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管壳式换热器中壳程筒体与管板连接形式点击：2154 日期：[ 2014-04-26 22:00:49 ] |
| 管壳式换热器中壳程筒体与管板连接形式 刘翠茹 徐仁萍 (天津普莱化工技术有限公司,天津 300384) 摘要：就管壳式换热器中壳程筒体与延长兼做法兰的管板的连接形式进行详 细的分析,指出了其存在的不足,并提出改进方法,达到满足设计同时加工制作方便的双重效果。 关键词：管壳式换热器;管板;壳程筒体;连接形式 中图分类号：TQ051·5 文献标识码：A 文章编号：1003-6490(2009)01-0051-02 0 引 言 换热器广泛应用于化工、医药、炼油、食品等工业领域中,其中管壳式换热器最为普遍。被广泛的应用在再沸器、冷凝器、冷却器、预热器等工艺中,管壳式换热器主要有壳程筒体、管程筒体、封头、管板和换热管等五大部分组成,管板为最核心部件,也是加工制作工期最长难度最大的部件。这里主要讨论管板与壳程筒体、管箱筒体之间不同的连接方式,通常使用的连接型式为GB151-99中推荐的管板与壳程筒体连为整体,其延长部分兼做法兰,再与管箱法兰用螺柱、螺母、垫片连接的形式,下面主要对壳程筒体与延长兼做法兰的管板常规的几种连接形式进行分析比较,找出每一种形式优缺点,提出改进优化的形式,达到既满足工程设计同时满足加工制作方便的双重效果。 1 壳程筒体与延长兼做法兰的管 板常规连接形式的分析 按GB151-99附录G中壳程筒体与延长兼做法兰的管板常规形式给出了五种,这五种连接型式适用 范围基本上是按壳程的设计压力Ps划分的:(a)δ≤ 12mm,ps≤1MPa(不宜用于易燃、易爆易挥发及有毒 介质的场合);(b)/(c)1MPa<ps≤4MPa;(d)/(e) p >4MPa。一般在制药、化工行业中壳程设计压力要 求小于1MPa,(d)/(e)适用范围为ps>4MPa,而且加 工困难,所以这里主要分析(a)、(b)、(c)三种形式的 使用情况,最常用的为(a)型式,如图1。 δ≤12mm,ps≤1MPa,不宜用于易燃、易爆、易挥发及有毒介质场合 (a)为筒体开30°坡口,管板开槽,管板与筒体角缝焊接,制作简单,焊接方便,在制药、化工行业若壳程为饱和水蒸汽或冷却水等介质时应首选(a)。但 制药行业中很多场合(如冷凝器)壳程介质为丙酮、二氯甲烷、乙酯等等,属于易燃、易爆、易挥发及有毒介质,(a)不推荐适用,符合要求的可选用(b)、(c)型式, 如图2。 (c)和(b)两种型式均为筒体开坡口,管板有凹槽和凸檐,管板与筒体焊接为全焊透对接焊缝,焊缝强度高、密封性能好。(c)和(b)作比较,焊缝形式相同推荐的设计压力范围也相同,均为1MPa< ps≤ 4MPa,但型式(c)带有焊接垫板,结构更为复杂,设计强度和焊缝密封性能要优于(b),尤其对于不能满足全熔透的焊接条件下应设置焊接垫板,这样才能满足焊缝性能,但增加了材料和加工工作量,所以在设计压力比较低(小于1MPa),介质特殊(易燃、易爆、易挥发及有毒介质)场合较为常用选择型式(b)。 2 壳程筒体与延长兼做法兰的管 板连接形式的改进 比较上述(a)和(b)可以看出:(a)中筒体与管板焊缝型式为角焊缝,未全焊透,不宜用于易燃、易爆、易挥发及有毒介质。(b)中为全焊透对接焊结构,密 封性好,但管板上有凹槽和凸檐,加工制作难度加大GB151-99中规定可根据具体情况选用其他的连接形式,所以考虑不增加加工制作难度的情况下,通过改变焊缝结构,来改变焊缝强度和密封性能以达到满足设计要求的目的,所以改进后结构如图3。 从图3可以看出,管板上开槽,完全与上图(a)相 同,筒体上开30°的坡口,在筒体与管板槽之间留有 2mm的焊缝间隙。这样管板车槽易于加工制作,同 时管板与筒体的焊接虽然为角焊缝,但是却为不同于(a)的全焊透结构,这样焊缝强度和密封性能都大大优与(a),较(b)又降低了加工制作难度。适合应用于设计压力不高(ps?1MPa),介质为易燃、易爆、易挥发及有毒介质情况。 3 结 语 在化工制药行业的换热设备中,大量换热器都是设计压力很低,但使用介质为不允许泄露的易燃、易爆、易挥发及有毒介质,所以上述改进的管板与筒体连接形式有很大的使用空间,值得我们在工程设计时仔细考虑并采纳,在实际应用中,在保证设计安全可靠的前提下,适当改进焊接结构形式,达到设备结构简化并且降低加工制作难度、减少制作工程量的效果,这样就能体现它的实际意义,并且符合现代节能设计的设计理念和发展趋势。 |
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