋼管(P) 四、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與設(shè)計(jì)計(jì)算四、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與設(shè)計(jì)計(jì)算 1.1.平蓋平蓋5.15.1 計(jì)算平蓋厚度時(shí)，有強(qiáng)度計(jì)算和剛度計(jì)算。剛度計(jì)算僅在有分程隔板情況下才予以考慮，其公式由規(guī)定轉(zhuǎn)化而來(lái)，對(duì)平蓋的中心撓度控制量為： DN600mm： Y 0.75 DN600mm： Y DN/8002.2.管板管板 由于管板與換熱管、殼體、管箱、法蘭等元件連接在一起構(gòu)成一個(gè)復(fù)雜的彈性體系，給精確的強(qiáng)度計(jì)算帶來(lái)一定的困難，而管板的合理設(shè)計(jì)對(duì)提高設(shè)備整體的安全性、降低成本具有重要意義。(1)計(jì)算管板強(qiáng)度時(shí)應(yīng)考慮的因素： a)把管板簡(jiǎn)化為受到規(guī)則排列的管孔削弱，同時(shí)

22、又被管子加強(qiáng)的等效彈性 基礎(chǔ)上的均質(zhì)等效圓平板； b)管板周邊部分較窄的不布管區(qū)按其面積簡(jiǎn)化為圓環(huán)型實(shí)心板； c)按照管板邊緣的連接結(jié)構(gòu)型式，考慮各元件對(duì)管板邊緣的實(shí)際彈性約束條件； d)法蘭力矩對(duì)管板的作用； e)管子與殼程圓筒的熱膨脹差所引起的溫差應(yīng)力； f)計(jì)算帶管子的多孔板折算為等效實(shí)心板的各種等效彈性常數(shù)和強(qiáng)度參數(shù)。 U形管對(duì)管板沒有彈性基礎(chǔ)支承作用，且也不受與殼程圓筒的溫差影響。 對(duì)超出GB151計(jì)算公式使用范圍的管板，按JB4732-1995分析設(shè)計(jì)法進(jìn)行計(jì)算。(2)受力分析 固定管板主要受到以下幾個(gè)方面的力的作用： a)管、殼程壓力對(duì)管板的直接作用力； b)管束對(duì)管板的彈性支承

23、反力，其由三部分組成： 管束因管板撓度變化而產(chǎn)生的彈性反力； 管束隨殼體一起伸長(zhǎng)而引起的彈性反力； 管、殼程溫差引起的彈性反力； c)管板兼作法蘭時(shí)法蘭螺栓產(chǎn)生的力矩。 U形管式中的a型管板僅受到管、殼程壓力對(duì)管板的直接作用力。 (3)液柱靜壓力 在管板計(jì)算中只有設(shè)計(jì)壓力，沒有計(jì)算壓力，主要是為了簡(jiǎn)化管板計(jì)算的復(fù)雜性，但對(duì)于較高的立式換熱器，如果需要考慮液柱靜壓力時(shí)，應(yīng)在設(shè)計(jì)壓力中增加液柱靜壓力。 (4)厚度 除了由強(qiáng)度計(jì)算公式確定的厚度外，還應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造等方面具有必要的剛度所需要的最小厚度。 (5)有效厚度 5.6.1.15.6.1.1 管板有效厚度系指管程分程隔板糟底部的管板厚度減

24、去下列二者厚度之和： a)管程腐蝕裕量超出管程隔板槽深度的部分； b)殼程腐蝕裕量與管板在殼程側(cè)的結(jié)構(gòu)開槽深度二者中的較大值。 (6)換熱管中心距 5.6.3.25.6.3.2 考慮換熱管中心距不小于1.25倍換熱管外徑的主要因素： a)脹管時(shí)各管孔之間的彈性變形范圍不相交； b)焊接連接時(shí)，各管端焊縫之間留有一定距離以減少相互之間的焊接應(yīng)力。 對(duì)于管孔周圍開槽焊來(lái)說(shuō)，1.25倍換熱管外徑的中心距已是下限，故有條件時(shí)可取1.32倍以上。 (7)管孔與換熱管間隙 以19換熱管為例： GB151級(jí)管束管子外徑19，公差為0.20mm，最小間隙為0.05mm，最大間隙為0.60mm。 TEMA管子外

25、徑19.05，公差為0.10mm，最小間隙為0.05mm，最大間隙為0.40mm。對(duì)于奧氏體不銹鋼，為了將加工硬化引起耐腐蝕性能下降的程度限制在最小范圍內(nèi)，規(guī)定采用特殊緊配合。 由此可見，由于受國(guó)內(nèi)制造條件的限制，在公差精度和最大間隙等方面均比TEMA標(biāo)準(zhǔn)松得多。設(shè)計(jì)時(shí)，盡可能采用級(jí)管束；在較重要場(chǎng)合，換熱管選用GB9948標(biāo)準(zhǔn)的鋼管。 (8)固定管板計(jì)算公式中的k k值 5.7.35.7.3 k k值是表示管板周邊不布管區(qū)域的無(wú)量綱寬度。 k k值小，表示管板上布管區(qū)域大，管板受到管子加強(qiáng)的范圍大，管板剛度大。 k k值大，表示管板上布管區(qū)域小，管板受到管子加強(qiáng)的范圍小，管板剛度小。 GB1

26、51中固定管板的計(jì)算公式僅適用于 k k1.0的情況，即管板周邊未布置管區(qū)較窄的情況。若k 1.0時(shí)，則用特殊方法計(jì)算。 (9)SW6固定管板計(jì)算程序中的“隔板槽面積” 5.7.1.15.7.1.1 “隔板槽面積”就是GB151中的“Ad”，即在布管區(qū)范圍內(nèi)，因設(shè)置隔板槽和拉桿結(jié)構(gòu)的需要，而未能被換熱管支承的面積。雙管程管板的隔板槽區(qū)域內(nèi)未能被換熱管支承的面積(未包括拉桿區(qū)域)： 對(duì)于三角形排列 Ad =nS(Sn -0.866S) 對(duì)于正方形排列 Ad =nS(Sn - S) 對(duì)于轉(zhuǎn)角三角形排列 Ad =0.866nS(2Sn - S) 對(duì)于轉(zhuǎn)角正方形排列 Ad =nS(1.414Sn -

27、S) 注意：多管程管板，其值應(yīng)為管板上所有隔板槽區(qū)域內(nèi)未能被換熱管支承的面積。 (9)管孔表面粗糙度 6.4.66.4.6 a)換熱管與管板焊接時(shí)， Ra25m ； b)換熱管與管板脹接時(shí)， Ra12.5m 。 3.3.管箱管箱 (1)固定端管箱結(jié)構(gòu)型式 a)封頭管箱 受力均勻，封頭受力好，大直徑高壓時(shí)省料，適用于直徑大、壓力高的場(chǎng)合，但檢查和清洗管程時(shí)必須拆下管箱及其接管法蘭。 b)平蓋管箱 檢查和清洗管程時(shí)，僅拆下平蓋，但平板應(yīng)力大，有分程隔板時(shí)平蓋要有足夠的剛度，以保證分程隔板端部密封，避免介質(zhì)短路。必要時(shí)需采用鍛件，造價(jià)高，故適用于直徑不大、壓力不高、維修時(shí)需要經(jīng)常拆卸的場(chǎng)合。 (2)

28、熱處理 6.8 a)焊有分程隔板的碳鋼、低合金鋼制管箱和浮頭蓋需要進(jìn)行焊后消除應(yīng)力熱處理。 b)側(cè)向開孔超過圓筒內(nèi)徑的碳鋼、低合金鋼制管箱需要進(jìn)行焊后消除應(yīng)力熱處理。 c)奧氏體不銹鋼制管箱和浮頭蓋一般不作焊后消除應(yīng)力熱處理，但是對(duì)變形有較高要求時(shí)，可進(jìn)行低溫（427）的焊后消除應(yīng)力熱處理，但效果低于碳鋼。當(dāng)有較高抗腐蝕要求或在高溫下使用時(shí)，應(yīng)保持奧氏體組織、防止敏化、防止管箱變形，此時(shí)可進(jìn)行固溶處理，由此所形成的殘余應(yīng)力以及焊接殘余應(yīng)力可由低溫退火處理來(lái)消除。 注意：管箱和浮頭蓋的法蘭密封面應(yīng)在熱處理后加工。 (3)分程隔板 5.2.3.3 a)必要時(shí)，開設(shè)6mm排凈孔； b)必要時(shí)，直立隔

29、板頂、底部開設(shè)半圓形的排氣(液)孔R(shí)=510mm； c)與管板連接處的端部15mm范圍內(nèi)，隔板厚度不大于10mm。 4.4.接管接管 5.4.25.4.2 (1)端部應(yīng)與殼體內(nèi)表面平齊，尤其是U形管式和浮頭式的殼程接管。 (2) 設(shè)計(jì)溫度高于或等于300時(shí)，應(yīng)采用對(duì)焊法蘭。 (3)不能利用接管進(jìn)行放氣和排液時(shí)，應(yīng)設(shè)置公稱直徑不小于20mm的放氣口和排液口，最大限度地排除氣、液。 (4)立式換熱器的殼程必須設(shè)置放氣口和排液口，其形式有多種： a)管板側(cè)面開“” 形孔，連通殼程內(nèi)腔，用螺紋或接管對(duì)外連接； b)緊挨管板設(shè)置接管，接管縱向開口與管板相焊； c)接管不緊挨管板時(shí)，采用內(nèi)伸彎管的接管，內(nèi)

30、伸彎管的管口距管板表面約5mm。 5.5.換熱管換熱管 (1)品種 有無(wú)縫光管、螺紋管、波紋管和焊接管等。 (2)拼接 6.3.3 A 3.66.3.3 A 3.6 a)直管對(duì)接焊縫為一條，且最短管長(zhǎng)不應(yīng)小于300mm； b)U形管對(duì)接焊縫不得超過二條，且最短管長(zhǎng)不應(yīng)小于300mm，彎管段加上至少50mm的直管段范圍內(nèi)不得有拼接焊縫； c)低溫用不宜拼接； d)拼接后的換熱管應(yīng)進(jìn)行通球檢查； e)拼接接頭應(yīng)按JB4730進(jìn)行射線檢查，抽查的數(shù)量不應(yīng)小于接頭總數(shù)的10，且至少為一條(低溫用換熱管為100)，級(jí)合格(低溫用換熱管級(jí)合格)； f)拼接后的換熱管應(yīng)逐根進(jìn)行壓力為2倍設(shè)計(jì)壓力的液壓試驗(yàn)。

31、 (3)U形管的彎制 6.3.4 A 4.2.3 a)不宜熱彎，尤其是低溫用U形換熱管必須冷彎； b)當(dāng)有耐應(yīng)力腐蝕要求時(shí)，冷彎U形管的彎管段加上至少150mm的直管段應(yīng)進(jìn)行：碳鋼、低合金鋼鋼管進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理；奧氏體不銹鋼鋼管按協(xié)議進(jìn)行熱處理。 (4)除了可與管板焊接外，其他任何零件均不得與換熱管相焊。6.76.6.圓筒圓筒 5.2.1 5.3.25.2.1 5.3.2 圓筒的厚度除了按強(qiáng)度計(jì)算確定外，還應(yīng)考慮最小厚度要求，其主要原因?yàn)椋?a)增加剛性，減小變形，以利于管束的安裝。 b)重疊式換熱器，接管或鞍座對(duì)殼體的局部應(yīng)力和接管對(duì)管箱的局部應(yīng)力加大。 c)有利于殼程設(shè)計(jì)壓力小于管程設(shè)計(jì)

32、壓力時(shí)，為了在試壓時(shí)檢查換熱管與管板連接接頭的致密性，而提高殼程試驗(yàn)壓力的應(yīng)力校核。 7.7.換熱管與管板的連接換熱管與管板的連接 5.85.8 (1)脹接 利用脹管器，使伸到管板中的管子端部直徑擴(kuò)大產(chǎn)生塑性變形而管板只達(dá)到彈性變形，因而脹管后管板與管子間就產(chǎn)生一定的擠壓力，使管子和管板緊緊地貼在一起，達(dá)到密封緊固連接的目的。 為保證脹接質(zhì)量，要求管板的硬度值高于換熱管的硬度值，這樣可免除脹接時(shí)管孔產(chǎn)生塑性變形，影響脹接的緊密性。達(dá)不到此要求時(shí)，可將管端進(jìn)行退火處理，降低硬度后進(jìn)行脹接。奧氏體不銹鋼屬加工硬化傾向性較大的材料，為獲得可靠的脹接以及降低應(yīng)力腐蝕的可能性，應(yīng)減少在脹管時(shí)的變形量，可

33、采用提高管子外徑尺寸精度和管孔精度的較緊配合方法。 脹接會(huì)引起較大的局部應(yīng)力，對(duì)于易引起加工硬化的材料更甚。但是，如果消除應(yīng)力，則脹接也就失效，所以具有應(yīng)力腐蝕的場(chǎng)合，不宜采用脹接。 脹接型式有兩種： a)強(qiáng)度脹接為保證換熱管與管板連接的密封性能及抗拉脫強(qiáng)度的脹接； b)貼脹為消除換熱管與管孔之間縫隙的輕度脹接，其與強(qiáng)度焊同時(shí)實(shí)施。當(dāng)介質(zhì)具有縫隙腐蝕傾向或不允許有所積聚時(shí)，在強(qiáng)度焊接后必須進(jìn)行貼脹。 (2)焊接 由于氬弧焊的特點(diǎn)是溶透性好、焊肉無(wú)夾渣、底部成形好、焊縫強(qiáng)度高以及焊接成功率高，所以對(duì)換熱管與管板間連接要求高的換熱器，如設(shè)計(jì)壓力大、設(shè)計(jì)溫度高、有過大的溫度變化以及承受交變載荷的換熱

34、器、薄管板換熱器、鈦和鎳等特殊材料的換熱器等，宜采用氬弧焊。對(duì)于質(zhì)量要求較高的換熱器也應(yīng)采用氬弧焊。 氬弧焊的焊接方法分手工氬弧焊和自動(dòng)氬弧焊，自動(dòng)焊的焊縫內(nèi)在質(zhì)量好而穩(wěn)定，外形非常漂亮。對(duì)于重要換熱器，如有條件應(yīng)注明焊接方法。自動(dòng)焊的焊接結(jié)構(gòu)形狀和管子伸出長(zhǎng)度按不同焊機(jī)的要求確定，一般換熱管的伸出長(zhǎng)度為35mm。 焊接結(jié)構(gòu)也會(huì)引起局部應(yīng)力，但由于管壁較薄，拘束度低，局部應(yīng)力不會(huì)太大，故一般情況下無(wú)需進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理。 焊接型式有兩種： a)強(qiáng)度焊為保證換熱管與管板連接的密封性能及抗拉脫強(qiáng)度的焊接； b)密封焊為保證換熱管與管板連接的密封性能的焊接。 (3)適用范圍 a)強(qiáng)度脹接 5.8.2

35、.1 設(shè)計(jì)壓力小于等于4MPa； 設(shè)計(jì)溫度小于等于300； 操作中無(wú)劇烈的振動(dòng)，無(wú)過大的溫度變化及無(wú)明顯的應(yīng)力腐蝕。 b)強(qiáng)度焊 5.8.3.1 設(shè)計(jì)壓力小于等于35MPa； 不適用與有較大的振動(dòng)及縫隙腐蝕的場(chǎng)合。 c)脹焊并用 5.8.4.1 密封性能要求較高的場(chǎng)合； 承受振動(dòng)或疲勞載荷的場(chǎng)合; 有縫隙腐蝕的場(chǎng)合； 采用復(fù)合管板的場(chǎng)合。 8.8.管板與殼體的連接管板與殼體的連接 G 1G 1 在選用管板與殼程殼體的焊接接頭結(jié)構(gòu)型式時(shí)，應(yīng)充分考慮到該連接處具有高邊緣應(yīng)力區(qū)與焊縫重疊及溫差應(yīng)力大的特點(diǎn)。對(duì)用于易燃?xì)怏w，極度或高度危害介質(zhì)、液化氣、設(shè)計(jì)壓力大、設(shè)計(jì)溫度高以及低溫容器、疲勞容器和有縫

36、隙腐蝕的容器，應(yīng)采用對(duì)接焊接接頭結(jié)構(gòu)、全焊透和不存在縫隙的結(jié)構(gòu)。 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采用或盡可能采用的結(jié)構(gòu)為： a)相焊的殼體與管板突出部分等厚，以利對(duì)接，使其可承受較大應(yīng)力。 b)焊縫雙面成形且能進(jìn)行射線檢測(cè)。 c)必要時(shí)，應(yīng)設(shè)短節(jié)(見GB151-1999 圖G2-e)，以便進(jìn)行雙面焊和消除縫隙。 d)在焊縫根部不宜使用墊板或類似墊板的結(jié)構(gòu)，因?yàn)閴|板與殼體內(nèi)徑不可能很好配合，總是有縫隙。 9.9.折流板折流板 折流板的形式、布置和間距等必須符合工藝設(shè)計(jì)條件的要求。(1)折流板形式 折流板型式有弓形、雙弓形、圓環(huán)圓盤形等，其中常用的是弓形折流板另外，還有折流桿形。 (2)折流板布置 5.9.5.1 折流板一般應(yīng)按等間距布置，管束兩端的折流板應(yīng)盡可能靠近殼程進(jìn)、出口接管。 (3)折流板最小間距 5.9.5.2 折流板最小間距一般不應(yīng)小于圓筒內(nèi)直徑的五分之一，且不小于50mm。 (4)折流板最大間距 5.9.5.3 GB151對(duì)折流板最大間距未作規(guī)定，但一般不大于筒體的內(nèi)直徑。GB151僅對(duì)換熱管的最大無(wú)支撐跨距作出規(guī)定，其與換熱管的材料和外直徑有關(guān)。 (5)臥式換熱器的弓型折流板 5.9.5.15.9.5.1 a)缺口布置 殼程介質(zhì)為單相清潔流體時(shí)，應(yīng)水平上下布置。 殼程介質(zhì)為氣、液相共存或中含有固體物料時(shí)，應(yīng)垂直左右布置。 b)折流板水平上下布置時(shí)的通液口、通氣口 殼程介質(zhì)為含有少量液體的