一分加热器结构设计

1、DN1000 一分加热器的结构设计摘要： 本课题详细介绍了换热器的设计与制造过程, 它以流体的物性参数和生产量要求为基础, 利用传热过程基本原理、 通过计算确定固定管板式换热器的基本型式。依据GB150-1998钢制压力容器和GB151-1999管壳式换热器等标准对换热器各零部件结构与强度进行设计，包括筒体、管箱、 封头、折流板及管板等，管板是连接壳体、管束和管箱，并承受压力和热膨胀以及来自此三部件载 荷的主要部件。特别的，对于管板，我们分析了其危险截面应力并加以校核，保证其安全性。在加 工制造方面， 用简单的流程图将各零部件的加工与装配次序表现得清晰明了，对管子与管板的连接、管孔的加工提出了

2、更详细具体的要求。关键词 :固定管板式换热器；管板；折流板；封头Abstract ： The present paper detailedly introduces the design and manufacture process of fixed plate heat exchanger. It' s model is defined based on the physical parameters of fludidthaen amount which is requiredin production, making use of calculation of fundamen

3、tals about heat transfer process. Then, designe the structure and strength about most of components in heat exchanger, including a thick-shaped part of the body, the case of tube pass, head , baffle, tube sheet and so on, according to the standards, such as GB150-1998 Steel Pressure Pessels and GB15

4、1-1999 Tubular Heat Exchangers. Tubesheet is the most important part, which is used to connect shell, tube bundle and channeland bear pressure, temperature load and other loads. Especially, about tube sheet, it is calculated 、 integrated and calibrated about stress,in order to security. In the secti

5、on of manufacture,there is a simaple flow chart that clearly show the order of manufacture and installation of spare parts. And there are some concrete requirements about the joint of tube to tube sheet and manufacture technology of tube sheet.Key words: Fixed plate heat exchanger; Tube sheet; Baffl

6、e; head 第一章 引 言1.1 概述1.1.1 换热器在工业中的应用 换热设备是使热量从热流体传递到冷流体的设备，使化工、炼油、动力、食品、轻工、原子能、制药、机械及其他许多工业部门广泛使用的一种通用设备。在化工厂中，换热设备的投资约占总投 资的10%20%在炼油厂中，约占总投资的35%40%目前国内使用的换热器多为列管换热器和螺旋板换热器。它的主要特点是管内外换热面积相等。这样当交换系数相差较大的交换介质在管内外进行热量交换时，由于其不平恒性而达不到理想的交 换目的，换热效率相对较低。管壳式换热器主要由换热管束、壳体、管箱、分程隔板、支座等组成。换热管束包括换热管、 管板、折流板、支持

7、板、拉杆、定距管等。换热管可为普通光管，也可为带翅片的翅片管，翅片管 有单金属整体轧制翅片管、双金属轧制翅片管、绕片式翅片管、叠片式翅片管等，材料有碳钢、低 合金钢、不锈钢、铜材、铝材、钛材等。壳体一般为圆筒形，也可为方形。管箱有椭圆封头管箱、 球形封头管箱和平盖管箱等。分程隔板可将管程及壳程介质分成多程，以满足工艺需要。新型换热设备结构及材料研究及过程装备CAD/CAE/CAM技术研究方向以工程流体力学、传热学、应用力学为理论基础，集过程、工艺、结构于一系统之中，进行了优化与综合研究，推出了传 统挡板管壳式换热器的换代产品。首次系统地研究和论述了“纵流壳程换热器”的流体力学、传热 性能及强化

8、机理，组合结构的设计强度分析，强化换热管及管束制造，结构性能的模糊优化，管束 的动力和计算机辅助设计及仿真模拟技术。从理论上为新型“纵流壳程换热器”技术的发展与工程 应用奠定坚实基础。第二章 换热器的选型2.1 选型的基本原则2.1.1 换热器类型的选取因为管壳式换热器单位体积具有的传热面积较大以及传热效果较好,特别是固定管板式换热器结构简单、紧奏、能承受较高的压力,造价低 ,管程清洗方便 , 管子损坏时易于堵管或更换 .所以选取固定管板式换热器。2.1.2 介质流向的确定 若传热面积不变，采用逆流时可使加热流体的消耗量降低。可节省操作费，故在设计或生产使用中应尽量采用逆流换热。设计参数中已给

9、定换热面积,因此介质流向确定为逆流 .2.1.3介质流程的选择根据固定板式换热器流体流径的选择原则，尿液应走管程，水蒸汽走壳程2.1.4换热管的结构尺寸易结构的液体宜采用较大的管径，而设计参数中的尿液易结垢，并且有气-液两相流的工艺流体,所 以选用GB8163中0 25mm x 2.5mm规格的管子一般取L/D为4-6m,所以管子的长度取 4.5m.2.1.5管子的排列和管心距的确定管子按等边三角形排列，管板的强度高，流体走短路的机会少，且管外流动扰动较大，因而对流传热 系数较大，相同的壳程内可以排列更多的管子 .所以管子按等边三角形排列。管心距 t=(1.31.5)d。所 以 t=32mm2

10、.1.6管壳程数及管子数所需管子的数量 N=A/L n do =230/4.5 x 3.14 x 0.025=650管板利用率nN650=Di=1000=0.73( )2 ( )21.05t1.05 32管板利用率在0.70.85的范围内，管数适合.管子选用10钢。取管程数为2,则每程的管子数为325因为温度差校正系数0 t >0.8,壳程数取为1o2.1.7折流板排列与间距单壳程的换热器仅需设置横向折流板，横向折流板同时兼有支撑传热管，防止产生振动的作用.此处选择弓形折流板，其结构简单，性能优良.具有横向折流板的换热器不需另设支撑板.弓形流板的排列采用水平装配，这样可造成流体的强烈扰动

11、，传热效果好。取弓形流板切去圆缺的高度为壳体内径的20 %即弓形折留板的高度为800mm折流板间距取壳体内径的30%即折流板间距为 300mm第三章结构设计3.1筒体的计算 计算厚度S=PcDi/(2Z t 0 -Pc)=1.43x 1000/(2 x 170x 0.85-1.43)=4.97(mm)设计厚度Sd=S+C2=6.97(mm)名义厚度Sn=Sd+C1+ 圆整=12(mm)有效厚度Se=S n-C1-C2=9.75(mm)水压实验压力 Pt=1.25Pc Z / Z t=1.25x 1.43 x 仁 1.79(Mp)设计温度下圆筒的计算应力Z t=pc(Di 7=1.43 (100

12、09.75)二了彳如卩玄26e2 7.75Z t值应小于或等于Z ： =170x 0.85=144.5 MPa满足要求设计温度下圆筒的最大允许工作压力P沪水压实验应力校核2二十=2 9.75 170 °85 =2.79MPa(Dj ' e)1000 9.75Z T=Pt(Di+Se)/2Se=1.79(1000+9)/2 x 9.75=92.3(Mp)92.3Mp< 0.9 Z 0 s=0.9 x 325 x 1=292.5(MP)3.2管板的计算与应力校核管板是管壳式换热器的主要部件。管板的设计是否合理对确保换热器的安全运行、节约金属材料、降低制造成本是至关重要的。此

13、次设计的固定管板式换热器的管板是依据GB151-1999中计算与校核的。表1固定管板式换热器管板尺寸DD1D2D3D4D5bfd2螺柱数量1195114010981000108510005230M2736假定管板的有效厚度为57mm,管板的腐蚀欲量 C2=2mm,管程分程隔板槽深Hi =4mm,壳程结构槽深H 2 =4mm则管板的公称厚度 T n =57+2+4=63mm用管板的公称厚度和管板的设计温度确定管板的许用应力Z 卩七，管板的设计温度T p =200 °C管板采用16Mn锻件 Z tP=135Mpa3.2.1法兰力矩(a) 垫片 查垫片标准JB/T4704 2000,石棉橡

14、胶板垫片垫片外径Dgo=1087mm垫片内径Dgi=1037mm垫片系数m=2.5垫片比压力y=20Mp垫片基本密封宽度bo=( D go - D gi )/4=(1087-1037)/4=12.5mm因b o > 6.4mm垫片有效密封宽度b=2.53 . bo =8.94mm垫片压紧力 '作用中心圆直径 Dg= D go -2b=1087-2X 8.94=1069mm(b) 螺栓载荷螺栓材料选用 40MnB根据GB150-1998表4-7螺栓材料在常温下的许用应力Z b=212MPak螺栓材料200C的许用应力Z bt=165MPa 预紧状态下需要的最小螺栓载荷W=3.14D

15、 Gby=3.14 X 1069 X 8.94 X 20=600170N操作状态下需要的最小螺栓载荷2W=0.785X 1069 X 2.5+6.28 X 1069 X 8.94 X 2.5 X 2.5=2617774N(c) 螺栓面积预紧状态下所需螺栓面积Wa2t2Aa= =600170/212=2831mm 2 Ap=Wp/ Z b =2617774/165=15865 mm2 ；b所需螺栓面积 Am取Aa和Ap的最大值 Am=15865 mm2M27螺栓强度计算直径d=26.1mm实际螺栓面积 A b =0.785 X 26.1 2X 36=19251mm(d) 螺栓设计载荷预紧状态下螺

16、栓设计载荷W=Z b X( Am + A b) /2=212 X( 15865+19251) /2=3722296N操作状态下螺栓的设计载荷W=Wp=2617774N(e) 法兰力矩管程压力操作工况下法兰力矩Mp=Fd X LD+Ft X Lt+FG X LGFd =0.785D i2Pt=0.785 X 10002X 1.98=1554300N2 2 2 2Ft =0.785(D G-Di )Pt=0.785 X (1069 -1000 ) X 1.98=221893NFg =6.28 DGbmPt=6.28 X 1069X 8.94 X 2.5 X 1.98=297083NLD =(D b

17、-Di-合 1)/2=(1140-1000-32)/2=54mmLt = D b /2-( D i + DG)/4=1140/2-(1000+1069)/4=52.75mmLg=( Db - DG)/2=(1140-1069)/2=35.5mmMp=1554300X 54+221893 X 52.75+297083 X 35.5=10618350 N mm 基本法兰力矩 Mm=AmLG Z b =15865 X 35.5 X 212=119399990 N mm 壳体法兰应力系数Y=10.76 (按K=1195/1000=1.195查图9-57 )3.2.2换热管稳定许用应力换热管回转半径 i

18、= 1 .do2 （do - 2、；t）2 =3.75mm4换热管受压失稳当量长度Lcr=300mm换热管材料在设计温度下的屈服点Z 0.2 tt=165MPa换热管材料在换热管平均金属温度下的弹性模量Ett =186000MPa系数 Cr=2 186000165=149 Lcr/i=300/3.75=80v Cr换热管稳定许用应力 Z cr=卜0.2t (1 _ Lcr /i片遁仆 80) =60.4MPa22Cr 22如493.2.3参数和系数计算壳体圆筒内径面积 A = X 10002 =785000mm4壳体圆筒金属横截面积As=n S s(Di+ S s)=3.14 X 12X (1

19、000+12)=38132 mm 2换热管金属横截面积 na=n n S t(do- S t)=650 X 3.14 X 2.5 X (25-2.5)=114806 mm 换热管有效长度 L=4500-2 X 57=4386mm管束模数Kt= EtnaLDi186000 1148064386 1000=4868MPa12E Pt = 196000MPa1.318 1000'186000 11480657' 196000X0.4X4386X57管板材料在管板设计温度下的弹性模量 管板强度削弱系数n =0.4热管加强系数k= 1.318 Di- |：Etna；Ep L、=4.912

20、沿隔板槽一侧的排管根数,n ' =27 隔板槽两侧相邻管中心距，Sn=44mm布管区内未被换热管支撑的面积，对于三角形排列Ad= n ' S(Sn-0.866S)=27 X 32X (44-0.866 X 32)=15115 mm2 管板步管区面积 At=0.866nS 2 +Ad=0.866 X 650 X 32 2+15115=591524 mm2 管板步管区当量直径Dt= . 4At = , 4 591524 =868mmV 兀 3.14系数p t= Dt/Di=868/1000=0.868管板周边不布管区无量纲宽度k=K(1- p t)=4.912 X (1-0.868

21、)=0.648法兰外径Df=1195mm法兰宽度b f =(Df-Di)/2=(1195-1000)/2=97.5mm管箱法兰厚度 S f " =68mm法兰颈部大端厚度S 1 =32mm法兰颈部小端厚度S 2=20mm管箱圆筒厚度S h =12mm管箱法兰材料在管程设计温度下的弹性模量E ct=196000MPaS h /Di=0.0014S f " /Di=0.0068查 GB151 图 9-56 得 3 ” =0.00001管箱旋转刚度12 疋 196000 沃 97 5 2 父 68Kf ” =丄 讨 2196000 9八5 (仝旦)3 + 0.0000仆 1960

22、00 =7 46121000 +97.51000取壳体法兰厚度S f " =63-4-2-3=54mm壳体厚度S s=12mm壳体材料在平均金属温度下的弹性模量Es=191685MPaS s/Di=12/1000=0.012S J' /Di=54/1000=0.054查 GB151 图 9-56 得 3 / =0.00065壳体旋转刚度心/=丄2 191685 975(2 54)3 . 0.00065 191685 =13.9121000 +97.51000旋转刚度无量纲参数二 Kf'二 13.9Kf0.00234Kt 4x4868管板开孔后面积A1=A-n n do

23、2 /4=785000-650 X 3.14 X 252 /4=466093mm2入=A1/A=466093/785000=0.594Q=E na/E sAs =189600 X 114806/191685 X 38132=2.978=n a /A仁 114806/466093=0.246a= 0.4060.6Q =0.4+0.6/0.594+0.6 X 2.978/0.594=4.42= 0.406 Q 0.4 ： =0.4+0.6/0.594+2.978/0.594+0.4 X 0.246=6.52按 K=4.912按 K=4.9122 =m1/KKf =0.18/4.912 X 0.00

24、23=15.93m10.18Kf =0.0023 查 GB151 图 9-58 得 m仁0.18 查图 9-59 得 G2=3.6M仁=0.00282K(Q G2)2 4.912 (2.978 3.6)Q=2.978 查 GB151 图 9-61 得 m2=2.65 查 GB151 图 9-60 得 G3=0.72£ =Kf /(Kf G3) -0.0023/1=0.528丄 Kf' c 13.90.03 -Kf"7.46(a )第一种计算工况(壳程压力作用下无温差的工况)丫 =0.0, =0.0当量组合压力Pc=Ps-Pt(1+ 3 )=1.43MPa有效压力组合

25、Pa= a $ Ps- a七Pt+ 3 Y Ett(0.0023+0.072 ) =0.03 Kf '13 9心Mf =AM =汇 0.528 = 0.987.46Kf "Ps=1.43MPa Pt=0.0MPa 不记入热膨胀差。=4.42 X 1.43=6.32- 4Mm4 119399990M m= 337机Di Pa 0.594 汶江"000 汉 6.32M =M m+( ：M )M 1 =0.04+0.528 X 0.0028=0.042u =2 M =15.93 X 0.042=0.66m1 m2 0.18 0.66 2.65m1.161+u1+0.663

26、m 3 0.4 1.16G1e=0.284K4.912G1=max(G1e,G1l),当 m> 0 时，按 K 和 m查图 9-62 实线，得 G1e>G1lG1=g1e=0.284基本法兰力矩系数管板边缘力矩系数管板边缘剪切系数管板总弯矩系数= 0.04管板布管区周边剪切应力系数1管板径向应力系数；r =4 1 1 ： 1 1 0.66 .p0.0634 Q+G2 42.978+3.6(1： )G11(10.66) 0.2840.072QG2 42.9783.6管板布管区周边处径向应力系数仁如)3 空° 0空=0.0454K Q+G2 44.9122.978 + 3.6

27、壳体法兰力矩系数 Mws 二 Mm-( Mf )M1 =0.03 0.04-0.98 0.0028 =-0.00150.594000、2()=170.3MPa0.4管板径向应力or = rPa乙(2) 2=0.072 x 6.32管板材料在设计温度下的许用应力tZ r w 1.5 z p管板布管区周边处径向应力kPacr'-'1 -A=135MPa=1.5 X 135=202.5MPa管板布管区周边剪切应力(63合格k ¥(Zm)(2)m 2m20.594 6.320.6480.6481000、20.045 1(、21.16)()0.41.162 1.1663=51.

28、8MPaZ r 1.5 Z pt =202.5MPa Pa / Dt、 n p= p( )=n pw 0.5壳体法兰应力:二Di 2 ':二-f YMws Pa()=46f' 40.4Z pt =0.5 X 135=67.5MPa合格°.°63 (詈心咙合格10.76 (-0.0015) 0.594 6.32 (00) 2 =-16.3MPa54Z f w 1.5 Z ft=1.5 X 135=202.5MPa 合格A 入(1+u),785000 0.594x(1 + 0.66) ccc-cPa6.322.978 3.6壳体圆筒轴向应力As Q G2 381

29、322.978 - 3.6=19.5MPaZ cw Q Z ct=0.85 X 170=144.5MPa 合格换热管轴向应力 t=2(Pc-匸2Q Pa) 1 (1.43-36 0.66 2.978 6.32)PQ+G20.1582.978 +3.6=-0.89MPa Z t w 1.0 Z tt=1.0 X 101=101MPa 合格crta-0 89汽 176 6换热管与管板连接拉脱力q=00.57 MPa叱ol 3.14 汉 25 汉3.5qw 0.5 Z tt =0.5 X 10仁50.5MPa合格结论：第一种计算工况全部应力合格。经计算其余三种工况也满足要求。第四章管束的振动计算及防

30、振设计33假设水蒸气流量为 30000 kg / h,密度为?1=15kg/ m ,尿液的密度为 2 = 1020 kg/m4.1计算横流速度计算各排换热管之间的总间隙量b1,其中第六排换热管的总间隙量血最小b10=bmin =2 X b|0 +28X B=2X 40.5+27 X 7=270mm进,出口处的横流速度V1 =Q3600bmin 11 1300003600 0.27 0.393 15二 5.24m/s折流板间的横流速度 V26.85m/s3600bminl 巴3600.20.154.2计算卡曼旋涡频率节径比S =32 =1.28,排列角为30° .查的St=0.19.d

31、o 25进，出口处的卡门旋涡频率为：fv1 = S也=0.19 竺4 39.8Hzdo0.0254.4折流板间的门旋涡频率为v2 =StV2 =0.196.85 -52.06Hzdo0.0254.3计算紊流抖振主频率T=S=0.032m,l=S sin60 ° =0.0277m. 进,出口处的紊流抖振主频率为V1dod。2：t13.05(1-)20.28=lTTV2dodo2：t22 -3.05(1-)0.28=lTT计算声频5.24 0.0250.025、23.05 (1)0.28 =63.5 Hz0.0277 0.0320.0326.85 0.0250.025、23.05 (1)

32、0.28 =83.07 Hz0.0277 0.0320.0320 47水蒸气的定压比热与定容比热的比值=一=1.3 取水蒸气的压缩系数Z=10.3615 =352m/S4.5nc 1 352声波为fc176Hz2D 2"换热管的固有频率换热管刚性较差的部位在折流板的缺口处跨数 n =7折流板缺口区跨距管板与相邻折流板间的距离换热管材料的弹性模量 E=186000MPa,故：l = 600mmh = 393mm l = 693mm换热管空管质量 叫=1.39 kg/m管内流体质量叶口©乜二 °.°22 侦 103“32kg/m查得附加惯性系数CM管外流体虚

33、拟质量m。4= 1.572o »1CM二 °.°252 15 "0074kg/m4=1.72 kg/m因 K2 =l2 /l =0.693/0.6 =1.155> K1, n -7,查图得 =11.4换热管一阶固有频率.<E(d。4 -dj4)：186000 況(254 204)35.3。，35.3 11.4176.5Hz单位管长质量 m4m1m。ml441.72 0.6声速为 cm。0 Z Ps"100。13 1.434.6临界横流速度排列角为30° ,节径比为1.28的管束，查表得b值为0.5假设换热管的对数衰减率:=

34、0.03,则、s =m、/ Jd。2 =1.72 0.03/15 0.0255.5SKc =6.53(0.9) =6.53 (1.28 -0.9) = 2.48doVc1 = Kc fidoyb =2.48176.5 0.025 5.505 = 25.6m/s4.7结论(1) 由于 f“/fc=39.8/176 =0.23 v 0.8fv2 / fc= 52.06/176 = 0.3 v 0.8ft1/fc= 63.5/176 二 0.36 v 0.8ft2 / fc= 83.07/176 二 0.47 v 0.8故不会发生振动。(2) 由于V)= 5.24 v Vc1V2 =6.85 v V

35、c1故管束不会发生振动。(3) f“ / £ =39.8/176.5 = 0.23 v 0.5fv2 / f1 v 0.5ft1 / f1 v 0.5ft2 / f1 v 0.5故在壳程流体进出口处及折流板缺口区管束不会发生振动。第五章 焊接工艺设计5.1主要受压元件的材料选择及其可焊性评价与焊接材料选择说明5.1.1材料的选择(1) 筒体材料的选择根据壳程设计压力和操作温度 ，选择筒体的材料为 16MnR 16MnR是一种低碳低合金钢，合金元 素含量少(总量不超过 3 %),具有优良的综合力学性能，其强度、韧性、耐腐蚀性、低温和高温性 能均优于相同含碳量的碳素钢。采用16MnR不仅

36、可以减小容器的厚度，减轻重量，节约钢材，而且能解决换热器在制造、检验、运输、安装中因厚度太大所带来的各种困难。(2) 管板材料的选择管板材料选择16Mn锻件，16Mn是低合金结构钢，它具有良好的综合力学性能、焊接性能及低温冲击韧性，冷冲压及可切削性均好，和A3号钢相比，成分上仅多了一点锰，除具有同样好的塑性和焊接性外，而屈服强度却提高50%左右，耐大气腐蚀约提高20-38% ，低温冲击韧性也比A3钢优越，但其缺口敏感性较碳钢大，在有缺口存在时，疲劳强度比A3钢低，且易产生裂纹，故在加工时应引起注意。这种钢一般在热轧或正火状态下使用，正火后可改善钢材的塑性、低温冲击 韧性或冷压成型等加工性能。(

37、3) 管箱、补强圈材料的选择为了材料准备和焊接的方便，管箱、补强圈材料材料也选用16MnR(4) 法兰材料的选择法兰的材料也选用 16Mn锻件。5.1.2材料的可焊性评价金属材料的可焊性是一项极其重要的工艺性能，可以按不同标准或不同角度来衡量其可焊性。 通常把金属材料在焊接时形成裂纹的倾向及焊接接头区脆化的倾向作为评价金属材料可焊性的主要 指标。下面用碳当量 CE来评定可焊性。CE v 0.4%时，钢材塑性良好，淬硬倾向不明显，可焊性好。一般不会产生裂缝。CE在0.40.6%之间，钢材塑性下降，强度增加，淬硬倾向明显，可焊性较差。工件应采取焊前预热，焊后缓冷等工艺防止裂缝。CE>0.6%

38、，钢材塑性较低，强度较高，淬硬倾向很强，可焊性不好。工件焊前经预热到较高温度，焊接时采取减少焊接应力和防止开裂的工艺措施，焊后还应进行热处理，确保焊接接头质量。(1) 16Mn 锻件0.13 辽C 0.191.2 n 乞1.60.2 乞 Si 0.6Cr 乞 0.3 Ni 乞0.3 Cu 乞 0.25w(CE) =0.13 咚6空竺3=0.42515CE的值和0.4相差不大，所以16Mn(2) 16MnR钢板0.13 _C 乞0.191.2 - Mn -1.6锻件的可焊性比较优良。0.2 岂 Si 乞 0.6w(Ce) =0.1312 =0.33Ce V 0.4，所以16MnR钢板可焊性优良。

39、5.1.3焊接材料的选择根据焊接材料的设计原则，在保证焊接接头与母材相同的高温蠕复强度和抗淬化性的前提下改 善其焊接性，即提高其抗裂性，应使用与母材成份基本相同的同类焊材，而且异种钢的焊接一般选 用与较低强度等级钢材相匹配的焊条。焊接采用电弧焊，16MnR间用J507焊条，16MnR与碳钢，碳钢与碳钢间用J427焊条.管子与管板的焊接用 ERNi207焊条.第六章固定管板式换热器的零件加工6.1.1封头的备料及加工换热器选用标准封头，这是因为封头中心有最大的拉应力。赤道边缘有最大的压应力（拉应力与压应力相等），标准封头带有一定的直边高度，使连接处的边缘应力不至发生在焊缝上，直边高度的大小随公称

40、直径和壁厚的不同而不同。封头展开直径由经验公式得出，=1.21D i + 2h展开直径超出钢板的宽度，根据GB150之规定，封头拼缝进行100 %X射线探伤，合格级别同容器壳体相应的对接 接头，且各条焊缝间距大于 3倍钢板厚度，且100mm还由于GB150对封头的规定，即封头成型后最 小厚度不低于图纸中标注的厚度减去钢板的负偏差，考虑到封头压制成形的减薄量，一般采用比图纸标注尺寸略厚的钢板制造封头封头在冲压过程中，由于毛坯钢板边缘的相互挤压，使封头的直边部分增长且参差不齐，多余部分必须切除，同时将封头端面加工出焊接坡口，以便与筒节焊接切割边缘可以用氧气切割或机械加工为保证坡口尺寸及边缘整齐 ，

41、在立式车床上进行加工，多余部分过长，可先进行切割再车削加工对于起包，凹陷和划痕等缺陷，当其深度不超过件厚的10 %，且最大不超过3mm时，可将其磨平，需保证平滑过度图6.1封头冲压过程1上冲模2压边圈3封头坯料4下冲环5脱件装置6.1.2壳体的加工1.筒体加工该换热器属于n类容器 ，筒体是管壳式换热器中最重要的承压零件，一般用钢板制作国产钢板宽度为1.8m或1.5m（进口钢板有宽度为 2.1m），长为8m，故对于筒体直径大于 570mm的，常需以多节 筒体拼接而成，其制作工艺过程为：（1）落料按图纸展开尺寸划落料尺寸线，展开方向为钢板轧制方向，除在一块钢板上划出套料尺寸线外，尚应划出两块650

42、 X 125mni式板尺寸线.然后按线用剪板机或气割下料 （2）冷作 在筒体展开两端面上铳出焊接坡口，通常坡口角度为25°，误差0.1,直边尺寸为1mm如图6.3。 清除杂质；在筒体钢板的两展开端面的三个面上，按焊接坡口图所示尺寸打磨（包括试板），去除氧化皮，油污等垃圾，以便后面的筒体纵缝焊接。 预弯；预弯可在各种压力机上进行 ，如下图，它是利用一副圆心相同的上下模具 ，在强大 的压力（油压）下，使钢板端部产生塑性变形而弯成的 ，不同R的筒体应选用不同的上下模具 ，由于钢 板的冷作后还会产生弹性形变，故所选模具的R应小于筒体的R 预弯也可以在三辊卷板机上进行。 轧圆；将预弯后的钢板放

43、入三辊卷板机中，使钢板在下辊带动下左右反复滚动，逐渐使之弯曲形成圆筒状，然后松开上辊轴承，使筒体退出。 固定；点焊外部纵缝区域，使之固定（3）电焊两块试板分别与筒体点焊固定，使两板间的拼缝与筒体纵缝在同意直线上，拼缝间隙0 1 mm然后用自动焊机，对包括试板在内的筒体内直缝用同样的电流电压一次焊成。接着再焊包括试板在内的筒体外直缝。（4）表面清理对筒体内外进行喷砂（小铁丸）处理，去除氧化皮，并清除焊渣。(5) 对试板进行加工与检验对焊缝作100 %射线拍片探伤，并对试板作机械性能实验，合格后方可进行下一节筒体焊接。(6) 冷作将筒体放入三辊卷板机中再次滚圆，并用榔头对通体作圆度修整。(7) 检

44、验对筒体作_20 %的直缝X射线探伤检查。以上是第一节筒体制作工艺过程，其长度尽1.5m,以同样的方法制作第二，三节筒体。6.1.3管板的备料与加工1.管板加工(1) 落料：按图纸外圆尺寸线放工艺余量每边约5mm划出落料尺寸线，按线切割落料。(2) 车削：在车床上夹住下图的端面侧外圆，按图纸尺寸车外圆 Ga：b b'的凸肩B端面，并在凸肩面上按尺寸起出两条 0.5 X 60°的圆环形三角槽，此槽是管板法兰与关箱法兰的密封槽。(3) 车削：将工件掉头，车床卡盘夹住外圆 Ga,车端面A至总厚度尺寸，并车出G c c'的凸肩。(4) 划线：在A端面上划中心十字线。(5) 以:：9外圆及A平面为基准定位，装上管孔钻模板，对准周边上所划的十字线夹紧在钻床上用钻头逐个钻出管孔，再车管孔双面