【人力资源】压力容器设计思路及相关知识(换热器)资料
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压力容器的相关知识范本压力容器是一种用于存储和承受高压气体或液体的设备,广泛应用于工业和民用领域。
了解压力容器的相关知识对于正确使用和维护压力容器至关重要。
本文将介绍压力容器的定义、分类、制造材料、设计标准、安全性要求以及常见故障与对策等方面的内容。
一、压力容器的定义和分类压力容器是一种具有容器形状的设备,能够承受内部压力,并且对外部环境具有密封性能。
根据其用途和工作条件的不同,压力容器可以分为以下几类:储气罐、储液罐、反应器、换热器、分离器、吸附器等。
这些容器在工业生产过程中起到储存、转化、分离和处理物质的重要作用。
二、压力容器的制造材料压力容器的制造材料应具有足够的强度和耐腐蚀性能,以确保容器在高压力和恶劣环境下的安全运行。
常见的制造材料包括碳钢、不锈钢、合金钢、铝合金等。
根据容器所处环境和承受的压力等级,选择合适的材料也是确保压力容器安全性的重要因素之一。
三、压力容器的设计标准为了确保压力容器的安全性和可靠性,设计和制造过程需要依据相关的标准和规范进行。
常用的设计标准包括ASME Boiler and Pressure Vessel Code(ASME锅炉与压力容器规范)、中国特种设备安全技术监察规程等。
这些标准规定了压力容器的设计、制造、检验、安装和使用的各个环节,确保容器满足安全性要求。
四、压力容器的安全性要求压力容器的安全性是十分关键的,涉及到人身安全和财产安全。
为了确保压力容器的安全运行,需要考虑以下几个方面:首先,容器的设计和制造必须符合相关标准,确保强度和密封性能;其次,容器在使用前需要进行严格的压力测试和泄漏检测;同时,要定期进行容器的检查和维护,确保容器的完整性和可靠性。
此外,还需要培训操作人员,提高他们对压力容器的认识和操作技能。
五、压力容器的常见故障与对策压力容器在使用过程中可能会出现各种故障,如压力泄露、腐蚀、疲劳破裂等。
为了应对这些故障,需要采取一系列的对策:首先,定期进行容器的检测和维护,及时发现和修复问题;其次,选择合适的材料和涂层,提高容器的耐腐蚀性能;另外,加强操作人员的培训,提高他们的安全意识和操作技能;最后,建立健全的事故应急预案,以应对可能发生的事故情况。
换热器英文:heat exchanger(热交换器)定义:将热量从一种载热介质传递给另一种载热介质的装置。
热交换原理和方式可分为:间壁式、混合式和蓄热式。
双马公司所用的换热器绝大多数都是间壁式换热器以及混合式(冷却塔、净化塔)间壁式换热器1、夹套式换热器。
这种换热器是在容器外壁安装夹套制成, 结构简单;但其加热面受容器壁面限制, 传热系数也不高。
为提高传热系数且使釜内液体受热均匀,可在釜内安装搅拌器。
当夹套中通入冷却水或无相变的加热剂时,亦可在夹套中设置螺旋隔板或其它增加湍动的措施,以提高夹套一侧的给热系数.为补充传热面的不足,也可在釜内部安装蛇管。
夹套式换热器广泛用于反应过程的加热和冷却。
2、套管式换热器。
由直径不同的直管制成的同心套管,并由U 形弯头连接而成. 在这种换热器中,一种流体走管内, 另一种流体走环隙,两者皆可得到较高的流速,故传热系数较大。
另外,在套管换热器中,两种流体可为纯逆流, 对数平均推动力较大。
套管换热器结构简单,能承受高压,应用亦方便(可根据需要增减管段数目)。
套管换热器同时具备传热系数大,传热推动力大及能够承受高压强的优点。
优点:结构简单,传热面积增减自如。
因为它由标准构件组合而成,安装时无需另外加工;传热效能高。
它是一种纯逆流型换热器,同时还可以选取合适的截面尺寸,以提高流体速度,增大两侧流体的给热系数,因此它的传热效果好。
液-液换热时,传热系数为870~1750W/ (m 2·℃)。
(这一点特别适合于高压、小流量、低给热系数流体的换热)。
缺点:缺点是占地面积大;单位传热面积金属耗量多,约为管壳式换热器的 5 倍;管接头多,易泄漏;流阻大。
3、板式换热器。
最典型的间壁式换热器,它在工业上的应用有着悠久的历史, 而且至今仍在所有换热器中占据主导地位。
主要用于液体与液体之间的换热。
板式换热器是由许多波纹形的传热板片,按一定的间隔,通过橡胶垫片压紧组成的可拆卸的换热设备。
压力容器设计思路及相关知识压力容器是一种能够承受内部压力的设备,常常用于承载气体、液体或气体与液体的混合物。
它们广泛应用于化工、能源、石油和其他工业领域中,用于储存或运输危险物质、提供对压缩气体的储存和释放、或作为部分工艺装置的一部分。
1.压力容器设计标准:压力容器的设计必须符合一些国际和行业标准,如美国的ASME标准和欧洲的PED指令。
这些标准规定了压力容器的设计要求、材料选择、焊接、检验和试验等方面的内容。
2.材料选择:压力容器的材料选择对其性能和安全性非常重要。
常见的材料包括碳钢、不锈钢和合金钢等。
根据所需的耐腐蚀性、耐高温性和机械强度等特性,需要选择适当的材料。
3.设计压力:设计压力是指压力容器能够安全承受的最大内部压力。
在设计过程中,需要考虑正常操作压力、工艺变动时的压力波动以及临时过载压力等因素。
4.壁厚计算:为了确保容器的稳定性和强度,需要对其壁厚进行计算。
设计壁厚应满足内压力、外压力、温度、容器直径和材料强度等因素的要求。
5.焊接:焊接是连接压力容器部件的常用方法,但焊接质量对容器的安全性有重要影响。
焊接应符合标准规范,并进行非破坏性测试以确保焊缝的质量。
6.热传导:压力容器中的热量传递是一个重要的问题,特别是在换热器中。
合理的换热器设计可以提高热能利用效率,减少能源损耗。
7.板式换热器设计:板式换热器通过一系列的平行板组成,热介质通过板的两侧流动,实现热量传递。
板式换热器的设计涉及到板的材料选择、板间距、板型和板的密封等方面。
8.管式换热器设计:管式换热器使用管道来传递热量,冷、热介质通过管道内外流动,实现热量传递。
管式换热器的设计涉及到管子的材料选择、管道布局、管道尺寸和管道的密封等方面。
9.安全阀:为了保证压力容器在超出设计压力时能够安全释放压力,需要安装安全阀。
安全阀的设计应符合标准,并确保在超压时能够可靠启动和关闭。
10.检验和试验:在压力容器设计完成后,需要进行一系列的检验和试验,以确保容器满足设计要求和标准规范。
压力容器的相关知识压力容器指的是能够承受内部压力,并且具有一定体积的容器。
由于压力容器在工业生产和科学实验等领域具有广泛应用,因此对于压力容器的相关知识有着重要的了解和研究。
一、压力容器的概述压力容器主要包括储气瓶、储液罐、反应器等,是一种主要用于储存和输送压缩气体或液体的容器。
根据使用环境的不同,压力容器可以分为高压容器、中压容器和低压容器。
常见的压力容器材质有钢、铝、塑料等。
二、压力容器的设计和制造1.设计原则压力容器的设计应遵循一系列的设计原则,包括强度足够、稳定性良好、安全可靠、易于操作等。
常用的设计标准有《压力容器设计规范》、《静压器设计规范》等。
2.材质选择压力容器的材料应具备一定的强度、硬度、耐蚀性和耐热性。
常用材料有碳钢、不锈钢、铝合金等。
选择材料时需考虑介质的特性、工作压力和温度等因素。
3.制造工艺压力容器的制造工艺包括预制、成型、焊接、热处理等。
在制造过程中,需严格遵循相应的工艺标准和程序规范,确保容器的质量和安全性。
三、压力容器的安全性评估为确保压力容器的安全运行,对其进行安全性评估具有重要意义。
安全性评估主要包括以下几个方面:1.强度计算通过强度计算来判断压力容器的抗压能力是否满足设计要求,其中包括应力分析、面板设计等。
2.泄漏检测压力容器的泄漏检测是关键的一步,常用的方法有气体检漏、液体泄漏检测、焊缝泄漏检测等。
3.疲劳寿命评估由于压力容器在长期使用过程中可能会发生疲劳破坏,因此需要对其进行疲劳寿命评估,确保容器在预期寿命内工作安全可靠。
四、压力容器的维护和保养1.定期检查对压力容器进行定期检查,包括外观检查、焊缝检查、压力测定等,以发现潜在的问题,及时进行维修和保养。
2.清洁保养定期清洁压力容器内部和外部的污垢和沉积物,保持容器的清洁,避免污垢对容器材质的腐蚀。
3.防腐措施根据容器的使用环境和介质特性,采取不同的防腐措施,包括内部涂层、外部防腐处理等,以延长容器的使用寿命。
压力容器设计工程师应掌握的知识
作为一名压力容器设计工程师,需要掌握以下知识和技能:
1.材料知识:了解不同类型的材料,如金属材料(如碳钢、不锈钢、
铝合金)和非金属材料(如复合材料、玻璃钢),以及它们在压力容器设
计中的应用和性能特点。
2.强度学知识:了解材料的本构关系、力学性质和强度设计原理,掌
握强度和刚度计算方法。
3.压力容器设计规范:熟悉国家和行业相关规范,如《压力容器设计
规范》和《压力容器制造与安全技术规则》,并能够合理应用这些规范进
行设计。
4.液体和气体力学:了解流体静力学和流体动力学的基本理论,包括
压力、流速、流量、液位等参数的计算和分析。
5.焊接技术:熟悉焊接工艺和焊接缺陷产生的原因,能够合理选择适
用的焊接方法和焊接材料。
6.非破坏检测技术:了解常用的非破坏检测方法,如超声波检测、射
线检测、磁粉检测和渗透检测,能够判断和评估可能存在的缺陷或损伤。
7.工程制图:能够读取和绘制工程图纸,包括设计图、组装图和制造
图等,掌握相关绘图软件的应用。
8.压力容器设计计算:能够进行承载力和刚度计算,考虑压力、温度、荷载和外部环境等因素对容器的影响。
9.安全性评估:能够进行压力容器的安全性评估和风险分析,包括应
力和应变分析、疲劳分析和破裂分析等。
10.安全阀选择:了解不同类型和规格的安全阀,根据设计参数和要
求选择合适的安全阀。
此外,压力容器设计工程师还需要具备良好的理论基础,包括数学、
力学、热力学和材料力学等基础知识。
同时,需要有一定的工程实践经验,能够解决实际工程中遇到的问题,并能够进行设计优化和改进。
压力容器(罐)设计思路或步骤一、根据输入条件及GB150,首先确定:设计压力、设计温度、材质、介质(及介质特性:毒性程度、是否易爆、状态(气态、液态的标准沸点)、渗透性、材质的相溶性等)、容积等参数。
二、确定容器类别;(容器类别对无损检测的确定有影响)三、确定焊接接头系数(根据容规及GB150.4确定);四、确定腐蚀裕量(参考HG/T20580-2011,P20的7.3腐蚀裕量)设计压力、设计温度的确定参考GB150及HG/T20580-2011的第一部分,有详细的说明,是设计人员必须学习的内容。
由以上条件可进行筒体与封头的壁厚计算,确定尺寸参数。
如客户没有确定长径尺寸,一般按长径比2-5(2-3)确定为易,长度方向尽可能取板宽或整板宽的累加值(此值为经济值)。
五、筒体材料:尽可能选用板材,如管作筒体,GB9948及GB6479需符合GB150.2的5.1.4、5.1.5的规定;六、容器法兰及法兰盖设计:参考容器法兰标准,多数情况下使用规格不在此标准范围内,无法直接选用,我的经验是:螺栓直径越小,预紧力越小,法兰越薄;螺栓材料越软,许用应力越小,法兰厚度越薄;螺栓分布圆直径距垫片中心圆尺寸越短,法兰厚度越小;外圆与厚度两者选择中,选择外圆小的,相对外圆大薄的重量轻的可能性更大,也就是成本低的可能性更大。
在设计尺寸时螺栓分布圆尽可能小对厚度减小有很大的好处。
要明白这些关系,还需要多学习法兰受力计算一部分。
七、管法兰公称压力要大于容器的设计压力,参考HG/T20592-2009中法兰最大允许压力表,法兰在设计温度下的最小允许压力要大于罐的设计压力为选型合格,法兰、垫片、螺栓及螺母的选择参考HG/T20583-2011 P437页。
摘要如下:7.2.2容器的接管法兰密封面选用凹凸面或榫槽面型式时,设在容器顶部和侧面的管口选用凹面或槽面法兰;设在容器底部的管口应选用凸面或榫面的法兰。
与阀门或机泵直接相连的管口应视阀门或机泵的法兰密封面型式选用。
4-2 管壳式换热器分为几级?各采用什么换热管?各适用于什么场合?答:换热器分Ⅰ、Ⅱ两级。
Ⅰ级换热器采用较高级精度冷拔管,适用于无相变传热和易产生振动的场合.Ⅱ级换热器采用普通级精度冷拔管,适用冷凝、重沸传热和无振动的一般场合。
4-3 管壳式换热器主要组合部件名称及分类代号是什么?答:前端管箱:A ——平盖管箱B ——封头管箱C —-用于可拆管束与管板制成一体的管箱N ——与管板制成一体的固定管板管箱D ——特殊高压管箱壳体型式:E ——单程壳体F —-具有纵向隔板的双程壳体G —-分流H —-双分流I--U 形管式换热器J-—无隔板分流(或冷凝器壳体)K--釜式重沸器O —-外导流后端结构(包括管束):L ——与A 相似的固定管板结构M —-与B 相似的固定管板结构N ——与C 相似的固定管板结构P-—填料函式浮头S ——钩圈式浮头T ——可抽式浮头U-—U 形管束W ——带套环填料函式浮头4—4 设计U 形管式或浮头式换热器的管板时,怎样确定管板的设计压力?答:管板设计压力的确定:若能保证在任何情况下都同时作用或t s p p 与之一为负压时,则d s d p -p p =否则取下列两值中较大者:s d p p =或t d p p =4-5 用复合钢板制造管壳式换热器管板时,对复层材料有什么要求?答:用轧制复合板或者爆炸复合板作管板时,应对复层与基层的结合情况逐张进行超声波检测,布管区内不开孔的部分不得有分层。
4-6 设计多管程式换热器时,确定分程隔板位置的原则是什么?答:确定分程隔板位置的原则是:1。
应尽能使各管程的换热管数大致相等。
2.分程隔板槽形状简单,密封面长度较短.4—7管壳式换热器的换热管和管板之间采用胀接连接应符合什么条件?答:1.必须采用的条件:换热管与管板不可焊。
2.适用范围:a.设计压力≤4MPa ;b 。
设计温度≤300℃;c.外径小于14mm 的换热管与管板的连接,不宜采用胀接。
压力容器设计
摘要
压力容器作为承受高压气体或液体的设备,在工业生产中扮演着重要的角色。
本文将介绍压力容器的设计原理、材料选取、结构设计以及安全性考虑等内容,从而帮助读者更好地了解压力容器的设计过程。
引言
压力容器是用于存储和传输气体或液体的设备,常见于化工、石油、航空航天等领域。
其设计涉及到材料力学、流体力学等多个学科,具有较高的技术要求。
本文将围绕压力容器设计展开详细的介绍。
压力容器的设计原理
在设计压力容器时,需要考虑到承受的压力、温度、介质等因素。
根据理想气体状态方程和安全系数要求等,可以确定压力容器的设计压力等参数。
同时,还需考虑到容器的结构形式,如球形、圆柱形等,以及容器的连接方式等因素。
压力容器的材料选择
压力容器的材料选择至关重要,常见的材料包括碳钢、不锈钢、铝合金等。
选择合适的材料可以提高容器的承压能力和耐腐蚀性能,从而确保容器的安全运行。
压力容器的结构设计
压力容器的结构设计需要考虑到容器的强度、刚度、稳定性等因素。
通过有限元分析等方法,可以优化容器的结构形式,提高容器的整体性能。
压力容器的安全性考虑
在设计压力容器时,安全性是至关重要的考虑因素。
除了满足设计要求外,还需要考虑到容器的泄漏、爆炸等安全问题。
通过完善的安全防护装置和监控系统,可以提高压力容器的安全性。
结论
压力容器作为重要的工业设备,在设计时需要考虑到多个因素,如材料选择、结构设计、安全性等。
通过本文对压力容器设计的介绍,希望读者能够更好地理解压力容器的设计原理和要求,为工程实践提供参考。
压力容器设计基础知识讲稿(20140325)目录一.基本概念1.1 压力容器设计应遵循的法规和规程1.2 标准和法规(规程)的关系。
1.3 压力容器的含义(定义)1.4 压力容器设计标准简述1.5 D1级和D2级压力容器说明二.GB150-1998《钢制压力容器》1.范围2.标准3.总论3.1 设计单位的资格和职责3.3 GB150管辖的容器范围3.4 定义及含义3.5 设计参数选用的一般规定3.6 许用应力3.7 焊接接头系数3.8 压力试验和试验压力4.对材料的要求4.1 选择压力容器用钢应考虑的因素4. 2 D类压力容器受压元件用钢板4.3 钢管4.4 钢锻件4. 5 焊接材料4.6 采用国外钢材的要求4.7 钢材的代用规定4.8 特殊工作环境下的选材5.内压圆筒和内压球体的计算5. 1 内压圆筒和内压球体计算的理论基础5.2 内压圆筒计算5.3 球壳计算6.外压圆筒和外压球壳的设计6.1 受均匀外压的圆筒(和外压管子)6.2 外压球壳6.3 受外压圆筒和球壳计算图的来源简介6.4 外压圆筒加强圈的计算7.封头的设计和计算7.1 封头标准7.2 椭圆形封头7. 3 碟形封头7.4 球冠形封头7.5 锥壳8.开孔和开孔补强8.1 开孔的作用8.2 开检查孔的要求8.3 开孔的形状和尺寸限制8.4 补强要求8.5 有效补强范围及补强面积8.6 多个开孔的补强9 法兰连接9.1 简介9.2 法兰连接密封原理9. 3 法兰密封面的常用型式及优缺点9.4 法兰型式9.5 法兰连接计算要点9.6 管法兰连接10.压力容器的制造、检验和验收10.1 制造许可10.2 材料验收及加工成形10. 3 焊接10.4 D类压力容器热处理10.5 试板和试样10.8 无损检测10. 9 液压试验10.10 容器出厂证明文件。
11.安全附件和超压泄放装置11.1 安全附件11.2 超压泄放装置11.3 压力容器的安全泄放量11.4 安全阀三、GB151-1999《管壳式换热器》01 简述02 标准与GB150-1998《钢制压力容器》的关系。
1概述设计的基本知识:•设计要求•设计文件•设计条件压力容器设计:根据给定的工艺设计条件,遵循现行的规范标准规定,在确保安全的前提下,经济正确地选择材料,并进行结构、强(刚)度、和密封设计。
结构设计——确定合理、经济的结构形式,满足制造、检验、装配、运输和维修等要求。
强(刚)度设计——确定结构尺寸,满足强度或刚度及稳定性要求,以确保容器安全可靠地运行。
密封设计——选择合适的密封结构和材料,保证密封性能良好。
1.1设计要求安全性与经济性的统一•安全是前提,经济是目标,在充分保证安全的前提下尽可能做到经济。
安全性主要是指结构完整性和密封性。
•经济性包括高的效率、原材料的节省、经济的制造方法、低的操作和维修费用等。
1.2 设计文件设计文件包括:设计图样、技术条件、设计计算书,必要时还应包括设计或安装、使用说明书。
若按分析设计标准设计,还应提供应力分析报告。
设计的表现形式,是设计者的劳动体现设计计算书 :•包括设计条件、所用规范和标准、材料、腐蚀裕量、计算厚度、名义厚度、计算结果等。
•装设安全泄放装置的压力容器,还应计算压力容器安全泄放量、安全阀排量和爆破片泄放面积。
•当采用计算机软件进行计算时,软件必须经“全国锅炉压力容器标准化技术委员会”评审鉴定,并在国家质量监督检验检疫总局特种设备局认证备案”,打印结果中应有软件程序编号、输入数据和计算结果等内容。
设计图样——包括总图和零件图总图•包括压力容器名称、类别、设计条件;•必要时应注明压力容器使用年限;•主要受压元件材料、牌号及材料要求;•主要特性参数(如容积、换热器换热面积与程数等);•制造要求、热处理要求、防腐蚀要求、无损检测要求;•耐压试验和气密性试验要求、安全附件的规格;•压力容器铭牌的位置,包装、运输、现场组焊和安装要求,以及其它特殊要求。
1.3 设计条件工艺设计条件——原始数据、工艺要求(常用设计条件图表示)。
设计条件图包括简图、用户要求、接管表等简图——示意性地画出容器本体、主要内件部分结构尺寸、接管位置、支座形式及其它需要表达的内容。
换热器设计思路及相关知识一、前言换热器分类:管壳式换热器根据结构特点可分为下列两类。
1.刚性结构的管壳式换热器:这种换热器又成为固定管板式,通常可分为单管程和多管程两种。
它的优点是结构简单紧凑、造价便宜和应用较广;缺点是管外不能进行机械清洗。
2.具有温差补偿装置的管壳式换热器:它可使受热部分自由膨胀。
该结构形式又可分成:①浮头式换热器:这种换热器的一端管板能自由伸缩,即所谓“浮头”。
他适用于管壁和壳壁温差大,管束空间经常清洗。
但它的结构较复杂,加工制造的费用较高。
②U形管式换热器:它只有一块管板,因此管子在受热或冷却时,可以自由伸缩。
这种换热器的结构简单,但制造弯管的工作量较大,且由于管子需要有一定的弯曲半径,管板的利用率较差,管内进行机械清洗困难,拆换管子也不容易,因此要求通过管内的流体是清洁的。
这种换热器可用于温差变化大,高温或高压的场合。
③填料函式换热器:它有两种形式,一种是在管板上的每根管子的端部都有单独的填料密封,以保证管子的自由伸缩,当换热器内的管子数目很少时,才采用这种结构,但管距比一般换热器要大,结构复杂。
另一种形式是在列管的一端与外壳做成浮动结构,在浮动处采用整体填料函密封,结构较简单,但此种结构不易用在直径大、压力高的情况。
填料函式换热器现在很少采用。
二、设计条件的审查:1. 换热器的设计,用户应提供一下设计条件(工艺参数):①管、壳程的操作压力(作为判定设备是否上类的条件之一,必须提供)②管、壳程的操作温度(进口/出口)③金属壁温(工艺计算得出(用户提供))④物料名称及特性⑤腐蚀裕量⑥程数⑦换热面积⑧换热管规格,排列形式(三角形或正方形)⑨折流板或支撑板数量⑩保温材料及厚度(以便确定铭牌座伸出高度)⑾油漆:Ⅰ.如用户有特殊要求,请用户提供牌号,颜色Ⅱ.用户无特殊要求,设计人员自己选定2. 几个重点设计条件①操作压力:作为判定设备是否上类的条件之一,必须提供②物料特性:如用户不提供物料名称则必须提供物料的毒性程度。
因为介质的毒性程度关系到设备的无损监测、热处理、锻件的级别对于上类设备,还关系到设备的划分a. GB150 10.8.2.1(f)图样注明盛装毒性极度危害或高度危害介质的容器100%RT.b. 10.4.1.3 图样注明盛装毒性为极度或高度危害介质的容器,应进行焊后热处理(奥氏体不锈钢的焊接接头可不进行热处理)c.锻件. 使用介质的毒性为极度或高度危害性的锻件应符合Ⅲ级或Ⅳ级要求。
③管规格:常用的碳钢φ19×2,φ25×2.5,φ32×3,φ38×5不锈钢φ19×2,φ25×2,φ32×2.5,φ38×2.5换热管的排列形式:三角形,转角三角形,正方形,转角正方形。
★换热管间需要机械清洗时,应采用正方形排列。
三、基本设计参数的确定1.设计压力,设计温度,焊接接头系数2.直径:DN<400的圆筒,采用钢管。
DN≥400的圆筒,采用钢板卷制。
16”钢管------与用户商量采用钢板卷制。
3.布置图:根据换热面积、换热管规格画布置图,确定换热管数量。
如果用户提供了布管图,也要复核布管是否在布管限定圆以内。
★布管的原则:①在布管限定圆内应布满管。
②多管程的各管程数应尽量相等。
③换热管应对称排列。
4.材料强调以下两点:①换热器圆筒的碳素钢、低合金钢钢管应采用无缝钢管。
符合GB150----1998附录A4.2的奥氏体不锈钢焊接钢管,可用做换热器圆筒。
其使用范围有一些限制:a.焊接钢管应采用不添加填充金属的自动电弧焊或电阻焊焊接方法制造。
b.技术要求符合A4.2.1:壁厚允许偏差为±12.5%,弯曲度不大于1.5㎜/m,逐根进行涡流或射线检测,逐根进行水压实验。
c,使用规定按A4.2.2;设计压力不大于6.4Mpa;壁厚不大于8㎜;不得用于毒性程度为极度危害的介质;许用应力为相应钢号无缝钢管的许用应力乘以0.85的焊接接头系数。
②管板本身具有凸肩并与圆筒(或封头)连接时,应采用锻件。
由于采用此种结构的管板一般都用于压力较高、易燃、易爆、以及毒性程度为极度、高度危害的场合,对管板要求较高,管板也较厚。
为避免凸肩处产生加渣、分层、及改善凸肩处纤维受力的状况,减少加工量,节约材料,采用凸肩与管板直接锻造出来的整体锻件来制造管板5.换热器与管板的连接方式管子于管板的连接,在管壳式换热器的设计中是一个比较重要的结构部分。
他不仅加工工作量大,而且必须使每一个连接处在设备运作中,保证介质无泄漏及承受介质压力能力。
管子与管板的连接方式主要有以下三种:a胀接;b焊接;c胀焊接胀接用于管壳之间介质渗漏不会引起不良后果的情况,特别适用于材料可焊性差(如碳钢换热管)及制造厂的工作量过大的情况。
由于胀接管端处在焊接时产生塑性变形,存在着残余应力,随着温度的升高,残余应力逐渐消失,这样使管端处降低密封和结合力的作用,所以胀接结构受到压力和温度的限制,一般适用于设计压力≤4Mpa,设计温度≤300度,并且在操作中无剧烈地震动,无过大的温度变化及无明显的应力腐蚀;焊接连接具有生产简单、效率高、连接可靠的优点。
通过焊接,使管子对管板有较好的增将作用;并且还有可降低管孔加工要求,节约加工工时,检修方便等优点,故应优先采用。
此外,当介质毒性很大,介质和大气混合易发生爆炸介质有放射性或管内外物料混合会产生不良影响时,为确保接头密封,也常采用焊接法。
焊接法虽然优点甚多,因为他并不能完全避免“缝隙腐蚀”和焊接节点的应力腐蚀,而且薄管壁和厚管板之间也很难得到可靠的焊缝。
焊接法虽然较胀接可以乃更高的温度,但是在高温循环应力的作用下,焊口极易发生疲劳裂纹,列管与管孔存在间隙,当受到腐蚀介质的侵蚀时,以会加速接头的损坏。
因此,就产生了焊接和胀接同时使用的方法。
这样不但能提高接头的抗疲劳性能,同时可以降低缝隙腐蚀倾向,因而其使用寿命比单用焊接时长的多。
在什么场合下适宜施行焊、胀接并用的方法,目前尚无统一标准。
通常在温度不太高而压力很高或介质极易渗漏时,采用强度胀加密封焊(密封焊是指单纯防止渗漏而施行的焊接,并不保证强度)。
当在压力和温度都很高的情况下,则采用强度焊加贴胀,(强度焊是即使焊缝有严密性,又能保证接头具有较大的拉脱力,通常是指焊缝强度等于管子轴向负荷下的强度时的焊接)。
贴胀的作用主要是消除缝隙腐蚀和提高焊缝的抗疲劳性能。
具体的结构尺寸标准中(GB3151-1999.5.8条)已有规定,在此不再详述。
对于管孔表面粗糙度的要求:a当换热管与管板焊接连接时,管的表面粗糙度Ra值不大于35uMb单换热管与管板胀接联接时,管孔表面粗糙度Ra值不大于12.5uM胀接连接时,管孔表面不应有影响胀接紧密性的缺陷,如贯通的纵向或螺旋状刻痕等四、设计计算1.壳体壁厚计算包括管箱短节、封头、壳程筒体的壁厚计算管、壳程筒体壁厚应满足GB151中最小壁厚的规定,对于碳素钢和低合金钢最小壁厚是按腐蚀裕量C2=1mm考虑的,对于C2大于1mm的情况,壳体的最小壁厚应相应增加。
2.开孔补强计算对于壳体采用钢管制的,建议采用整体补强(增加筒体壁厚或采用厚壁管);对于比较厚的管箱上开大孔考虑综合经济性不另行补强应满足的几点要求:①设计压力≤2.5Mpa②相邻两孔中心距应不小于两孔直径之和的两倍③接管公称直径≤89mm④接管最小壁厚应表8-1的要求(接管腐蚀裕量为1mm)3.法兰设备法兰采用标准法兰时应注意法兰与垫片、紧固件的匹配,否则应对法兰进行计算。
比如甲型平焊法兰在标准中与其匹配的垫片为非金属软垫片;当采用缠绕垫片应对法兰重新计算4.管板需注意以下几个问题:①管板的设计温度:根据GB150-1998的3.4.6及GB151-1998的 3.12.1规定,应取不低于元件的金属温度,但在管板计算中无法保证管\壳程介质作用,且管板的金属温度很难计算,故一般取较高侧的设计温度为管板的设计温度(GB151标准释义P55)②多管程换热器:在布管区范围内,因设置隔板槽和拉杆结构的需要而未能被换热器支承的面积Ad:对于正三角形、正方形排列:按GB151-1999 P28公式计算对于转角三角形:按《压力容器工程师设计指南》P370公式计算Ad=1.73 2'n S(Sn-0.5S)对于转角正方形:按GB151-1999标准释义P55例题中公式计算Ad='n S (2Sn-S )式中:S ——换热器管中心距mmSn ——隔板槽两侧相邻管中心距mm'n ——沿隔板槽两侧的排管数③管板的有效厚度管板的有效厚度系指管程分程隔板槽底部的管板厚度减去下列二者之和a 管程腐蚀裕量超出管程隔板槽深度的部分b 壳程腐蚀裕量与管板在壳程侧的结构开槽深度二者中的最大植5. 膨胀节的设置在固定管板换热器中,由于管程内流体与管程流体之间具有温差,而换热器和壳体与管版固定连接,这样在使用状态时,壳体与管子之间有膨胀差存在,壳体和管子受到轴向载荷。
为了避免壳体和换热器破坏、换热器失稳、换热管从管板上拉脱,就应设置膨胀节,以降低壳体和换热器的轴向载荷一般在壳体和换热器壁温差较大时,需考虑设置膨胀节,在管板计算中,按有温差的各种共况计算出t σ、c σ、q ,其中有一个不合格时,就需增加膨胀节t σ——换热管轴向应力c σ——壳程圆筒轴向应力q ——换热管与管板连接的拉脱力五、结构设计1.管箱(1)管箱的长度a 最小内侧深度①向开孔的单管程管箱,开口中心处的最小深度应不小于接管内直径的1/3②管程的内外侧深度应保证两程之间的最小流通面积不小于每程换热管流通面积的1.3倍b 最大内侧深度考虑内件焊接和清理是否方便,尤其对于公称直径较小的多管程换热器。
具体可参照《钢制列管式固定管板换热器结构设计手册》一书(2)分程隔板隔板的厚度和布置按GB151表6和图15,对于厚度大于10mm 的分程隔板,密封面应削边至10mm ;对于列管式换热器,隔板上应设置泪孔(排净孔),排净孔的直径一般为6mm2。
壳体及管束①管束级别Ⅰ、Ⅱ级管束,仅仅针对碳钢、低合金钢换热管国内标准中还存在着“较高级”和“普通级”制订的。
一旦国内换热管能够采用“较高级”钢管时,碳钢、低合金钢换热管束无需再分Ⅰ级和Ⅱ级Ⅰ、Ⅱ管束的区别主要在于换热管的外径、壁厚偏差不同,相应地管孔尺寸和偏差不同 Ⅰ级管束的精度要求高一些,对于不锈钢换热管,只有Ⅰ级管束;对于常用的碳钢换热管②管板a管孔尺寸偏差注意Ⅰ、Ⅱ级管束的区别b分程隔板槽Ⅰ槽深一般不小于4mmⅡ分程隔板槽宽:碳钢12mm;不锈钢11mmⅢ分程隔板槽拐角处的倒角一般为45度,倒角宽度b近似等于分程垫片的圆角半径R。
③折流板a管孔尺寸:按管束级别区分b弓形折流板的缺口高度缺口高度应使流体通过缺口时与横过管束的流速相近,缺口眩高一般取0.20—0.45倍的圆角内直径,缺口一般切在管排中心线以下或切于两排管孔的小桥之间(便于穿管方便)。