本(ben)標準是全國鍋爐壓力容器(qi)標準化技術委員會(以下簡稱“委員會”)負責制定和(he)歸口的熱(re)交(jiao)換器(qi)標準,用以規范(fan)在中國境內建造(zao)或使(shi)用的熱(re)交(jiao)換器(qi)設計、制造(zao)、檢驗和(he)驗收的相關技術要求。
本(ben)(ben)(ben)標(biao)準的(de)(de)技術(shu)條款(kuan)包括(kuo)了金屬制熱(re)(re)交(jiao)換器(qi)的(de)(de)通用(yong)要求、管殼(ke)式熱(re)(re)交(jiao)換器(qi)建(jian)造(zao)過程(即(ji)指設(she)計、制造(zao)、檢驗和驗收工作(zuo))中(zhong)應遵(zun)循的(de)(de)相關(guan)(guan)要求。由于本(ben)(ben)(ben)標(biao)準沒有必要、也不(bu)(bu)(bu)可能(neng)素(su)括(kuo)適(shi)用(yong)范圍內(nei)管殼(ke)式熱(re)(re)交(jiao)換器(qi)建(jian)造(zao)中(zhong)的(de)(de)所有技術(shu)細節,因此(ci),在滿足法規(gui)(gui)所規(gui)(gui)定(ding)的(de)(de)基(ji)本(ben)(ben)(ben)安全要求的(de)(de)前提(ti)下(xia),不(bu)(bu)(bu)應禁止本(ben)(ben)(ben)標(biao)準中(zhong)沒有特別提(ti)及(ji)的(de)(de)技術(shu)內(nei)容。本(ben)(ben)(ben)標(biao)準不(bu)(bu)(bu)能(neng)作(zuo)為(wei)具體管殼(ke)式熱(re)(re)交(jiao)換器(qi)建(jian)造(zao)的(de)(de)技術(shu)手冊,亦不(bu)(bu)(bu)能(neng)代替培(pei)訓(xun)、工程經驗和工程評(ping)價。工程評(ping)價是指由知識淵博、嫻于規(gui)(gui)范應用(yong)的(de)(de)技術(shu)人員所做出針對具體產品的(de)(de)技術(shu)評(ping)價。但(dan)工程評(ping)價應符(fu)合(he)本(ben)(ben)(ben)標(biao)準的(de)(de)相關(guan)(guan)技術(shu)要求,不(bu)(bu)(bu)得違反(fan)本(ben)(ben)(ben)標(biao)準中(zhong)的(de)(de)禁用(yong)規(gui)(gui)定(ding)。本(ben)(ben)(ben)標(biao)準還規(gui)(gui)定(ding)了管殼(ke)式熱(re)(re)交(jiao)換器(qi)安裝和使用(yong)的(de)(de)基(ji)本(ben)(ben)(ben)要求。
本標準不(bu)限制實際工(gong)程(cheng)設(she)計(ji)和建造(zao)中采(cai)用先進(jin)的技術方(fang)法,但工(gong)程(cheng)技術人員采(cai)用先進(jin)的技術方(fang)法時(shi)應能做(zuo)出可靠的判斷。
本標準既不(bu)要(yao)求也不(bu)禁止設(she)計(ji)人員(yuan)使用(yong)計(ji)算機程序(xu)(xu)實現(xian)熱交換器的分析或設(she)計(ji),但采用(yong)計(ji)算機程序(xu)(xu)進行分析或設(she)計(ji)時,除應滿(man)足本標準要(yao)求外,還應確認∶
a. 所(suo)采用(yong)程序(xu)中技術假定的合理性;
b. 所采用程(cheng)序對設計內(nei)容(rong)的適應(ying)性;
c. 所采(cai)用程序輸入參(can)數及輸出結果用于工程設計的正確性(xing)。
一(yi)、范(fan)圍
1.1 本標(biao)準(zhun)規(gui)定了金屬制熱交(jiao)換器(qi)(qi)的(de)通用要求,并規(gui)定了管殼式熱交(jiao)換器(qi)(qi)材(cai)料、設計、制造(zao)、檢(jian)驗、驗收及(ji)其安裝(zhuang)、使(shi)用的(de)要求。
1.2 本(ben)標準(zhun)的通用(yong)要(yao)求適用(yong)于(yu)管殼(ke)式熱(re)(re)交(jiao)換(huan)器(qi)及其他(ta)結構型式熱(re)(re)交(jiao)換(huan)器(qi),本(ben)標準(zhun)的所有內容適用(yong)于(yu)管殼(ke)式熱(re)(re)交(jiao)換(huan)器(qi)。
1.3 本(ben)標(biao)準(zhun)適用的設計壓力
a. 管殼式熱交(jiao)換器的設計(ji)壓力(li)不大于35MPa;
b. 其他結構型式(shi)熱交換(huan)器的設計壓力(li)按相應引(yin)用標準確定。
1.4 本標(biao)準適用的(de)設(she)計溫度∶
a. 鋼材不得(de)超過GB150.2—2011列入材料的(de)允(yun)許使用溫度范圍;
b. 其(qi)他金屬材料按相應(ying)引用標準中列(lie)入材料的允許使用溫度確定。
1.5 本標準中(zhong)管殼式熱(re)交換器(qi)適用的(de)(de)公稱(cheng)直(zhi)徑不大于4000mm,設計壓(ya)力(MPa)與(yu)公稱(cheng)直(zhi)徑(mm)的(de)(de)乘積(ji)不大于2.7×104。
1.6 超出1.5條(tiao)范圍的管殼式熱交換器,可參照本(ben)標準進行(xing)建造。
1.7 本標準不適(shi)用于下(xia)列熱交換器
a. 直接火(huo)焰(yan)加(jia)熱(re)的熱(re)交換器(qi);
b. 煙道式(shi)余(廢)熱鍋爐
c. 核能(neng)裝置中存(cun)在中子(zi)輻射損傷失效風險(xian)的熱交換器(qi);
d. 非金屬制熱交換器
e. 制冷空調行(xing)(xing)業(ye)中另有(you)國家標準成行(xing)(xing)業(ye)標準的熱交換器。
1.8 熱交換器界(jie)定范圍∶
a. 熱交(jiao)換器與外(wai)部管道連(lian)接
①. 焊接連(lian)接的第一(yi)道環向(xiang)接頭坡口端(duan)面
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. 接管、人孔(kong)(kong)、手孔(kong)(kong)等的(de)承壓封頭、平蓋(gai)及其緊固件
c. 非(fei)受壓元(yuan)件(jian)與(yu)受壓元(yuan)件(jian)的連接(jie)焊縫
d. 直接連接在(zai)熱(re)交換器(qi)上的非受壓元件如支座(zuo)、墊板等e) 安裝在(zai)熱(re)交換器(qi)上的超壓泄放裝置。
二、規(gui)范性引用文件(jian)
下列文件對于本(ben)文件的(de)(de)(de)應(ying)用(yong)是必不可少的(de)(de)(de)。凡是注(zhu)日期的(de)(de)(de)引用(yong)文件,僅注(zhu)日期的(de)(de)(de)版本(ben)適用(yong)于本(ben)文件。凡是不注(zhu)日期的(de)(de)(de)引用(yong)文件,其最新版本(ben)(包括(kuo)所(suo)有的(de)(de)(de)修(xiu)改(gai)單)適用(yong)于本(ben)文件。
GB150.1——2011 壓力容器(qi) 第(di)1部分(fen)∶通用要求
GB150.2——2011 壓力(li)容器 第2部(bu)分材料
GB150.3——2011 壓(ya)力容(rong)器 第3部分設(she)計(ji)
GB150.4——2011 壓力容器 第(di)4部分∶制造、檢驗和驗收
GB/T1527-2006 銅及銅合金(jin)拉制管
GB/T 1804 一(yi)般(ban)公差未注公差的(de)線性(xing)和角度(du)尺(chi)寸(cun)的(de)公差
GB/T 2882——2013 鎳及鎳合金管
GB/T 3625—2007 換(huan)熱器及冷(leng)凝器用鈦及鈦合金管
GB 5310 高壓(ya)鍋爐用無縫(feng)鋼管
GB/T 5313—2010 厚度方向性能鋼板
GB 6479 高壓化肥設備(bei)用無(wu)縫(feng)鋼管(guan)
GB/T 6893—2010 鋁及鋁合金拉(軋)制無(wu)縫管
GB/T 8890-2007 熱交換器用鋼合(he)金無縫管
GB 9948 石(shi)油裂化用無縫鋼(gang)管
GB 13296 鍋爐、熱交換器用不銹鋼無縫鋼管
GB 16749 壓力(li)容器波(bo)形影脹節(jie)
GB/T 21832 奧氏體鐵素體型雙相不銹鋼焊接(jie)鋼管
GB/T 21833 奧氏體-鐵素體塑雙相不銹鋼(gang)無縫鋼(gang)管
GB/T 24590 高效換熱器用(yong)特型管
GB/T 2453 鍋爐和熱交(jiao)換器用(yong)奧氏體不銹鋼(gang)焊接鋼(gang)管(guan)
GB/T 26283—2010 鋯及鋯合(he)金無(wu)縫管材
GB/T 26929 壓力容器(qi)術語(yu)
GB/T 28713(新有部分) 管殼式熱(re)(re)交(jiao)換器用強化(hua)傳(chuan)熱(re)(re)元件
GB/T 29463(新有部分)管殼式熱(re)交(jiao)換(huan)器用生片
GB/T 29465 浮(fu)頭式(shi)熱(re)交換(huan)器用外頭蓋側法蘭
NB/T 47002(所有部分)起力容器用爆炸焊接(jie)復合板(ban)
NB/T 47003 (JB/T 4735.1)鋼制焊接常壓容器(qi)
NB/T 47004 (JB/T 4752)板式熱交換(huan)器
NB/T 47006(B/T/4757)鋁(lv)制板(ban)翅式熱(re)交換器
NB/T 47007(JB/T4758)空冷式熱交換器
NB/T 47011 鋯(gao)制壓力容器
NB/T47013.100JB/T430.10)承(cheng)壓設備(bei)無(wu)損檢(jian)測 第10部分∶銜接時差(cha)法超聲檢(jian)測
NB/T 47014(JB/T 4708)承壓(ya)設備焊(han)接(jie)工藝評定
NB/T 47019(所(suo)有部分)鍋爐、熱(re)交(jiao)換(huan)器用管(guan)訂貨技術(shu)條件
NB/T 47020 (JB/T4700)壓力容器法(fa)蘭分(fen)類(lei)與技術(shu)條件
NB/T 47021(JB/T 4701) 甲型平焊法蘭
NB/T 47022(JB/T 4702)乙型平焊法蘭(lan)
NB/T 47023(JB/T 4703)長頸(jing)對焊法(fa)蘭
NB/T 47024(JB/T4704)非金屬(shu)軟(ruan)墊(dian)片
NB/T 47025(JB/T 4705)纏(chan)繞墊片
NB/T 47026(JB/T 4706)金屬(shu)包墊(dian)片(pian)
NB/T 47027(JB/T4707)壓力容器(qi)法蘭用緊固件
NB/T 47041——2014(JB/T 4710)塔式容器(qi)
JB/T 4711 壓力容器涂敷(fu)與(yu)運輸包裝(zhuang)
JB/T4712.1 容器支(zhi)座 第1部分∶鞍式支(zhi)座
JB/T 4712.3 容器支座(zuo) 第(di)3部分∶耳式支座(zuo)
JB/T4730(所有部分)承壓設(she)備(bei)無損檢測
JB4732—1995 鋼制壓(ya)力容器————分析(xi)設計(ji)標準(2005年確認)
JB/T4734 鋁制焊接容器
JB/T4745 鈦制焊接容(rong)器
JB/T4751 螺旋板式換(huan)熱器
JB/T4755 銅(tong)制壓(ya)力容(rong)器
JB/T 4756 鎳及鎳合金制壓力容器(qi)
HG/T 20592 鋼(gang)制管法蘭(PN系列)
HG/T 20615 鋼(gang)制管法蘭(Class系列)
TSGR 0004-2009固定(ding)式壓力容器安全技(ji)術監察規程
三、術語和定義
GB150.1-2011 GB/T 26929 界定的以及(ji)下列術(shu)語和定義適用(yong)于本文件
3.1 公稱(cheng)直徑 nominal diameter DN
a. 卷制、鏡(jing)制圓(yuan)筒,以內(nei)徑(mm)作(zuo)為管(guan)殼(ke)式熱交換器的(de)公稱直徑
b. 管材制圓筒,以外徑(mm)作為(wei)管殼式(shi)熱交換器(qi)的公稱直(zhi)
c. 釜(fu)(fu)式重(zhong)沸(fei)(fei)器,以管(guan)箱(xiang)內(nei)(或外)徑(jing)(mm)作為釜(fu)(fu)式重(zhong)沸(fei)(fei)器的(de)公稱直(zhi)徑(jing)
3.2 換熱面積(ji)heat transfer arca A
a. 計算(suan)魏熱(re)(re)面積(ji),以換熱(re)(re)管(guan)外徑(jing)為基準,扣除不參與換熱(re)(re)的(de)(de)換熱(re)(re)管(guan)長度后(hou),計算(suan)得到的(de)(de)外表面積(ji),m2
b. 公(gong)稱換熱而積(ji)(ji),圓整為整數(shu)后的計算換熱面積(ji)(ji),m2。
3.3 公稱長度 nominal length LN
以換熱管(guan)(guan)的(de)長度(m)作為管(guan)(guan)殼式熱交換器的(de)公稱長度。換熱管(guan)(guan)為直管(guan)(guan)時(shi),取直管(guan)(guan)長度;換熱管(guan)(guan)為U形(xing)管(guan)(guan)時(shi),取U形(xing)管(guan)(guan)直管(guan)(guan)段(duan)的(de)長度。
3.4 管程(cheng)和殼程(cheng) tubeside & shellside
a. 管程——介質流經換熱(re)管內的(de)通道(dao)及與其相貫(guan)通部(bu)分。
b. 殼程————介(jie)質流經換熱管外的通道及與(yu)其相貫(guan)通部分。
c. 管程數Nt———介質沿換熱管長度方向往、返的次(ci)數。
d. 殼程數Ns————介質在殼程內(nei)沿換熱(re)管(guan)長度方向(xiang)往、返的(de)次數。
3.5 Ⅰ級(ji)管束 grade I bundle
換熱(re)管(guan)(guan)外徑(jing)的允許偏差符(fu)(fu)合(he)(he)表(biao)6-6、管(guan)(guan)板(ban)(ban)管(guan)(guan)孔直徑(jing)及(ji)允許偏差符(fu)(fu)合(he)(he)表(biao)6-10、折流(liu)板(ban)(ban)和支持板(ban)(ban)管(guan)(guan)孔直徑(jing)及(ji)允許偏差符(fu)(fu)合(he)(he)表(biao)6-22的鋼制管(guan)(guan)束。
3.6 Ⅱ級(ji)管束 grade Ⅱ bundle
換(huan)熱管外徑(jing)的(de)允(yun)許(xu)偏(pian)差符(fu)(fu)合(he)表(biao)6-7、管板管孔直(zhi)徑(jing)及允(yun)許(xu)偏(pian)差符(fu)(fu)合(he)表(biao)6-11、折(zhe)流板和支(zhi)持(chi)板管孔直(zhi)徑(jing)及允(yun)許(xu)偏(pian)差符(fu)(fu)合(he)表(biao)6-23的(de)鋼制(zhi)管束。
3.7 強度脹(zhang)接 strength expansion
換(huan)熱管與(yu)管板的賬接連接強度滿足換(huan)熱管軸向(拉或壓)機械和溫差(cha)載(zai)荷設(she)計要求并保證密封性能(neng)的脹(zhang)接。
3.8 貼(tie)脹(zhang) light expansion
為消除換熱(re)管(guan)與管(guan)板(ban)管(guan)孔之間縫隙的輕度(du)脹接。
3.9 強度焊接 strength weld
換(huan)熱(re)管與(yu)管板的焊(han)接(jie)(jie)連接(jie)(jie)強度滿足換(huan)熱(re)管軸向(拉(la)或壓)機械和溫差載荷設計要求并保證密封性能(neng)的焊(han)接(jie)(jie)。
3.10 密封焊(han)接 seal weld
僅保證換(huan)熱管(guan)與管(guan)板(ban)連接(jie)(jie)不泄漏的焊(han)接(jie)(jie)。
3.11 內孔焊 tabes welded to backside of tubesheet
換熱管與管板之間在殼程側(ce)以對(dui)接(jie)焊(han)縫(feng)形成對(dui)接(jie)接(jie)頭或(huo)鎖(suo)底(di)接(jie)頭的焊(han)接(jie)。
四、通用(yong)要求(qiu)
4.1 通則
4.1.1 熱交換器應(ying)符(fu)合本(ben)(ben)標(biao)準的通用要求,并應(ying)遵守國家頒布的有關法律(lv)、法規和安(an)全(quan)技術(shu)規范。本(ben)(ben)標(biao)準的符(fu)合性(xing)聲明(ming)見(jian)附錄A。
4.1.2 管殼(ke)式(shi)熱交換(huan)(huan)器應(ying)符(fu)合本標(biao)準(zhun)的要求(qiu),其他結構型式(shi)熱交換(huan)(huan)器隙應(ying)符(fu)合本標(biao)準(zhun)通用(yong)要求(qiu)外,還(huan)應(ying)符(fu)合下列相應(ying)標(biao)準(zhun)的要求(qiu)
a. JB/T 4751《螺旋板式(shi)換熱(re)器(qi)》
b. NB/T47004(JB/T4752)《板式熱交換(huan)器》
c. NB/T47006(JB/T4757)《鋁制板(ban)翅式熱交換器》;
d. NB/T 47007(JB/T 4758)《空(kong)冷式熱交換器》。
4.1.3 采用鋁、鈦、銅、鎳和鋯等其他金屬(shu)制管殼式熱交換器(qi)或受(shou)壓(ya)元(yuan)件除(chu)應(ying)符合本(ben)標準(zhun)要(yao)求外,還應(ying)符合下列相應(ying)標準(zhun)的要(yao)求
a. JB/T 4734《鋁制(zhi)焊接容器》;
b. JB/T 47454鈦制焊接容器》;
c. JB/T 4755《銅制壓(ya)力容(rong)器》
d. JB/T 4756《鎳及鎳合(he)金制壓力容(rong)器》
e. NB/T47011《鋯(gao)制(zhi)壓力容器(qi)》。
4.1.4 熱交換器的設計、制造單位應建立健全的質量管理(li)體系并有效運行。
4.1.5 TSGR0004—2009管轄范圍內的(de)(de)熱交換器,其設計(ji)、制造(zao)、安(an)裝(zhuang)和使用虛接受特種設備(bei)安(an)全監察(cha)機構的(de)(de)監察(cha)。
4.1.6 對不能按(an)照GB150.3—2011、本標準及相(xiang)應(ying)引用(yong)標準進行(xing)設計(ji)計(ji)算(suan)的熱(re)交(jiao)換(huan)器或受壓元件,可(ke)按(an)GB150.1—2011中4,1.6規定的方(fang)法進行(xing)設計(ji)。
4.1.7 設計壓力(li)低(di)于0.1 MPs及真空度低(di)于0.02 MPa的(de)熱交換(huan)器或(huo)受(shou)壓元件,可(ke)按NB/T 47003.1 (JB/T4735.1)及本標準的(de)有關規定(ding)進(jin)行設計。
4.2 資格與職(zhi)責
4.2.1 資格
TSG R0004—2009管轄范圍內的熱交換器,其設計、制造單位(wei)應持有相應的特種設備許(xu)可(ke)證。
4.2.2 職責
4.2.2.1 用(yong)戶或(huo)設計委托(tuo)方的職責(ze)
熱交換器的用戶或設計委托方(fang)應(ying)以正式(shi)書畫形式(shi)向設計單位提出設計條件(UDS—User'sDesign Specification),且至少應(ying)包含以下(xia)內容
a. 設計所依據的(de)主(zhu)要標準和(he)規范(fan);
b. 操作(zuo)參數(包括(kuo)工作(zuo)壓力、工作(zuo)溫度范圍(wei)、液位高度、接管載荷以及循環載荷等);
c. 使用地及其自(zi)然(ran)條件(包括環(huan)境溫度、抗震設防烈(lie)度、風(feng)載荷和雪載荷等);
d. 介質組分與(yu)特性
e. 預期使(shi)用(yong)年限(xian)
f. 幾何參數和管(guan)口方位
g. 鋼制管束等級
h. 設計需(xu)要(yao)的其他必(bi)要(yao)條件。
4.2.2.2 設計(ji)單位的職責
熱交換(huan)器的(de)設計單位至少應包含以下職(zhi)責(ze)∶
a. 應(ying)對設(she)計(ji)文件的(de)正(zheng)確(que)性和完整性負責(ze);
b. 熱交(jiao)換器的(de)設計文件(jian)至少應包括(kuo)強度計算書、設計圖樣、制造技術條件(jian)、風險評估報告(相關法規或設計委托方要(yao)求時),必(bi)要(yao)時還應包括(kuo)安裝與使(shi)用(yong)維修說明;
c. TSGR0004—2009管轄范(fan)圍內熱(re)交(jiao)換(huan)器的設(she)計總(zong)圖應(ying)蓋(gai)有特種設(she)備設(she)計許可印章;
d. 應(ying)(ying)在設計(ji)使用年限(xian)內(nei)保(bao)存(cun)管殼(ke)式熱(re)交換(huan)器的(de)全(quan)部(bu)設計(ji)文件,其(qi)他結構(gou)型(xing)式的(de)熱(re)交換(huan)器設計(ji)文件的(de)保(bao)存(cun)要求按(an)相應(ying)(ying)標準執行。
4.2.2.3 制造單(dan)位的職責
熱交換器的(de)制造單位至(zhi)少(shao)應包(bao)含以下職(zhi)責∶
a. 制造(zao)(zao)單(dan)位應按照設(she)計(ji)文件要(yao)求進行(xing)(xing)制造(zao)(zao),如需要(yao)對(dui)原(yuan)(yuan)設(she)計(ji)進行(xing)(xing)修改,應取(qu)得原(yuan)(yuan)設(she)計(ji)單(dan)位同意修改的書面文件,并且對(dui)改動部位作出詳細記載;
b. 制(zhi)造(zao)(zao)單位在(zai)熱交換(huan)器(qi)制(zhi)造(zao)(zao)前應制(zhi)定完善的(de)質量(liang)計劃,其內(nei)容至少應包括熱交換(huan)器(qi)或(huo)元件的(de)制(zhi)造(zao)(zao)工藝(yi)控(kong)制(zhi)點(dian)、檢驗項目和合格指標(biao);
c. 制造(zao)單位的檢查部門在熱交換器制造(zao)過程中和完工后,應(ying)按標準、圖樣和質量計(ji)劃的規定對(dui)熱交換器進行各項檢驗(yan)和試驗(yan),出(chu)具相應(ying)報告,并對(dui)報告的正確(que)性和完整性負責(ze);
d. 制造單位在(zai)檢(jian)驗合格后(hou),應出(chu)具(ju)產(chan)品質(zhi)量合格證;
e. 制造單位對其(qi)制造的每臺(tai)管殼式熱交換器(qi)產(chan)品應(ying)在設計使(shi)用(yong)年限內至少保存下列技(ji)術文件∶
①. 質(zhi)量計劃(hua)
②. 制造(zao)工(gong)藝圖或制造(zao)工(gong)藝卡
③. 產品質量(liang)證明文件;
④. 焊接工藝(yi)(yi)和熱處理工藝(yi)(yi)文件
⑤. 標(biao)準中允許制(zhi)造單位選擇的檢驗、試(shi)驗項(xiang)目記(ji)錄(lu);
⑥. 制造過程中及完工(gong)后的檢查(cha)、檢驗、試驗記錄;
⑦. 原設計(ji)圖(tu)和(he)竣工圖(tu)
f. 其他結構型式的(de)熱交換(huan)器制造技術文件的(de)保存要(yao)求應按相應標(biao)準執行。
4.3 工藝計(ji)算
4.3.1 設計條件(jian)
4.3.1.1 熱(re)交換(huan)器(qi)的(de)用戶或設計委(wei)托方應(ying)以正武(wu)書(shu)畫(hua)形式(shi)向設計單位提出工藝(yi)設計條件,且至少應(ying)包含以下內容(rong)
a. 操作(zuo)數據,包括流量(liang)、氣相分率、溫(wen)度、壓力、熱負荷等
b. 物性數據(ju),包括介(jie)質(zhi)密度、比熱、黏度、導熱系數或(huo)介(jie)質(zhi)組(zu)成等。
c. 允許阻力(li)降;
d. 其(qi)他,包括操作彈性(xing)、工況、安(an)裝要求(幾(ji)何參(can)數(shu)、管口方(fang)位(wei))等。
4.3.1.2 管殼式(shi)短交換器的(de)數(shu)據表參見附錄B表B.1。
4.3.2 選型與計(ji)算
4.3.2.1 熱交(jiao)換器的選型(xing)應(ying)考慮下(xia)列(lie)因素(su)
a. 合理選擇熱交換器型式及基本參數,滿足傳熱、安全可靠性及能效要求
b. 考慮經濟性,合理(li)選材(cai)
c. 滿足熱交換器安(an)裝,操作、維修(xiu)等要求(qiu),
4.3.2.2 熱(re)交(jiao)(jiao)換器(qi)工藝計(ji)算時應進行優(you)化,提高換熱(re)效率(lv),滿足工藝設(she)計(ji)條(tiao)件(jian)變(bian)求(qiu)。管殼式熱(re)交(jiao)(jiao)換器(qi)無相變(bian)傳(chuan)熱(re)計(ji)算參見附(fu)錄B。需要時管殼式熱(re)交(jiao)(jiao)換器(qi)還應考慮流體誘發振動,計(ji)算參見附(fu)錄C。常見流體的物理性質散據線(xian)見附(fu)錄D.污垢(gou)熱(re)阻參見附(fu)錄E,金屬導熱(re)系數參見附(fu)錄F 。
4.4 設計一般規定
4.4.1 載荷
4.4.1.1 設計(ji)時(shi)應考慮以下載荷∶
a. 內壓(ya)(ya)、外壓(ya)(ya)或最(zui)大壓(ya)(ya)差
b. 膨脹量不同引起的(de)作用(yong)力
c. 液(ye)柱靜壓力,當液(ye)柱靜壓力小于設計壓力的(de)5%時(shi),可(ke)忽略不(bu)計。
4.4.1.2 需(xu)要(yao)時(shi),還應考慮下列載荷
a. 熱交(jiao)換器自重(zhong)及正常工(gong)作條件下(xia)或耐壓試驗狀態下(xia)內(nei)裝介質的重(zhong)力載荷
b. 附屬(shu)設備及隔熱材料、襯里、管道、扶梯、平臺等的重力載荷(he);
c. 風載荷、地震載荷、雪載荷
d. 支座及其他型(xing)式支承件的反(fan)作用力(li)
e. 連(lian)接管道(dao)和(he)其他部件的(de)作用(yong)力
f. 溫度梯度引(yin)起(qi)的作(zuo)用力(li)
g. 沖擊(ji)載(zai)荷,包括壓力急劇波動引起(qi)的沖擊(ji)載(zai)荷、流體沖擊(ji)引起(qi)的反力等(deng);
h. 運輸或(huo)吊裝時的作用(yong)力(li)。
4.4.2 設計(ji)壓力(li)或計(ji)算壓力(li)
設(she)計壓力或計算壓力的確定應符(fu)合(he)以下規定∶
a. 熱(re)交(jiao)換(huan)器上(shang)裝有超壓泄放裝置(zhi)時,應按GB150.1—2011附錄B的規定(ding)確定(ding)設計壓力;
b. 熱(re)交換器各(ge)程(壓(ya)力室)的設計壓(ya)力應按各(ge)自最苛(ke)刻(ke)的工作工況(kuang)分別確(que)定;
c. 如熱交換器存在負(fu)壓操作,確定元件計算壓力時應考慮在正常工作情況(kuang)下可能出現的最大壓力差;
d. 真(zhen)空(kong)(kong)側的設計(ji)壓(ya)力按承受外壓(ya)考慮;當裝(zhuang)有安全控制裝(zhuang)置(如(ru)真(zhen)空(kong)(kong)鑿(zao)放閥)時(shi),設計(ji)壓(ya)力取(qu)(qu)1.25倍的最(zui)大內外壓(ya)力差,或0.1 MPa兩者中(zhong)的較低(di)值;當無安全控制裝(zhuang)置時(shi),取(qu)(qu)0.1 MPa。
e. 對于同時受各(ge)程(壓(ya)力(li)室(shi))壓(ya)力(li)作用的元件,且(qie)在(zai)(zai)全壽命期(qi)內(nei)均(jun)能保證不超過(guo)設定壓(ya)差(cha)時,才可以技壓(ya)差(cha)設計(ji)(ji)(ji)(ji),否則應(ying)分別(bie)按(an)各(ge)程(壓(ya)力(li)室(shi))設計(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)力(li)確定計(ji)(ji)(ji)(ji)算(suan)壓(ya)力(li),并(bing)應(ying)考慮可能存在(zai)(zai)的最(zui)苛刻的壓(ya)力(li)組(zu)合;按(an)壓(ya)差(cha)設計(ji)(ji)(ji)(ji)時,壓(ya)差(cha)的取值還應(ying)考慮在(zai)(zai)壓(ya)力(li)試驗過(guo)程中(zhong)可能出現的最(zui)大壓(ya)差(cha)值,并(bing)應(ying)在(zai)(zai)設計(ji)(ji)(ji)(ji)文件中(zhong)明確設計(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)差(cha),同時應(ying)提出在(zai)(zai)壓(ya)力(li)試驗過(guo)程中(zhong)保證壓(ya)差(cha)的要求。
4.4.3 設計溫度
設計溫度的確(que)定應符合以下規(gui)定∶
a. 熱(re)交換器的(de)各強度(du)(du)(du)壓力室)股計(ji)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)應按各自最苛刻的(de)工作工況分(fen)解確定(ding);各部分(fen)在工作狀態下的(de)金屬溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)不同時,可分(fen)別(bie)設定(ding)設計(ji)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du);殼程(cheng)(cheng)設計(ji)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)、管程(cheng)(cheng)設計(ji)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)分(fen)別(bie)為殼程(cheng)(cheng)殼體、管箱殼體的(de)設計(ji)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)
b. 設計(ji)溫度不(bu)夠低于(yu)元件(jian)(jian)金(jin)屬(shu)(shu)在工作狀態(tai)可能(neng)(neng)達(da)到的(de)(de)最(zui)高溫度;對于(yu)0℃以下的(de)(de)金(jin)屬(shu)(shu)溫度,設計(ji)溫度不(bu)得高于(yu)元件(jian)(jian)金(jin)屬(shu)(shu)可能(neng)(neng)達(da)到的(de)(de)最(zui)低溫度;在任(ren)何情況下,元件(jian)(jian)金(jin)屬(shu)(shu)的(de)(de)表面溫度不(bu)得超過材料的(de)(de)允許使用溫度
c. 對于同時受兩側介(jie)質(zhi)溫(wen)度作(zuo)用的元件(jian)應按其(qi)金屬溫(wen)度確定設計(ji)溫(wen)度。
d. 元件的金屬溫(wen)度通過以下(xia)方法確定
①. 傳熱計算求得。
②. 在已使用的同類熱交換器(qi)上測定。
③. 根據介質(zhi)溫度并結合(he)外(wai)部條件確定。
4.4.4 工(gong)況組合(he)
對有不(bu)同(tong)工(gong)作(zuo)工(gong)況(kuang)(kuang)的熱交換器(qi),應(ying)按(an)最苛(ke)刻的工(gong)況(kuang)(kuang)設計;必要時還應(ying)考慮(lv)不(bu)同(tong)工(gong)況(kuang)(kuang)的組(zu)合,并在圖樣或相應(ying)技術(shu)文件(jian)(jian)中流明各工(gong)況(kuang)(kuang)操(cao)作(zuo)條(tiao)件(jian)(jian)和設計條(tiao)件(jian)(jian)下(xia)的壓力和溫度(du)值。
4.4.5 厚度附加量
4.4.5.1 厚度(du)附加量按寒(4-1)確定
C=C1+C2 ……………………………(4-1)
式中
C————厚(hou)度(du)附加(jia)量,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 板材或(huo)管材的(de)(de)厚度負偏(pian)差應符合相應材料標準的(de)(de)規(gui)定。
4.4.5.3 為防止熱交換器元件(jian)由于腐(fu)蝕、機械磨損而導致(zhi)厚度削弱減(jian)薄,應(ying)考慮腐(fu)蝕裕(yu)量∶
a. 對有均(jun)勻腐(fu)蝕(shi)(shi)或(huo)磨損的元件,應根據預期的設計(ji)使用(yong)年限和介質對金屬材(cai)料的腐(fu)蝕(shi)(shi)速率(及磨蝕(shi)(shi)速率)確定腐(fu)蝕(shi)(shi)裕量(liang)
b. 各元件受到(dao)的(de)腐蝕程度不同(tong)(tong)時,可采用不同(tong)(tong)的(de)腐蝕裕量;
c. 介質為(wei)壓縮(suo)空氣、水蒸氣或(huo)水的碳素銅或(huo)低合金銅制熱交換器(qi),腐(fu)蝕(shi)裕量不小于1mm。
4.4.5.4 管殼式(shi)熱交換器元件(jian)腐蝕裕量的考慮原則∶
a. 管板、浮頭(tou)法蘭和球冠形封頭(tou)的(de)兩面均應考慮腐蝕裕量
b. 管(guan)箱(xiang)平(ping)蓋、凸形封頭(tou)、管(guan)箱(xiang)和(he)殼體內表面(mian)應(ying)考(kao)慮腐蝕(shi)裕量;
c. 管板(ban)和管箱平(ping)蓋上開槽時,可將高出隔板(ban)槽底面的(de)金屬作為腐蝕(shi)裕(yu)量,但(dan)當腐蝕(shi)裕(yu)量大于(yu)精(jing)深(shen)時,還應加(jia)上兩者(zhe)的(de)差值。
d. 設備法蘭(lan)和管法蘭(lan)的內(nei)徑面應考慮腐蝕(shi)裕量
e. 換(huan)熱管、鉤(gou)圈、浮頭(tou)螺栓和縱向隔板(ban)一般不考慮腐(fu)蝕裕量
f. 分程隔板的兩面(mian)均應(ying)考慮腐蝕(shi)裕量
g. 拉桿、定距管、折(zhe)流板和支持(chi)板等非受壓元件(jian),一(yi)般不(bu)考慮腐蝕裕量(liang)。
4.4.5.5 其他結(jie)構型式(shi)的熱(re)交(jiao)換器(qi)以及鋁(lv)、鈦(tai)、銅、鎳和鋯等其他金屬制熱(re)交(jiao)換器(qi)的腐(fu)蝕裕量(liang)按相(xiang)應引用標準的規定確定。
4.5 許用應(ying)力
4.5.1 材(cai)料應按(an)GB150.1——2011表(biao)1、表(biao)2的(de)規(gui)定確定許用應力(li)。
4.5.2 受(shou)壓元件(jian)用(yong)鋼材的(de)許(xu)用(yong)應(ying)力值應(ying)按GB150.2—2011選(xuan)取,鋁、鈦、銅、鎳和(he)鋯等其(qi)他金屬的(de)許(xu)用(yong)應(ying)力值應(ying)按相應(ying)引(yin)用(yong)標(biao)準選(xuan)取。
4.5.3 復(fu)合銅板的許用應(ying)力(li)應(ying)按GB 150.1—2011中(zhong)4.4.3確定。
4.5.4 圓(yuan)筒許用軸向壓縮應(ying)(ying)力應(ying)(ying)按GB1 50.1—2011中4.4.5和相(xiang)關標準(zhun)的規定確(que)定。
4.5.5 需要考慮地震(zhen)載(zai)(zai)荷或風載(zai)(zai)荷與(yu)4.4.1中其他(ta)載(zai)(zai)荷相(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(guan)標準的(de)規定(ding)。
4.6 焊(han)接(jie)接(jie)頭分類與(yu)焊(han)接(jie)接(jie)頭系數
4.6.1 管殼式熱(re)交換(huan)器受(shou)(shou)壓(ya)元(yuan)件之間的(de)(de)焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)分為A、B、C、D四類,非受(shou)(shou)壓(ya)元(yuan)件與受(shou)(shou)壓(ya)元(yuan)件的(de)(de)焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)為E類,如(ru)圖4-1所(suo)示。其他結(jie)構型式熱(re)交換(huan)器的(de)(de)焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)按相應(ying)標(biao)準規定。
4.6.2 焊(han)接(jie)接(jie)頭系數φ應根據對(dui)接(jie)接(jie)頭的焊(han)縫(feng)形式及無(wu)損檢測的長度比例確定。
4.6.3 鋼制管殼式熱交換器焊(han)接接頭系(xi)數(shu)按表4-1選(xuan)取。
4.6.4 對于無法進行(xing)無損檢測(ce)的(de)固定管板式熱交換器殼程圓筒的(de)環向焊(han)接接頭,應采用氬弧焊(han)打(da)底或沿焊(han)縫(feng)根(gen)部(bu)全長有緊貼基本金屬的(de)墊板,其(qi)焊(han)接接頭系數φ=0.6。
4.6.5 對于換熱管與(yu)管板連接的內孔焊,進行100%射(she)線(xian)檢(jian)測時焊接接頭系數(shu)(shu)φ=1.0,局部射(she)線(xian)檢(jian)測時焊接接頭系數(shu)(shu)φ-0.85,不進行射(she)線(xian)檢(jian)測時焊接接頭系數(shu)(shu)φ=0.6.
4.6.6 鋁、鈦、銅、鎳和(he)鋯等(deng)其他金屬的焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭系數按相應引用標準(zhun)的規(gui)定。
4.7 耐壓試驗
4.7.1 管殼式熱(re)交(jiao)(jiao)換器耐壓(ya)(ya)試(shi)驗的要求(qiu)和試(shi)驗壓(ya)(ya)力應符(fu)合GB150.1—2011中4.6的要求(qiu),其他(ta)結構型式熱(re)交(jiao)(jiao)換器耐壓(ya)(ya)試(shi)驗的要求(qiu)和試(shi)驗壓(ya)(ya)力應符(fu)合相關標準的要求(qiu)。
4.7.2 耐(nai)壓試(shi)驗的(de)種類和要求應在圖樣上注(zhu)明。
4.7.3 按壓差設(she)計(ji)的(de)熱交換器,應在圖樣上(shang)提出壓力試驗時升、降壓的(de)具體要(yao)求(qiu)。
4.7.4 對于(yu)(yu)管(guan)程(cheng)設(she)計壓(ya)力高(gao)于(yu)(yu)殼程(cheng)設(she)計壓(ya)力的管(guan)殼式熱(re)交換器,應在圖樣上提出(chu)管(guan)頭的試(shi)驗方法和(he)壓(ya)力。
4.8 泄(xie)漏試驗
4.8.1 泄漏試驗應符(fu)合(he)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)圖樣上注明。
五、材料(liao)
5.1 總(zong)則(ze)
5.1.1 管殼(ke)式熱交換器鋼(gang)制受(shou)壓(ya)元件的鋼(gang)號及(ji)其(qi)標準、附加(jia)技術要(yao)求、限定范圍(壓(ya)力和(he)溫度等)及(ji)許用應力應符合GB150.2—2011及(ji)其(qi)附錄A、附錄D的規定,高溫性能參(can)考值參(can)見GB150.2—2011 附錄B。
5.1.2 管殼(ke)式熱交換器(qi)受壓(ya)元(yuan)件用(yong)鋼、鈦、銅、鎳和鋯(gao)等其(qi)他(ta)金屬材料(liao),其(qi)技術要(yao)求(qiu)、限定范圍(牌號、壓(ya)力和溫(wen)度等)及(ji)許用(yong)應力,虛符合TSGR0004——2009及(ji)本標(biao)準引(yin)用(yong)標(biao)準的規(gui)定。
5.2 圓筒及(ji)封頭
用(yong)于(yu)制造管殼式熱(re)交換(huan)器圓筒或封頭的材料應符合GB150.1—2011引(yin)用(yong)標(biao)準(zhun)和(he)GB150.2—2011 的有關規定(ding)。
5.3 管(guan)(guan)板、管(guan)(guan)箱(xiang)平(ping)蓋、法蘭
5.3.1 鍛件
用于(yu)制造管板(ban)、管箱平蓋、法蘭的鋼鍛(duan)件(jian)(jian)應符(fu)合GB150,2—2011第6章的規定,鍛(duan)件(jian)(jian)級別不得低(di)于(yu)Ⅱ級。
5.3.2 板材
5.3.2.1 用(yong)(yong)于(yu)制(zhi)造(zao)管(guan)板(ban)、管(guan)箱(xiang)(xiang)平(ping)蓋、設備法蘭(lan)的(de)板(ban)材應(ying)符合(he)GB150.1—2011引(yin)用(yong)(yong)標準和GB150.2—2011 的(de)有(you)關規定。帶凸肩的(de)管(guan)板(ban)、內孔焊管(guan)板(ban)和管(guan)箱(xiang)(xiang)平(ping)蓋(GB150.3—2011表5-10中序號11~14的(de)平(ping)蓋)采用(yong)(yong)軋制(zhi)板(ban)材直接加(jia)(jia)工制(zhi)造(zao)時,碳素銅(tong)、低(di)合(he)金鋼厚度方向性能級(ji)別不應(ying)低(di)于(yu)GB/T5313—2010中的(de)Z35級(ji),并在設計文(wen)件(jian)上提出附加(jia)(jia)檢(jian)驗要求(qiu)。
5.3.2.2 復(fu)合(he)管(guan)板(ban)可(ke)采用堆焊或爆炸焊接復(fu)合(he)板(ban)。當(dang)采用爆炸焊接復(fu)合(he)板(ban)時,應(ying)符合(he)NB/T47002.1~47002.4中(zhong)B1級(ji)的要求;當(dang)換熱管(guan)受軸向(xiang)壓(ya)應(ying)力時,宜采用堆焊復(fu)合(he)管(guan)板(ban)。
5.3.3 襯層
5.3.3.1 管箱平蓋、法蘭可(ke)采(cai)用(松式)襯(chen)層(襯(chen)板、襯(chen)環)復合(he)結構。
5.3.3.2 襯層復合結構不得使用于下列場合∶
a. 設計溫(wen)度(du)高于300℃;
b. 工(gong)作(zuo)過程中(zhong),存(cun)在真空工(gong)況
c. 介(jie)質毒性程度為(wei)極度或高度危害。
5.4 換熱管
5.4.1 鋼制換(huan)熱(re)(re)管(guan)應符(fu)合GB150.2—2011和本標(biao)準第4章引用標(biao)準的規(gui)定,常(chang)用換(huan)熱(re)(re)管(guan)特性參(can)見附錄G,常(chang)用換(huan)熱(re)(re)管(guan)牌號及要求見下列管(guan)材標(biao)準。
a. GB/T 1527《鋼及銅合金拉(la)制管(guan)》
b. GB/T 2882《鎳(nie)及鎳(nie)合金管》
c. GB/T 36250換熱(re)器(qi)及冷(leng)凝器(qi)用鈦及鈦合金管)
d. GB 50100高壓鍋(guo)爐用無縫鋼管
e. GB6430高壓化肥設備用無(wu)縫鋼(gang)管
f. GB/T 6893《鋁及鋁合金拉(軋)制無縫管》
g. GB/T8890熱(re)交(jiao)換器用銅合金無(wu)縫管》;
h. GB9948(石油裂化用無(wu)縫鋼(gang)管》
i. GB13296《鍋(guo)爐、熱(re)交換器用不(bu)銹(xiu)鋼無(wu)縫(feng)鋼管(guan)》;
j. GB/T 21832《奧氏(shi)體-鐵(tie)素體型雙(shuang)相不銹鋼焊(han)接鋼管》
k. GB/T21833《奧氏體-鐵素體型(xing)雙相不銹鋼無縫鋼管》;
i. GB/T 24593《銅爐(lu)和熱交換器用奧(ao)氏體不銹鋼(gang)(gang)焊接鋼(gang)(gang)管》;
m. GB/T26283《鋯(gao)及鋯(gao)合金無(wu)縫(feng)管材》;
n. NB/T 47019.1~47019.8《鍋爐、熱交換器用管(guan)訂貨技術條件(jian)》。
5.4.2 允(yun)許采用符(fu)合(he)下列標準的強化傳熱管(guan),其使用范圍和基管(guan)材料還(huan)應符(fu)合(he)GB150.2—2011及相關標準的規定
a. GB/T 24590《高效換熱器(qi)用特(te)型管》;
b. GB/T 28713.1《管(guan)殼式熱交換器用強化傳熱元件 第1部分∶螺紋管(guan)》;
c. GB/T 28713.2《管(guan)殼式(shi)熱(re)交換器用(yong)強化傳熱(re)元件(jian) 第(di)2部分∶不(bu)銹鋼波紋管(guan)》;
d. GB/T 28713.3《管(guan)殼式熱(re)交(jiao)換器用強化傳熱(re)元件 第3部分∶波節管(guan)》。
5.4.3 GB/T 24593.GB/T 21832中(zhong)的(de)焊接(jie)銅管(guan)用作換熱管(guan)時,還應符合GB150.2—2011中(zhong)5.2的(de)有關規定。
5.4.4 鋯及鋯合金無縫管(guan)(guan)用作(zuo)換熱管(guan)(guan)時,應符合GB/T26283—2010中(zhong)一(yi)般工業熱交換器用管(guan)(guan)材的規(gui)定。
5.4.5 超出(chu)5.4.1引用標(biao)準中換(huan)熱管的(de)材料時,應(ying)符(fu)合(he)TSG R0004—2009中2.10的(de)規定,且應(ying)符(fu)合(he)NB/T47019.1~47019.8的(de)要求(qiu)。
5.5 螺(luo)柱(含螺(luo)栓)和(he)螺(luo)母用鋼棒
5.5.1 螺柱(含(han)螺栓)和螺母用銅棒的標準、銅號、使用狀態、許用應力(li)及力(li)學性能試驗等,均應符合GB150.2—2011第7章(zhang)的規定。
5.5.2 管殼式熱交換器設備法蘭(lan)的緊(jin)固(gu)件(jian)可按NB/T470270B/T4707)選用。
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