參觀發(fā)現(xiàn)

最近去一個工廠參觀，偶爾看到了很多臺換熱器，其法蘭蓋上均焊接有筋板，造型比較奇特。

其正面如下：

側(cè)面如下：

還有一些類似的換熱器如下圖：

仔細觀察了一下，其原因可能主要是兩個：

1. 降低法蘭蓋的厚度，降低法蘭蓋的撓度。

2. 在筋板上打孔，吊裝平蓋比較方便。

平蓋的厚度優(yōu)化

從封頭結(jié)構(gòu)的受力的好壞來說：

球殼封頭>橢圓封頭>碟形封頭>錐殼封頭>平板封頭

從封頭的制造加工難易角度來講：

平板封頭>錐殼封頭>碟形封頭>橢圓封頭>球殼封頭

壓力容器的平板封頭制造方便，但是受力不好，有很多優(yōu)化的空間。

最簡單有效的就是加筋板。

在GB/T150中，規(guī)范允許使用加筋的方法來優(yōu)化平板厚度。

在NB/T47003中，也有種種用加筋來優(yōu)化平板厚度的方法。

沉降槽的上錯花轎嫁對郎

極限思維和換熱器設(shè)計

加筋是一種有效的的降低平蓋厚度的方法。

換熱器的管箱平蓋

在換熱器上，管箱平蓋和壓力容器的平蓋還是有一些不一樣。

當管箱內(nèi)有分程隔板時，管箱平蓋厚度除了按照常規(guī)計算以外，還需要計算平蓋的撓度，將撓度控制在比較小的范圍。

大直徑換熱器，經(jīng)常是撓度控制了管箱平蓋的厚度。

此時很多工程師會想：

能否通過加筋板的方法，降低管板平蓋的撓度呢？

比如上文的業(yè)主的換熱器，可以對比一下法蘭厚度和加筋法蘭蓋厚度，兩者差距巨大。

查詢了其中某套圖紙：

法蘭厚度：92mm，帶筋板法蘭蓋厚度50mm。

效果很明顯。

換熱器于1967年制造，那時的圖紙均是手繪。

從使用效果來看，50多年來，法蘭蓋沒有什么損壞點，其維修部分主要是管束腐蝕。

可見，實踐證明這種結(jié)構(gòu)是可行且可靠的。

規(guī)范的規(guī)定

既然這種方法有效，但是為什么實際上換熱器的管箱平蓋，大部分都沒有焊接筋板呢？

我想主要原因有幾下幾點：

1. 一般換熱器采用TEMA或者GB151設(shè)計，規(guī)范中，對于平蓋計算已經(jīng)做了很詳細的規(guī)定，厚度必須滿足規(guī)范的要求。如果采用加筋來降低管箱平蓋的厚度，會變成一個特殊設(shè)計。比如GB151中沒有明確允許可以采用加筋板降低厚度和撓度，如果特殊設(shè)計，很多時候是無法通過審查的。在TEMA中雖然允許加筋板，見下圖TEMA RCB-9.2.1，但是沒有列出詳細的方法，其執(zhí)行也就是無據(jù)可循。

   

2. 螺栓平蓋的加筋算法，有些論文討論，但是并未形成規(guī)范。如果采用有限元分析，只能一事一議的設(shè)計。考慮到平蓋一般材料是碳鋼，或者碳鋼+襯層。增加部分都是碳鋼，在費用上，并非很多。綜合考慮，優(yōu)化效率比較低，風(fēng)險比較大，收益較低。

3. 現(xiàn)在很多換熱器除了按照TEMA設(shè)計，還會要求符合API660的要求。按照API660，第7.4.1條，規(guī)范不允許采用加筋來降低管箱蓋板的厚度和撓度。所以TEMA即使允許，如果各標準從嚴，也是不宜使用的。

結(jié)束語

平板加筋在壓力容器中使用廣泛，用來降低平板厚度和撓度。

在換熱器中，此種結(jié)構(gòu)比較少見。

是如果需要采用這種結(jié)構(gòu)，在符合規(guī)范情況下，增加額外的筋板是對于管箱平蓋是有益處的，但不宜用來參與計算。

對著平蓋，我不禁吟了兩句詩：

古調(diào)雖自愛，

今人多不彈。