ASME換證預(yù)檢，上班時間可以稍微整理一下小文章了！本文不討論國標(biāo)大肚子固定管板換熱器的管板是否一定要分析。

和管板連接的筒體長度無論是ASME Ⅷ-1/2,EN 13445或GB/T 151都有明確規(guī)定，只是長短稍有差別。ASME和GB/T 151的長度要求是1.8倍，EN 13445要求是1.4倍。

GB/T 151的規(guī)定（其它標(biāo)準(zhǔn)類似）

設(shè)計大肚子固定管板換熱器的時候，和管板連接的筒體長度經(jīng)常是不滿足長度要求的。由于工況等原因在小端還要設(shè)置膨脹節(jié)（主要是因為省錢）在大直徑上設(shè)置膨脹節(jié)比在小端設(shè)置膨脹節(jié)經(jīng)濟上還是差的比較多的。考慮制造等因素即使要設(shè)置兩個膨脹節(jié)也不會在靠近兩側(cè)管板上各設(shè)置一個膨脹節(jié)，也只會在一側(cè)設(shè)置膨脹節(jié)。如果設(shè)置一個膨脹節(jié)，直接不考慮熱膨脹的影響只計算壓力工況是否合理。很多分析設(shè)計人員都是直接說由于有膨脹節(jié)了就不考慮熱膨脹了，我想說的是你看過常規(guī)膨脹節(jié)的計算及膨脹節(jié)的標(biāo)準(zhǔn)嗎？你確定設(shè)置了膨脹節(jié)就能完全吸收熱膨脹差嗎？尤其是奧氏體相材料（不銹鋼和鎳基合金等）的膨脹節(jié)。在一端設(shè)置膨脹節(jié)兩側(cè)的管板應(yīng)力會有多大的區(qū)別，分析建模不考慮膨脹節(jié)只計算壓力工況是否可以在軸向建一半。其它標(biāo)準(zhǔn)膨脹節(jié)距離管板的距離沒有明確規(guī)定，在TEMA中有明確規(guī)定見下圖

TEMA中關(guān)于膨脹節(jié)距離管板距離的規(guī)定

可能有人會說TEMA的規(guī)定和ASME Ⅷ-1要不一樣，差了一倍！這是因為對衰減長度都限定了1.8，影響管板的筒體長度是1.8SQRT(D×t)，膨脹節(jié)影響筒體長度也是1.8SQRT(D×t)；兩個1.8相疊加就是3.6了。

碳鋼的膨脹節(jié)只要膨脹節(jié)計算通過，基本上都能吸收熱膨脹差。但是由于國標(biāo)對奧氏體相材料膨脹節(jié)判定的規(guī)定，會導(dǎo)致部分換熱器實際上膨脹節(jié)只吸收了部分的熱膨脹差。還是用我上篇文章膨脹節(jié)舉例，在膨脹節(jié)標(biāo)準(zhǔn)上單波最大位移量是6.9mm，但是換熱器管殼程的熱膨脹節(jié)差有15mm，設(shè)置一個膨脹節(jié)實際上還有8mm的熱膨脹差沒有吸收。此時在分析時只計算壓力工況，不考慮熱膨脹就是不對的。有點跑題了但不想再單獨開題寫了就寫這么多吧！

換熱器和管板連接的小端筒體長度不到SQRT(D×t)，不滿足GB/T 151分段設(shè)計筒體長度的1.8SQRT(D×t)要求就更不要說TEMA的3.6SQRT(D×t)的要求了。

ANSYS中的模型

管殼程都是正壓工況：壓力工況兩側(cè)管板應(yīng)力對比，兩側(cè)管板布管區(qū)的應(yīng)力分別為45.1MPa和42.3MPa，相差了6.6 %。

靠近膨脹節(jié)側(cè)的管板應(yīng)力(P)

遠(yuǎn)離膨脹節(jié)側(cè)的管板應(yīng)力(P)

管殼程都是正壓工況：壓力加熱膨脹工況兩側(cè)管板應(yīng)力對比，兩側(cè)管板布管區(qū)的應(yīng)力分別為120.7MPa和127.8MPa，相差了5.9%。

靠近膨脹節(jié)側(cè)的管板應(yīng)力（P+T）

遠(yuǎn)離膨脹節(jié)側(cè)的管板應(yīng)力（P+T）

膨脹節(jié)和偏心錐殼小端直接連接，壓力工況和壓力加熱膨脹工況膨脹節(jié)對錐殼小端應(yīng)力都是由影響的；不對比ANSYS分析和常規(guī)的結(jié)果了主要是在ANSYS中沒截圖這部分內(nèi)容。這個影響是可以直接根據(jù)GB/T 150的規(guī)定直接計算的。我一直堅持能按常規(guī)計算按常規(guī)計算不要輕易分析，怎么說分析人員的身價也要比常規(guī)設(shè)計人員要高一點哈。而且用常規(guī)計算軟件花的時間怎么也比用分析軟件少哈。

GB/T 150 錐殼可以直接考慮軸向外載荷的影響

最后總結(jié)一下：膨脹節(jié)距離管板的距離對管板布管區(qū)的影響不大，偏差在工程可接受范圍；如果膨脹節(jié)的位移足夠彌補管殼程的熱膨脹差，建模分析可以軸向建一半（即只建一塊管板）不考慮膨脹節(jié)，不計算熱工況。

另還有其它方面：1.對管板和殼體的接頭是有影響的而且是和距離有直接關(guān)系的，因為膨脹節(jié)的軸向力對筒體有影響且是有衰減范圍的。2.大肚子實際上對管板的應(yīng)力影響不大；ASME加入了大肚子固定管板換熱器的計算，國標(biāo)在標(biāo)準(zhǔn)釋義中偷偷的加入了不適用（當(dāng)然了標(biāo)準(zhǔn)釋義和算例上的內(nèi)容，如果你不想承認(rèn)可以當(dāng)規(guī)定不存在哈，因為前言已經(jīng)明確其地位了）。