我国标准管板设计方法与ASME规_省略_及换热器管板应力分析应考虑的问题_李永泰
固定管板式换热器管板的应力分析和强度评定
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石 油 化 工 设 备 技 术
２０１８ 年
如图２所示.
图 １ 管 板 结 构 示 意
表 ２ 材 料 特 性
部件 管板 壳体 换热管
部件
管板 壳体 换热管
材质 Q３４５R Q３４５R ００Cr１７Ni１４Mo２ 弹 性 模 量/
MPa １．８３×１０５ １．８３×１０５ １．７８×１０５
目前,对换热 器 管 板 结 构 进 行 应 力 分 析 的 研 究已有较多成果.李子林等 应 【６】 用 ANSYS 软 件 对固定管板式换热器在机械载荷和温度载荷共同 作用下的应力强 度 进 行 分 析,并 对 危 险 截 面 进 行 强 度 校 核 ,得 出 应 在 不 同 危 险 工 况 下 ,对 换 热 器 不 同部位进行分析和评定才能保证其安全可靠运行 的结论;杨宏 悦 分 【７】 析 了 不 同 操 作 工 况 下 管 板 模 型的应力场,得出 除 了 筒 体 上 的 一 次 薄 膜 应 力 起 控制作用外,管板 的 强 度 控 制 因 素 是 位 于 管 板 与 筒体连接圆角过 渡 处 的 一 次 应 力 加 二 次 应 力,且 最大值发生在热载荷和壳程压力同时作用的操作 工况下的结论;季维英 通 【８】 过建立包括壳体、管 束 在内的管板三维 实 体 有 限 元 模 型,将 法 兰 垫 片 用 等 效 的 均 布 比 压 来 代 替 ,分 析 了 管 板 在 包 括 开 工 、 正常工作和停车等过程中可能出现的七种瞬态和 稳态操作工 况 下 的 强 度 状 况.强 度 分 析 表 明,在 温度载荷及压力 载 荷 共 同 作 用 的 工 况 下,热 应 力 决定了整个管板系统的应力分布.根据分析结果
收 稿 日 期 :２０１８Ｇ０４Ｇ１８. 作者简介:陈一鸣,女,２０１７ 年 毕 业 于 青 岛 科 技 大 学 过 程 装 备与控制工 程 专 业,现 为 该 校 动 力 工 程 专 业 在 读 硕 士 研 究 生 ,主 要 从 事 化 工 机 械 设 备 方 面 的 研 究 工 作 . Email:qdcym０９＠１６３．com. 基金项目:山 东 省 自 然 科 学 基 金 项 目 (NO．ZR２０１８LE０１５): 错位桨搅拌假塑性流体流场混沌特性及其表征.
固定管板式换热器管板热应力分析及控制措施
化 工 机 械 ２０１９年
固定管板式换热器管板热应力分析及控制措施
于春柳 郑旭东 任金平 张 琪 芦娅妮
（陇 东 学 院 化 学 化 工 学 院 ）
摘 要 介绍了固定管板式换热器管板设计标准，分析了管板热应力产生机理，寻求减 小 管 板 热 应 力 的 有 效 途 径 ，对 指 导 管 板 设 计 、优 化 管 板 结 构 及 改 善 换 热 器 性 能 等 具 有 重 要 的 意 义 。 关键词 固定管板式换热器 管板设计 热应力分析 控制措施 中 图 分 类 号 ＴＱ０５１．５ 文 献 标 识 码 Ｂ 文 章 编 号 ０２５４６０９４（２０１９）０２０２１００３
换热器是化 工 生 产 中 重 要 的 单 元 设 备，通 常 用来加热低温流 体 或 冷 却 高 温 流 体，把 液 体 汽 化 成蒸汽或把蒸 汽 冷 凝 成 液 体 。 ［１，２］ 换 热 器 按 照 结 构 形 式 可 分 为 固 定 管 板 式 换 热 器 、浮 头 式 换 热 器 、 Ｕ形管换热器和填料函式换热器。与其 他形式的 换热器相比较，固 定 管 板 式 换 热 器 具 有 制 造 成 本 低、清洗方 便、坚 固 耐 用 及 适 用 性 强 等 优 点 ， ［２～４］ 被广泛应用 于 化 工、炼 油 等 行 业。 固 定 管 板 式 换 热器由 壳 体、换 热 管、管 板、折 流 板 及 管 箱 等 组 成 。 ［４］ 壳体多 为 圆 筒 形，内 部 装 有 换 热 管，换 热 管 两 端 固 定 在 管 板 上，按 正 三 角 形 或 正 方 形 排 列 ［５］，通常在换热管 上 均 匀 安 装 若 干 数 量 的 折 流 板 ，提 高 换 热 效 率 的 同 时 还 起 到 支 撑 管 束 的 作 用 。 与壳体两端管板 连 接 的 是 管 箱，管 箱 分 为 左 管 箱 和 右 管 箱 ，均 由 圆 筒 、封 头 和 法 兰 组 焊 而 成 。 固 定 管板式换热器常在操作工况极其严苛的情况下运 行，因此换热器管 板 既 要 满 足 压 力 载 荷 作 用 下 的 强度要求，又要满 足 因 壳 体 与 换 热 管 热 膨 胀 差 引 起的热应 力 和 管 板 两 侧 温 度 差 引 起 的 热 应 力 要 求 。 ［６］ 工作过程中 管 板 产 生 的 热 应 力 过 大，会 对 其强度有影响，更 有 甚 者 会 影 响 换 热 器 的 换 热 效 率和工作寿命 。 ［７］ 因 此，笔 者 在 介 绍 管 板 设 计 标 准的基础上分析 热 应 力 产 生 的 机 理，寻 求 控 制 管 板热应力的有效途径。
管板应力分析统一方法的简介(2)——与ASME的比较及算例分析
管板应力分析统一方法的简介(2)——与ASME的比较及算例分析朱红松;翟金国【摘要】理论分析表明,ASME Ⅷ-1方法是统一方法简化力学模型下的特殊情形.ASME的简化措施及特殊限制条件施加于统一方法之上,对管板、壳体及管箱应力导致难以预测的结果.数值计算对比分析表明,统一方法的理论预测结果与有限元分析结果符合得非常好,而ASME的计算结果是错误的或不够准确.以此揭示ASME 方法的缺陷及统一方法所取的理论进展.%Theoretical comparison shows that ASME method can be obtained from the special case of the simplified mechanical model of the general method.Typical geometries and loads are considered and the general method is used to check the adequacy of design.The results from the general method have been compared with the results obtained from axisymmetric FEA analysis and current ASME parison results indicated that the results given by the general method agreed well with that form FEA,while ASME results are not correct or not accurate.The theoretical progresses have been made in the general method.【期刊名称】《化工设备与管道》【年(卷),期】2017(054)003【总页数】8页(P5-12)【关键词】管板;应力分析;统一方法;ASME方法;理论进展【作者】朱红松;翟金国【作者单位】;上海化工研究院,上海200062【正文语种】中文【中图分类】TQ050.2;TH123固定式换热器管板的应力分析曾由Gardner[1-2]、Miller[3]、Galletly[4]、黄克智[5]、Soler[6]等人研究过。
基于国标(gb)和美标(asme)计算的换热器n型管箱结构分析
第 56 卷第 6 期2019 年 12 月化 工 设 备 与 管 道PROCESS EQUIPMENT & PIPING V ol. 56 No. 6Dec. 2019·单元设备·基于国标（GB）和美标（ASME）计算的换热器N型管箱结构分析王冰轮，魏冬雪，李晓波，王磊（中国寰球工程有限公司，北京 100012）摘 要：对于管壳式换热器N 型管箱结构，其中管箱筒体、壳程筒体与管板直接焊接，连接处是结构不连续区域，在工程设计中经常会遇到问题。
文章从工程实例出发，分别按照GB/T 151—2014和ASME BPVC.VIII.1—2017 UHX 篇进行计算，对结果进行分析比较，进而阐述该结构需要按照ASME 计算的必要性，总结该结构中各零件厚度的变化对连接处应力以及管板中心处径向应力的影响。
提出合理化的设计方案，为该结构的工程设计提供参考。
关键词：N 型管箱；筒体厚度；管板；ASME ；工程设计方案中图分类号：TQ 050.3；TH122 文献标识码：A 文章编号：1009-3281（2019）06-0030-004收稿日期：2019-05-09作者简介：王冰轮（1990—），男，工程师。
主要从事压力容器设计工作。
N 型管箱是将管箱筒体、壳程筒体与管板直接焊接成为一体的一种结构。
该结构有效地减少了管箱筒体、壳程筒体与管板的可拆密封连接。
应用N 型管箱可以使设备结构更加紧凑，节省材料。
随着工程项目的工艺要求逐渐严格，N 型管箱结构在乙烯等装置的管壳式换热器中的应用越来越广泛。
但是，N 型管箱结构使得管箱、管板和壳程筒体形成了一个整体结构，3个零件的连接部位变形不协调，出现应力集中现象。
在工程设计中如何合理地设计连接处的结构是一个值得研究和探讨的问题。
本文结合工程实例，针对连接处的应力，通过不同的计算方法和改变不同的零件厚度，找寻应力与厚度的变化规律，从而提出合理的工程设计方案。
关于管板设计的一种建议步骤
关于管板设计的一种建议步骤
关于管板设计的建议步骤包括：
1. 确定管板的尺寸和材料：首先根据设计需要和材料的选择，来确定管板的尺寸和厚度。
需要考虑的因素如：管板的强度、稳定性、材料消耗、制造难易度、安全性能和经济效益等。
管板的材料应选择具有高强度和抗化学腐蚀性能的材料，如索雷碳纳米聚合物材料，特别是对铜的粘结性能优于国内其它粘合剂，该材料针对换热器的不同材质，具有优异的粘结性能，尤其对铜的粘结性能优于国内其它粘合剂。
2. 设计管板的结构：管板需要具有足够的结构稳定性，如采用U型膨胀节，其结构紧凑、补偿性好、价格便宜等优点。
根据管板的尺寸和材料，设计管板的结构，包括管子的布局、管板的支撑和加强筋等。
3. 进行应力分析：在设计管板时，需要进行应力分析，确定管板的应力分布和变形情况。
需要考虑的因素如：管侧压力、壳侧压力、温差作用、负压时的管壳侧压差、填函及浮头换热器与u形管的区别等因素。
4. 考虑安装和维护：在设计管板时，需要考虑安装和维护的方便性，如设置膨胀节来满足强度要求，以及在管板进行压差设计时，需要注意温差作用，以及固定管板、管板兼做法兰时的不同考虑因素。
5. 进行腐蚀防护：根据腐蚀环境和材料，选择合适的防腐涂层或防腐材料，如使用针对换热器的不同材质，具有优异的粘结性能的索雷碳纳米聚合物材料，其主要特点是具有优异的抗化学腐蚀性能，能有效抵抗各种有机物、强酸强碱的化学腐蚀，从而有效防止换热器的腐蚀渗漏。
6. 进行验证和测试：设计完成后，需要进行验证和测试，以确保管板的设计符合要求和规范，并具有足够的可靠性和耐久性。
测试包括材料性能测试、结构性能测试、应力测试、腐蚀测试等。
换热器管子-管板焊接现状和改进方法
第 58 卷第 1 期2021 年 2 月化 工 设 备 与 管 道PROCESS EQUIPMENT & PIPINGV ol. 58 No. 1Feb. 2021换热器管子-管板焊接现状和改进方法朱志刚（森松（江苏）重工有限公司，江苏 如皋 226532）摘 要：概述了国内换热器管子管板焊接的一般现状，由于其焊接的局限性和特殊性，焊接质量参差不齐。
从前期坡口设计到焊接和检验过程提出了改进方法，主要是要选用易于焊透的坡口型式和尺寸，焊前进行模拟工艺试验及焊工考核。
采用高性能设备的自动焊对焊接工艺进行升级，重视焊前及焊接过程的细节控制，加强焊缝的检验等，共同保证管子管板焊接工艺条件和焊接质量。
关键字：管子-管板焊接；坡口设计；模拟试验；自动焊；焊前及过程控制；焊缝检查中图分类号：TQ 050.6；TH 16 文献标识码：A 文章编号：1009-3281（2021）01-0024-005收稿日期：2020-03-19作者简介： 朱志刚（1971—），男，焊接工程师（中级）。
长期从事压力容器产品技术工作。
换热器管子-管板接头的焊接是最普遍的一种形式，其焊接质量直接影响到系统运行的可靠和效能。
结合目前一般制造企业管子-管板焊接工艺和质量状况，提出改进的方法。
典型的换热器结构如图1所示，换热管束与管板进行焊接（强度焊）。
图1 典型的换热器结构型式Fig.1 Typical structure type of heat exchanger左管板右管板换热管换热管与管板焊缝换热管与管板焊缝换热器管子-管板的接头常有以下几种结构型式，管子外伸、管子平齐和管子内缩、深孔焊接。
针对设计图纸管子、管板的不同的材料、规格和坡口情况，在产品焊接之前需要根据标准进行焊接工艺评定，用于评价焊材，焊接工艺等要素是否能满足标准要求。
例如根据NB/T 47014—2011附录D [1]、GB/T 151—2014[2]的规定，需要对焊缝进行断面金相检验，以确定焊缝根部的熔透情况以及焊缝尺寸是否满足要求。
ASME_BPVC.VIII.1-2021_中换热管与管板连接焊缝强度计算及探讨
王 任 ASME BPVC.VIII.1-2021中换热管与管板连接焊缝强度计算及探讨292023，33（3）櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴櫴毷毷毷毷设 计技 术ＡＳＭＥＢＰＶＣ ＶＩＩＩ １ ２０２１中换热管与管板连接焊缝强度计算及探讨王 任 中国成达工程有限公司 成都 ６１００４１摘要 本文对ＡＳＭＥＢＰＶＣ ＶＩＩＩ １ ２０２１中换热管与管板连接焊缝采用强度焊所需最小焊缝尺寸及焊缝强度计算进行分析，并与ＧＢ／Ｔ１５１ ２０１４进行对比，为换热器设计中的换热管与管板的连接焊缝强度计算提供一定的参考。
关键词 强度焊 焊缝尺寸 在管壳式换热器设计中，换热管与管板连接型式通常有强度胀、强度焊、强度焊加贴胀、内孔焊，而强度焊或强度焊加贴胀应用最广。
采用强度焊或强度焊加贴胀时，换热管与管板连接焊缝尺寸要求及强度校核是换热器设计计算中非常重要的部分。
本文将结合标准规范对此计算进行分析和探讨。
１ ＡＳＭＥＢＰＶＣ ＶＩＩＩ １ ２０２１中强度焊的分类及要求 按ＡＳＭＥＢＰＶＣ ＶＩＩＩ １ ２０２１中ＵＷ ２０章节规定，强度焊分为完全强度焊和部分强度焊。
完全强度焊与部分强度焊尺寸计算公式一致，只是设计强度与换热管轴向强度之比取值不同，完全强度焊时，取设计强度与换热管轴向强度的比值为１。
ＧＢ／Ｔ１５１ ２０１４中没有对强度焊进行分类，只是对设计选定的焊接尺寸进行各工况下的应力校核。
１ １ 完全强度焊对于完全强度焊，标准中要求焊缝强度应大于等于换热管的轴向强度，焊缝尺寸需满足ＵＷ２０ ６的要求。
根据此原则，只要换热管与管板连接焊缝尺寸满足完全强度焊的最小尺寸要求，就无需进行换热管与管板连接焊缝的轴向载荷校核，此焊缝也无需进行剪切载荷试验，只需对换热管进行轴向载荷的校核。
１ ２ 部分强度焊部分强度焊（非密封焊）的焊缝强度不大于换热管的轴向强度，设计强度（焊缝设计强度）是根据各工况下的轴向载荷来确定的，焊缝的最小尺寸要求是根据设计强度来进行计算的，即满足ＵＷ ２０ ６的要求。
换热器不同工况下管板的应力分析与评定
换热器不同工况下管板的应力分析与评定王琪$孙正硕$沈妍$赵振东$许春林％(1.江苏科技大学机械工程学院;2•张家港市江南锅炉压力容器有限公司)摘要使用ANSYS Workbench分析管板在管壳式换热器4种工况下压力载荷对应力分布的影响规律，并对比分析了温度载荷对管板应力分布的影响程度°结果表明：存在温度载荷的工况中，管板非布管区域应力较小且分布均匀，在换热管连接处应力最大；温度载荷对管板应力分布影响很大,螺栓预紧力也会对应力分布产生影响。
针对分析结果，将管板厚度由40mm减小至30mm后，管板应力依旧满足安全要求°关键词管壳式换热器管板应力分析与评定中图分类号TQ051.5文献标识码A 在现代工业生产制造中，存在着大量的热量转化过程,为提高能源利用率,研究高效安全的换热器是科技发展的必然结果"管壳式换热器具有结构简单、造价低、易选材、处理能力强、适应性强及清洗方便等特点，可用于高温高压工作环境，目前被广泛应用于石油、冶金、能源、动力及制冷等领域$$%"管壳式换热器中的管板将不同温度的工作介质分离,进而形成管程介质与壳程介质,并同时承受管程介质与壳程介质的压力。
管板还具有支撑管束布置换热管的作用"管程、壳程介质压力和温度载荷有不同的组合，不同载荷的组合对管板产生不同的影响，导致管板成为管壳式换热器中受力情况最为复杂的部件［2］"因此，国内外学者对管板进行了广泛研究，并颁布了一系列设计标准。
郝海波将标准计算得到的管板厚度进一步减小，并对减薄后的管板进行强度校核，在满足强度要求的情况下节约材料［3］"王战辉等在分析管板应力分布时，发现管板与其他部件连接处会出现较大应力，通过在其他部件与管板的连接处增加过渡圆角的方式，改善应力分布情况⑷。
笔者结合管板连接处的结构缺陷和螺栓预有限元改进文章编号0254-6094(2020)05-0639-06紧力,考虑应力分布的影响因素,对管板进行改进，将换热管连接处做倒角处理,减小管板厚度,从而达到安全与经济兼顾的效果。
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标 准 规 范 我国标准管板设计方法与A S M E规范的比较及换热器管板应力分析应考虑的问题李永泰1,刘长虹2,何录武2(1.合肥通用机械研究院国家压力容器与管道安全工程技术研究中心,安徽合肥 230031;2.华东理工大学机械与动力工程学院,上海 200237)摘 要:简要地介绍了我国G B151,J B4732附录Ⅰ与A S M E规范换热器管板应力分析计算的一些异同,并提出在换热器管板应力分析方面要做的工作,以及解决问题的方法和途径。
关键词:管板;管壳式换热器;规范设计方法;应力分析中图分类号:T K172;T-65 文献标识码:A 文章编号:1001-4837(2010)02-0042-08d o i:10.3969/j.i s s n.1001-4837.2010.02.009C o m p a r i s o no f T u b e s h e e t′s C o d eD e s i g nMe t h o d s b e t w e e nC h i n a a n dA S ME(U S A)a n dS o m e C o n s i d e r a t i o n s f o r T u b e s h e e t S t r e s s A n a l y s i sL I Y o n g-t a i1,L I UC h a n g-h o n g2,H EL u-w u2(1.N a t i o n a l T e c h n o l o g y R e s e a r c h C e n t e r o n P r e s s u r e V e s s e l a n d P i p e l i n e S a f e t y E n g i n e e r i n g,H e f e i G e n-e r a l M a c h i n e r y R e s e a r c h I n s t i t u t e,H ef e i230031,C h i n a;2.S c h o o l o f M e c h a n i c a l a n d P o w e r E ng i n e e r i n g,E a s t C h i n a U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y,S h a n g h a i200237,C h i n a)A b s t r a c t:T h e m a i nw o r ko f t u b e s h e e t s t r e s s a n a l y s i s f o r h e a t e x c h a n g e r w a s b r i e f l yi n t r o d u c e d,s o m em e t h o d s t o s o l v e t h e p r o b l e m s w e r e g i v e n.K e y w o r d s:t u b e s h e e t;t u b u l a r h e a t e x c h a n g e r;c o d e d e s i g n m e t h o d;s t r e s s a n a l y s i s1 引言管壳式换热器是石油化工、轻工、制药等行业的重要设备之一。
20世纪,很多国家的学者在换热器管板应力分析方面做了大量工作,形成了各国相关的换热器管板设计标准,有代表性的是美国T E M A 标准和欧盟E N标准及德国A D规范。
20世纪70年代,我国清华大学黄克智院士等在管板应力分析方面做了大量的工作,形成了我国G B151等相关换热器管板设计的标准。
最近十几年美国A S M E规范编制组和欧盟标准委员会也做了大量的工作,并制定了相应换热器管板设计的规范,形成了2004版A S M E规范Ⅷ-1-U H X篇(欧盟标准E N13445换热器设计部分),2007版将这部分内容加入到A S M E规范Ⅷ-2中。
随着市场的国际化,将有大量换热设备进出口,需按国际标准设计制造,了解国际标准的理论依据和我国标准的差异是很有必要的。
换热器管板结构的多样化及受力情况的复杂化,各国标准不可能包括所有结构换热器管板设计,在换热器管板设计方面经常遇到特殊结构,没有可用标准和计算方法难以解决。
另外,不同国家的标·42·准规范设计的管板厚度相差甚远,很有必要对管板应力分析进行深入研究。
2 A S M E规范与我国标准中换热器管板考虑结构异同2.1 U形管换热器G B151和J B4732附录Ⅰ及A S M E规范对U 形管换热器考虑的结构是相同的,均考虑6种结构:(1)管板对壳体、管箱均用垫片螺栓连接(G B 151中a型,A S M E中d型);(2)不带法兰管板直接与管箱圆筒和壳程圆筒连接成整体(G B151中b型,A S M E中a型);(3)管板对壳体为整体连接,对管箱用垫片螺栓连接,管板没有延长部分兼作法兰(G B151中c 型,A S M E中c型);(4)管板对管箱为整体连接,对壳体用垫片螺栓连接,管板没有延长部分兼作法兰(G B151中d 型,A S M E中f型);(5)管板对壳体为整体连接,对管箱用垫片螺栓连接,管板延长部分兼作壳体法兰(G B151中e 型,A S M E中b型);(6)管板对管箱为整体连接,对壳体用垫片螺栓连接,管板延长部分兼作管箱法兰(G B151中f 型,S M E中e型)。
2.2 固定管板换热器G B151中考虑了3种结构,J B4732附录Ⅰ考虑了4种结构,A S M E规范考虑了4种结构,3项标准规范均考虑了不带法兰,管箱、壳体、管板连为整体结构,以及管板延长部分兼作壳体法兰。
G B151和A S M E规范中均考虑了管板延长部分不兼作法兰,采用活套法兰与管箱法兰由垫片螺栓连接的结构。
J B4732附录Ⅰ考虑了管板与壳体法兰贴面焊和平盖型管箱的结构。
A S M E规范中又考虑了管板对壳体、管箱均用法兰垫片螺栓夹持连接结构。
另外,A S M E规范中还考虑了壳程筒体由不同材料或不同厚度部件组成,与管板连接的壳程筒体部分采用长度不小于1.8Dδ的加强段。
2.3 浮头式、填函式换热器G B151中对固定管板考虑了管板对壳体、管箱均用法兰垫片螺栓夹持连接结构,浮动管板考虑了浮头式和外填函式密封结构。
J B4732附录Ⅰ中对固定管板考虑了4种结构:(1)管板对壳体、管箱均用法兰垫片螺栓夹持连接结构;(2)不带法兰管箱、壳体、管板连为整体结构;(3)管板对壳体为整体连接,管板没有延长部分兼作法兰,采用活套法兰与管箱法兰由垫片螺栓连接的结构;(4)管板对管箱为整体连接,管板没有延长部分兼作法兰,采用活套法兰与壳体法兰由垫片螺栓连接的结构。
J B4732附录Ⅰ中,浮动管板考虑了3种结构: (1)浮头式结构;(2)外填函式密封结构;(3)内填函式密封结构。
A S M E规范中对固定管板考虑了6种结构:(1)不带法兰,管板直接与管箱圆筒和壳程圆筒连接成整体结构;(2)管板对壳体为整体连接,对管箱用垫片螺栓连接结构,管板延长部分兼作管箱法兰;(3)管板对壳体为整体连接,对管箱用垫片螺栓连接结构,管板没有延长部分兼作法兰;(4)管板对壳体、管箱均用垫片螺栓连接结构;(5)管板对管箱为整体连接,对壳体用垫片螺栓连接结构,管板延长部分兼作壳体法兰;(6)管板对管箱为整体连接,对壳体用垫片螺栓连接结构,管板没有延长部分兼作法兰。
A S M E规范中,浮动管板也考虑了3种结构,与J B4732附录Ⅰ中考虑的结构相同。
3 A S M E规范与我国标准换热器管板分析计算方法和考虑因素的异同 G B151和J B4732对筒体处理为取内径的圆柱壳,要求管、壳程筒体内径相同,法兰环处理为旋转刚度K f=Efbδ3f12R R f的环(R f为法兰环截面中心圆半径, R为法兰环内半径,b为法兰环宽度,E f为法兰环材料弹性模量,δf为法兰环厚度),以管、壳程筒体单位弧长的扇形体结构为分析模型,没有考虑管、壳程筒体与管板的温差径向位移不连续的影响,管板布管区的刚度和强度削弱系数一般取0.4。
A S M E规范对筒体处理为取中径的圆柱壳,管、壳程筒体内径可以不同,没有考虑与管板用垫片螺栓连接的法兰环旋转度,以一弧度的扇形体结构为分析模型,给出了管板布管区的当量弹性模量、当量泊松比、强度削弱系数的计算方法。
3.1 U形管换热器G B151和J B4732对U形管换热器的力学模型的考虑基本是相同的,均是将U形管换热器管板·43·第27卷第2期 压 力 容 器 总第207期布管区处理为开孔削弱的圆板,周边不布管区处理为圆环板,只考虑管、壳程压力和螺栓、垫片力矩的作用,忽略压力操作过程中螺栓、垫片的变形影响。
A S M E规范也是将U形管换热器管板布管区处理为开孔削弱的圆板,将周边不布管区和兼作法兰延长部分处理为旋转刚度等于E pδ3p12l n K的环(K=R/R t,R为管板外半径,R t为管板布管区半径),只考虑管、壳程压力和螺栓、垫片力矩的作用。
3.2 固定管板换热器G B151和J B4732及A S M E规范对固定管板换热器管板布管区处理为圆形弹性基础板,只考虑换热管对管板挠度的约束,但都考虑了管、壳程压力和换热管和壳体的温差载荷。
G B151中按管板全部布管考虑,忽略管板周边不布管区及管板径向变形的影响,考虑了螺栓、垫片力矩的作用,忽略压力操作过程螺栓、垫片的变形影响,没有考虑管板膜应力。
J B4732附录Ⅰ中考虑了管板周边不布管区及管板径向变形膜应力的影响,管板周边不布管区处理为圆环板,考虑了螺栓、垫片力矩的作用,以及压力和温差操作过程中螺栓、垫片的变形影响。
我国的两标准均没有考虑膨胀节内腔压力引起的轴向位移的影响。
A S M E规范中考虑了管板周边不布管区和管、壳筒体与管板的温差载荷的影响,周边不布管区和兼作法兰延长部分处理为旋转刚度等于E pδ3p12l n K的环,壳程筒体可以由不同材料和不同厚度的3段组成(与管板连接的2段相同),考虑了膨胀节内腔压力引起的轴向位移的影响,同样没有考虑管板膜应力的影响。
3.3 浮头式、填函式换热器G B151和J B4732及A S M E规范都将管板布管区处理为圆形弹性基础板,只考虑换热管对管板挠度的约束。
G B151和J B4732中将管板周边不布管区处理为圆环板,A S M E规范周边不布管区和兼作法兰延长部分处理为旋转刚度等于E pδ3p12l n K的环。