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GB151“分程隔板”设计要求解读
作者:合金板 来源:www.hjb114.com 点击数: 更新时间:2020年04月12 【字体:

 GB151“分程隔板”设计要求解读

参考文献:韩洁. 管壳式换热器分程隔板的合理设计[J]. 石油化工设备技术, 2011, 32(5). 
一、标准规定
 
GB/T 151分别在6.3.6和7.1.4对多管程换热器分程隔板的结构、设计计算作了规定,具体包括:
 
1、GB/T 151的7.1.4.1式7-7分程隔板厚度的计算式,源于均布载荷作用下的矩形平板所需最小厚度,考虑了压差作用下板中的弯曲应力。但标准中没有明说分程隔板所受压差怎么确定,有观点认为可根据管程之间的压力降确定。
 
2、GB/T 151的7.1.4.2表7-3规定了分程隔板的最小名义厚度,这可视为对分程隔板刚度的要求,控制隔板挠度、防止变形过大。应特别注意,如果分程隔板的变形过大,会影响分程隔板靠近管板这一侧的端部的密封。
 
3、GB/T 151的6.3.6.3要求分程隔板与管箱壳体的采用双面焊,且焊角高度不小于3/4隔板厚度。而美国标准API 660的9.2还规定,靠近管板一端至少50mm范围内应为全焊透。
 
4、另外,GB/T 151的6.3.6.1还规定,流体脉动的场合应适当增加隔板厚度。6.3.6.2对隔板端部作了要求,并且必要时隔板上可开排净孔。 
 
二、分程隔板与管箱壳体焊缝的受力情况
 
分程隔板所受的载荷主要包括:管程间的压差,内压作用下管箱筒体膨胀在隔板上产生的拉应力,隔板与管箱筒体受热膨胀差产生的二次应力(变形协调)。
 
所以说,分程隔板与筒体焊缝的受力是比较复杂的,再加上焊缝(非全焊透处为角焊缝)本身即为应力集中处,这道焊缝是容易失效的,应当引起重视。
 
具体地:
在内压作用下,管箱筒体会产生径向膨胀,与筒体焊接的隔板会被拉伸,如下图所示,管板中因此而产生的拉应力水平较高,近似等于筒体中的环向应力。
 
分程隔板的金属温度与筒体的金属壁温一般情况下并不相同。若分程隔板的温度高于筒体,则隔板的热膨胀就会受到筒体的抑制,隔板中会出现压缩应力;否则会出现拉伸应力。
 
这种温差应力在实际设计当中也是容易被忽略的,尤其是当隔板与筒体温度差较大的情况。由于温差的存在,自然会在隔板中(特别是在隔板与筒体之间的焊缝中)产生应力,应属于二次应力。

 
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