本標準(zhun)是全國(guo)鍋爐壓力容器(qi)標準(zhun)化技術委員會(以下簡稱“委員會”)負責制(zhi)定(ding)和歸口的(de)熱交換(huan)(huan)器(qi)標準(zhun),用(yong)以規范在中國(guo)境內建造或使用(yong)的(de)熱交換(huan)(huan)器(qi)設計、制(zhi)造、檢(jian)驗和驗收(shou)的(de)相(xiang)關(guan)技術要求。
本(ben)(ben)標(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)的(de)技(ji)(ji)術(shu)(shu)條款包括了(le)(le)金屬制熱(re)(re)交換(huan)器(qi)的(de)通用(yong)要(yao)(yao)求(qiu)、管(guan)殼式熱(re)(re)交換(huan)器(qi)建(jian)造(zao)(zao)過程(cheng)(即指(zhi)設計、制造(zao)(zao)、檢驗和(he)驗收工(gong)(gong)作(zuo))中應遵循的(de)相關要(yao)(yao)求(qiu)。由(you)于(yu)本(ben)(ben)標(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)沒有必(bi)要(yao)(yao)、也不(bu)可能素括適用(yong)范圍內管(guan)殼式熱(re)(re)交換(huan)器(qi)建(jian)造(zao)(zao)中的(de)所有技(ji)(ji)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(yao)(yao)求(qiu)的(de)前提下(xia),不(bu)應禁止本(ben)(ben)標(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)中沒有特別(bie)提及的(de)技(ji)(ji)術(shu)(shu)內容(rong)。本(ben)(ben)標(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)不(bu)能作(zuo)為具(ju)體管(guan)殼式熱(re)(re)交換(huan)器(qi)建(jian)造(zao)(zao)的(de)技(ji)(ji)術(shu)(shu)手(shou)冊,亦不(bu)能代替培(pei)訓、工(gong)(gong)程(cheng)經(jing)驗和(he)工(gong)(gong)程(cheng)評(ping)價。工(gong)(gong)程(cheng)評(ping)價是指(zhi)由(you)知識(shi)淵博(bo)、嫻于(yu)規范應用(yong)的(de)技(ji)(ji)術(shu)(shu)人(ren)員所做(zuo)出(chu)針對具(ju)體產品的(de)技(ji)(ji)術(shu)(shu)評(ping)價。但工(gong)(gong)程(cheng)評(ping)價應符合本(ben)(ben)標(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)的(de)相關技(ji)(ji)術(shu)(shu)要(yao)(yao)求(qiu),不(bu)得(de)違反本(ben)(ben)標(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)中的(de)禁用(yong)規定。本(ben)(ben)標(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)還規定了(le)(le)管(guan)殼式熱(re)(re)交換(huan)器(qi)安裝和(he)使(shi)用(yong)的(de)基本(ben)(ben)要(yao)(yao)求(qiu)。
本標(biao)準不(bu)限制(zhi)實(shi)際工程設計和建(jian)造中采用先(xian)進的(de)技(ji)(ji)術(shu)方法,但工程技(ji)(ji)術(shu)人員(yuan)采用先(xian)進的(de)技(ji)(ji)術(shu)方法時應能做出可靠(kao)的(de)判斷。
本(ben)標(biao)準(zhun)既不要(yao)求也(ye)不禁止設(she)計(ji)(ji)人(ren)員(yuan)使(shi)用計(ji)(ji)算機(ji)程序實現熱交換器的分(fen)析(xi)或設(she)計(ji)(ji),但采用計(ji)(ji)算機(ji)程序進(jin)行分(fen)析(xi)或設(she)計(ji)(ji)時,除應滿足本(ben)標(biao)準(zhun)要(yao)求外,還應確認∶
a. 所采(cai)用程序(xu)中技術假定(ding)的合理性;
b. 所采用程序(xu)對設(she)計(ji)內容(rong)的適應性;
c. 所采用(yong)程(cheng)序(xu)輸入參(can)數及輸出結果用(yong)于工程(cheng)設計的正確(que)性(xing)。
一、范圍
1.1 本標(biao)準規(gui)定了金屬制(zhi)熱交(jiao)(jiao)換器(qi)的通用(yong)要求(qiu),并規(gui)定了管殼式熱交(jiao)(jiao)換器(qi)材料(liao)、設計、制(zhi)造、檢驗、驗收及其安裝、使用(yong)的要求(qiu)。
1.2 本標準的(de)通用要求適(shi)用于(yu)管殼式(shi)(shi)熱交(jiao)(jiao)換器(qi)及其他結構型式(shi)(shi)熱交(jiao)(jiao)換器(qi),本標準的(de)所有內容(rong)適(shi)用于(yu)管殼式(shi)(shi)熱交(jiao)(jiao)換器(qi)。
1.3 本標準適用的設計壓力
a. 管殼式(shi)熱(re)交換器(qi)的設計壓力不大(da)于35MPa;
b. 其他結(jie)構型式熱(re)交換器的設計壓力按相應(ying)引用(yong)標(biao)準確定。
1.4 本標準適用的設計溫度∶
a. 鋼材(cai)不得超過GB150.2—2011列入(ru)材(cai)料的允許使用(yong)溫(wen)度范圍;
b. 其(qi)他金屬材(cai)(cai)料按相應引用(yong)標準(zhun)中列入材(cai)(cai)料的允(yun)許使(shi)用(yong)溫度確定。
1.5 本標準(zhun)中管殼式熱交(jiao)換器(qi)適用(yong)的(de)(de)公稱(cheng)(cheng)直徑不大(da)于(yu)4000mm,設計壓力(MPa)與公稱(cheng)(cheng)直徑(mm)的(de)(de)乘積不大(da)于(yu)2.7×104。
1.6 超出1.5條范圍的(de)管殼式熱交換器,可(ke)參照本標準進行建造。
1.7 本(ben)標準不適用于下列熱(re)交換器
a. 直接(jie)火焰加熱(re)的熱(re)交換器;
b. 煙道式(shi)余(yu)(廢)熱鍋爐
c. 核能裝置中(zhong)存在中(zhong)子輻射損傷失效(xiao)風(feng)險的熱交(jiao)換器;
d. 非(fei)金屬制熱交換(huan)器
e. 制冷空調行業中另有國家(jia)標準成行業標準的(de)熱(re)交換器。
1.8 熱交(jiao)換(huan)器界定范圍∶
a. 熱(re)交換(huan)器與外部(bu)管(guan)道連接
①. 焊接(jie)連(lian)接(jie)的第一道環(huan)向接(jie)頭(tou)坡(po)口端面(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(shou)孔等的承壓封(feng)頭、平蓋及其緊固(gu)件(jian)
c. 非受壓元件(jian)與(yu)受壓元件(jian)的連接焊縫(feng)
d. 直接(jie)連接(jie)在(zai)熱交換(huan)器上(shang)的非(fei)受(shou)壓元件如支座、墊板等e) 安裝(zhuang)在(zai)熱交換(huan)器上(shang)的超壓泄放裝(zhuang)置。
二、規(gui)范性引用文件
下(xia)列文(wen)(wen)(wen)(wen)件對于(yu)本(ben)文(wen)(wen)(wen)(wen)件的(de)(de)應用(yong)(yong)是(shi)必不可少的(de)(de)。凡(fan)是(shi)注日(ri)期的(de)(de)引用(yong)(yong)文(wen)(wen)(wen)(wen)件,僅注日(ri)期的(de)(de)版本(ben)適用(yong)(yong)于(yu)本(ben)文(wen)(wen)(wen)(wen)件。凡(fan)是(shi)不注日(ri)期的(de)(de)引用(yong)(yong)文(wen)(wen)(wen)(wen)件,其最新版本(ben)(包(bao)括所有的(de)(de)修改單)適用(yong)(yong)于(yu)本(ben)文(wen)(wen)(wen)(wen)件。
GB150.1——2011 壓力容器 第1部分∶通用要求
GB150.2——2011 壓力容器(qi) 第2部(bu)分材料(liao)
GB150.3——2011 壓力容器 第3部分設(she)計
GB150.4——2011 壓力容器(qi) 第4部分∶制造、檢(jian)驗和驗收
GB/T1527-2006 銅及銅合金拉制(zhi)管
GB/T 1804 一般公差(cha)未注(zhu)公差(cha)的線(xian)性和(he)角度尺寸的公差(cha)
GB/T 2882——2013 鎳及鎳合金管
GB/T 3625—2007 換熱器(qi)及冷(leng)凝器(qi)用鈦(tai)及鈦(tai)合金管
GB 5310 高壓鍋爐(lu)用無縫(feng)鋼(gang)管(guan)
GB/T 5313—2010 厚度方向性能(neng)鋼板(ban)
GB 6479 高(gao)壓化肥設備用無縫鋼管
GB/T 6893—2010 鋁及鋁合金拉(la)(軋)制(zhi)無(wu)縫管
GB/T 8890-2007 熱交換器用鋼合金無縫管
GB 9948 石(shi)油裂化用(yong)無縫鋼管
GB 13296 鍋爐、熱交(jiao)換器用不(bu)銹(xiu)鋼(gang)無縫(feng)鋼(gang)管
GB 16749 壓力容器(qi)波(bo)形影(ying)脹節
GB/T 21832 奧氏體鐵素體型雙相不銹鋼(gang)焊接鋼(gang)管
GB/T 21833 奧氏體-鐵素體塑雙相不銹(xiu)鋼(gang)無(wu)縫鋼(gang)管
GB/T 24590 高效換熱器用特型管
GB/T 2453 鍋爐和熱(re)交換器(qi)用奧氏體不銹鋼焊接鋼管
GB/T 26283—2010 鋯及鋯合(he)金無縫管材
GB/T 26929 壓力容器術語
GB/T 28713(新有部分(fen)) 管殼式熱(re)交換器用強化(hua)傳熱(re)元件(jian)
GB/T 29463(新有部(bu)分(fen))管殼式熱交換器用生片
GB/T 29465 浮頭(tou)式熱(re)交換(huan)器用外頭(tou)蓋側法蘭
NB/T 47002(所有(you)部分(fen))起力容器用(yong)爆炸焊接復合板
NB/T 47003 (JB/T 4735.1)鋼制(zhi)焊接常壓容器
NB/T 47004 (JB/T 4752)板式熱交換(huan)器
NB/T 47006(B/T/4757)鋁制板翅式(shi)熱交換器
NB/T 47007(JB/T4758)空(kong)冷式熱(re)交換器
NB/T 47011 鋯制壓力容器
NB/T47013.100JB/T430.10)承壓設備無損檢(jian)測(ce) 第10部(bu)分∶銜接(jie)時差法超聲檢(jian)測(ce)
NB/T 47014(JB/T 4708)承壓設備(bei)焊接工藝評定
NB/T 47019(所有部(bu)分)鍋爐、熱交換器用管訂貨技術條件
NB/T 47020 (JB/T4700)壓(ya)力(li)容器法(fa)蘭分(fen)類與(yu)技術條(tiao)件
NB/T 47021(JB/T 4701) 甲(jia)型平焊法蘭
NB/T 47022(JB/T 4702)乙型(xing)平焊法(fa)蘭
NB/T 47023(JB/T 4703)長頸對焊(han)法蘭
NB/T 47024(JB/T4704)非金屬軟墊片(pian)
NB/T 47025(JB/T 4705)纏(chan)繞墊(dian)片
NB/T 47026(JB/T 4706)金屬包墊(dian)片
NB/T 47027(JB/T4707)壓(ya)力容器法蘭用緊固件
NB/T 47041——2014(JB/T 4710)塔式容器
JB/T 4711 壓力容器涂敷與運輸包裝
JB/T4712.1 容器支座 第1部分∶鞍式支座
JB/T 4712.3 容器(qi)支座(zuo) 第3部分∶耳式支座(zuo)
JB/T4730(所有部分(fen))承壓設(she)備無(wu)損檢測
JB4732—1995 鋼制壓(ya)力容器————分析設計標準(2005年(nian)確認)
JB/T4734 鋁(lv)制焊接容器(qi)
JB/T4745 鈦制焊接容器
JB/T4751 螺旋板式換熱器
JB/T4755 銅制壓力容器
JB/T 4756 鎳及鎳合(he)金制壓(ya)力容器(qi)
HG/T 20592 鋼制管(guan)法蘭(lan)(PN系列)
HG/T 20615 鋼制(zhi)管法蘭(Class系列(lie))
TSGR 0004-2009固定式壓力容(rong)器安全技術(shu)監察(cha)規程
三、術語和定義
GB150.1-2011 GB/T 26929 界定(ding)的以及(ji)下列術語和定(ding)義(yi)適用于本文件(jian)
3.1 公稱直(zhi)徑 nominal diameter DN
a. 卷制、鏡制圓筒,以(yi)內徑(jing)(mm)作為管殼式(shi)熱交換(huan)器的公稱直(zhi)徑(jing)
b. 管材制圓筒,以外(wai)徑(mm)作(zuo)為管殼式熱交換器的(de)公稱直
c. 釜(fu)式重沸器,以(yi)管箱內(或(huo)外)徑(jing)(mm)作為釜(fu)式重沸器的公稱直徑(jing)
3.2 換熱(re)面積heat transfer arca A
a. 計算魏熱(re)面積(ji),以換熱(re)管外徑為基準,扣除不參與換熱(re)的換熱(re)管長度(du)后(hou),計算得(de)到(dao)的外表面積(ji),m2
b. 公(gong)稱換熱而積,圓(yuan)整為整數后的(de)計(ji)算換熱面積,m2。
3.3 公(gong)稱長度 nominal length LN
以(yi)換熱(re)管(guan)(guan)(guan)的(de)長(chang)度(du)(m)作為(wei)管(guan)(guan)(guan)殼式熱(re)交換器的(de)公稱長(chang)度(du)。換熱(re)管(guan)(guan)(guan)為(wei)直(zhi)管(guan)(guan)(guan)時(shi),取(qu)直(zhi)管(guan)(guan)(guan)長(chang)度(du);換熱(re)管(guan)(guan)(guan)為(wei)U形(xing)管(guan)(guan)(guan)時(shi),取(qu)U形(xing)管(guan)(guan)(guan)直(zhi)管(guan)(guan)(guan)段的(de)長(chang)度(du)。
3.4 管程(cheng)和殼(ke)程(cheng) tubeside & shellside
a. 管程——介質(zhi)流經換熱管內的通(tong)道(dao)及與其相(xiang)貫(guan)通(tong)部分。
b. 殼程————介質流經換熱管(guan)外的通道及與其相(xiang)貫通部(bu)分。
c. 管程(cheng)數Nt———介質沿換熱管長(chang)度方(fang)向(xiang)往(wang)、返的次數。
d. 殼程數(shu)(shu)Ns————介質在(zai)殼程內沿換(huan)熱(re)管長度方向往(wang)、返(fan)的次(ci)數(shu)(shu)。
3.5 Ⅰ級管束 grade I bundle
換熱管(guan)外徑的允(yun)許(xu)偏差(cha)符合(he)表6-6、管(guan)板管(guan)孔直徑及允(yun)許(xu)偏差(cha)符合(he)表6-10、折(zhe)流板和(he)支(zhi)持板管(guan)孔直徑及允(yun)許(xu)偏差(cha)符合(he)表6-22的鋼制管(guan)束。
3.6 Ⅱ級管束 grade Ⅱ bundle
換熱管外徑(jing)(jing)的允(yun)許偏(pian)(pian)差符合表6-7、管板管孔直徑(jing)(jing)及允(yun)許偏(pian)(pian)差符合表6-11、折流板和支持板管孔直徑(jing)(jing)及允(yun)許偏(pian)(pian)差符合表6-23的鋼制(zhi)管束。
3.7 強度脹接(jie) strength expansion
換熱(re)管(guan)與管(guan)板的賬接連接強度滿足換熱(re)管(guan)軸向(拉或壓)機械和溫差載荷設計要(yao)求并保(bao)證(zheng)密封性能的脹(zhang)接。
3.8 貼(tie)脹 light expansion
為(wei)消除換熱(re)管與(yu)管板管孔之間縫隙的輕度脹(zhang)接(jie)。
3.9 強度焊接(jie) strength weld
換熱管與管板的(de)焊接(jie)連(lian)接(jie)強度(du)滿足換熱管軸(zhou)向(拉或壓(ya))機(ji)械(xie)和溫差(cha)載(zai)荷(he)設計要求并保證密封性能的(de)焊接(jie)。
3.10 密封(feng)焊接 seal weld
僅保證換(huan)熱管(guan)與管(guan)板連(lian)接(jie)不泄漏(lou)的焊(han)接(jie)。
3.11 內孔焊 tabes welded to backside of tubesheet
換熱(re)管(guan)與管(guan)板之間(jian)在(zai)殼程側(ce)以對(dui)接焊縫形成對(dui)接接頭或鎖底接頭的(de)焊接。
四、通用要求
4.1 通則
4.1.1 熱交換器應(ying)符(fu)合(he)本(ben)標準的通(tong)用要求,并應(ying)遵守國家(jia)頒布的有關法律、法規和(he)安全(quan)技術(shu)規范。本(ben)標準的符(fu)合(he)性聲明(ming)見附錄A。
4.1.2 管殼式(shi)熱交換器(qi)(qi)應符(fu)合(he)本(ben)標準(zhun)的要求(qiu),其他結構型(xing)式(shi)熱交換器(qi)(qi)隙應符(fu)合(he)本(ben)標準(zhun)通用要求(qiu)外(wai),還應符(fu)合(he)下列相應標準(zhun)的要求(qiu)
a. JB/T 4751《螺旋板(ban)式換熱器》
b. NB/T47004(JB/T4752)《板式熱交換器(qi)》
c. NB/T47006(JB/T4757)《鋁制板翅式熱交(jiao)換器》;
d. NB/T 47007(JB/T 4758)《空冷(leng)式熱交換器(qi)》。
4.1.3 采用鋁、鈦、銅、鎳和鋯等其他金屬(shu)制管殼式熱交(jiao)換器(qi)或受壓元件除應符合本標準要求(qiu)外,還應符合下列相應標準的要求(qiu)
a. JB/T 4734《鋁制焊接容器》;
b. JB/T 47454鈦制(zhi)焊接容(rong)器》;
c. JB/T 4755《銅(tong)制壓力容器(qi)》
d. JB/T 4756《鎳及鎳合金制壓力容器》
e. NB/T47011《鋯制壓力容器》。
4.1.4 熱(re)交(jiao)換器(qi)的(de)(de)設計、制造單位應建立健全(quan)的(de)(de)質(zhi)量(liang)管理體系并有效運行。
4.1.5 TSGR0004—2009管轄范圍內的熱交換器,其(qi)設計、制造、安裝和使用(yong)虛接受特(te)種(zhong)設備安全監察機構的監察。
4.1.6 對(dui)不能按照GB150.3—2011、本標準及(ji)相應引用標準進(jin)(jin)行設(she)計計算的熱交換器或受(shou)壓元件,可按GB150.1—2011中(zhong)4,1.6規定(ding)的方法進(jin)(jin)行設(she)計。
4.1.7 設計壓力低于(yu)0.1 MPs及真空(kong)度(du)低于(yu)0.02 MPa的熱交換器(qi)或受壓元件,可按NB/T 47003.1 (JB/T4735.1)及本標準的有(you)關規定進行設計。
4.2 資格與(yu)職(zhi)責
4.2.1 資格
TSG R0004—2009管(guan)轄(xia)范圍內的熱交換器,其(qi)設(she)計(ji)、制造單(dan)位應(ying)(ying)持有(you)相應(ying)(ying)的特種設(she)備許可證(zheng)。
4.2.2 職責
4.2.2.1 用(yong)戶或設(she)計委(wei)托方的職責
熱交換器的用戶或設(she)計委托(tuo)方應以正式(shi)書畫形(xing)式(shi)向設(she)計單位提出設(she)計條(tiao)件(UDS—User'sDesign Specification),且(qie)至少應包(bao)含以下(xia)內(nei)容
a. 設計所依據的主要(yao)標準(zhun)和規范;
b. 操作(zuo)參數(包括(kuo)工作(zuo)壓力、工作(zuo)溫(wen)度范(fan)圍、液位高度、接管(guan)載(zai)荷(he)以及(ji)循環載(zai)荷(he)等);
c. 使用地(di)及其自然條件(jian)(包括環境溫度、抗震設防烈度、風載荷和雪載荷等);
d. 介(jie)質組分與(yu)特性
e. 預(yu)期(qi)使用年限
f. 幾何參數和管(guan)口方位
g. 鋼(gang)制(zhi)管束(shu)等級
h. 設(she)計(ji)需(xu)要(yao)(yao)的其(qi)他必要(yao)(yao)條件。
4.2.2.2 設計單位的(de)職(zhi)責
熱交換器的設計單位(wei)至少應包含以下職責∶
a. 應對(dui)設(she)計文件的正確性和完整(zheng)性負責;
b. 熱交換器的設(she)(she)計(ji)文(wen)件至(zhi)少應包(bao)括強度計(ji)算書、設(she)(she)計(ji)圖樣、制造技術(shu)條件、風險評估報告(gao)(相關法規或設(she)(she)計(ji)委托方要求時),必要時還應包(bao)括安裝與使(shi)用維(wei)修說明;
c. TSGR0004—2009管轄范圍(wei)內熱交(jiao)換(huan)器的設計總圖應蓋有特種(zhong)設備設計許可印章;
d. 應在設(she)計使用(yong)年(nian)限(xian)內保存管殼式熱(re)交(jiao)換器的(de)全部設(she)計文件,其他結構型式的(de)熱(re)交(jiao)換器設(she)計文件的(de)保存要(yao)求按相(xiang)應標準(zhun)執行。
4.2.2.3 制造單位的職責(ze)
熱交換器的制造單位至(zhi)少應包含以下(xia)職(zhi)責(ze)∶
a. 制造單位應按照設計文件要求進行制造,如需要對(dui)(dui)原設計進行修(xiu)改(gai),應取得原設計單位同意修(xiu)改(gai)的書面文件,并且對(dui)(dui)改(gai)動部位作出詳(xiang)細記載(zai);
b. 制造(zao)單位(wei)在(zai)熱(re)(re)交(jiao)換器制造(zao)前應(ying)制定完善的質(zhi)量計劃,其內容至少應(ying)包括(kuo)熱(re)(re)交(jiao)換器或(huo)元(yuan)件的制造(zao)工(gong)藝(yi)控(kong)制點、檢驗項目和(he)合格指標;
c. 制造(zao)單位的檢查部(bu)門(men)在熱(re)交換(huan)器制造(zao)過程中和完工后,應按(an)標準、圖樣和質量計劃的規定對熱(re)交換(huan)器進行各項檢驗和試驗,出具相應報(bao)告,并對報(bao)告的正確性和完整(zheng)性負責;
d. 制造單位在檢驗(yan)合格后,應出具產(chan)品(pin)質量合格證(zheng);
e. 制(zhi)造單位對(dui)其制(zhi)造的每臺管殼式熱交換器產品(pin)應在設計使用年限內至少保存下列(lie)技術文件∶
①. 質量計劃
②. 制造(zao)(zao)工藝圖或制造(zao)(zao)工藝卡
③. 產品質量證明文件;
④. 焊接工藝和熱處理工藝文件(jian)
⑤. 標準中(zhong)允許制造單位選擇的檢驗(yan)、試驗(yan)項目記錄;
⑥. 制造(zao)過程中及完工后(hou)的檢查、檢驗、試驗記錄;
⑦. 原設計圖和竣工圖
f. 其他結構型(xing)式的(de)熱交換器(qi)制造技術文件的(de)保存要求應(ying)按相應(ying)標準執行。
4.3 工藝(yi)計算
4.3.1 設計條件
4.3.1.1 熱交換(huan)器的用(yong)戶或設(she)計委托方應(ying)以(yi)正武(wu)書畫(hua)形(xing)式向設(she)計單位提(ti)出工藝(yi)設(she)計條(tiao)件,且至少應(ying)包含(han)以(yi)下內容(rong)
a. 操作數據,包括流量、氣相分(fen)率、溫度、壓(ya)力、熱負荷等
b. 物(wu)性(xing)數據(ju),包括(kuo)介質密度(du)(du)、比(bi)熱、黏度(du)(du)、導熱系數或介質組成等。
c. 允許阻力降(jiang);
d. 其他(ta),包(bao)括操作彈性、工況(kuang)、安裝要求(幾何參數、管(guan)口方位)等。
4.3.1.2 管殼式短交換器的數據表參見(jian)附錄B表B.1。
4.3.2 選(xuan)型與計算
4.3.2.1 熱(re)交換器的選型(xing)應考(kao)慮下列因素
a. 合(he)理(li)選擇熱交換器型式(shi)及基本參數,滿(man)足(zu)傳熱、安全可靠性及能效(xiao)要求
b. 考慮經濟性(xing),合理選材
c. 滿足熱交換(huan)器安(an)裝,操作(zuo)、維修(xiu)等要(yao)求,
4.3.2.2 熱(re)交換(huan)器工(gong)藝(yi)計算時(shi)應進行(xing)優化,提高換(huan)熱(re)效率,滿足工(gong)藝(yi)設計條(tiao)件變(bian)求。管殼式熱(re)交換(huan)器無相變(bian)傳熱(re)計算參見(jian)附(fu)錄(lu)B。需要時(shi)管殼式熱(re)交換(huan)器還應考慮流體誘(you)發(fa)振動,計算參見(jian)附(fu)錄(lu)C。常見(jian)流體的物(wu)理性質散據(ju)線(xian)見(jian)附(fu)錄(lu)D.污垢熱(re)阻參見(jian)附(fu)錄(lu)E,金屬導(dao)熱(re)系數(shu)參見(jian)附(fu)錄(lu)F 。
4.4 設計一般規(gui)定
4.4.1 載荷
4.4.1.1 設計時應考慮以下(xia)載(zai)荷∶
a. 內(nei)壓、外壓或最大壓差
b. 膨(peng)脹量(liang)不(bu)同引(yin)起(qi)的作用力
c. 液柱靜(jing)壓(ya)力,當液柱靜(jing)壓(ya)力小于(yu)設計壓(ya)力的5%時,可忽略(lve)不(bu)計。
4.4.1.2 需要時,還應考慮下列載荷(he)
a. 熱交(jiao)換器(qi)自重及正常工作條件下或耐壓試驗狀態(tai)下內裝介質的重力載荷
b. 附屬設備及隔熱材料(liao)、襯里、管道、扶梯、平(ping)臺等(deng)的重力載荷;
c. 風載荷、地震載荷、雪載荷
d. 支(zhi)座及(ji)其他型式支(zhi)承件的反作用力(li)
e. 連接管道和其他部件的作用力
f. 溫(wen)度梯度引起的作用力
g. 沖(chong)擊載(zai)荷,包括壓(ya)力急劇(ju)波(bo)動引(yin)起的(de)沖(chong)擊載(zai)荷、流體沖(chong)擊引(yin)起的(de)反(fan)力等;
h. 運輸或(huo)吊裝時的作用力。
4.4.2 設計(ji)壓力(li)或計(ji)算壓力(li)
設計壓力或計算(suan)壓力的(de)確定應符合(he)以下規定∶
a. 熱交(jiao)換器上裝有超壓泄放(fang)裝置時,應按GB150.1—2011附錄B的規定(ding)確定(ding)設計壓力(li);
b. 熱交換器各(ge)程(壓(ya)力室)的設計壓(ya)力應按(an)各(ge)自最苛刻的工作工況分別確定;
c. 如熱交換器(qi)存在負壓(ya)操作(zuo),確(que)定(ding)元件計算壓(ya)力時應考慮在正常工(gong)作(zuo)情況下(xia)可能出現的最大壓(ya)力差;
d. 真(zhen)(zhen)空側的(de)(de)設(she)計壓(ya)力(li)按(an)承受(shou)外(wai)壓(ya)考慮;當(dang)裝(zhuang)有安(an)全(quan)控(kong)制(zhi)裝(zhuang)置(如真(zhen)(zhen)空鑿放閥)時,設(she)計壓(ya)力(li)取1.25倍的(de)(de)最大內(nei)外(wai)壓(ya)力(li)差,或0.1 MPa兩者中的(de)(de)較低值;當(dang)無安(an)全(quan)控(kong)制(zhi)裝(zhuang)置時,取0.1 MPa。
e. 對于同(tong)時受各(ge)程(cheng)(壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)室(shi))壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)作(zuo)用的(de)(de)(de)(de)元件,且在(zai)全壽命期內均能保證不超過(guo)設(she)定壓(ya)(ya)(ya)(ya)差(cha)時,才可(ke)(ke)以技(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)差(cha)設(she)計,否(fou)則應(ying)分別(bie)按(an)各(ge)程(cheng)(壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)室(shi))設(she)計壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)確(que)定計算壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li),并(bing)應(ying)考慮可(ke)(ke)能存在(zai)的(de)(de)(de)(de)最苛刻的(de)(de)(de)(de)壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)組(zu)合;按(an)壓(ya)(ya)(ya)(ya)差(cha)設(she)計時,壓(ya)(ya)(ya)(ya)差(cha)的(de)(de)(de)(de)取值還應(ying)考慮在(zai)壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)試驗(yan)過(guo)程(cheng)中可(ke)(ke)能出(chu)現的(de)(de)(de)(de)最大壓(ya)(ya)(ya)(ya)差(cha)值,并(bing)應(ying)在(zai)設(she)計文件中明確(que)設(she)計壓(ya)(ya)(ya)(ya)差(cha),同(tong)時應(ying)提出(chu)在(zai)壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)試驗(yan)過(guo)程(cheng)中保證壓(ya)(ya)(ya)(ya)差(cha)的(de)(de)(de)(de)要求。
4.4.3 設計溫度
設計溫(wen)度(du)的確定應(ying)符合(he)以(yi)下(xia)規定∶
a. 熱交換(huan)器的各(ge)強度(du)壓力室)股(gu)計(ji)溫(wen)(wen)度(du)應按各(ge)自(zi)最(zui)苛刻的工作工況分(fen)(fen)解確(que)定(ding);各(ge)部分(fen)(fen)在工作狀態下的金屬溫(wen)(wen)度(du)不同(tong)時(shi),可分(fen)(fen)別設定(ding)設計(ji)溫(wen)(wen)度(du);殼(ke)程設計(ji)溫(wen)(wen)度(du)、管程設計(ji)溫(wen)(wen)度(du)分(fen)(fen)別為殼(ke)程殼(ke)體、管箱殼(ke)體的設計(ji)溫(wen)(wen)度(du)
b. 設計溫(wen)(wen)度(du)不夠低(di)(di)于元(yuan)件(jian)金(jin)屬(shu)(shu)在工作狀(zhuang)態可(ke)能達到(dao)的(de)最(zui)(zui)高溫(wen)(wen)度(du);對(dui)于0℃以下的(de)金(jin)屬(shu)(shu)溫(wen)(wen)度(du),設計溫(wen)(wen)度(du)不得高于元(yuan)件(jian)金(jin)屬(shu)(shu)可(ke)能達到(dao)的(de)最(zui)(zui)低(di)(di)溫(wen)(wen)度(du);在任何情(qing)況下,元(yuan)件(jian)金(jin)屬(shu)(shu)的(de)表面溫(wen)(wen)度(du)不得超(chao)過材料的(de)允許使用溫(wen)(wen)度(du)
c. 對于(yu)同時(shi)受兩側介質溫度(du)(du)作(zuo)用(yong)的(de)元件應按(an)其金(jin)屬溫度(du)(du)確定設(she)計(ji)溫度(du)(du)。
d. 元件的(de)金屬溫度(du)通過以(yi)下方法(fa)確定
①. 傳熱計(ji)算(suan)求(qiu)得(de)。
②. 在已使用的(de)同類熱交換器(qi)上測定(ding)。
③. 根據介質溫度并結(jie)合(he)外部條件確定。
4.4.4 工(gong)況(kuang)組(zu)合
對有不同(tong)工(gong)作工(gong)況(kuang)(kuang)的熱(re)交換器,應(ying)按最苛(ke)刻的工(gong)況(kuang)(kuang)設計;必要時(shi)還應(ying)考慮不同(tong)工(gong)況(kuang)(kuang)的組合,并在圖樣(yang)或相(xiang)應(ying)技術文(wen)件(jian)中流明各(ge)工(gong)況(kuang)(kuang)操(cao)作條(tiao)件(jian)和設計條(tiao)件(jian)下的壓力和溫度(du)值。
4.4.5 厚度(du)附加量
4.4.5.1 厚度附加量按寒(4-1)確定
C=C1+C2 ……………………………(4-1)
式中
C————厚度(du)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)的厚度負偏差應(ying)符合相(xiang)應(ying)材(cai)料標準(zhun)的規定。
4.4.5.3 為防止熱交(jiao)換(huan)器元件由于腐蝕、機械磨損而導(dao)致(zhi)厚度削(xue)弱減薄,應考(kao)慮腐蝕裕量∶
a. 對有均勻腐蝕(shi)或磨損的元件(jian),應(ying)根據(ju)預期(qi)的設計使用(yong)年限和(he)介(jie)質對金屬(shu)材(cai)料的腐蝕(shi)速率(及(ji)磨蝕(shi)速率)確定腐蝕(shi)裕量(liang)
b. 各(ge)元(yuan)件受到的腐蝕程度不同時,可采用不同的腐蝕裕量(liang);
c. 介(jie)質為壓縮(suo)空氣(qi)、水蒸氣(qi)或水的碳素(su)銅(tong)或低合金銅(tong)制熱(re)交換器,腐(fu)蝕裕(yu)量不小于1mm。
4.4.5.4 管(guan)殼式熱交換器元件腐蝕(shi)裕量的考慮原則(ze)∶
a. 管板、浮頭(tou)法蘭和球冠形(xing)封頭(tou)的兩(liang)面均應考慮腐蝕裕(yu)量(liang)
b. 管箱平蓋、凸形封頭、管箱和殼體(ti)內表面(mian)應(ying)考慮腐蝕裕(yu)量;
c. 管(guan)(guan)板(ban)和管(guan)(guan)箱(xiang)平蓋上(shang)開槽時,可將高出隔板(ban)槽底面(mian)的(de)金屬作為腐(fu)蝕裕量(liang),但當腐(fu)蝕裕量(liang)大于精(jing)深時,還應加(jia)上(shang)兩者的(de)差值。
d. 設備法(fa)蘭和(he)管法(fa)蘭的內徑面應考慮(lv)腐蝕(shi)裕(yu)量
e. 換熱管、鉤(gou)圈、浮(fu)頭螺栓和縱(zong)向隔(ge)板一般不考慮腐蝕裕量
f. 分(fen)程隔板的兩面(mian)均應考慮(lv)腐(fu)蝕裕(yu)量
g. 拉桿、定距(ju)管、折流板(ban)和支持板(ban)等(deng)非受(shou)壓元件,一般不考慮腐(fu)蝕裕量。
4.4.5.5 其他(ta)(ta)結構型(xing)式的(de)熱交換(huan)器以及鋁、鈦、銅(tong)、鎳和(he)鋯(gao)等其他(ta)(ta)金屬制熱交換(huan)器的(de)腐(fu)蝕裕量按相(xiang)應引(yin)用標準的(de)規定確(que)定。
4.5 許(xu)用應力
4.5.1 材(cai)料(liao)應按GB150.1——2011表1、表2的規定(ding)(ding)確定(ding)(ding)許(xu)用(yong)應力。
4.5.2 受(shou)壓元件(jian)用(yong)鋼材的許用(yong)應(ying)(ying)力值應(ying)(ying)按GB150.2—2011選(xuan)(xuan)取(qu),鋁、鈦、銅、鎳(nie)和鋯等(deng)其他金屬(shu)的許用(yong)應(ying)(ying)力值應(ying)(ying)按相應(ying)(ying)引(yin)用(yong)標準選(xuan)(xuan)取(qu)。
4.5.3 復(fu)合銅板的許用應力應按GB 150.1—2011中4.4.3確(que)定。
4.5.4 圓筒(tong)許用軸向(xiang)壓縮(suo)應力應按(an)GB1 50.1—2011中4.4.5和相關標準的規定(ding)確定(ding)。
4.5.5 需要考慮地震載荷(he)或風載荷(he)與(yu)4.4.1中其他載荷(he)相(xiang)組合時,元件的(de)設計應力應符(fu)合GB150.1—2011中4.4.4 和相(xiang)關標準的(de)規定。
4.6 焊接(jie)接(jie)頭分類與焊接(jie)接(jie)頭系(xi)數
4.6.1 管殼式熱交(jiao)換器受(shou)(shou)壓(ya)元件之間的焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭分為A、B、C、D四類(lei),非受(shou)(shou)壓(ya)元件與受(shou)(shou)壓(ya)元件的焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭為E類(lei),如圖4-1所示。其他結構型式熱交(jiao)換器的焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭按(an)相應標準規定(ding)。
4.6.2 焊接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭系數φ應根(gen)據對接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭的焊縫(feng)形式及無損檢測(ce)的長度比例確定。
4.6.3 鋼制管殼式熱交換(huan)器焊接接頭系數(shu)按(an)表(biao)4-1選(xuan)取。
4.6.4 對于無法進行(xing)無損(sun)檢測的(de)固定管板式熱交換器殼程圓筒的(de)環向焊(han)(han)接接頭,應采(cai)用(yong)氬弧焊(han)(han)打(da)底或沿焊(han)(han)縫(feng)根部全(quan)長有緊貼(tie)基本金屬的(de)墊(dian)板,其(qi)焊(han)(han)接接頭系數φ=0.6。
4.6.5 對于換熱管與管板連接(jie)(jie)的內(nei)孔焊,進行100%射(she)線(xian)檢(jian)(jian)測時(shi)(shi)焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)(tou)系(xi)數(shu)φ=1.0,局部(bu)射(she)線(xian)檢(jian)(jian)測時(shi)(shi)焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)(tou)系(xi)數(shu)φ-0.85,不進行射(she)線(xian)檢(jian)(jian)測時(shi)(shi)焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)(tou)系(xi)數(shu)φ=0.6.
4.6.6 鋁、鈦、銅、鎳(nie)和鋯等(deng)其(qi)他金屬的焊接接頭系數(shu)按相應引用標準(zhun)的規(gui)定。
4.7 耐壓試驗
4.7.1 管殼式熱(re)交換器(qi)(qi)耐(nai)壓(ya)試驗(yan)的(de)要(yao)求和試驗(yan)壓(ya)力(li)應(ying)(ying)符合GB150.1—2011中4.6的(de)要(yao)求,其(qi)他結構型(xing)式熱(re)交換器(qi)(qi)耐(nai)壓(ya)試驗(yan)的(de)要(yao)求和試驗(yan)壓(ya)力(li)應(ying)(ying)符合相關標準(zhun)的(de)要(yao)求。
4.7.2 耐(nai)壓(ya)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(huan)器,應在圖樣上提出壓力試(shi)驗時升(sheng)、降(jiang)壓的具體要求。
4.7.4 對于管(guan)程設計壓(ya)力(li)高于殼程設計壓(ya)力(li)的(de)管(guan)殼式熱(re)交換器(qi),應在圖樣上提出管(guan)頭(tou)的(de)試驗方法和壓(ya)力(li)。
4.8 泄漏試驗
4.8.1 泄漏試驗應符合GB150.1——2011中4.7的要求。
4.8.2 泄漏試驗的種類和要求應在(zai)圖樣上注(zhu)明。
五、材料
5.1 總則
5.1.1 管殼式熱交換器鋼制受(shou)壓(ya)元件的(de)鋼號及其標準、附(fu)(fu)加技(ji)術要(yao)求、限定范圍(壓(ya)力和溫(wen)度等(deng))及許用應力應符合GB150.2—2011及其附(fu)(fu)錄(lu)A、附(fu)(fu)錄(lu)D的(de)規(gui)定,高溫(wen)性(xing)能參考值參見(jian)GB150.2—2011 附(fu)(fu)錄(lu)B。
5.1.2 管(guan)殼(ke)式熱(re)交換器受壓元件用(yong)(yong)鋼、鈦、銅、鎳和鋯等其他金屬材(cai)料,其技術要求、限定(ding)范圍(wei)(牌號、壓力和溫度等)及(ji)許用(yong)(yong)應力,虛符合TSGR0004——2009及(ji)本標準引用(yong)(yong)標準的規定(ding)。
5.2 圓筒及(ji)封頭
用于制造管殼式(shi)熱交換器圓筒或封頭的(de)材料應(ying)符合GB150.1—2011引(yin)用標(biao)準和GB150.2—2011 的(de)有關規(gui)定。
5.3 管板(ban)、管箱平(ping)蓋、法蘭(lan)
5.3.1 鍛件(jian)
用于制造管板、管箱平蓋、法蘭的鋼鍛(duan)件應符合GB150,2—2011第(di)6章的規定(ding),鍛(duan)件級別不得低(di)于Ⅱ級。
5.3.2 板材
5.3.2.1 用(yong)于(yu)制(zhi)(zhi)造管(guan)板(ban)、管(guan)箱平蓋(gai)、設(she)備法蘭(lan)的(de)板(ban)材應符合(he)GB150.1—2011引用(yong)標準(zhun)和(he)GB150.2—2011 的(de)有關規(gui)定。帶凸肩的(de)管(guan)板(ban)、內孔焊管(guan)板(ban)和(he)管(guan)箱平蓋(gai)(GB150.3—2011表5-10中序號11~14的(de)平蓋(gai))采(cai)用(yong)軋(ya)制(zhi)(zhi)板(ban)材直接(jie)加工制(zhi)(zhi)造時,碳素銅、低合(he)金(jin)鋼厚度方(fang)向(xiang)性能(neng)級別不(bu)應低于(yu)GB/T5313—2010中的(de)Z35級,并在設(she)計文件上提出附加檢驗(yan)要求。
5.3.2.2 復合(he)管板(ban)可采用堆(dui)焊(han)或爆(bao)炸焊(han)接(jie)復合(he)板(ban)。當采用爆(bao)炸焊(han)接(jie)復合(he)板(ban)時,應(ying)符合(he)NB/T47002.1~47002.4中B1級(ji)的要求;當換熱管受軸向壓應(ying)力時,宜(yi)采用堆(dui)焊(han)復合(he)管板(ban)。
5.3.3 襯層
5.3.3.1 管箱平(ping)蓋、法蘭可采用(yong)(松式)襯層(ceng)(襯板、襯環)復(fu)合結構。
5.3.3.2 襯層復(fu)合(he)結構(gou)不得(de)使用于下列場合(he)∶
a. 設計溫度高于300℃;
b. 工作過程中,存在真(zhen)空工況
c. 介質(zhi)毒性程(cheng)度為極度或高(gao)度危(wei)害。
5.4 換熱管
5.4.1 鋼制(zhi)換熱(re)管(guan)(guan)應(ying)符合GB150.2—2011和本標(biao)(biao)準第4章引用標(biao)(biao)準的規定,常用換熱(re)管(guan)(guan)特性參見附(fu)錄G,常用換熱(re)管(guan)(guan)牌(pai)號及要(yao)求見下列管(guan)(guan)材標(biao)(biao)準。
a. GB/T 1527《鋼及銅合金(jin)拉(la)制(zhi)管》
b. GB/T 2882《鎳(nie)及鎳(nie)合金管》
c. GB/T 36250換(huan)熱器及冷凝器用鈦(tai)及鈦(tai)合金管)
d. GB 50100高壓(ya)鍋爐用無縫鋼管
e. GB6430高壓化肥設(she)備用無縫鋼管
f. GB/T 6893《鋁(lv)及鋁(lv)合金拉(軋(ya))制無縫管(guan)》
g. GB/T8890熱交(jiao)換器用銅(tong)合金無縫管》;
h. GB9948(石油裂(lie)化用(yong)無縫鋼(gang)管》
i. GB13296《鍋(guo)爐、熱交換器(qi)用不銹鋼無縫鋼管》;
j. GB/T 21832《奧(ao)氏體-鐵素體型(xing)雙相不銹(xiu)鋼焊接鋼管》
k. GB/T21833《奧氏(shi)體-鐵素(su)體型雙相不銹鋼(gang)無(wu)縫鋼(gang)管》;
i. GB/T 24593《銅爐和(he)熱交換器用奧氏(shi)體不(bu)銹鋼焊接鋼管》;
m. GB/T26283《鋯及鋯合金無(wu)縫管材(cai)》;
n. NB/T 47019.1~47019.8《鍋爐、熱交換器用管訂貨技術條件》。
5.4.2 允許采用符合(he)下(xia)列標(biao)準(zhun)的強化傳熱管,其使用范圍和(he)基管材(cai)料還應符合(he)GB150.2—2011及相關(guan)標(biao)準(zhun)的規定
a. GB/T 24590《高效換熱器(qi)用(yong)特型管(guan)》;
b. GB/T 28713.1《管殼式熱交換器用(yong)強化傳熱元件(jian) 第1部分∶螺(luo)紋管》;
c. GB/T 28713.2《管殼式熱交換(huan)器(qi)用強化傳熱元件 第(di)2部分(fen)∶不(bu)銹鋼波紋管》;
d. GB/T 28713.3《管殼式熱(re)交換(huan)器用強(qiang)化傳熱(re)元(yuan)件 第(di)3部分∶波節管》。
5.4.3 GB/T 24593.GB/T 21832中的(de)(de)焊接(jie)銅(tong)管(guan)用(yong)作換(huan)熱管(guan)時,還應符合(he)GB150.2—2011中5.2的(de)(de)有關規定(ding)。
5.4.4 鋯及鋯合金(jin)無縫管(guan)用作換(huan)熱管(guan)時,應(ying)符合GB/T26283—2010中一般(ban)工業熱交換(huan)器用管(guan)材的(de)規定。
5.4.5 超出(chu)5.4.1引用(yong)標(biao)準中換熱管的(de)材料時,應(ying)符合(he)TSG R0004—2009中2.10的(de)規定,且應(ying)符合(he)NB/T47019.1~47019.8的(de)要求。
5.5 螺(luo)柱(含螺(luo)栓)和螺(luo)母用鋼棒
5.5.1 螺(luo)(luo)(luo)柱(含(han)螺(luo)(luo)(luo)栓(shuan))和螺(luo)(luo)(luo)母用(yong)銅(tong)棒(bang)的(de)(de)標準(zhun)、銅(tong)號、使用(yong)狀態、許用(yong)應(ying)力及(ji)力學性能試驗等,均(jun)應(ying)符合GB150.2—2011第7章的(de)(de)規定。
5.5.2 管殼(ke)式熱交換器設備法蘭的緊固件可按NB/T470270B/T4707)選用。
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