學習筆記，限于時間精力能力，沒有進行嚴格的推導論證，有誤還請指正。

SW6從3.0版本開始，新增了固定管板換熱器管板腐蝕前的計算。這引起了大家的“好奇”，各論壇也有不少的討論。其實，我們可以利用SW6的管板腐蝕前后的計算結果，來分析為什么“以前沒算也用的好好的，現(xiàn)在卻要多此一舉”。

首先，正如老師傅一直跟我們強調的，用的沒問題，不代表設計完整準確，因為實際使用，不像實驗室驗證，可以“完全地“檢驗理論的正確性。

GB/T151-2014里沒有找到需要進行管板腐蝕前計算的條文。但ASMEVIII-1的UHX-13.4(c)中指出，“Becauseany increase of tubesheet thicknessmay 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 thicknessof tubesheet, tubes, shell, and channel,in both corroded and uncorroded conditions.”

SW6對管板和殼程筒體腐蝕前后進行了計算。但管箱（即channel）沒有考慮，計算書中“管箱圓筒常數(shù)”等數(shù)值在腐蝕前后是一樣的，事實上，管箱法蘭的剛度，腐蝕前后是不一樣的，這個對殼程法蘭也是有影響的。而至于換熱管，雖然標準不考慮腐蝕余量，但換熱管腐蝕前后厚度上的差別也是實際存在的，不過影響較小，SW6沒有考慮這個可以理解。

現(xiàn)有一管板延長兼作法蘭的固定管板換熱器，管板腐蝕前、后的各項應力計算結果見下表。其中，對于應力為負值的（壓應力），比較其絕對值大小。

對于我們所考察的換熱器，有以下結論：

1. 計算結果表明，疊加了溫差應力之后，換熱器的應力水平要明顯高于僅考慮壓力作用的情況。事實上，若不設膨脹節(jié)，溫差載荷對換熱器的強度具有決定性意義[2]。

2. 腐蝕前的殼體法蘭應力要比腐蝕后的高50%以上。這與法蘭類似，腐蝕前管板與殼程筒體厚度較大，剛度也較大，殼體法蘭力矩系數(shù)也較大，即所分配得到的載荷也越大。

殼體法蘭應力計算公式中，僅有殼體法蘭力矩系數(shù)和有效壓力Pa腐蝕前后有變化，其余為不變。但Pa變化相對較小。

3. 換熱管軸向力，由“自由狀態(tài)”下產(chǎn)生的應力，變形協(xié)調過程中邊界力及邊界彎矩引起的應力三部分組成[1]。腐蝕前，由于殼程筒體剛度較大，換熱管束與殼體剛度之比Qex較小。由換熱管軸向應力的計算公式可以發(fā)現(xiàn)，Qex的變化對由邊界力項的影響要大于邊界彎矩。Qex減小，由邊界力引起的應力將變大，進而使換熱管軸向應力增大。

若殼程的溫度高于管束，殼程筒體的自由膨脹將受到管束的制約，這種“制約”將在殼程筒體中產(chǎn)生壓縮應力，在管束外周邊的換熱管中產(chǎn)生拉應力。若殼程溫度較低，則相反。

需要指出的是，管束中的應力，無論是壓力或是溫差作用，自邊緣向中心呈衰減波分布，最大應力發(fā)生于管束周邊[2]。

4. 換熱管與管板連接拉脫應力與換熱管的軸向應力成正比，這點比較明了。

5. 管板布管區(qū)周邊剪切應力，與該處的剪切應力系數(shù)成正比，而系數(shù)與Qex成反比。若Qex較小，即殼體剛度較大，管板布管區(qū)周邊剪切應力（絕對值）則較大。

6. 管板徑向應力與管板厚度的平方成反比，所以腐蝕前的管板徑向應力要小于腐蝕后。

7. 殼程筒體的軸向應力，也與Qex成反比，但主要還是受殼程筒體的金屬橫截面As影響，As越大，應力越小。腐蝕前是小于腐蝕后的。

8. 最后，如果不計溫差應力，各項應力中一般只有腐蝕前的殼體法蘭應力大于腐蝕后。

參考文獻

[1] 桑如苞. 固定管板換熱器殼體與管子的受力分析及其危險工況的考證（一）. 石油化工設備技術, 1996,17(6).

[2] 桑如苞. 固定管板換熱器殼體與管子的受力分析及其危險工況的考證（二）. 石油化工設備技術, 1997,18(1).