DN1000二分加热器机械设计

本科生毕业设计说明书（毕业论文）

题 目：学生姓名：姚宇鹏专 业：过程装备与控制工程

DN1000二分加热器机械设计

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摘要

本文是一篇关于固定管板式换热器的结构设计，主要用于尿液的冷却。对固定管板式换热器进行了深入的研究，首先，在换热器总体结构方面，对其筒体、封头进行了厚度计算和强度校核，得到了在工称直径DN1000，特定的公称压力下合理的筒体和封头的厚度，并对筒体和管箱的接管进行了选型与开孔补强校核。其次，在换热器内部结构方面进行了换热管的计算和管子的布置，按照正确的布管计算方法对换热器公称直径为1000mm的管板实施了单管程，单壳程条件下的人工计算布管并画出了相应的CAD布管图。同时用BS法对管板厚度进行了计算和校核。在整个设计过程中，还包括一些其他零部件的设计和选型，也对整造和安装进行了分析。最后得到一套完整的固定管板式换热器的结构设计方案，包括CAD图纸。

关键词： 换热器；固定管板式换热器；结构设计；强度校核；制造工艺

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Abstract

This paper is fixed on a plate heat exchanger of the structural design, mainly used for cooling the urine. On the fixed plate heat exchanger for an in-depth study, first of all, in the heat exchanger overall structure, its cylinder, head for calculating the thickness and intensity of the check, has been in the diameter DN1000, nominal pressure specific reasonable under the cylinder head and the thickness of the box and tube and a receiver for the selection and opening reinforcement check. Secondly, in the heat exchanger aspects of the internal structure of the calculation of the Tube and pipe layout, the cloth in accordance with the correct method of calculating the heat exchanger for the 1000mm diameter of the tube plate implementation of the single-tube process, single-shell calculation under the conditions of the cloth and draw the corresponding CAD map of the cloth. At the same time with BS Law on the thickness of the plate and check the calculation. Throughout the design process, but also includes some other parts of the design and selection, but also to the overall manufacture and installation of an analysis. Finally get a complete set of fixed plate heat exchanger of the structural design of programmes, including CAD drawings.

Key words： The heat exchanger; Fixed tube plate type heat interchanger ; Structural design ; Intensity examination; Manufacturing Technology

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目 录

摘要 ........................................................................................................................................... II Abstract ...................................................................................................................................... II 第一章 概 述 ............................................................................................................................ 1

1.1换热器在工业中的应用 ............................................................................................... 1 1.2换热器的分类 ............................................................................................................... 2 1.3换热器的结构和使用特点 ........................................................................................... 4

1.3.1 管壳式换热器 .................................................................................................... 4 1.3.2板式换热器 ......................................................................................................... 5 1.3.3板翅式换热器 ..................................................................................................... 5 1.3.4热管式换热器 ..................................................................................................... 6 1.4换热器研究现状与发展动向 ....................................................................................... 6 第二章 换热器结构设计计算 .............................................................................................. 10

2.1 设计条件： ................................................................................................................ 10 2.2 壳程圆筒设计 ............................................................................................................ 10

2.2.1 圆柱型筒体 ...................................................................................................... 10 2.2.2 设计计算 .......................................................................................................... 14 2.3 管箱设计 .................................................................................................................. 15

2.3.1 封头计算 .......................................................................................................... 15 2.3.2 管箱法兰的选择与校核 .................................................................................. 17 2.3.3 垫片 .................................................................................................................. 27 2.3.4 等头双头螺栓 .................................................................................................. 28 2.4 接管 ............................................................................................................................ 29

2.4.1 接管的选择 ...................................................................................................... 29 2.4.2 开孔补强校核 .................................................................................................. 29

第三章 换热器内部结构设计 .............................................................................................. 33

3.1 管子的选择英语布置 .............................................................................................. 33

3.1.1 管子数n的确定 .............................................................................................. 33 3.1.2 管子的布置 ...................................................................................................... 33 3.2 管板的结构 .............................................................................................................. 34

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3.2.1 管板的介绍 ...................................................................................................... 34 3.2.2 管板设计计算 ................................................................................................ 36 3.3 管子拉脱力的计算 .................................................................................................. 39 3.4 计算是否必须安装膨胀节 ...................................................................................... 40 3.5 其他零部件设计 ........................................................................................................ 41

3.5.1 防冲板 .............................................................................................................. 41 3.5.2折流板 ............................................................................................................... 41 3.5.3 拉杆 .................................................................................................................. 43 3.5.4 支座 .................................................................................................................. 44

第四章 制造工艺 .................................................................................................................. 46

4.1 筒体 ............................................................................................................................ 46 4.2 椭圆形封头 ................................................................................................................ 47 4.3 管板 ............................................................................................................................ 47 4.4 管子 ............................................................................................................................ 48 4.5 管箱组装 .................................................................................................................... 49 4.6 整体组装 .................................................................................................................... 49 4.7 涂漆工艺 .................................................................................................................... 50 4.8 焊接工艺 .................................................................................................................... 50 参 考 文 献 ............................................................................................................................ 52

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第一章 概 述

换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。

在石油、化工、轻工、制药、能源等工业生产中，常常需要把低温流体加热或者把高温流体冷却，把液体汽化成蒸汽或者把蒸汽冷凝成液体。这些过程均和热量传递有着密切联系，因而均可以通过换热器来完成。

随着经济的发展，各种不同型式和种类的换热器发展很快，新结构、新材料的换热器不断涌现。为了适应发展的需要，我国对某些种类的换热器已经建立了标准，形成了系列。完善的换热器在设计或选型时应满足以下基本要求： （1） 合理地实现所规定的工艺条件； （2） 结构安全可靠；

（3） 便于制造、安装、操作和维修； （4） 经济上合理。

能源是当前人类面临的重要问题之一,能源开发及转换利用已成为各国的重要课题,而换热器是能源利用过程中必不可少的设备,几乎一切工业领域都要使用,化工、冶金、动力、交通、航空与航天等部门应用尤为广泛。近几年由于新技术发展和新能源开发利用,各种类型的换热器越来越受到工业界的重视,而换热器又是节能措施中较为关键的设备,因此,无论是从工业的发展,还是从能源的有效利用,换热器的合理设计、制造、选型和运行都具有非常重要的意义。

1.1换热器在工业中的应用

换热器在工、农业的各领域应用十分广泛，在日常生活中传热设备也随处可见，是不可或缺的工艺设备之一。因此换热设备的研究备受世界各国及研究机构的高度重视，在世界第一次能源危机爆发以来，各国都在下大力量寻找新的能源及在节约能源上研究新的途径。在研究投入大、人力资源配备足的情况下，一些具有代表性的高效换热器和强化传热元件诞生。随着研究的深入，工业应用取得了令人瞩目的成就，得到了大量的回报，大大缓解了能源的紧张状况。

换热器是一种实现物料之间热量传递的节能设备，是在石油、化工、冶金、电力、

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轻工、食品等行业普遍应用的一种工艺设备。在炼油、化工装置中换热器占总数的40%左右。近年来随着节能技术的发展，应用领域不断扩大，利用换热器进行高温和低温热能回收带来了显著的经济效益。目前，在换热设备中，使用量最大的是管壳式换热器。管壳式换热器按用途分为无相变传热的换热器和有相变传热的冷凝器和重沸器。

随着环境保护要求的提高，近年来加氢装置的需求越来越多，所需的高温、高压换热器数量随之增大。螺纹锁紧环换热器、金属垫圈式换热器、密封盖板式换热器技术发展越来越快，不仅在承温、承压上满足装置运行要求，而且在传热与动力消耗上发展较快，同时亦适用于乙烯裂解、化肥中合成氨、聚合和天然气等场合，可满足承压高达35Mpa，承温达700度的使用要求。在这些场合，换热器占有的投资占50%以上。

近年来国内在节能、增效等方面改进换热器性能，在提高传热效率，减少传热面积，降低压降，提高装置热强度等方面的研究取得了显著成绩。流程优化软件技术的发展带来了换热器应用的增多。换热器的大量使用有效地提高了能源的利用率，使企业成本降低，效益提高。

1.2换热器的分类

换热器作为传热设备随处可见，在工业中应用非常普遍，特别是耗能用量十分大

的领域，随着节能技术的飞速发展，换热器的种类开发越来越多。适用于不同介质、不同工况，不同温度、不同压力的换热器，结构和型式亦不同，换热器种类随新型、高效换热器的开发不断更新，具体分类如下。

一、换热器按传热方式的不同可分为混合式、蓄热式和间壁式三类。

（1）混合式换热器是通过冷、热流体的直接接触、混合进行热量交换的换热器，又称接触式换热器。由于两流体混合换热后必须及时分离，这类换热器适合于气、液两流体之间的换热。例如，化工厂和发电厂所用的凉水塔中，热水由上往下喷淋，而冷空气自下而上吸入，在填充物的水膜表面或飞沫及水滴表面，热水和冷空气相互接触进行换热，热水被冷却，冷空气被加热，然后依靠两流体本身的密度差得以及时分离。

（2）蓄热式换热器是利用冷、热流体交替流经蓄热室中的蓄热体(填料)表面，从而进行热量交换的换热器，如炼焦炉下方预热空气的蓄热室。这类换热器主要用于回收和利用高温废气的热量。以回收冷量为目的的同类设备称蓄冷器，多用于空气分离装置中。

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（3）间壁式换热器的冷、热流体被固体间壁隔开，并通过间壁进行热量交换的换热器，因此又称表面式换热器，这类换热器应用最广。

间壁式换热器根据传热面的结构不同可分为管式、板面式和其他型式。管式换热器以管子表面作为传热面，包括蛇管式换热器、套管式换热器和管壳式换热器等；板面式换热器以板面作为传热面，包括板式换热器、螺旋板换热器、板翅式换热器、板壳式换热器和伞板换热器等；其他型式换热器是为满足某些特殊要求而设计的换热器，如刮面式换热器、转盘式换热器和空气冷却器等。

图2 蛇管的形状

二、按传热种类分类

1.无相变传热 一般分为加热器和冷却器。 2.有相变传热 一般分为冷凝器和重沸器。 三、按结构分类

分为浮头式换热器、固定管板式换热器、填料函式换热器、U形管式换热器、蛇管式换热器、双壳程换热器、单套管换热器、多套管换热器、外导流筒换热器、折流杆式

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换热器、热管式换热器、插管式换热器、滑动管板式换热器。 四、按折流板分布分类

分为单弓形换热器、双弓形换热器、三弓形换热器、螺旋弓形换热器。 五、按板状分类

分为螺旋板换热器、板式换热器、板翅式换热器、板壳式换热器、板式蒸发器、板式冷凝器、印刷电路板换热器、穿孔换热器。 六、按密封形式分

此类换热器多用于高温、高压装置中，具体分为：螺旋锁紧环换热器、薄膜密封换热器、钢垫圈换热器、密封盖板式换热器。 七、非金属材料换热器分类

分为石墨换热器、陶瓷纤维复合材料换热器、玻璃钢换热器。 八、空冷式换热器分类

分为干式空冷器、湿式空冷器、干湿联合空冷器、电站空冷器、表面蒸发式空冷器、板式空冷器、能量回收空冷器、自然对流空冷器、高压空冷器。

换热器的种类繁多，还有按管箱分类等，各种换热器各适用于某一种工况。为此，应根据介质、温度、压力的不同选择不同种类的换热器，扬长避短，使之带来更大的效益。

1.3换热器的结构和使用特点

1.3.1 管壳式换热器

管壳式换热器是最常用的普通结构,它包括:固定管板式换热器、U 型管壳式换热器、带膨胀节式换热器、浮头式换热器、分段式换热器、套管式换热器等。

固定管板式换热器具有结构简单、重量轻、造价低等优点;缺点就是由于热膨胀而引起管子拉弯。U型管壳式换热器就是克服此缺点将管子作成“U”型,一端固定另一端活动,使得换热器不受膨胀的影响,结构较简单,重量轻,其缺点是不能机械清洗、管子不便拆换、单位容量及单位质量的传热量低,适用于温差大、管内流体介质比较干净的场合。

带膨胀节式换热器可解决膨胀问题,用膨胀接头的结构,故适用温差大的流体和高压流体,因为可将接头拆下来进行清洗,所以可处理易结垢流体,而对低压气体则不适宜,但其缺点就是制造复杂。

浮头式管壳换热器,其浮头不与外壳相连,可自由伸缩,这样既解决了热膨胀的问题,

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也方便清洗,检修时可将管芯抽出即可

对于固定管板、列管、套管式换热器每一外壳容积为1m3 时,其传热面积约为30～40 m3 。对U 型管壳式换热器、浮头式换热器每一外壳容积为1m3时,其传热面积为70

m2左右。

1.3.2板式换热器

由于板式换热器的传热面上可以压出凹凸形排液槽,在较低的雷诺数条件下既可出现紊流状态,故换热系数较高,一般可达3 000～5 000Kcal/m2. h. ℃,与同样流速下的管壳式换热器相比,此值约为管壳式换热器的传热系数的3～5 倍,虽然,这时板式换热器的阻力会大一些,如在同样耗功的条件下相比,则板式换热器的放热系数比管壳式的高一倍左右。

由于板式换热器的结构紧凑、空隙小、因而单位体积的传热面积增大,其安装面积约为管壳式的1/ 2～1/ 3 ,可节省占地面积与施工费用,每一外壳容积为1m3 时,其传热面积为80m2左右,另外,板式换热器容易增减换热面积,对于管壳式换热器在需要增加液体的处理量时,原有热交换器的传热面积几乎不可能增加,但板式换热器的传热面积却很容易增加,从而增加处理能力,另外,板式换热器只有传热板的外壳板暴露在大气中,因此,散热损失可忽略不计,也不需保温措施。

板式换热器在运行维护方面的特点之一就是装拆比较方便,甚至可以不必完全拆开,仅把压紧螺栓松开就可抽出板片清洗、更换垫圈,以至更换板片。这对于换热介质容易产生沉积的物料就显得尤为重要。

允许用的温度和压力方面:用于板式换热器靠每两板片之间的垫圈,来防止物料泄漏,因而它的密封周边的总长非常长,防止垫圈泄漏是板式换热器的一个重要环节,垫圈能承受的温度、压力和化学稳定性也常常成为板式换热器使用的温度和压力极限以及允许用的物料范围。另外,由于传热面之间的间隙小,传热面上有凹凸,因此比传统的光滑的压力损失大,另外,板式换热器所承受的工作压力较低。 1.3.3板翅式换热器

由于翅片的特殊结构,使流体在通道中形成强烈的紊动,就使热阻边界层不断破坏,从而有效地降低了热阻,提高了传热效率。一般沸水的给热系数是1 500～30 000 Kcal/

m2 . h. ℃。

另外板翅式换热器的结构比较紧凑,单位体积的传热面积,一般要比列管式换热器

热效率大5 倍以上,每一外壳容积为1m3时,其传热面积为160m2 左右。板翅式换热器

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较轻巧而牢固,由于翅片很薄,一般为0. 2～0. 3 mm ,而由于结构紧凑、体积小,一般有用铝制造,因而重量很轻,同时,翅片既是主要的传热表面,又是两隔板的支撑,故强度高。

板翅式换热器适应性强,在同一设备内可允许有2～9 种介质换热,且可用于气体—气体、气体—液体、液体—液体之间的热交换。

主要缺点:因流道狭小,容易引起堵塞而增大阻力降,当换热器结垢以后,清洗十分困难,而且由于换热器的隔板和翅片都是很薄的铝板(箔) 作成,故要求介质对铝不产生腐蚀,若一旦腐蚀而造成内部串漏,则很难修补。 1.3.4热管式换热器

热管是利用封装在密闭容器内液体的蒸发与凝结过程,有效地输送热量的一种传热装置。用若干热管作为换热元件而组装的换热器称为热管式换热器。热管式换热器多用于气—气热交换,这时,热管两端的受热段和放热段装有翅片,以提高传热效果。热管式换热器优点在于传热面基本上是等温的,每单位体积的传热面积较大,选择不同的工作工质,可使热管在不同的温度条件下使用,结构比较简单,由热膨胀等引起的问题较小。但是,热管式换热器的首要问题,是作为传热元件的热管内的工质对于所使用的工作环境是有一定临界热输送量和工作温度的极限的,如果超越这一极限温度继续工作,则蒸发段就会“烧干”而停止工作。

1.4换热器研究现状与发展动向

20世纪80年代以来，换热器技术飞速发展，带来了能源利用率的提高。各种新型、高效换热器的相继开发与应用带来了巨大的社会经济效益，市场经济的发展、私有化比例的增大，降低成本已成为企业追求的最终目标。因而节能设备的研究与开发备受瞩目。能源的日趋紧张、全球环境气温的不断升高、环境保护要求的提高给换热器带来了日益广阔的应用前景。在地热、太阳能、核能、余热回收、风能的利用上，各国、民间研究机构和企业都加大了投入资金力度，主要表现在下列几个方面。 一、研究机构及研究现状

美国传热研究公司是1962年发起组建的一个国际性、非赢利的合作研究机构，会员数百家，遍及全球，取得了大量的研究成果，积累了换热器设计的丰富经验，在传热机理、两相流、振动、污垢、模拟及测试技术方面作出了巨大贡献。近年来，该公司在计算机应用软件开发上发展很快，所开发的网络优化软件、各种换热器工艺设计软件计算精度准确，不仅节省了人力，提高了效率，而且提高了技术经济性能。目前国内有近

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20家成为会员。

英国传热及流体服务中心于1967年成立，隶属于英国原子能管理局。该中心有会员数百家，长期从事传热与流体课题的研究，所积累的经验和研究成果不仅广泛用于原子能工业，而且用于一般工业。它最大特点是与各大学和企业合作，进行专门的课题研究，研究成果显著。在传热与流体计算上更精确，开发的HTFS、TASC各类换热器微机计算软件备受欢迎，国内有30多家企业成为会员。

国内各研究机构和高等院校研究成果不断推陈出新，在强化传热元件方面华南理工大学相继开发出多孔管、螺旋槽管、波纹管、纵横管等；天津大学在流路分析法、振动等方面研究成果显著；清华大学在板片传热方面有深入的研究；西安交大在板翅式换热器研究方面已取得初步成果；重庆建工学院开发出翅管换热器；在强度软件方面化工设备设计技术中心站开发出SW6；在液压胀管方面江苏化工学院开发出液压胀管器；以换热器起家的兰州石油机械研究所率先开发出板式换热器、板式冷凝器、板式蒸发器、螺旋板换热器、外导流筒换热器等一批实用价值的系列高效换热器，近年来又在强度软件上开发出Lansys PV、在CAD软件上开发出浮头式换热器Lansys HF 、U形管式换热器，含标准图2000余套；中国石化工程建设公司与兰州石油化工机器厂联合开发出螺纹锁紧环换热器，这些技术成果为国民经济的快速发展，为中国炼油、化工工业的发展起到了决定作用，也使中国的传热技术水平步入国际先进水平。 二、换热器的发展过程

由于制造工艺和科学水平的，早期的换热器只能采用简单的结构，而且传热面

积小、体积大和笨重，如蛇管式换热器等。随着制造工艺的发展，逐步形成一种管壳式换热器，它不仅单位体积具有较大的传热面积，而且传热效果也较好，长期以来在工业生产中成为一种典型的换热器。

二十世纪20年代出现板式换热器，并应用于食品工业。以板代管制成的换热器，结构紧凑，传热效果好，因此陆续发展为多种形式。30年代初，瑞典首次制成螺旋板换热器。接着英国用钎焊法制造出一种由铜及其合金材料制成的板翅式换热器，用于飞机发动机的散热。30年代末，瑞典又制造出第一台板壳式换热器，用于纸浆工厂。在此期间，为了解决强腐蚀性介质的换热问题，人们对新型材料制成的换热器开始注意。 60年代左右，由于空间技术和尖端科学的迅速发展，迫切需要各种高效能紧凑型的换热器，再加上冲压、钎焊和密封等技术的发展，换热器制造工艺得到进一步完善，

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从而推动了紧凑型板面式换热器的蓬勃发展和广泛应用。此外，自60年始，为了适应高温和高压条件下的换热和节能的需要，典型的管壳式换热器也得到了进一步的发展。70年代中期，为了强化传热，在研究和发展热管的基础上又创制出热管式换热器。

换热设备因其用途不同，类型繁多，性能不一，但均可归结为管壳式结构和板式结构两大类。

三、换热器研究及发展动向

1.物性模拟研究

换热器传热与流体流动计算的准确性，取决于物性模拟的准确性。因此，物性模拟一直为传热界重点研究课题之一，特别是两相流物性的模拟。两相流的物性基础来源于实验室实际工况的模拟，这恰恰是与实际工况差别的体现。实验室模拟实际工况很复杂，准确性主要体现与实际工况的差别。纯组分介质的物性数据基本上准确，但油气组成物的数据就与实际工况相差较大，特别是带有固定颗粒的流体模拟更复杂。为此，要求物性模拟在实验手段上更加先进，测试的准确率更高。从而使换热器计算更精确，材料更节省。物性模拟将代表换热器的经济技术水平。

2.分析设计的研究

分析设计是近代发展的一门新兴学科，通过分析设计可以得到流体的流动分布场，也可以将温度场模拟出来，这无疑给流路分析发技术带来发展，同时也给常规强度计算带来更精确、更便捷的手段。在超常规强度计算中，可模拟出应力的分布图，使常规方法无法得到的计算结果能方便、快界、准确地得到，使换热器更加安全可靠。这一技术随着计算机应用的发展，将带来技术水平的飞跃。将会逐步取代强度试验，摆脱实验室繁重的劳动强度。

3.大型化及能耗研究

换热器将随装置的大型化而大型化，直径将超过5m，传热面积将达到单位10000平方米，紧凑型换热器将越来越受欢迎。随着全球水资源的紧张，循环水将被新的冷却介质取代，循环将被新型、高效的空冷器所取代。保温绝热技术的发展，热量损失将减少到目前的50%以下。

4.强化技术研究

各种新型、高效换热器将逐步取代现有常规产品。电场动力效应强化穿热技术、添加物强化沸腾传热技术、通入惰性气体强化传热技术、滴状冷凝技术，微生物传热技术将会在新的世纪得到研究和发展。同心管换热器、高温喷流式换热器、印刷线路板换热

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器、穿孔板换热器将在工业领域及其他领域得到研究和应用。

5.新材料研究

材料将朝着强度高、制造工艺简单、防腐效果好、重量轻的方向发展。随着稀有金属价格的下降，钛等稀有金属使用量将扩大，CrMo钢材料将实现不预热和后热的方向发展。

6.控制结垢及腐蚀的研究

国内污垢数据基本上是20世纪60~70年代从国外照般而来。四十年来，污垢研究技术发展缓慢。随着节能、增效要求的提高，污垢研究将会受到国家的重视和投入。通过对污垢形成的机理、生长速度、影响因素的研究，预测污垢曲线，从而控制结垢，这对传热效率的提高将带来重大的突破。保证装置低能耗、长周期的运行，超声波防垢技术将得到大力发展。

腐蚀技术的研究将会有所突破，低成本的防腐涂层特别是金属防腐镀层技术将得到发展，电化学防腐技术将成为主导。

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第二章 换热器结构设计计算

管壳式换热器的结构设计必须考虑许多因素，如材料、压力、温度、壁温差、结垢情况、流体的性质以及检修与清理等来选择一些合适的结构形式

对同一形式的换热器，由于各种条件不同，往往采用的结构亦不相同。在工程设计中，除尽量选用定型系列产品外，也按其特定的条件进行设计，以满足工艺上的需要。

2.1 设计条件：

管程介质：甲醛； 壳程介质：冷水； 换热面积：15m2 管程操作温度：155--158℃； 管程操作压力：2.15MPa；

壳程操作温度：193℃； 壳程操作压力：1.3MPa； 公称直径：500 mm；管程数：1；

2.2 壳程圆筒设计

2.2.1 圆柱型筒体 （1）筒体直径

容器和封头的直径GB/T9019-2001《压力容器公称直径》规定如下。

对于用钢板卷焊的筒体，规定用筒体的内径作为它的公称直径。其值从300mm至6000mm,DN在1000以内50进一挡，1000~6000，100进一挡。祥见下表。

表2.4压力容器的公称直径

300 700 350 750 400 800 450 850 500 900 550 950 600 650 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200 2300 2400 2500 2600 2700 2800 2900 3000 当采用无缝钢管作筒体，规定用钢管外径作为筒体的公称直径。

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表2.5 无缝钢管制作筒体时容器的公称

159 219 273 325 377 426 （2）工作压力与设计压力

设计压力是指设定的容器顶部的最高压力，与相应的设计温度一起作为设计载荷条件。设计压力从概念上说不同于容器的工作压力。工作压力是由工艺过程决定的，在工作过程中工作中工作压力可能是变动的，同时在容器的顶部和底部压力也可能是不同的。

容器的工作压力既然可能是变动的，所以将容器在正常操作条件下容器顶部可能出现的最高工作压力称为容器的最大工作压力。

容器的设计压力应该高与其最大工作压力，根据具体条件不同，可按如下规定确定。 1.

装有安全阀的容器，其设计压力不得低于安全发的开启压力，安全发的开启压力是根据容器最大工作压力调定的。据此，容器的设计压力可取p=（1.05~1.1）pw。 2.

装有爆破片的容器，起设计压力不得低于爆破片的设计爆破压力上限。根据所选用爆破片形式的不同，可取（1.15~1.75）pw为设计压力。 3.

固定式液化气体压力容器设计压力应不低于表2-1-3的规定。

表2.6 液化气体压力容器的设计压力

液化气化临界温度 设计压力 无保冷设施 有可靠保冷设施 无试验实测温度 有试验实测最高工作温度且能保证低于临界温度 >50 <50 50饱和蒸汽压力 可能达到的最高工作温度下的饱和蒸汽压力 设计所规定的最大充装量时，温度为试验实测最高温度下的饱和蒸汽50的气体压力 压力

4.

固定式液化石油气贮罐的设计压力应按不低于50时的混合液化石油气组分的实际饱和蒸汽压来确定，设计单位应在单位应在图样上注明限定的组分和对应的压力。若无实际组分数据或不做组分分析，其设计压力侧应不低于表

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-1-4规定的压力。

表2.7混合液化石油气压力容器的设计压力

混合液化石油气50饱和设计压力 蒸汽压力 无保冷设施 有可靠保冷设施 <异丁烷50饱和蒸汽压等于50异丁烷的饱和可能达到的最高工作温度下异丁烷力 蒸汽压力 的饱和蒸汽压力 >异丁烷50饱和蒸汽压等于50丙烷的饱和蒸可能达到的最高工作温度下丙烷的力 <丙烷50饱和蒸汽压力 >丙烷50饱和蒸汽压力 等于50丙烷的饱和蒸可能达到的最高工作温度下丙烯的汽压力 饱和蒸汽压力 汽压力 饱和蒸汽压力 以上设计压力的规定均只限于固定式压力容器，移动式压力容器设计压力另有规定。

（3）设计温度t

设计温度是指容器在正常操作情况，在相应设计压力下，设定的受压元件的金属温度。设计温度从概念上说不同于容器工作时器壁的金属温度。设计温度是在相应设计压力下设定的一个温度。其值不得低于容器工作时器壁金属可能达到的最高温度。如果容器器壁金属温度在0以下，则设定的设计温度不能高于器壁金属可能达到的最低温度。

设计温度视不同情况按下法设定： 1.

若容器内的介质是用蒸汽直接加热，或用电热元件插入介质加热，或进入容器的介质已被加热，这时可取介质的最高温度为设计温度。 2.

若容器内的介质是被热载体从外边间接加热，取热载体的最高工作温度或冷载体最低工作温度为设计温度。 3.

设计储存容器，当壳体的金属温度受大气环境气温条件所影响时，其最底设计温度可按该地区气象资料，取历年来月平均最低气温的最低值。 4.

对间歇操作的设备，若容器内介质的温度和压力随反应和操作程序进行周期性变化时应按最苛刻的但却属同一时刻的温度与压力作为设定设计压力与设计温度的依据。

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（4）计算压力

计算压力是指在相应设计温度下，用以确定受压元件厚度的压力，其中包括液柱静压力。当元件所承受的液柱静压力小与百分之五设计压力时，可不计液柱静压力。

在实际工作中要区分好设计压力与计算压力，并考虑到下述几点。

第一，确定压力容器受压元件尺寸一般是两个途径，象筒体，封头需通过计算来确 定其壁厚，在计算公式时应用计算压力。譬如夹套容器的内筒，其设计压力根据化工生产工艺要求可能出现正压，也可能是负压，然而当夹套中用蒸汽加热时，内筒的计算压力应该按生产中可能出现的最大压差来确定，而且往往是要进行稳定计算，这样一来内筒的计算压力就不同于其设计压力了。所以，当需要利用公式计算容器的壳体 或封头厚度时，引入和采用计算压力更为贴切。此外压力容器中还有一些受压元件如法兰等，这些零件的尺寸大都不需要设计人员用公式计算，它们基本都是通过有关标准查取的，但是在使用这些标准时却必须知道容器的设计压力，不同的设计压力会查得不同的零件尺寸，所以在这些场合下，决定受压元件尺寸的，说是设计压力更妥当。

第二，容器进行压力试验时，其试验压力的确定都是以容器的设计压力为基准乘以一定的系数，特别是多腔压力容器更是如此。譬如夹套容器内筒的水压试验压力完全按其设计压力确定与其计算压力无关。

第三，在对压力容器的监察管理上，要对压力容器进行分类，容器的设计压力是 容器分类的重要依据之一。

从以上讨论可以看到：设计压力一计算压力的应用要广泛的多。 （5）焊接接头系数

圆筒是经卷制成型后焊接而成，筒体与封头之间也要通过焊接接连在一起。因此焊接接头处的强度是高于，等于还是小于钢板自身的强度同样是影响整个容器强度高低的重要因素之一。一般来说，由于焊接加热，冷却过程中金属组织的变化在焊接接头处金属的强度指标，很有可能低于没有参与焊接的钢板自身的强度指标。为此通常在钢板许用应力基础上乘以一个等于或小于1的焊接接头系数作为焊接接头处金属的许用应力，所以焊接接头系数就成为了影响容器筒体强度的又一个参数了。

容器壳体与封头的焊接接头都是对接接头对接焊缝，有纵向和环向的两种。从宏观受力分析，纵向的 焊接接头承受的环向应力要比环向的焊接接头承受的颈向应力大一倍，所以焊接接头系数应该是针对承受应力大的纵向焊接接头而 不是环向焊接接头。但对于半球形封头与筒体连接的环向焊接接头是一个例外。

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容器的焊接接头系数的大小取决于接头的结构和对全部焊接接头处的金属进行无损探伤的比例。

表2.8

序号 焊接接头结构 焊接接头系数 全部无损局部有损探伤 探伤 1 2 双面焊或相当与双面焊的全焊透对接焊接接头 1.0 0.85 0.8 单面焊的对接焊接接头，在焊接过程中沿焊缝根部全0.9 长有紧贴基本金属的垫板 2.2.2 设计计算

由GB151-99查得，换热器公称直径DN=500mm>400mm。选其材料为Q235-B。

2.2.2.1 筒体厚度计算

由GB150-98得， 圆筒厚度计算公式:

PcDi2tPc

根据工艺条件，壳程操作压力为1.3Mpa。所以取设计压力P=1.3*1.1=1.43MPa。焊缝采用双面对接焊局部无损探伤，由GB150-98可查得焊接接头系数=0.85。由GB150-98可查得=113Mpa。

取钢板厚度负偏差C11.5mm,腐蚀余量C22.0mm。C12.03mm.则，

PDi2Ptt 1.4350021130.851.433.75mm

设计厚度: dC3.7536.75mm。

考虑到换热器卧式摆放，壳体上需安装支座。因此应适当增加壁厚。圆整取 名义厚度n1mm.则，

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有效厚度enC14311mm。

2.2.2.2 水压试验

采用水压试验的环境条件比气压试验的条件低。液体的温和性比气体强。

由GB150-98，考虑筒体，封头，接管，法兰，紧固件材料，取 ——容器元件材料在设计温度下的许用应力， [δ]——容器元件材料在试验温度下的许用应力， Pi——试验压力， 液压试验时，由PT1.25Ptt1，

t2.96MPa和PTP0.11.35MPa中取一大值。

为方便压力表读数，取PT3MPa。

检验液压试验时圆筒的薄膜应力T，

TPTDinC2nC21433500(143)

69.68MPa由GB150-98查得,所用Q235-B板材在常温时s235MPa。 故，0.9s0.92350.85179.8MPa。

可见水压试验时筒体壁内应力都小于179.8MPa，故水压试验检验合适。

2.3 管箱设计

2.3.1 封头计算

按照封头内直径与封头曲面高度比值KDi2hi的不同，可以有多种形式的椭圆形封

头， 在GB150中规定了不同K值椭圆形封头厚度的统一计算公式以及它们的最小厚度。

选取材料Q235-B，标准椭圆封头，由JB/T4746-2002知，椭圆封头是由半个椭球面很短圆筒组成。直边段的作用是避免封头和圆筒的连接焊缝处出现经向曲率半径的突

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变，以改善焊缝的受力状况。由于封头的椭球部分经线曲率变化平滑连续，故应力比较均匀，而且椭圆形封头较半球形封头小的多，易冲压成型，是目前中、低压力容器中应用较多的封头之一。

由JB/T4746-2002可知，对于由标准椭圆封头，K=1，Di/2hi2。

2.3.1.1 厚度计算

PcDi2t0.5Pc1.4350021130.850.51.43

3.736mm 由JB/T4746-2002，取C11,C22mm，

设计厚度：dC23.73625.736mm

名义厚度：n14mm(圆整）有效厚度：

enC1C214311mm2.3.1.2 应力校核

PTDi0.5e2e20.85111.435000.511

38.66MPa0.9s101.7MPa故封头校核满足要求。

按JB/T4746-2002选取曲面高度h25mm，H=275㎜，

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2.3.2 管箱法兰的选择与校核

2.3.2.1 管箱法兰的选择 1 法兰的结构与类型

就法兰的承载能力而言，法兰有3种类型，即甲型平焊法兰，乙型平焊法兰和长颈对焊兰器，用于不锈钢容器时，法兰端面焊有不锈钢衬环。 （1）甲型平焊法兰

甲型平焊法兰就是一个截面基本为矩形的圆环，这个圆环通常称为法兰盘，它直接与容器的筒体或封头焊接。根据法兰受力分析可知，这种法兰在上紧和工作时均会作用给容器器壁一定的附加弯距。法兰盘自身的刚度也比较小，所以适用于压力等级较低和筒体直径较小的范围内。 （2）乙型平焊法兰

乙型平焊法兰与甲型平焊法兰相比是除法兰盘外增加了一个厚度常常是大于筒体 壁厚的短节。有了这个短节，既可以增加整个法兰的刚度，又可使容器器壁避免承受附加弯距。因此这种法兰适用于较大直径和较高压力的条件下。乙型法兰平焊法兰所覆盖的公称直径与公称压力的范围正好与甲型平焊法兰相衔接。 （3） 长颈对焊兰器

长颈对焊兰器是用根部增厚的颈取代了乙型平焊法兰中的短节，从而更有效的增大了法兰的整体刚度,由于去掉了乙型法兰中法兰盘与短节的焊缝,所以也消除了可能发生的焊接变形及可能存在的焊接残余应力。而且这种法兰可以轧制成专门供弯制法兰用的型钢，在大批量使用时，比单件锻制成本要低。

就法兰的密封面结构形式而言，容器法兰密封面共有三种形式。 （1） 平面型密封面

密封表面是一个突出的光滑平面，这种密封面结构简单，加工方便，便于进行防腐 衬里。但螺栓上紧后，螺圈材料容易往两侧伸展，不易压紧，用于所需压紧力不高且介质无毒的场合。

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（2） 凹凸型密封面

它是由一个凸面和一个凹面所组成，在凹面上放置垫圈，压紧时，由于凹面的外侧有挡台，垫圈不会挤出来。 （3） 槽型密封面

密封面是由一个和一个槽组成，垫圈放在槽内。这种密封面规定不用非金属软垫圈，可采用缠绕式或金属包垫圈，垫圈宽度16~25mm，容易获得良好的密封效果。它适用于密封易燃，易爆，有毒介质。密封面的凸型部分容易碰坏，运输与装拆时都应注意。

在上述三种密封面中，甲型平焊法兰只有平面型与凹凸型，乙型与长颈法兰则三种形式均有。

制造法兰用的材料是碳钢或低合金钢，如果遇到的是不锈钢容器需要选配容器法兰，从经济考虑，当然不宜将整个法兰都改用不锈钢制造，所以在我们上面介绍的8种法兰结构之外，还有8种衬环的容器法兰。所谓带衬环的，就是在每对法兰中的两个压紧面间都增加一对不锈钢的焊环，并在乙型平焊法兰的短节内表面和长颈法兰颈的内表面加衬一层不锈钢的衬里，这样就隔绝了腐蚀性介质或不允许污染的介质与碳钢法兰的接触。

2 压力容器法兰的尺寸系列

一．法兰尺寸系列表中的两个基本参数

法兰的尺寸是由法兰的公称直径DN，公称压力PN确定的。 （1） 法兰的公称直径

容器法兰的公称直径指的是与法兰相配的筒体或封头的公称直径，由于卷制圆筒及其相配接封头的公称直径均等于其内径，所以容器法兰的公称直径也等于其内径，只有带衬环的甲型平焊法兰例外，这种法兰的法兰盘内径比容器壳体外径还要大4mm，但是衬环的内径需与容器的内径相同。 （2） 法兰的公称压力

法兰的公称压力指的是在规定的设计条件下，在确定法兰结构尺寸时所采用

设计压力。

压力容器法兰的公称压力分为7个等级，即0.25，0.60，1.00，1.60，2.50，4.00和6.40Mpa。

查表可得到3种不同类型法兰所适用的DN与PN范围，也就是制定有标准尺寸的法兰范围。从表中可以看到，甲型平焊法兰与乙型平焊法兰在公称直径和公称压力上是

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衔接的，而长颈对焊法兰所包容的公称直径与公称压力范围最大，它不但在较大的公称直径和较高的公称压力级别下可供使用，而且甲型平焊法兰和乙型平焊法兰所适用的相当大的DN，PN范围内也有标准可查。但是由于轧制的长颈对焊法兰坯料不能保证供应，所以在实际生产中，在可以选用甲型平焊法兰或乙型平焊法兰时，大多数情况下并不去选用长颈对焊法兰，因此在长颈对焊法兰标准中，查用最多的主要是DN，PN与乙型法兰衔接的那部分。 二．确定法兰尺寸的计算基础

法兰系列表中的法兰尺寸是在规定设计温度是200，规定法兰材料是16MR或16Mn锻件，根据不同形式的法兰，规定了垫片的形式，材质，尺寸和螺柱材料的基础上，按照不同的容器直径和不同的设计压力，通过多种方案的比较计算和尺寸圆整得到的。譬如DN=1000mm,PN=0.6MPa,的甲型平焊法兰，它的尺寸是根据以下条件：垫片材料为石棉橡胶板，厚度为3mm，垫片宽度为20mm；螺住材料是Q235-A；法兰材料为16MnR，许用压力按200取，法兰的内径为1000mm，设计压力是0.6Mpa，公称直径是DN=1000mm的甲型平焊法兰。所以如果我们仅从法兰尺寸系列表中来观察，法兰的尺寸是由法兰的公称压力和公称直径唯一确定的。在该表中反映不出在确定这些尺寸时，垫片，螺柱，法兰材料以及温度的影响。因此，在利用法兰尺寸系列表确定法兰尺寸时，只需知道法兰的公称压力和公称直径就可以了，不管实际使用的法兰材料是不是16MnR，也不管法兰的使用温度是不是200，只要法兰的公称直径，公称压力一定，法兰的类型一定，法兰的尺寸就是一定的。 3 压力容器法兰的最大允许工作压力

利用法兰尺寸表确定法兰尺寸时，必须首先确定所要选用法兰的公称压力，即需将容器设计条件中所给的设计压力转换成所选法兰的公称压力，而要实现这种转换，则必须知道法兰的公称压力与法兰的最大允许工作压力之间的关系，以下将介绍这一关系。

容器法兰标准中的法兰尺寸是根据特定条件确定的，可是在法兰尺寸系列表中法兰尺寸又是由PN和DN唯一确定的。如果实际生产中使用的法兰都是16MnR制造的，操作温度也都是200，那么在法兰尺寸表中按某一公称压力查得的法兰，它的允许最大工作压力将等于该法兰的设计压力。如果采用的法兰材料比16MnR差，或使用的温度又比200高，那么该法兰的允许最大工作压力就低于它的设计压力。反之，如果采用的法兰材料的强度高于16MnR，或者法兰的使用温度低于200，那么该法兰的允许最大工作压力就应该高于它的设计压力。法兰的最大允许工作压力是高于还是低于其公称压

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力，完全取决于选用的法兰材料与法兰的工作温度。 4 法兰的技术要求与标记 一. 材料

（1）使用板材制造法兰时应符合以下条件：

1.钢板应符合GB3274《碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板和钢带》及

GB66〈〈压力容器用钢板〉〉。

2.Q235-B钢板不得用作毒性为高度或极度危害介质的压力容器法兰； 3.厚度大于50mm的20R,16MnR钢板应在正火状态下使用；对厚板应做超声

波或射线检查，不允许有任何分层现象存在。

4.允许用钢板拼接焊接制法兰，但要进行消除应力热处理。

（2）使用锻件锻造时,锻件的化学成分要符合压力容器设计手册表1-3-2的规定,力学性能要符合压力容器设计手册1-3-3的要求。锻件级别按2级验收。

（3）轧制法兰应用不多，需要时可查询容器法兰标准JB4700-2000附录A。 （4）法兰衬环材料由设计者决定。衬环材料应用括号标准在法兰材料后或图样明细表备注栏中，例如：16Mn(环0Cr18Ni9)。

（5）乙型法兰的短节材料应与法兰材料相同，如不相同，其强度级别不得低于法兰材料，且要求它与法兰材料之间有良好的焊接性，并在图纸明细栏中注明，短节长度允许增加。 二.机械加工

（1） 凹凸密封面凹面和凸面的外径，槽密封面的槽面外径公差按GB/T1801的规定。孔为H12，轴为h12。

（2）螺柱通孔中心直径和相邻两螺柱通孔弦长的允差为0.6mm,任意两螺柱通孔弦长的允差应符合表2.10的规定。

表2.10

公称直径 〈600 600~1200 〉1200 允差 1.0 1.5 2.0 （3） 上述规定外的加工面未注公差尺寸的公差可按表2.11选用。

表2.11

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公差等级 f 尺寸分段 0.5~3 >3~6 >6~30 >30~120 >120~400 >400~1000 >1000~2000 >2000~4000 0.05 0.05 0.1 0.3 0.5 0.1 0.2 0.5 1 0.15 0.3 0.8 1.5 0.2 0.5 1.2 2.5 0.3 0.8 2 4 0.5 1.2 3 6 2 4 8 — m 0.1 c v 0.2 — 三. 焊接

甲，乙型法兰与筒体或短节的连接焊缝要饱满并符合图样规定，长颈法兰与圆筒的对接焊接接头应为全焊透结构。全部焊接都必须依据可靠的焊接工艺评定，采用确保焊接质量的焊接方法和焊接工艺。 四. 法兰标记

表2.12

法兰标准号 法兰类型 甲型平焊法兰 乙型平焊法兰 长颈对焊法兰 标准号 GB/T4701-2000 GB/T4702-2000 GB/T4703-2000 代号 RF 凹密封面 凸密封面 FM M T G 名称及代号 密封面形式与代号 密封面形式 平面密封面 凹凸密封面 槽密封面 密封面 槽密封面 法兰名称与代号 法兰类型 21

一般法兰 衬环法兰

法兰 法兰C 由JB/T4703-2000，取法兰材料为16MnR选取长颈对焊法兰。

由PN=2.5MPa，DN1000mm，可选取的法兰标准如表2.9：

表2.9法兰标准表

DN 1000 H D 1195 h 42 D1 D2 D3 D4  1140 a 21 1098 d 30 1088 R 15 1085 1 68 2 155 20 32 2.3.2.2 法兰设计的应力校核

法兰的材料选择由JB4726知，选锻件20MnM0，其中，

[]f17M7Pa[]17M7Pa118MPatf

bDbD11140MPa

① 法兰力矩。

a．预紧状态下的法兰力矩：

MaFGLG2

AmAbbLG22716.9820601.21181140106929.08810Nmm7

a． 预紧状态下的法兰力矩：

MpFDLDFTLTFGLG，

式中：

22

LADbDN22

11401000232238mm（12'32mm）

LDLA0.51380.532LG0.5D1D2

0.511401098

21mmLT0.5LA1LG45.5mm 0.5383221

而FD作用于法兰内径截面上的流体压力引起的轴向力：

FD0.785DiPc0.78510001.8610N6222.365

FGAmAB2b2.5610N

6 FT流体压力引起的总轴向力与作用于法兰截面上的流体压力引起的轴向力之

差，

FTFFD2

0.785DGPFD0.78510692.6210N522.3651.86106

故：

MP1.86102.621045.52.5610218656

1.6610Nmm ② 法兰设计力矩

23

MaFGLG 2.5610621

5.376107 M8P1.6610Nmm

MmaxMtf

op,Maf

M8p1.6610Nmm ③ 法兰应力（整体法兰） a．轴向应力 fM0H2

1Di 0120mm 形状参数：

h0Di0100020 141.42mmh h420141.42

0.297法兰内外径比值K：

KD0Di11951000

1.195132020

1.6由GB150-98图9-3得，

F10.880

由GB150-98图9-4得，

24

10.38

由GB150-98图9-7得， f1.1 0 由K=1.195，在GB150-98查表9-5，得：

T Z 5.67 Y 11.00 U 12.08 1.84 eF1h0 0.880141.421

)0.006m2m(fe1 680.0062

1.42161 f68mm

43fe1 43 1680.00621.562d11h00214.450.38141.4220

262.1510mmf3d168362.1510

0.146 25

rT1.84 1.4216

0.774

fe1T3fd1

0.7740.9200.146 综上所得：

HfM01Di8221.101.66100.920321000

193.8MPa1.5ft 满足要求。 b．径向应力

RM0fDi2

法兰有效厚度：f68mm，

4(fe1)M03 2fDiRR4(680.00621)831.6610 20.920681000t60.9MPa[]f177MPa 满足要求。 c．切向应力

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TM0YDi22fZR811.001.66106810005.6760.9

49.497MPa49.497MPa<f

满足要求。

0.5(HT)0.5(193.849.497)121.65MPa[]f177MPa0.5(HR)0.5(193.860.9)127.35MPa[]f177MPatttft

ft

综上所述，法兰校核满足要求。

2.3.3 垫片

由JB/T4704-2000，从经济角度考虑，垫片按GB/T539-1995选取耐石棉橡胶板。非金属软垫片指的是耐油石棉橡胶板(GB/T539-1995使用温度<200)和石棉橡胶板(GB/T3985-1995,使用温度<350),它们在3种类型的法兰上均可应用.但是如果是槽型密封面,由于这种垫片挤在槽中,更换困难,不宜使用.应该指出,密封垫片的材质与尺寸是确定螺柱和法兰尺寸的计算基础,所以在按法兰标准选用法兰时,还应按相关的标准确定相应的垫片尺寸.

PN=2.5MPa时，其标准尺寸为：D=1087mm，d=1037mm。

其垫片接触宽度为：

NDd225mm

由GB150-98取m=2.00，y=11MPa。

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2.3.4 等头双头螺栓

这种连接适用于结构上不能采用螺栓连接的场合，例如被连接件之一太厚不宜制成通孔，材料又比较软（例如用铝镁合金制造的壳体），且需要经常拆装时，往往采用双头螺柱连接。显然，拆卸这种连接时，不用拆下螺柱。

压力容器法兰用的双头螺柱有A型和B型两种，A型螺柱无螺纹部分的直径等于螺纹外径，B型螺柱无螺纹部分直径等于根径，且中间无螺纹部分与螺纹段之间要有过渡圆弧。

A型与B型的两种螺柱选用原则如下。

在法兰连接中，法兰和壳体是焊在一起的，在安装时，法兰与螺柱的温度相同，操作时法兰随壳体温度有所升高，在通常情况下法兰的温升值往往大于螺柱的温升值，于是法兰沿其厚度方向的热变形将大于螺柱的热伸长量，由于法兰盘在沿起厚度方向的刚度远大于螺柱，所以在容器操作时，可以认为螺柱（两个螺母间）根本不了法兰的厚度，反过来倒是法兰强迫螺柱在其热伸长之外，还要产生一定量的弹性变形，于是法兰的热变形与螺栓热变形之差就是螺栓附加的弹性变形。

A型双头螺柱，只在两端车有螺纹2，中间螺杆部分的直径等于螺纹外径。就普通螺纹来说，螺纹外径横截面积与螺纹根部面积之比大约为1.48~1.31可以看出，采用A型螺柱，其危险截面上的附加热应力要比B型螺柱上的附加热应力值大。所以当法兰与螺柱间在工作状态下温差较大时，应选用B型螺柱。

由于法兰标准是在综合考虑法兰，垫片，紧固螺柱的结构，材料所给条件的基础上，经过设计，计算编制的，因此螺柱材料不宜随意确定，必须顾及法兰，垫片，螺柱材料的匹配。在JB/T4700-2000〈〈压力容器法兰分类与技术条件〉〉中规定了法兰，垫片，螺柱材料匹配表及其三个附表。

由JB/T4707-2000取螺栓材料为35CrMoA，螺母材料为30CrMoA。且由JB/T4703-2000取螺栓规格M27，伸出长度为3mm，数量为36，其具体尺寸按零件图

28

中规定。

2.4 接管

2.4.1 接管的选择

取接管材料为20号钢，在设计温度下，材料的许用应力137MPa。1594.5。由于壳体名义厚度为14mm.接管公称直径为150mm，大于mm。故需另行补强。 2.4.2 开孔补强校核

2.4.2.1 圆筒开孔所需补强面积

开孔补强采用等面积不强法，钢管许用应力137MPa，c21。 接管计算厚度：

tpcD02tttpc1591.43 1.4321371

0.8m3m接管有效厚度：

etntc2c1 4.514.50.15

2.83mm开孔直径：

ddi2c2 159153.3mm.5214.5 0.15接管有效补强宽度： B2d2153.35

30m6m .7 29

接管外侧有效补强高度：

h1dnt 153.3526.2m7m 4.5所需补强面积：Ad153.357.51150.13mm2 可以作为补强的面积为：

A1Bde11. 27.5 306.7567.4mm0A22h1153.352ettfr137170 226.272.830.8384.68mm2

尚需另外的补强面积为：

A4AA12A2567.4013 1150.498.0mm5 84.68补强圈厚度：

kA4Bd0498.05306.71593.37mm

实际取k4mm。则，另行补强面积：

A4Bd0 4306.7159

590.8mmA1A22A484.6820 567.4 590.81242.m8m8A同时计及焊缝A3之后，该开孔补强的强度足够。 2.4.2.2 管箱开孔补强校核

开孔补强采用等面积补强法，选接管2198，材料为20号热轧碳素钢管。

30

t137MPa，c21。接管公称直径为200mm。

接管计算壁厚：

tpcD02tpc2192.365 2.3652137

1.8m7m接管有效壁厚：

etntc1c2 8180.15

5.8mm开孔直径：

ddi2c292 219180 .15205.m4m接管有效补强宽度：B2d2205.4410.8mm。

接管外侧有效补强高度：h1dnt205.4840.mm。 需要补强面积：Ad205.410.3184.86mm2。 可以作为补强的面积为：

A1Bde 11.2103 410.8184.8mm62205.4A22h1ettfr 240.5.81.87256.79mm2137170

尚需另外的补强面积为：

A4AA12A2184.8662 2115.1673.m9m7 256.79补强圈的厚度：

31

kA4Bd0219 1673.97410.8

8.7m3m实际取k10mm。则，另行补强面积：

A4KBd0 10410.8219

1918mmA1A22A4256.7926 184.8 19182359.m6m5A同时计及焊缝面积之后，该开孔补强的强度足够。

32

第三章 换热器内部结构设计

3.1 管子的选择英语布置

3.1.1 管子数n的确定

考虑到管程走尿液，由于尿液容易在管内结垢，为日后方便清洗，故换热器采用 φ25×2.5的0Cr18Ni9不锈钢管。管长6米。

由换热面积Fd0L0.1n可得：

nFd0L0.13050.02560.1

6583.1.2 管子的布置

由于换热介质比较干净，管外无需清洗，根据表，取管间距为32mm。因管子在管板上的排列，应力求分布均匀、紧凑，也需要考虑清洗和整体结构的要求，常见的排列方式如图所示。其中正三角行排列是最常见的一种。

图

当换热器外管需要清洗时，换热管按正方形排列，其相邻两管间的净空距离（S-d）

33

不小于6mm，对于外径为10，12，14的换热管的中心距分别不得小于17，19，21mm。

考虑到本换热器的具体情况，选择正三角形排列适宜。

表

换热管外径 do 10 12 14 16 19 20 22 25 30 32 35 38 45 50 55 57 换热管中心13~14 16 19 22 25 26 28 32 38 40 44 48 57 70 72 距S 分程隔板槽 两侧相邻管28 中心距S0 30 32 35 38 40 42 44 50 52 56 60 68 76 78 80 3.2 管板的结构

3.2.1 管板的介绍 3.2.1.1 管板的结构

管板结构设计涉及三个问题：一是管板与壳体和管箱的连接结构；二是涉及管板与换热器连接方式的管孔结构；三是最大布管圆直径。

（1） 管板与壳体和管箱的连接

管板与管箱之间一般均采用法兰连接，对于固定管板式换热器大都采用延长部分兼作法兰的管板。当壳程不需要清洗时，管板直接焊在筒体上，在与管箱法兰连接的一面可采用不同的密封面。当壳程或管程需要经常清洗时，可采用压力容器设计手册图2-9-25所示结构的管板。对于浮头式，U形管式和填料函式换热器采用的是不带法兰的管板。

对与多管成的换热器，在与管箱连接的一侧的管板表面要铣出程隔板槽，槽深一般不小于4mm,槽宽碳钢取12mm,不锈钢取11mm。分程隔板槽的转角处应有45倒角。

（2） 管板与换热管的连接

换热管与管板的连接形式有胀接，焊接，胀焊应用三种。无论采取何种形式，要求满足的基本条件有两个：一是良好的气密性；二是足够的结合力。为此，对管孔结构有如下要求。

1）胀接

34

胀接分强度胀和贴胀。贴胀主要是为了消除换热管与管孔之间的缝隙，为轻度胀接；而强度胀则要保证换热管与管板连接处的密封性与抗拉脱强度。当管，壳之间有少量介质渗透不会引起不良后果时，可采用胀接，胀接结构简单，管子修补容易。

胀接是用胀管器将管板孔中的管子强行胀大，使之发生塑性变形，并与仅发生弹性变形的管板孔紧密贴合，借助于胀接后管板孔收缩所产生的残余应力箍紧管子四周，从而实现管子与管板的连接。由于胀接靠的是管板孔收缩产生的残余应力，这一应力会随着温度的升高而降低，所以胀接连接的使用温度不能大于300度，设计压力不超过4MPa。而且操作中应无剧烈振动，无过大的温度变化以及无严重的应力腐蚀。外径小于14mm的换热管与管板的连接也不宜采用胀接。

用于胀接的管板，其管孔有光滑的和带环形槽的两中。当换热管受拉脱力较小时可用光滑孔。管孔开环形槽的目的是提高抗拉脱力并增强密封性，环形槽的数目为1~2个，取决于管板厚度。

此外，对胀接的管板及换热管还有如下要求：

a) 选材时应注意时管板材料的硬度大于换热管材料的硬度，以保证管子发生塑

性

变形时，管板只发生弹性变形。当由于工艺对材料要求的，上述要求得不到满足时，可将管子端部局部退火降低其硬度，以保证胀接强度和紧密性。有应力腐蚀时不可采用这种方法。

b) 换热管与管板孔连接部位的粗糙度，对胀接质量有影响。为保证结合面不产

生泄漏现象，结合面上不允许有贯通的纵向和螺旋状刻痕。

c) 换热管与管板孔连接部位的表面应清理干净，不应有影响胀接的毛刺、铁屑、

锈斑和油污等。

2）强度焊

管板与换热管的焊接，应用较为广泛，因为管孔不需开槽，换热管端部无需退火， 所以制造加工方便。焊接结构强度高，抗拉脱力强。当焊接接头有泄漏可以补焊。如需要更换换热管可用专用刀具拆卸，比换胀接管方便。强度焊适用的压力和温度一般不，但不适用于有振动或间隙、应力腐蚀的场合。

3）胀焊并接

根据对胀、焊所起作用的要求不同，胀焊并用结构又可分两种。

a) 强度胀加密封焊，对胀接的要求是承受管子载荷并保证连接处的密封，

35

而焊接起辅助性防漏作用。

b) 强度焊加贴胀，用焊接保证强度和密封，贴胀是为了消除换热器与管板

见的环隙，以防止产生间隙腐蚀并增强抗疲劳破坏能力。

（3） 最大布管圆直径

管板上的管孔必须布置在一定的范围之内，这个范围用布管限定圆直径表示。 3.2.1.2 管板厚度 管板厚度表（略） 3.2.2 管板设计计算

固定管板厚度计算采用BS法。

管板材料选用16Mn锻，其r150MPa。 3.2.2.1 各元件材料及其设计数据的计算

壳程圆筒:材料Q235—B(根据GB150—1998表4—1，表F5.F6可得：)

设计温度下材料的许用应力c113MPa。 圆筒壁温下的弹性模量Es1.84105MPa。 圆筒壁温下的线膨胀系数s17.251061换热管:材料0Cr18Ni9

管壁温度下的弹性模量Es1.87105MPa。

管壁温度下的线膨胀系数s17.061061 假设管板厚度b=60mm。 总换热管数n=658。 3.2.2.2 结构参数计算

对单管程换热器，隔板槽面积Ad0。 壳程圆筒内径面积：A4Di200tC

C。

41000785.410mm2232。

2 一根管壁金属的面积：ad420di4252202176.6mm。

开孔强度削弱系数（单程）：0.4。 两管板间换热管有效长度：L=5880mm.

36

计算系数K：

K21.32DibnaLb658176.60.4588060 1.3219.96100060

则，K=4.47。

筒体壳壁金属的截面积B:

BDi 10001414

51.06910mm32 管板上管孔所占的总截面积C:

Cnd0422 6582

32322.99510mm系数：

naAC658176.6785.410332.9951033

0.2569系数λ：

ACA33 785.410332.99510785.4103

0.576管子与筒体的刚度比Q：

QEtnaEsB658176.63 18700018400051.069

102.31 37

换热管与壳体的总膨胀差y：

ytttt0stst0 17.061061582017.2510619320

629.97106最大压差Pb：

QPbPsP1tyEt0.25696 1.432.23512.310.25690.567629.97

10187040.M6Pa当量压差Pa：

PaPsPt10. 2569 1.432.35161.3M8Pa3.2.2.3 应力计算

按管板简支考虑，依K值根据GB151—1999查图29，30，31得：

G13.3,G20.72,G33.7。

管板径向应力：

rPb4G1QG3Dib2

100040.43.32.313.760204.7MPa0.57640.62

管子的轴向应力：

PbG21tPdQG3 40.61.380.256910.72 24.M3Pa3.2.2.4 管板，管子的强度校核

rmtmaxax204.M7Pa1.52M2P5a24.M3Pat13M7Pa

38

管板计算厚度满足强度要求，考虑双面腐蚀取c24mm。隔板槽深取4mm,实际管板厚为68mm。

3.3 管子拉脱力的计算

换热器在工作过程中管程介质和壳程介质是要求严格分开的，对于管壳式换热器而言要求做到管子和管板之间的密封可靠。为保证管端与管板牢固的连接，必须进行拉脱力的校核。

拉脱力的校核公式为： qptmaaxd0ltq

式中：lt—管子与管板的膨胀长度 mm。其值简表。 q—许用拉脱力 MPa。其值见表。

换热管外伸长度表

换热管规格 外径壁厚 10 12 14 16 19 25 32 38 45 58           1.5 1.0 1.5 1.5 2 换热管最小 伸出长度 l1 l2 2 2.5 3 2.0 3.0 3 3.5 3.0 4.0 0.5 1.5 1.0 1.0 2.0 1.5 2.5 2 2.5 3.5 2.5 最小坡口深度l3

许用拉脱力/MPa

换热管与管板连接结构形式 管端不卷边，管孔不开槽胀接 管端不卷边或管孔不开槽胀接 焊接

39

q 2.0 4.0 0.5 t t则，拉脱力

qtmaaxd0lt24.3176.6 251.52

15.M6Pa其中：ltl1l21.523.5mm。

由于管子和管板的连接采用胀焊组合，管子的许用拉脱力小于0.5材料的许用应力。因此拉脱力在许用范围内。

3.4 计算是否必须安装膨胀节

膨胀节是装在固定管板式换热器壳体上的挠性构件，依靠这种变形的挠性构件对管子与壳体的热膨胀差进行补偿，以此来缓和或降低壳体与管子因温差引起的温差应力。 膨胀节设置必要性的判断是通过计算温差产生的轴向力和压力产生的轴向力共同作用，而得到换热管最大应力t ，壳体最大应力s，及管子拉脱力q,当

s2s或t2tt或qq时则应设置膨胀节。

t管壳壁温差所产生的轴向力

F1EtttsASAtAsAt6 1870001N0617.61051873.919315851873.9116206.8116 2 02.84.11其中：

AsDn100021414 51873.9mm2Atan116202.8mm2

压力作用于壳体上的轴向力： F2式中：

40

QAsAsAt

Q22Dn0di42sp22nidtp 100041N06658521.43658220 2.3652.76则：

F22.7610651873.951873.90.85116202.81N0

6压力作用与管子上的轴向力

F3F2AtAsAt101N066 0.85116202.8116202.851873.9

0.59则：

sF1F2As4.11100.851051873.966695.61MPa

tF1F3At4.11100.5810116202.8630.29MPa

根据GB151—1999的设计规定，在考虑热应力的情况下管子和壳体上的应力均小于3倍的许用应力。实际求得的应力均较小，满足设计要求。所以该换热器不必设置膨胀节。

3.5 其他零部件设计

3.5.1 防冲板

考虑到液体对换热器的影响，在液体进口设置防冲板，选材为Q235-A、F。 流体对入口处的管子进行冲击，引起振动和腐蚀，为保护这部分管子而设置防冲板。 3.5.2折流板

折流板的作用：A. 增加湍流程度，对流传热系数高，加强换热； B. 支撑管道，防止管道压弯，并防止振动。

它的结构设计，要根据工艺过程及要求来确定，常见的折流板的形式有弓形，矩形和圆盘-圆环形。

41

弓形折流板是最为常用的一种形式，其上圆切口大小和板间距的大小是影响传热和压降的两个重要因素，其中圆缺口切口高度应使缺口处流通截面与两折流板间的流通面积相接近，以减少流通截面变化引起的压降。一般圆缺切口的高度h取（0.1~0.45）Di，对于无相变流体，推荐取h/Di=0.2~0.25。换热管与折流板孔间的间隙可按表3.4选取，间隙太小，穿管困难；间隙太大则容易引起旁路泄漏。

该换热器折流板选用弓形折流板，折流板缺口高度取

h14Di141000250mm。折流板的缺口间距取BDi3333mm。根据GB151—1998，

折流板的最小厚度取12mm。折流板的外径取994mm。折流板的开孔直径的大小为

25.80.4mm。材料为0Cr8Ni9钢。

由于换热管的直径为25mm。故拉杆采用拉杆定距的形式按表 ，拉杆选用10根

10的不锈钢杆。

表3.1折流板管孔直径与允许误差

管子外14 径 管孔直14.6 径 允许误差 16 19 25 32 38 45 57 16.6 19.6 25.8 32.8 38.8 45.8 58.0 +0.4 0

+0.45 0 +0.5 0 表3.2折流板和支撑板的外径

公称〈400 直径 名义DN-2.5 外径 400~500 DN-3.5 500~900 DN-4.5 900~1301300~170 DN-6 00 DN-8 1700~2000 DN-10 2000~2300 DN-12 2300~2600 DN-14 允许 0 误差 —0.5 0 —0.8 0 —1.2 0 —1.6 42

表3.3 折流板的最小厚度

公称直径 最大无支承间距 300 300~600 600~900 900~1200 1200~1500 〉1500 6 8 10 12

表3.4 换热管最大无支撑间距

700~900 900~1500 5 6 8 10 12 14 10 12 16 18 12 16 20 20 16 16 20 22 1500~2000 2000~2600 换热管外直径 最大无钢管 支 撑间距

3.5.3 拉杆

10 12 14 16 19 25 32 38 45 57 1100 1300 1500 1850 2200 2500 2750 3200 1100 1300 1600 1900 2200 2400 2800 有色金属750 850 950 管 拉杆应尽量均匀布置在管束的外边缘。对于大直径的换热器，在布管区内或靠近折流板缺口处应不止相当数量的拉杆，常用拉杆的形式有拉杆定距管结构和点焊结构。

拉杆定距管结构适用与换热管外径大与或等于19mm的管束，拉杆与折流板点焊结构适用与换热管外径小于等于14mm的管束，拉杆的数量按表3.5选取。

表3.5 拉杆数量

公〈400 400~700 700~900 900~1300 1300~1500 1500~1800 1800~2000 2000~2300 称 拉杆 10 14 4 8 10 12 14 18 20 4 6 10 12 16 18 24 28 43

2 16 由于换热器的直径为32mm，故拉杆采用拉杆定距管的形式，按表5-6拉杆选用4根12的不锈钢杆，实际使用中为安全起见选用6根12的不锈钢拉杆。 3.5.4 支座

鞍式支座

卧式容器的支座应用最普遍，而且有标准可查的是鞍式支座，简称鞍座。鞍座的标准曾作过无数次修订，因而日臻完善，下面介绍的是现行的鞍座标准中的主要内容。 一.鞍座的结构与类型

鞍座的结构旅行，应提及以下五点。

a) 鞍座有焊制与弯制之分，焊制是由底板、腹板、筋板和垫板四种板组焊而成。

弯制鞍座与焊制鞍座的区别仅仅是腹板与底板是由同一块钢板弯出来的，这二板之间没有焊缝，只有DN<900mm的鞍座才有弯制鞍座。这四种板的厚度以及筋板的数目

和支座的高度，决定着鞍座的最大允许载荷。

b) 由于同一直径的容器长度有长有短、介质有轻有重，因而同一DN的鞍座按其

允许承受的最大载荷考虑，有轻型和重型之分。对于DN〈900mm的鞍座，由于容器的直径较小，支座按轻型与重型区分后，其四板的尺寸差别不大，所以DN<900 mm的鞍座，只有重型，没有轻型。

c) 鞍座大都带有垫板，但是对于DN<900mm的鞍座也有不带垫板的。

d) 为了使容器的壁温发生变化时能够沿轴线方向自由伸缩，鞍座的底板有两种，

一种底板上的螺栓孔是圆形的，另一种底板上的螺栓孔是长圆形的。安装时，F型鞍座是被底板上的地脚螺栓固定在基础上的成为固定鞍座，S型鞍座地脚螺栓上则使用两个螺母，先拧上去的螺母拧到底后倒退一圈，再用第二个螺母锁紧。这样当容器出现热变形时，S型鞍座可以随容器一起做轴向移动，所以S型鞍座属活动鞍座。为了便于S型鞍座的轴向滑动，如果容器的基础是钢筋混凝土时，S型鞍座的下面必须安装基础垫板。

e) 当容器置于鞍座上时，鞍座的约束反力将集中作用于容器的局部器壁上，引起

44

4 4 6 6 8 10 12 14 该处器壁内复杂的而且是相当大的局部应力，这些应力除了与筒壁的厚度和鞍座的位置有关外，鞍座包角的大小对鞍座边角处器壁内的应力有相当大的影响，增大鞍座包角可减少该处的应力。增大鞍座包角，从鞍座看是提高了鞍座的承载能力，而更基本的是减小了容器筒体在支座反力作用下，器壁内的局部应力。

二.鞍座的选用

选用鞍座应考虑以下问题。 （1） A型B型的选择

DN〈900mm的鞍座只有重型，所以DN>1000mm的鞍座才有轻、重型的选择问

题。 选择的依据是：鞍座的实际承受的载荷应小于鞍座的允许载荷。在确定鞍座实际承 受的载荷时，应将水压试验时容器及介质的总重可能最大的情况考虑进去。

（2） 鞍座是否带垫板

DN>1000mm的鞍座都带垫板。DN<900mm的鞍座符合以下条件之一时，也必须 设置垫板。

1) 容器筒体的有效厚度小与或等于3mm时； 2) 容器筒体鞍座处的周向应力大于规定值时； 3) 容器筒体有热处理要求时；

4) 容器筒体与鞍座间温差大于200度时；

5) 容器筒体材料与鞍座材料的化学成分与力学性能相差较大时。 不锈钢筒体配用碳钢鞍座时，鞍座必须配制用相同不锈钢材料制造的垫板。 （3）鞍座的定位

鞍座的位置应尽可能靠近封头。滑动鞍座的安装定位还要考虑容器使用时是受热伸长还是降温收缩，并根据此来判断底板的长螺孔的位置。

（4）鞍座标记

当鞍座高度h，垫板厚度，滑动支座螺孔长度l不取标准值时，应在上述标记后依

次加标：h= ，= ，l。

本设计中，由于换热器采用卧式摆放，设备上无偏心载荷，且设备安装在室内，无需计算风载荷，为此选用支座时仅考虑设备的质量。

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第四章 制造工艺

4.1 筒体

换热器筒体的椭圆度要求较高，必须保证壳体与折流板之间有合适的间隙。如太大就要影响换热效果，太小就要增加装配的难度。切割好的钢板应根据钢板厚度、操作压力高低选定破口形式进行边缘加工。

① 矫形和净化

a.材质证明书 b.标准确定 ② 划线

a.划线 b.作标记移植 c.检验 ③ 下料 a.气割下料 b.消除溶渣 c.检验 ④ 刨边

a.坡口按图纸确定 b.刨过检验 ⑤ 筒体校圆 ⑥ 焊缝检验

a.外观检验

b.无损探伤 ⑦ 筒体组对 a.纵缝错开 b.直线度,圆轴度

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⑧ 环缝检验

4.2 椭圆形封头

封头和管箱的厚度一般不小于壳体的厚度。由于焊接应力较大，故管箱和封头法兰等焊接后，须进行消除应力的热处理，最后进行机械加工。 ① 矫形和净化

a.材料证明书 b.标记确定 ② 划线

a.画线 b.作标记移 c.检验画线是否正确 ③ 下料 a.气割下料 b.清除溶渣 c.检验

④ 冲压成形，检验 ⑤ 开坡口，清渣，除锈

⑥ 对椭圆度，形状，外观的检验

4.3 管板

为了保证顺利穿管，必须使折流板的管孔和管板的管孔中心 ① 划线，下料

a.材质证明，标记确认 b.划线 c.作标记移植

d.气割下料，消除溶渣 e.毛坯检验 ② 车削加工

a.按图纸车管板外径及密封面 b.车另一端面 c.检验

Ⅰ.管板密封面与轴线的垂直度公差0.3mm Ⅱ.管板外径公差1.0mm Ⅲ.管板密封面直径公差-0.1mm

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Ⅳ.管板厚度公差+0.1mm d.作标记移植 ③ 划线钻孔

a.画线：管孔和拉杆，螺纹孔位置线 b.划线确认

c.将前后管板组对，校正，固定在一起，同时钻管孔 d.单件扩孔，双面倒角 e.钻前管板螺丝孔 f.钻环首螺钉孔

④ 检验

a.管板密封面应与轴线垂直，其垂直度公差为0.05mm b.管孔直径25.4mm,公差0.2mm

c.管板钻孔后9600的管桥宽度必须5.37mm，最小管桥宽度为3.25mm，且

不超过5个

d.螺柱孔中心圆直径和相邻两螺孔参弦长公差为0.6mm，任意两螺栓孔弦长公

差为1.5mm ⑤ 刨管程槽

4.4 管子

直管一律采用整根管子而不允许有接缝。管子应该进行校直，管子两端须用磨管机清除氧化皮、铁锈、及污垢等杂质直至露出金属光泽。除锈长度不小于两倍管板厚度。当管子与管板的连接采用胀接工艺时，管端硬度应低于管板硬度。 ① 原材料检验 a.材质证明书

b.管子外观无折叠，裂纹，压扁等缺陷 ② 切管，校直

a.切管252.5mm，L4500mm b.校直 c.检验 Ⅰ.外径偏差0.4mm Ⅱ.壁厚偏差1500~1000

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③ 单管试压

a.试压,要求10000试压,试验压力3.125Mpa b.试压确认 ④ 磨管

a.管子两端要磨平 b.除掉氧化皮,污垢,使出现金属光泽

4.5 管箱组装

①清点零件。 ②组焊。

a.组焊短壳与法兰，法兰密封面应垂直于主轴中心线。 b.组焊隔板。

c.焊接以“焊接工艺”为准。 d.检验

Ⅰ.焊缝外观，几何尺寸检验。 Ⅱ.无损探伤按“产品工艺说明卡” ③划线，开孔。

a.按图划接管开孔位置线。 b.划线确认。 c.气割开孔，除熔渣。 ④组焊接管法兰。 a.接管与法兰的组焊。 b.按管法兰，短壳组焊要求。 Ⅰ.法兰螺栓孔跨中分布。 Ⅱ.接管法兰的伸出长度按图纸。 Ⅲ.接管法兰封面必须平行于短壳。 ⑤热处理。

a.按“热处理工艺术”要求进行。 ⑥法兰密封面的机械加工。 ⑦检验。

4.6 整体组装

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封头管箱与筒体组装时须注意法兰螺栓的紧固程序，尤其是高压大直径的换热器。 ①清点零件。 ②外壳组焊。

a.筒体与两端法兰组焊要求。 Ⅰ.法兰螺栓孔跨中均匀分布。

Ⅱ.接管法兰封面必须垂直于筒体主轴中心线。 b.车削筒体两端法兰密封面。 c.划外壳开孔位置线。

d.划线确认。 e.气割开孔，其开孔直径di2c。 f.打磨焊接坡口。 g.组对接管法兰。 ③检验。 ④组装管束。 ⑤组装管板。 ⑥涂漆。

⑦铭牌安装。⑧产品最终检验。

4.7 涂漆工艺

①涂漆的品种：底漆，红丹防锈漆。

②涂漆质量：具有出厂合格证，对于超过贮存期的油漆须经过检验部门鉴定合格方可使用。

③容器表面质量要干燥，对油污，铁锈，焊接飞溅物及其它影响油漆质量的杂物应清除。

⑤容器表面的漆膜应均匀，不应有气泡，龟裂和剥落等。 ⑥容器出厂时应检查油漆质量，必要时可做修改。

4.8 焊接工艺

①施工人员应严格按照图纸及焊接工艺规程的要求进行施焊。

②一般DN≥1000,≥8的容器A, B类焊缝可优先使用自动焊;DN≥600,≥8的容器A, B类焊缝，外圈可使用自动焊，内圈使用手工焊。

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③A, B类焊缝的余高e1,e2对碳钢和常用不锈钢按规定操作。

④焊前用焊口检测面检查焊缝坡口，钝边间隔是否符合工艺要求，并清理坡口两侧的锈蚀等污物，然后按图间隔点圆。

⑥产品试板在纵缝一端的延长部位与纵缝同时施焊，凡是纵缝对焊缝均顺在两端加引弧和熄弧板。

⑦焊缝坡口单道矩弧施焊，反而焊完后，正面碳弧气泡清根，再用磨光机打磨坡口

两侧的氧化皮封底，施焊后各层间的溶渣及焊接飞溅物要仔细清理干净。 ⑧焊完后自检，及时清除飞溅物，合格后打上施焊人，钢号。

⑨外观检查合格后，做2000射线探伤，其中A，B类焊缝据JB4730-94标准Ⅲ级合

格，C，D类按JB4730-94Ⅰ级合格。

⑩试板10000拍片，按JB4730-94标准Ⅲ级合格。

换热管以及筒体，小部件等根据不同的环境选择合理的材料。

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参 考 文 献

[1] GB150-1998，钢制压力容器 [2] GB151-1999，管壳式换热器

[3] 国家质量技术监督局，压力容器安全技术监察规程，中国劳动社会保障出版社，1999

年

[4] JB/T4700~4707-2000 压力容器法兰 [5] JB/T4718-92 管壳式换热器用金属垫片 [6] JB/T4719-92 管壳式换热器用缠绕垫片 [7] JB/T4720-92 管壳式换热器用非金属垫片

[8] 贺匡国 主编 化工容器及设备简明设计手册. 化学工业出版社 [9] JB/T4736-2002 补强圈

[10] JB/T4746-2002 钢制压力容器用封头

[11] HG20592~20635-97 钢制管法兰、垫片、紧固件 [12] HG20580-1998 钢制化工容器设计基础规定 [13] HG20581-1998 钢制化工容器材料选用规定 [14] HG20583-1998 钢制化工容器结构设计规定 [15] HG20584-1998 钢制化工容器制造技术要求 [16] CD130A20-86 化工设备设计文件编制规定

[17] 钱颂文 主编 换热器设计手册 化学工业出版社出版，2002年8月 [18] 王志魁 主编 化工原理(上) (第二版) 化学工业出版

[19] 郑津洋，董其伍，桑芝富主编. 过程设备设计. 化学工业出版社，2001 [20] JB4730-1994 压力容器无损检测

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