分程隔板失效

壓力容器一般分為承壓件和非承壓件。強(qiáng)度計(jì)算一般將注意力集中在了承壓部件以及非承壓件的支座吊耳之類。對(duì)于類似分程隔板之類的非承壓件，雖然有公式，但是很多時(shí)候因?yàn)椴⑽磸?qiáng)制或者數(shù)據(jù)不全，設(shè)計(jì)人員就直接按照規(guī)范的最小厚度取值了。

但是按照最小名義厚度取值，很多時(shí)候卻出現(xiàn)了分程隔板的損壞。

從現(xiàn)場傳來各種換熱器失效，很多是因?yàn)榉殖谈舭辶鸭y，大撓度變形短路使得換熱器喪失換熱功能。

比如：分程隔板翹曲

比如：分程隔板邊緣裂紋并拉傷復(fù)層

比如：分程隔板邊緣斷裂

比如：分程隔板斷裂+大撓度變形

經(jīng)常容易被忽略。但是在現(xiàn)場卻經(jīng)常出現(xiàn)分程隔板的失效。

分程隔板失效分析

分程隔板為什么會(huì)失效呢？

我們可以看一下隔板失效的不利因素有哪些：

1. 分程隔板受隔板兩側(cè)壓差作用，在板內(nèi)產(chǎn)生較大的彎曲應(yīng)力。

2. 管箱受內(nèi)壓，徑向膨脹，使得隔板受拉，在板內(nèi)以及與筒體焊縫處產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力。

3. 隔板與筒體熱膨脹導(dǎo)致的溫差應(yīng)力，特別是筒體采用不銹鋼復(fù)合板，隔板采用不銹鋼。

4. 水錘現(xiàn)象，管程入口與隔板程直角，介質(zhì)進(jìn)入管箱后直沖隔板，然后轉(zhuǎn)90度改變方向進(jìn)入換熱管。

5. 隔板與筒體之間的焊縫缺陷，焊縫存在裂紋，咬邊，焊縫焊腳高度太小，焊縫有縫隙腐蝕，加上介質(zhì)流動(dòng)引起隔板振動(dòng)，造成焊縫斷裂。

6. 管箱進(jìn)出口溫差比較大時(shí)，產(chǎn)生不均勻的熱應(yīng)力容易導(dǎo)致隔板泄露。

7. 隔板墊片密封力不夠，操作時(shí)溫度上升，受熱，螺栓松弛等不利因素，導(dǎo)致密封失效。

8.特定操作條件或非嘗嘗開車或者維修下，承受脈動(dòng)流，極限壓差和極限溫度，過度約束或不利撓曲。

規(guī)范是如何避免隔板失效的

隔板的受力是比較復(fù)雜了，要精確的分析，需要耗費(fèi)大量的時(shí)間和成本。

為了工程應(yīng)用，針對(duì)上述的不利因素，各種規(guī)范對(duì)隔板進(jìn)行了如下的優(yōu)化：

1. 最小厚度

   隔板應(yīng)該在最小厚度的基礎(chǔ)上，考慮按照兩側(cè)壓差問題，GB151分程隔板厚度不得小于按照公式計(jì)算的厚度加上雙面的腐蝕裕量。

   

   在原來,SW6是不校核隔板的壓差的，現(xiàn)在程序已經(jīng)考慮到了分程隔板的厚度問題。

   如果沒有軟件可以按照以前一篇文章自己編制一個(gè)計(jì)算表格。

   EXCEL編制計(jì)算書

   在API660中，計(jì)算壓差是按照2倍的隔板槽兩側(cè)壓差。且隔板最小厚度不小于2倍的腐蝕裕量+3mm，要求更苛刻點(diǎn)。

   

    

2. 焊接

   分程隔板的焊縫容易受力復(fù)雜，有彎曲有拉應(yīng)力，還有溫差應(yīng)力。所以此道焊縫應(yīng)該嚴(yán)肅對(duì)待。GB151-1999，沒有規(guī)定分程隔板與筒體的焊縫。GB151-2014中對(duì)于隔板與筒體焊縫要求要高很多，雙面連續(xù)焊，最小焊腳高度為3/4隔板厚度，必要時(shí)隔板邊緣應(yīng)開坡口焊，允許采用與焊接連接等強(qiáng)度的其他連接方式。

    

   

   TEMA 也是要求連續(xù)焊，焊腳高為3/4的隔板計(jì)算厚度（非名義厚度）。

   

    

3. 縫隙腐蝕

為了防止縫隙腐蝕，API660規(guī)定，在墊片密封面處往里50mm處，應(yīng)該采用全焊透。

這個(gè)要求的形象一點(diǎn)的表示如下：

4. 加大螺栓預(yù)緊力

法蘭的計(jì)算一般采用Waters法，它是結(jié)構(gòu)軸對(duì)稱，載荷軸對(duì)稱，材料軸對(duì)稱的計(jì)算模型。帶隔板后，結(jié)構(gòu)為非對(duì)稱，載荷材料因?yàn)楦鞒虊毫囟炔煌蔀榉禽S對(duì)稱。而設(shè)計(jì)依然采用Waters法，實(shí)際上是存在不適用的情況。

但是為了工程應(yīng)用方便，規(guī)范采用了簡便的算法。將隔板處的被隔板所壓住的墊片壓緊力，計(jì)入了法蘭的計(jì)算。

在TEMA2007中，RCB-11.7，將隔板槽墊片的面積的壓緊力計(jì)入法蘭彎矩用來校核管箱法蘭。（老版本的TEMA在推薦中，2007版在正文中，說明隔板墊片地位上升了。）

在ASME VIII I-2017中，對(duì)于分程隔板墊片應(yīng)當(dāng)考慮計(jì)入螺栓載荷，

也是相同的考慮。

SW6也考慮了隔板的影響，應(yīng)當(dāng)說是一個(gè)非常必要的改進(jìn)，走在了GB151的前面。

5. 熱處理

碳鋼，低合金管箱焊有分程隔板時(shí)需要熱處理。此處焊接時(shí)如果焊接角度過大，容易產(chǎn)生隔板變形。如果焊腳不夠，強(qiáng)度可能會(huì)不足。熱處理能夠消除焊接焊接的殘余應(yīng)力，此處在運(yùn)行過程中，種種的應(yīng)力疊加，且應(yīng)力集中比較嚴(yán)重，采用焊后熱處理能夠降低焊縫開裂的風(fēng)險(xiǎn)。

6. 其他有利措施

流體脈動(dòng)場合，隔板厚度可適當(dāng)增加，或改變隔板的結(jié)構(gòu)，等等。

隔板的修復(fù)

一般隔板變形比較大，但是未發(fā)生焊縫拉斷時(shí)，可以采用千斤頂，頂回來，矯形修正。

如果發(fā)現(xiàn)及時(shí)，未造成損壞，還可以用型鋼加固。

如果是部分損壞，可以將有裂紋的部分切除，

打磨，檢測。

經(jīng)過無損檢測后，再焊接一塊加強(qiáng)隔板。

如果造成管箱本體大撓度變形甚至裂紋，那么有可能需要整體更換管箱。