本(ben)標(biao)準是全國鍋爐壓力容器標(biao)準化技(ji)術委(wei)員(yuan)會(以下簡稱“委(wei)員(yuan)會”)負責制(zhi)(zhi)定和歸口的熱交換(huan)器標(biao)準,用以規(gui)范在中國境(jing)內建造或使用的熱交換(huan)器設計、制(zhi)(zhi)造、檢驗(yan)(yan)和驗(yan)(yan)收的相關技(ji)術要(yao)求。


 本(ben)(ben)標(biao)(biao)準(zhun)的(de)技術(shu)(shu)條款包括(kuo)(kuo)了金屬(shu)制(zhi)熱(re)(re)交(jiao)換器的(de)通用(yong)(yong)要求、管(guan)殼(ke)(ke)(ke)式熱(re)(re)交(jiao)換器建造過程(cheng)(即(ji)指設(she)計(ji)、制(zhi)造、檢(jian)驗和(he)(he)驗收工(gong)作(zuo)(zuo))中應遵循(xun)的(de)相關要求。由于本(ben)(ben)標(biao)(biao)準(zhun)沒有必要、也(ye)不可能(neng)素括(kuo)(kuo)適用(yong)(yong)范(fan)圍(wei)內(nei)管(guan)殼(ke)(ke)(ke)式熱(re)(re)交(jiao)換器建造中的(de)所有技術(shu)(shu)細節,因此(ci),在滿足(zu)法規所規定的(de)基本(ben)(ben)安全要求的(de)前(qian)提下,不應禁止本(ben)(ben)標(biao)(biao)準(zhun)中沒有特別提及(ji)的(de)技術(shu)(shu)內(nei)容。本(ben)(ben)標(biao)(biao)準(zhun)不能(neng)作(zuo)(zuo)為具體管(guan)殼(ke)(ke)(ke)式熱(re)(re)交(jiao)換器建造的(de)技術(shu)(shu)手冊,亦不能(neng)代替(ti)培訓、工(gong)程(cheng)經(jing)驗和(he)(he)工(gong)程(cheng)評價。工(gong)程(cheng)評價是指由知識淵博、嫻(xian)于規范(fan)應用(yong)(yong)的(de)技術(shu)(shu)人員所做出針對(dui)具體產品(pin)的(de)技術(shu)(shu)評價。但工(gong)程(cheng)評價應符合本(ben)(ben)標(biao)(biao)準(zhun)的(de)相關技術(shu)(shu)要求,不得違反本(ben)(ben)標(biao)(biao)準(zhun)中的(de)禁用(yong)(yong)規定。本(ben)(ben)標(biao)(biao)準(zhun)還規定了管(guan)殼(ke)(ke)(ke)式熱(re)(re)交(jiao)換器安裝和(he)(he)使用(yong)(yong)的(de)基本(ben)(ben)要求。


 本標準(zhun)不(bu)限制實際工程(cheng)設計和建造中采(cai)(cai)用先(xian)進(jin)的技術方(fang)法,但工程(cheng)技術人員采(cai)(cai)用先(xian)進(jin)的技術方(fang)法時應(ying)能做出(chu)可靠(kao)的判斷(duan)。


 本(ben)標準既不要求(qiu)也不禁止設計人員使用計算(suan)機(ji)程序(xu)實(shi)現熱交(jiao)換器的分析或設計,但采用計算(suan)機(ji)程序(xu)進行(xing)分析或設計時,除應滿足本(ben)標準要求(qiu)外,還應確認∶


  a. 所采(cai)用程(cheng)序(xu)中技術(shu)假定(ding)的合理性;


  b. 所采用程序對設(she)計內容(rong)的適應性;


  c.  所(suo)采(cai)用(yong)程(cheng)序(xu)輸入參數及(ji)輸出結果用(yong)于工程(cheng)設計的(de)正(zheng)確性(xing)。



一、范(fan)圍


1.1 本標準規(gui)定了(le)(le)金屬(shu)制熱交換器(qi)的(de)通用要求(qiu),并規(gui)定了(le)(le)管殼(ke)式熱交換器(qi)材料、設計、制造、檢驗、驗收(shou)及其(qi)安(an)裝、使用的(de)要求(qiu)。


1.2 本標(biao)準的通用要求適用于(yu)管殼(ke)(ke)式(shi)熱(re)(re)交(jiao)(jiao)換器及其(qi)他(ta)結構型式(shi)熱(re)(re)交(jiao)(jiao)換器,本標(biao)準的所有(you)內容適用于(yu)管殼(ke)(ke)式(shi)熱(re)(re)交(jiao)(jiao)換器。


1.3  本標準適用(yong)的設(she)計壓力


  a.  管殼式熱交換(huan)器的設計壓(ya)力不大于35MPa;


  b. 其他結構型式熱(re)交換器(qi)的設計壓力(li)按相(xiang)應引用標準(zhun)確(que)定。


1.4  本(ben)標準適用的設計溫度∶


  a. 鋼材不得超(chao)過GB150.2—2011列入材料的允許使用溫(wen)度(du)范圍;


  b. 其他金屬材料按相(xiang)應引用(yong)(yong)標準(zhun)中(zhong)列入材料的(de)允(yun)許使用(yong)(yong)溫度確定。


1.5 本(ben)標準(zhun)中管(guan)殼(ke)式熱(re)交換器適用(yong)的公稱(cheng)直(zhi)徑不(bu)大于4000mm,設計(ji)壓(ya)力(MPa)與公稱(cheng)直(zhi)徑(mm)的乘(cheng)積不(bu)大于2.7×104。


1.6 超出1.5條范(fan)圍的管(guan)殼式熱交換器,可(ke)參照(zhao)本標準進行建造(zao)。


1.7  本(ben)標準不適(shi)用于(yu)下(xia)列(lie)熱交換器


  a. 直接火焰加熱的熱交(jiao)換器;


  b. 煙(yan)道式余(廢)熱鍋爐


  c. 核能裝置中存在中子輻射損傷失效風險的熱交換器(qi);


  d. 非(fei)金(jin)屬制熱交換(huan)器


  e. 制冷空調行業中另有國家標準成行業標準的(de)熱(re)交換器(qi)。


1.8 熱交換器界定范圍∶


  a.  熱交換器(qi)與外部管道(dao)連接


    ①. 焊接(jie)連接(jie)的第一道環向接(jie)頭坡口端(duan)面(mian)


    ②螺紋連接的第一個螺紋接頭端面;


    ③法蘭連接的第一個法蘭密封面;


    ④. 專用連接件或管件連接的第一個密封面。


  b. 接(jie)管、人孔、手孔等的承壓(ya)封頭、平(ping)蓋及(ji)其(qi)緊固(gu)件


  c. 非受壓元(yuan)件與受壓元(yuan)件的連接焊縫


  d. 直接(jie)連(lian)接(jie)在(zai)熱(re)交換器(qi)(qi)上的非(fei)受壓(ya)元件(jian)如支座(zuo)、墊板等e) 安裝(zhuang)在(zai)熱(re)交換器(qi)(qi)上的超壓(ya)泄放裝(zhuang)置(zhi)。



二、規范性引用文件


下列文(wen)件(jian)(jian)(jian)對于本(ben)文(wen)件(jian)(jian)(jian)的(de)應用(yong)是(shi)(shi)(shi)必不(bu)可少(shao)的(de)。凡(fan)是(shi)(shi)(shi)注日(ri)(ri)期(qi)的(de)引(yin)用(yong)文(wen)件(jian)(jian)(jian),僅(jin)注日(ri)(ri)期(qi)的(de)版本(ben)適用(yong)于本(ben)文(wen)件(jian)(jian)(jian)。凡(fan)是(shi)(shi)(shi)不(bu)注日(ri)(ri)期(qi)的(de)引(yin)用(yong)文(wen)件(jian)(jian)(jian),其最新(xin)版本(ben)(包(bao)括所有的(de)修改(gai)單)適用(yong)于本(ben)文(wen)件(jian)(jian)(jian)。


GB150.1——2011 壓(ya)力容器  第1部分∶通用要求


GB150.2——2011 壓(ya)力容器 第2部分材料


GB150.3——2011  壓力容器  第3部分設計


GB150.4——2011 壓力容(rong)器 第4部分∶制造、檢(jian)驗(yan)和(he)驗(yan)收


GB/T1527-2006 銅及銅合金拉制管


GB/T 1804 一(yi)般公(gong)差未注公(gong)差的(de)線性和角度尺寸的(de)公(gong)差


GB/T 2882——2013  鎳及(ji)鎳合金管


GB/T 3625—2007 換熱(re)器及冷凝(ning)器用鈦及鈦合金管


GB 5310 高壓鍋爐用(yong)無縫鋼管


GB/T 5313—2010  厚度方向性能鋼(gang)板


GB 6479  高壓化肥設備用無縫鋼管(guan)


GB/T 6893—2010 鋁及鋁合(he)金拉(軋)制無(wu)縫(feng)管


GB/T 8890-2007 熱交換器用(yong)鋼合金無縫管


GB 9948 石油裂化用無縫鋼管


GB 13296 鍋爐、熱交換器用不銹鋼(gang)無(wu)縫鋼(gang)管(guan)


GB 16749 壓力容器波(bo)形(xing)影脹節


GB/T 21832 奧氏體鐵素體型雙相不銹鋼(gang)焊接(jie)鋼(gang)管


GB/T 21833 奧氏體-鐵素體塑雙相不銹鋼無縫鋼管


GB/T 24590 高效換熱器用(yong)特型管


GB/T 2453 鍋爐和熱交換器用奧(ao)氏體(ti)不銹鋼焊接鋼管


GB/T 26283—2010  鋯及鋯合金無縫管(guan)材


GB/T 26929 壓(ya)力容(rong)器術語


GB/T 28713(新有部分) 管殼式熱(re)交換器(qi)用(yong)強化傳熱(re)元(yuan)件(jian)


GB/T 29463(新有部分)管殼式熱交換器用生(sheng)片(pian)


GB/T 29465 浮頭(tou)式熱交換器用外頭(tou)蓋側法蘭


NB/T 47002(所有部(bu)分)起力(li)容器(qi)用爆炸焊接(jie)復合板(ban)


NB/T 47003 (JB/T 4735.1)鋼制焊接常壓容器


NB/T 47004 (JB/T 4752)板式熱交換器


NB/T 47006(B/T/4757)鋁制(zhi)板翅式熱交換器(qi)


NB/T 47007(JB/T4758)空(kong)冷式熱交換(huan)器


NB/T 47011 鋯制(zhi)壓力容器(qi)


NB/T47013.100JB/T430.10)承壓設備無損檢(jian)測  第10部分∶銜接時差(cha)法超聲(sheng)檢(jian)測


NB/T 47014(JB/T 4708)承壓設備焊接工藝評定


NB/T 47019(所有(you)部分)鍋(guo)爐、熱交換器用管訂貨(huo)技術(shu)條件


NB/T 47020 (JB/T4700)壓力容器法蘭分類與(yu)技術條件


NB/T 47021(JB/T 4701) 甲(jia)型平焊法蘭


NB/T 47022(JB/T 4702)乙型平焊法(fa)蘭


NB/T 47023(JB/T 4703)長頸對焊法蘭


NB/T 47024(JB/T4704)非金(jin)屬軟(ruan)墊片


NB/T 47025(JB/T 4705)纏繞(rao)墊(dian)片


NB/T 47026(JB/T 4706)金屬包墊片


NB/T 47027(JB/T4707)壓力容器法蘭用緊固件


NB/T 47041——2014(JB/T 4710)塔式(shi)容器


JB/T 4711  壓(ya)力容器涂敷與運輸包裝


JB/T4712.1  容(rong)器支座  第1部分∶鞍式(shi)支座


JB/T 4712.3  容器(qi)支(zhi)座(zuo)  第3部分(fen)∶耳式(shi)支(zhi)座(zuo)


JB/T4730(所有部(bu)分(fen))承壓(ya)設(she)備(bei)無損檢測


JB4732—1995  鋼制壓力容器————分析設計(ji)標準(2005年確認)


JB/T4734  鋁制焊接容器


JB/T4745  鈦制焊接容器


JB/T4751  螺旋板式換(huan)熱器


JB/T4755 銅制壓力容(rong)器


JB/T 4756  鎳(nie)(nie)及鎳(nie)(nie)合金制(zhi)壓力容器


HG/T 20592 鋼制管法(fa)蘭(PN系列)


HG/T 20615 鋼制(zhi)管法(fa)蘭(Class系列)


TSGR 0004-2009固定式壓力容器(qi)安全技術監察規(gui)程



三、術(shu)語和(he)定(ding)義


GB150.1-2011 GB/T 26929 界定的以(yi)及下列術語和定義(yi)適用于本文件


3.1  公稱直徑  nominal diameter  DN


 a.  卷制(zhi)、鏡(jing)制(zhi)圓筒,以內(nei)徑(jing)(mm)作為管殼式熱交換器的公(gong)稱直徑(jing)


 b. 管(guan)材制圓筒,以(yi)外徑(mm)作為管(guan)殼式熱交換器的公稱直


  c.  釜式(shi)重(zhong)沸(fei)器(qi),以管(guan)箱(xiang)內(或外)徑(jing)(mm)作為釜式(shi)重(zhong)沸(fei)器(qi)的(de)公(gong)稱(cheng)直(zhi)徑(jing)


3.2  換(huan)熱面積heat transfer arca   A


 a. 計(ji)算(suan)魏熱面(mian)積,以換熱管外徑為(wei)基(ji)準,扣除(chu)不參與換熱的換熱管長度后,計(ji)算(suan)得(de)到的外表面(mian)積,m2


 b. 公稱換熱而積,圓(yuan)整(zheng)為整(zheng)數后的(de)計算換熱面積,m2。


3.3  公稱長度  nominal length  LN


 以換(huan)熱(re)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)的(de)長度(du)(m)作為管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)殼式熱(re)交換(huan)器的(de)公稱長度(du)。換(huan)熱(re)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)為直管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)時(shi),取直管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)長度(du);換(huan)熱(re)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)為U形管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)時(shi),取U形管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)直管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)段的(de)長度(du)。


3.4 管程(cheng)和殼(ke)程(cheng)  tubeside & shellside


   a. 管(guan)程(cheng)——介質流經換熱管(guan)內的通道及與(yu)其相貫通部(bu)分。


   b. 殼程————介質流(liu)經換(huan)熱(re)管外的通道及與其相貫通部(bu)分。


   c. 管程數Nt———介質沿換熱管長度方(fang)向往(wang)、返的次數。


   d. 殼(ke)程(cheng)數Ns————介質在殼(ke)程(cheng)內(nei)沿換熱(re)管長度方向往、返(fan)的(de)次(ci)數。


3.5 Ⅰ級管束 grade I bundle


  換熱管(guan)外徑的(de)允許(xu)(xu)(xu)偏(pian)差(cha)符合(he)表6-6、管(guan)板管(guan)孔(kong)直徑及允許(xu)(xu)(xu)偏(pian)差(cha)符合(he)表6-10、折流板和支(zhi)持板管(guan)孔(kong)直徑及允許(xu)(xu)(xu)偏(pian)差(cha)符合(he)表6-22的(de)鋼制管(guan)束。


3.6  Ⅱ級管束  grade Ⅱ bundle


  換熱管(guan)外(wai)徑的(de)(de)允(yun)許偏差符(fu)合表(biao)6-7、管(guan)板(ban)管(guan)孔直徑及(ji)允(yun)許偏差符(fu)合表(biao)6-11、折流板(ban)和支持板(ban)管(guan)孔直徑及(ji)允(yun)許偏差符(fu)合表(biao)6-23的(de)(de)鋼(gang)制管(guan)束。


3.7 強度脹(zhang)接(jie) strength expansion


  換熱(re)管(guan)與(yu)管(guan)板的(de)(de)賬接(jie)連接(jie)強(qiang)度滿足(zu)換熱(re)管(guan)軸(zhou)向(拉或壓(ya))機械和溫(wen)差載(zai)荷設計要求(qiu)并保證(zheng)密封性能的(de)(de)脹接(jie)。


3.8  貼脹 light expansion


  為消除換熱(re)管(guan)與(yu)管(guan)板(ban)管(guan)孔(kong)之間縫隙的輕度脹接。


3.9 強度焊(han)接  strength weld


 換熱管與管板的(de)焊(han)接連接強度滿足換熱管軸向(拉或壓)機械和溫差載荷設計要求并(bing)保證密封性能的(de)焊(han)接。


3.10  密封焊接(jie) seal weld


  僅保證換熱管(guan)與管(guan)板(ban)連接不(bu)泄(xie)漏的焊接。


3.11 內孔(kong)焊(han)  tabes welded to backside of tubesheet


  換熱管(guan)與管(guan)板之間在殼程側以對接(jie)(jie)焊縫形(xing)成對接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭或鎖底接(jie)(jie)頭的焊接(jie)(jie)。



四、通(tong)用要求(qiu)


4.1  通則


 4.1.1  熱交換器應符合本(ben)標(biao)準的(de)(de)通(tong)用要求,并應遵守(shou)國家頒布的(de)(de)有關法律、法規(gui)和(he)安全(quan)技術規(gui)范(fan)。本(ben)標(biao)準的(de)(de)符合性聲明見附錄A。


 4.1.2 管殼式熱(re)交(jiao)換器應(ying)符合(he)本標準(zhun)的要(yao)求(qiu)(qiu),其他結構型式熱(re)交(jiao)換器隙(xi)應(ying)符合(he)本標準(zhun)通用(yong)要(yao)求(qiu)(qiu)外,還應(ying)符合(he)下列相應(ying)標準(zhun)的要(yao)求(qiu)(qiu)


    a. JB/T 4751《螺旋(xuan)板式換熱(re)器》


    b. NB/T47004(JB/T4752)《板式熱交換(huan)器》


    c. NB/T47006(JB/T4757)《鋁(lv)制板翅式熱交換(huan)器》;


    d.  NB/T 47007(JB/T 4758)《空冷式熱(re)交換器》。


 4.1.3 采(cai)用鋁、鈦、銅、鎳和鋯等(deng)其他(ta)金屬制管殼式(shi)熱交換器或受壓元件除應符(fu)合(he)本標準要求外,還應符(fu)合(he)下(xia)列相應標準的要求


    a. JB/T 4734《鋁制焊接容器》;


    b.  JB/T 47454鈦制焊(han)接容器》;


    c. JB/T 4755《銅(tong)制壓力容器(qi)》


    d. JB/T 4756《鎳及(ji)鎳合金制(zhi)壓力容(rong)器》


    e. NB/T47011《鋯(gao)制(zhi)壓(ya)力容器(qi)》。


 4.1.4 熱交(jiao)換(huan)器的(de)(de)設計(ji)、制造單位應建(jian)立(li)健(jian)全的(de)(de)質量管理(li)體系并(bing)有效運行。


 4.1.5 TSGR0004—2009管轄(xia)范圍內的(de)熱交換器,其(qi)設計(ji)、制(zhi)造、安裝和(he)使用虛接受(shou)特種設備安全監察機構(gou)的(de)監察。


 4.1.6 對不能按(an)照GB150.3—2011、本標準及相(xiang)應引用(yong)標準進行(xing)設(she)計(ji)(ji)計(ji)(ji)算的(de)熱交(jiao)換(huan)器或(huo)受壓元件,可按(an)GB150.1—2011中(zhong)4,1.6規定的(de)方法進行(xing)設(she)計(ji)(ji)。


 4.1.7 設計壓力低于0.1 MPs及真空度低于0.02 MPa的熱交換器或受壓元件,可按NB/T 47003.1 (JB/T4735.1)及本標準的有關規定進行(xing)設計。


4.2  資格與(yu)職責(ze)


 4.2.1  資格


  TSG R0004—2009管轄范圍內的熱交換器,其(qi)設計、制造單位(wei)應(ying)持有相(xiang)應(ying)的特種設備許可證。


4.2.2  職責


 4.2.2.1  用戶或設計(ji)委托方(fang)的職責


 熱交換器的用(yong)戶或設(she)計(ji)(ji)委托方應以(yi)正(zheng)式書畫形(xing)式向設(she)計(ji)(ji)單位提出設(she)計(ji)(ji)條件(UDS—User'sDesign Specification),且至少應包含以(yi)下內(nei)容


   a. 設計所(suo)依據的主要標準(zhun)和規范;


   b. 操作(zuo)參(can)數(shu)(包括(kuo)工(gong)作(zuo)壓力、工(gong)作(zuo)溫度(du)范圍、液位高(gao)度(du)、接管載荷以及循(xun)環載荷等);


   c. 使(shi)用地及其自然條件(包括(kuo)環境(jing)溫(wen)度、抗震設防烈(lie)度、風載(zai)荷和(he)雪載(zai)荷等);


   d. 介(jie)質組分與特性


   e. 預期使用年限


   f. 幾何參數和管口方位


   g. 鋼制(zhi)管束(shu)等級


   h. 設計需(xu)要(yao)的其(qi)他(ta)必要(yao)條件(jian)。


4.2.2.2  設(she)計單(dan)位的職責


  熱(re)交換(huan)器的設計單位至少應包含以下職責∶


   a.  應對設(she)計文件(jian)的(de)正(zheng)確性和(he)完整性負責;


   b.  熱(re)交(jiao)換(huan)器的(de)設計文件至少應(ying)包括(kuo)強度(du)計算書(shu)、設計圖樣(yang)、制(zhi)造技術條件、風險評估報告(相關法規(gui)或設計委托(tuo)方要(yao)(yao)求時(shi)(shi)),必要(yao)(yao)時(shi)(shi)還(huan)應(ying)包括(kuo)安(an)裝(zhuang)與(yu)使用維修說明;


   c.  TSGR0004—2009管轄范圍內熱交換器的(de)設計(ji)總圖應蓋有特種設備設計(ji)許可印章;


   d.  應在設(she)(she)計(ji)使用年限內保存(cun)管殼式熱(re)交換(huan)器的(de)(de)全部(bu)設(she)(she)計(ji)文(wen)件,其他(ta)結(jie)構型式的(de)(de)熱(re)交換(huan)器設(she)(she)計(ji)文(wen)件的(de)(de)保存(cun)要求按相(xiang)應標準執行。


4.2.2.3  制造單(dan)位的職責


熱交換(huan)器的(de)制(zhi)造單位(wei)至少應(ying)包含以下職責∶


   a. 制造單位應按照設計文件要(yao)(yao)求進行制造,如需要(yao)(yao)對(dui)原設計進行修改(gai),應取得(de)原設計單位同意(yi)修改(gai)的書面文件,并(bing)且對(dui)改(gai)動部(bu)位作出詳細記載;


   b. 制(zhi)造單位在熱交(jiao)換器(qi)制(zhi)造前應制(zhi)定完善的質量計劃,其內容至少應包括(kuo)熱交(jiao)換器(qi)或元(yuan)件的制(zhi)造工(gong)藝控制(zhi)點、檢驗項目和合(he)格(ge)指(zhi)標;


   c.  制(zhi)造單位的檢查部(bu)門在熱交換器(qi)制(zhi)造過程(cheng)中和完工后,應按標準(zhun)、圖(tu)樣和質量計(ji)劃的規定對熱交換器(qi)進行各(ge)項檢驗和試驗,出(chu)具相(xiang)應報(bao)告(gao),并對報(bao)告(gao)的正(zheng)確性和完整性負責(ze);


   d.  制造單位(wei)在(zai)檢驗合(he)(he)格后(hou),應出具(ju)產品質量(liang)合(he)(he)格證(zheng);


   e.  制(zhi)造單(dan)位(wei)對其制(zhi)造的每臺管(guan)殼式熱交換器(qi)產(chan)品(pin)應在設計(ji)使用(yong)年(nian)限內至少保存(cun)下列(lie)技(ji)術文件∶


     ①. 質量計(ji)劃


     ②. 制造工(gong)藝圖或(huo)制造工(gong)藝卡


     ③. 產(chan)品質量(liang)證明(ming)文件(jian);


     ④. 焊接工藝(yi)和(he)熱處理工藝(yi)文件


     ⑤. 標準中允許制造單位(wei)選(xuan)擇的檢驗、試驗項目記錄;


     ⑥. 制造過程(cheng)中(zhong)及完工后的檢查、檢驗(yan)、試驗(yan)記(ji)錄;


     ⑦. 原設計圖(tu)和竣工圖(tu)


f. 其他結構(gou)型式(shi)的熱交換器制造技術文件的保存要求應按(an)相應標(biao)準(zhun)執行。


4.3  工藝計算


 4.3.1  設計條件


 4.3.1.1 熱交換器的用戶或設(she)(she)計委托方應以正武(wu)書畫形式向(xiang)設(she)(she)計單位(wei)提出(chu)工藝設(she)(she)計條件,且至少(shao)應包含以下內容


   a. 操作數據,包(bao)括(kuo)流量、氣相(xiang)分率、溫度(du)、壓力、熱(re)負荷等


   b. 物性數據,包括介質(zhi)密度、比熱、黏度、導熱系(xi)數或(huo)介質(zhi)組成等。


   c. 允許阻(zu)力(li)降(jiang);


   d.  其他,包括操作(zuo)彈性、工(gong)況、安(an)裝要(yao)求(qiu)(幾(ji)何參數(shu)、管口(kou)方(fang)位)等。


 4.3.1.2 管殼(ke)式短(duan)交(jiao)換器的(de)數據表參見附錄B表B.1。


4.3.2  選型(xing)與計算


 4.3.2.1 熱交(jiao)換器的選型應(ying)考慮下列因素


   a. 合理選擇熱(re)交換器型(xing)式及基本參(can)數,滿足傳熱(re)、安全可(ke)靠性及能效要求


   b. 考慮經濟性,合理選材


   c. 滿足熱交換器(qi)安裝,操作(zuo)、維修等(deng)要求,


4.3.2.2 熱(re)交換(huan)(huan)器工藝(yi)計算時應進行優化(hua),提高換(huan)(huan)熱(re)效率,滿足工藝(yi)設計條件(jian)變求。管殼式(shi)熱(re)交換(huan)(huan)器無相變傳熱(re)計算參(can)(can)見(jian)(jian)附(fu)(fu)(fu)錄(lu)B。需(xu)要時管殼式(shi)熱(re)交換(huan)(huan)器還(huan)應考(kao)慮流體誘發(fa)振(zhen)動,計算參(can)(can)見(jian)(jian)附(fu)(fu)(fu)錄(lu)C。常見(jian)(jian)流體的(de)物理性(xing)質散(san)據線(xian)見(jian)(jian)附(fu)(fu)(fu)錄(lu)D.污垢熱(re)阻參(can)(can)見(jian)(jian)附(fu)(fu)(fu)錄(lu)E,金(jin)屬導(dao)熱(re)系數(shu)參(can)(can)見(jian)(jian)附(fu)(fu)(fu)錄(lu)F 。


4.4  設計一般規定


 4.4.1  載荷


 4.4.1.1  設計時應考慮(lv)以下載荷∶


   a. 內壓、外壓或最大(da)壓差(cha)


   b. 膨脹(zhang)量(liang)不同引起的作用力


   c. 液(ye)柱靜壓(ya)力,當液(ye)柱靜壓(ya)力小(xiao)于設計壓(ya)力的5%時,可忽(hu)略不計。


4.4.1.2 需要時,還(huan)應考慮下(xia)列載荷


   a. 熱交換器自重及正常(chang)工作條件(jian)下或耐(nai)壓(ya)試驗(yan)狀態下內裝介質的(de)重力載荷


   b. 附屬設備及隔熱(re)材料、襯里、管道、扶梯(ti)、平臺(tai)等的重(zhong)力載荷;


   c.  風載(zai)荷(he)、地震載(zai)荷(he)、雪載(zai)荷(he)


   d. 支(zhi)座(zuo)及(ji)其他型式支(zhi)承件(jian)的反(fan)作用力


   e. 連接(jie)管(guan)道和其他部件的作用力


   f. 溫(wen)度梯度引起(qi)的作用(yong)力


   g. 沖擊(ji)載荷(he),包括(kuo)壓力急劇波動引起的沖擊(ji)載荷(he)、流體沖擊(ji)引起的反力等;


   h. 運輸(shu)或吊裝時的作用力。


4.4.2  設(she)計(ji)壓(ya)力或計(ji)算壓(ya)力


 設計壓(ya)力或計算壓(ya)力的確(que)定應符合以下規(gui)定∶


   a. 熱交(jiao)換器上裝有超壓泄放裝置時,應按GB150.1—2011附錄B的規定(ding)確(que)定(ding)設計壓力(li);


   b. 熱交(jiao)換器各(ge)程(壓力室(shi))的(de)設計壓力應按各(ge)自最(zui)苛刻的(de)工(gong)作工(gong)況分別確定;


   c. 如熱交(jiao)換(huan)器存在(zai)負壓操作(zuo),確定元件計算壓力時應(ying)考(kao)慮在(zai)正常工作(zuo)情況(kuang)下可(ke)能出現的(de)最大壓力差;


   d. 真空側的(de)設計(ji)壓(ya)力按(an)承受(shou)外壓(ya)考慮;當裝有安(an)全(quan)控(kong)制裝置(如(ru)真空鑿放閥)時,設計(ji)壓(ya)力取1.25倍(bei)的(de)最大內外壓(ya)力差,或0.1 MPa兩者中(zhong)的(de)較低值;當無安(an)全(quan)控(kong)制裝置時,取0.1 MPa。


   e. 對于同(tong)時受各(ge)程(cheng)(cheng)(壓(ya)(ya)力(li)(li)室(shi))壓(ya)(ya)力(li)(li)作用的(de)元件,且(qie)在全壽(shou)命期內均能(neng)保證不(bu)超過設定壓(ya)(ya)差(cha)(cha)時,才(cai)可以技壓(ya)(ya)差(cha)(cha)設計,否則應分(fen)別按各(ge)程(cheng)(cheng)(壓(ya)(ya)力(li)(li)室(shi))設計壓(ya)(ya)力(li)(li)確定計算壓(ya)(ya)力(li)(li),并應考慮(lv)可能(neng)存在的(de)最苛刻的(de)壓(ya)(ya)力(li)(li)組合(he);按壓(ya)(ya)差(cha)(cha)設計時,壓(ya)(ya)差(cha)(cha)的(de)取值(zhi)還應考慮(lv)在壓(ya)(ya)力(li)(li)試驗(yan)過程(cheng)(cheng)中可能(neng)出現的(de)最大壓(ya)(ya)差(cha)(cha)值(zhi),并應在設計文件中明確設計壓(ya)(ya)差(cha)(cha),同(tong)時應提出在壓(ya)(ya)力(li)(li)試驗(yan)過程(cheng)(cheng)中保證壓(ya)(ya)差(cha)(cha)的(de)要求。


4.4.3 設計溫度


 設計溫度(du)的確定應符(fu)合以下規(gui)定∶


   a.  熱交換器的(de)各強(qiang)度壓力室(shi))股計(ji)(ji)溫(wen)度應按(an)各自最苛刻(ke)的(de)工作工況(kuang)分解(jie)確定;各部分在工作狀(zhuang)態下的(de)金(jin)屬溫(wen)度不同時,可(ke)分別(bie)設(she)定設(she)計(ji)(ji)溫(wen)度;殼程設(she)計(ji)(ji)溫(wen)度、管程設(she)計(ji)(ji)溫(wen)度分別(bie)為殼程殼體、管箱殼體的(de)設(she)計(ji)(ji)溫(wen)度


   b.  設計(ji)溫(wen)(wen)度(du)(du)不夠低于元件金(jin)屬在(zai)工作狀態可(ke)能達到(dao)的(de)(de)(de)最高(gao)(gao)溫(wen)(wen)度(du)(du);對于0℃以下的(de)(de)(de)金(jin)屬溫(wen)(wen)度(du)(du),設計(ji)溫(wen)(wen)度(du)(du)不得(de)高(gao)(gao)于元件金(jin)屬可(ke)能達到(dao)的(de)(de)(de)最低溫(wen)(wen)度(du)(du);在(zai)任(ren)何情況下,元件金(jin)屬的(de)(de)(de)表面溫(wen)(wen)度(du)(du)不得(de)超過材料的(de)(de)(de)允許使(shi)用溫(wen)(wen)度(du)(du)


   c. 對于同時受兩側介質溫(wen)(wen)度(du)作用的(de)元件應按其金屬溫(wen)(wen)度(du)確(que)定設計(ji)溫(wen)(wen)度(du)。


   d. 元件的金(jin)屬溫度通過以下方法確定


     ①. 傳(chuan)熱計算(suan)求得。


     ②. 在(zai)已(yi)使用的同類(lei)熱交換器上(shang)測定。


     ③. 根據介質溫度(du)并結(jie)合外部條(tiao)件確定。


4.4.4  工(gong)況組(zu)合


  對有(you)不同工作工況的熱交換(huan)器,應(ying)按最(zui)苛刻的工況設計;必要時(shi)還應(ying)考慮不同工況的組(zu)合,并在圖樣或相應(ying)技術文(wen)件中(zhong)流(liu)明各工況操(cao)作條件和設計條件下的壓(ya)力和溫(wen)度(du)值(zhi)。


 4.4.5  厚度附(fu)加量


 4.4.5.1  厚度附加量按寒(4-1)確定


   C=C1+C2 ……………………………(4-1)


   式(shi)中


   C————厚度附加量(liang),mm


   C1————材料厚度負偏差,按4.4.5.2的規定,mm


   C2 ————腐蝕裕量,按4.4.5.3、4.4.5.4和4.4.5.5的規定,mm。


 4.4.5.2 板材(cai)或管材(cai)的(de)(de)厚(hou)度負偏差應符(fu)合(he)相(xiang)應材(cai)料標準(zhun)的(de)(de)規定。


 4.4.5.3  為防(fang)止熱交換器元件(jian)由于腐(fu)蝕、機械磨損而(er)導(dao)致厚度(du)削弱減薄(bo),應(ying)考慮腐(fu)蝕裕(yu)量∶


   a. 對有均勻(yun)腐蝕或磨損的元件(jian),應根據預期的設計使用年限和介質對金(jin)屬材料的腐蝕速率(及(ji)磨蝕速率)確定腐蝕裕量


   b.  各(ge)元件受到的(de)(de)腐蝕程度不(bu)同時,可采用不(bu)同的(de)(de)腐蝕裕量;


   c. 介質(zhi)為壓(ya)縮空氣、水蒸(zheng)氣或水的碳素(su)銅或低合金銅制熱交換器(qi),腐蝕裕量不小于1mm。


 4.4.5.4  管殼式熱交(jiao)換(huan)器元件腐蝕裕量的考慮(lv)原則∶


   a. 管(guan)板、浮頭(tou)法(fa)蘭(lan)和球(qiu)冠形封頭(tou)的兩面均應考(kao)慮腐(fu)蝕裕量(liang)


   b. 管(guan)箱(xiang)平蓋、凸形封頭、管(guan)箱(xiang)和殼(ke)體(ti)內表面應(ying)考慮腐蝕裕量;


   c.  管(guan)板和管(guan)箱平蓋上開槽時(shi),可將(jiang)高出隔板槽底面的金屬作為腐(fu)蝕裕量,但當(dang)腐(fu)蝕裕量大于精深時(shi),還應加(jia)上兩者的差值。


   d. 設備(bei)法蘭(lan)和管(guan)法蘭(lan)的內徑面(mian)應考慮腐蝕裕量


   e.  換熱(re)管、鉤圈、浮頭螺栓和縱向(xiang)隔板一(yi)般(ban)不考慮腐蝕裕(yu)量


   f. 分程(cheng)隔(ge)板的(de)兩(liang)面(mian)均(jun)應考(kao)慮腐蝕裕量


   g. 拉桿、定(ding)距管、折流板和(he)支持板等非(fei)受壓元件,一般不(bu)考慮腐蝕裕量。


 4.4.5.5  其(qi)他(ta)結(jie)構型式的熱交換器(qi)以及鋁、鈦、銅(tong)、鎳和鋯等其(qi)他(ta)金屬(shu)制(zhi)熱交換器(qi)的腐蝕裕量按(an)相應引(yin)用標準的規定(ding)(ding)確定(ding)(ding)。


4.5  許用(yong)應力


 4.5.1  材料應(ying)(ying)按GB150.1——2011表(biao)1、表(biao)2的規(gui)定(ding)確定(ding)許用應(ying)(ying)力。


 4.5.2  受壓元件用(yong)(yong)鋼材的許(xu)用(yong)(yong)應(ying)(ying)力值應(ying)(ying)按GB150.2—2011選取,鋁、鈦、銅、鎳和鋯(gao)等其(qi)他金屬的許(xu)用(yong)(yong)應(ying)(ying)力值應(ying)(ying)按相(xiang)應(ying)(ying)引(yin)用(yong)(yong)標準選取。


 4.5.3 復合銅(tong)板的許(xu)用應力應按GB 150.1—2011中(zhong)4.4.3確定。


 4.5.4  圓筒許用軸向壓縮應(ying)力應(ying)按GB1 50.1—2011中4.4.5和相關標準的規定確定。


 4.5.5  需要考慮(lv)地震載荷(he)或(huo)風載荷(he)與4.4.1中其他載荷(he)相(xiang)組合時(shi),元件的(de)設(she)計應(ying)力應(ying)符合GB150.1—2011中4.4.4 和相(xiang)關標準的(de)規定。


4.6 焊(han)接接頭分類(lei)與焊(han)接接頭系數(shu)


 4.6.1  管(guan)殼式熱交(jiao)換器受壓元件之間(jian)的(de)焊接接頭分為A、B、C、D四(si)類,非受壓元件與受壓元件的(de)焊接接頭為E類,如圖4-1所示。其他(ta)結構型式熱交(jiao)換器的(de)焊接接頭按相應標準規(gui)定(ding)。


 4.6.2 焊接(jie)接(jie)頭系數φ應根據(ju)對接(jie)接(jie)頭的焊縫形式(shi)及無損檢(jian)測的長度比例確定。


 4.6.3  鋼制管(guan)殼式熱交換器焊接(jie)接(jie)頭系數按表4-1選取。


4.6.4 對(dui)于無法進行(xing)無損檢(jian)測(ce)的(de)固定管板式熱(re)交(jiao)換(huan)器殼程(cheng)圓(yuan)筒的(de)環(huan)向焊(han)接(jie)接(jie)頭,應采(cai)用氬弧焊(han)打底或沿焊(han)縫根部全(quan)長有(you)緊貼基本金屬(shu)的(de)墊(dian)板,其焊(han)接(jie)接(jie)頭系數φ=0.6。


 4.6.5 對于換熱(re)管與管板連(lian)接的內孔焊,進行100%射線檢測時(shi)焊接接頭(tou)系數φ=1.0,局(ju)部射線檢測時(shi)焊接接頭(tou)系數φ-0.85,不進行射線檢測時(shi)焊接接頭(tou)系數φ=0.6.


 4.6.6  鋁、鈦、銅(tong)、鎳和鋯等其(qi)他(ta)金屬(shu)的焊接接頭系數按(an)相應(ying)引用標準的規定。


4.7  耐壓試驗


 4.7.1 管殼(ke)式(shi)熱(re)交換(huan)器耐壓試(shi)驗的要(yao)(yao)(yao)求和(he)試(shi)驗壓力應符合(he)GB150.1—2011中4.6的要(yao)(yao)(yao)求,其(qi)他結(jie)構型式(shi)熱(re)交換(huan)器耐壓試(shi)驗的要(yao)(yao)(yao)求和(he)試(shi)驗壓力應符合(he)相關標準的要(yao)(yao)(yao)求。


 4.7.2 耐壓試驗的種類和(he)要求應(ying)在圖樣上注明。


 4.7.3  按壓差(cha)設計的熱交換器,應(ying)在(zai)圖(tu)樣上提(ti)出壓力試(shi)驗時升、降壓的具體(ti)要(yao)求。


 4.7.4 對于(yu)管(guan)程(cheng)設計壓力(li)高于(yu)殼程(cheng)設計壓力(li)的管(guan)殼式熱交換(huan)器,應在(zai)圖樣上提出管(guan)頭(tou)的試驗方法和壓力(li)。


4.8  泄漏(lou)試驗(yan)


 4.8.1  泄漏試驗(yan)應符(fu)合(he)GB150.1——2011中4.7的要求。


 4.8.2 泄漏試(shi)驗的種(zhong)類和(he)要(yao)求應(ying)在(zai)圖(tu)樣上注(zhu)明。



五、材料


5.1  總則


 5.1.1 管殼式熱交(jiao)換器鋼制受壓元件的鋼號(hao)及其標準(zhun)、附加技術要求、限定范圍(壓力和溫(wen)(wen)度等)及許用應力應符合GB150.2—2011及其附錄A、附錄D的規定,高溫(wen)(wen)性能參(can)考值參(can)見GB150.2—2011 附錄B。


5.1.2  管殼式熱交(jiao)換(huan)器受壓(ya)元件用(yong)鋼、鈦(tai)、銅(tong)、鎳和鋯等其他金屬材料,其技術要求、限定(ding)范圍(牌號(hao)、壓(ya)力和溫度等)及(ji)許(xu)用(yong)應(ying)力,虛符合TSGR0004——2009及(ji)本(ben)標(biao)準引(yin)用(yong)標(biao)準的規定(ding)。


5.2  圓筒及(ji)封(feng)頭


 用于(yu)制造(zao)管殼(ke)式(shi)熱(re)交換器圓筒或封頭的材料應(ying)符合(he)GB150.1—2011引用標準和GB150.2—2011 的有關規定。


5.3  管(guan)板、管(guan)箱平(ping)蓋、法蘭


 5.3.1  鍛件(jian)


   用于制(zhi)造管板、管箱平蓋、法蘭的(de)鋼鍛件(jian)應符(fu)合GB150,2—2011第6章的(de)規定,鍛件(jian)級(ji)別不(bu)得低(di)于Ⅱ級(ji)。


5.3.2  板材


  5.3.2.1  用于(yu)(yu)制造管板、管箱平蓋(gai)、設(she)(she)備(bei)法(fa)蘭的板材(cai)應符(fu)合(he)GB150.1—2011引用標準和GB150.2—2011 的有關規定(ding)。帶凸肩的管板、內孔焊管板和管箱平蓋(gai)(GB150.3—2011表5-10中序(xu)號(hao)11~14的平蓋(gai))采用軋制板材(cai)直接加工制造時,碳(tan)素銅、低合(he)金鋼(gang)厚度方向性能級(ji)(ji)別不應低于(yu)(yu)GB/T5313—2010中的Z35級(ji)(ji),并在設(she)(she)計文件上(shang)提(ti)出附加檢驗要求。


  5.3.2.2 復(fu)合管(guan)板可采(cai)(cai)用(yong)堆焊(han)或爆炸(zha)焊(han)接(jie)復(fu)合板。當采(cai)(cai)用(yong)爆炸(zha)焊(han)接(jie)復(fu)合板時,應符合NB/T47002.1~47002.4中B1級的(de)要求;當換熱(re)管(guan)受軸(zhou)向壓應力時,宜采(cai)(cai)用(yong)堆焊(han)復(fu)合管(guan)板。


5.3.3  襯(chen)層


 5.3.3.1  管箱(xiang)平蓋、法蘭可采(cai)用(松式(shi))襯層(襯板、襯環)復合結構(gou)。


 5.3.3.2  襯層(ceng)復合結構不得(de)使用于下列場合∶


   a. 設計溫度高于300℃;


   b.  工作過(guo)程中,存在(zai)真空工況


   c. 介質(zhi)毒(du)性(xing)程度為極度或(huo)高度危害。


5.4  換(huan)熱管


 5.4.1  鋼制(zhi)換(huan)熱管(guan)應符(fu)合GB150.2—2011和(he)本標準(zhun)第4章引用(yong)(yong)標準(zhun)的規(gui)定,常(chang)用(yong)(yong)換(huan)熱管(guan)特性參見(jian)附錄G,常(chang)用(yong)(yong)換(huan)熱管(guan)牌(pai)號及要(yao)求見(jian)下列(lie)管(guan)材標準(zhun)。


   a.  GB/T 1527《鋼(gang)及銅合金拉制管》


   b.  GB/T 2882《鎳及(ji)鎳合金管》


   c. GB/T 36250換熱器(qi)及冷(leng)凝器(qi)用鈦及鈦合金管)


   d. GB 50100高壓鍋爐用無縫鋼(gang)管


   e.  GB6430高(gao)壓化肥設備用無縫鋼管


   f. GB/T 6893《鋁及(ji)鋁合金拉(軋)制無縫管》


   g. GB/T8890熱交換器用銅合(he)金(jin)無縫管》;


   h. GB9948(石油(you)裂化用無(wu)縫鋼管》


   i. GB13296《鍋爐、熱交換器(qi)用不銹鋼(gang)無縫鋼(gang)管》;


   j. GB/T 21832《奧氏體(ti)-鐵(tie)素體(ti)型雙相不銹鋼焊接鋼管》


   k. GB/T21833《奧氏體-鐵素體型(xing)雙(shuang)相不銹鋼無縫鋼管》;


   i. GB/T 24593《銅(tong)爐和(he)熱交(jiao)換器用奧(ao)氏體不銹鋼焊接(jie)鋼管》;


   m. GB/T26283《鋯(gao)及(ji)鋯(gao)合金無縫管材》;


   n. NB/T 47019.1~47019.8《鍋爐、熱交換(huan)器用(yong)管訂貨技術條件》。


 5.4.2  允許采用(yong)(yong)符合(he)下列標準的強化傳熱(re)管,其(qi)使(shi)用(yong)(yong)范圍和(he)基(ji)管材料還應符合(he)GB150.2—2011及(ji)相(xiang)關標準的規定


   a.  GB/T 24590《高效換熱(re)器用特型管(guan)》;


   b. GB/T 28713.1《管殼式(shi)熱交換(huan)器用(yong)強化傳熱元件 第1部分∶螺紋(wen)管》;


   c. GB/T 28713.2《管殼(ke)式熱交換器用強化傳熱元(yuan)件  第2部分∶不銹鋼波紋管》;


   d.  GB/T 28713.3《管(guan)殼式(shi)熱交換器用(yong)強化傳熱元件  第3部(bu)分∶波節管(guan)》。


 5.4.3 GB/T 24593.GB/T 21832中(zhong)的焊接銅(tong)管用作(zuo)換熱(re)管時,還應符合GB150.2—2011中(zhong)5.2的有關規(gui)定。


 5.4.4  鋯及鋯合金(jin)無縫管用作換(huan)熱(re)管時,應符合GB/T26283—2010中(zhong)一般工業熱(re)交換(huan)器用管材的(de)規定。


 5.4.5 超出5.4.1引(yin)用標準中換熱管(guan)的材料時(shi),應符合TSG R0004—2009中2.10的規定,且應符合NB/T47019.1~47019.8的要求。


 5.5 螺柱(含螺栓)和螺母(mu)用鋼棒


  5.5.1  螺(luo)(luo)柱(含螺(luo)(luo)栓)和螺(luo)(luo)母用銅棒的標準、銅號、使用狀態、許用應力及力學(xue)性能試驗等,均應符(fu)合GB150.2—2011第7章的規定。


  5.5.2 管(guan)殼(ke)式(shi)熱交(jiao)換器設備法蘭的緊(jin)固件可按NB/T470270B/T4707)選用(yong)。






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