殼體厚度對于換熱器的影響
如果問材料代用以厚代薄是不是都偏安全?估計很多人會回答,不是,換熱器殼程以厚代薄就需要重新計算換熱器。對的,換熱器比較特殊,改變管板厚度,換熱管數(shù)量直徑厚度,殼程厚度對其結(jié)果都有影響,不能單單以為以厚代薄就安全。
但是大家想過沒有,為什么GB/T151-2014只校核腐蝕后的換熱器,不核算腐蝕前的換熱器,說好的不能以厚代薄呢?腐蝕畢竟需要好幾年以厚,一臺新的換熱器用壞了,可就沒有后來了。還不僅僅是腐蝕的問題,如果是復合板,很多時候大家只輸入基材厚度,復層厚度都不計入計算,此時更不會有人去核算如果考慮復層是不是安全了。
某項目中一臺臥式固定管板式換熱器,其殼程介質(zhì)需要選用不銹鋼,即管板、換熱管材質(zhì)為S30403/022Cr19Ni10,殼程殼體材料選用(12+3)mm不銹鋼復合板Q345R+S30403,管板厚度68mm;以此進行設(shè)計校核。按常規(guī)通行的計算程式SW-6中輸入殼程圓筒δs=12,計算結(jié)果通過。此次反映在計算頁中的殼體法蘭應(yīng)力值σf 不大,為許用值61%。
為全面考量復合板的厚度效應(yīng),以(12+3)即15毫米的截面量輸入殼程圓筒δs=15,此時殼體法蘭應(yīng)力值達到許用值得90%;另以(14+3)殼程圓筒δs=17進行計算,殼體法蘭應(yīng)力值達到許用值得110%,計算結(jié)果未通過。對比圖見下圖:

可見,不考慮腐蝕前、腐蝕后、復合前、復合后的影響是不對的。所謂以厚代薄,沒有以后。
設(shè)計過程中,建議設(shè)計人退出常規(guī)計算中不計入覆層厚度的復合板強度計算輸入模式,追加換熱器殼程圓筒名義厚度為實體尺寸(計入覆層厚度)的校核過程。
一般的涉及到剛度、彎矩、溫差膨脹理念的設(shè)備計算應(yīng)考慮復合板復層厚度的影響,非一般的“以薄代厚”的計算安全性理解。
比如按照ASME VIII I卷,除了按照考慮溫差不考慮溫差等8種工況外,還需腐蝕前腐蝕后分別進行核算。共計16種工況。
UHX-13.4(c)Because any increase of tubesheet thickness may lead to overstresses in the tubes, shell, channel, or tube-to-tubesheet joint, a final check shall be performed, using in the equations the nominal thickness of tubesheet, tubes, shell and channel, in both corroded and uncorroded conditions.
值得慶幸的是,新的SW6已經(jīng)加入了腐蝕前的校核,考慮的更為全面。
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