固定管板式换热器

1、固定管板式换热器的设计学生：库勇智，化学与环境工程学院指导教师：王小雨，江汉大学摘要换热器是用来在流体间交换热量的装置，在化学专业中具有非常重要的地位，被使用于化工各行业中。由于其中固定管板式换热器管板和壳体是一体构造，具有结构简单、造价十分便宜的优点，所以被普遍的使用。这篇设计说明书上面着重说明了换热器的换热面积、各个设计压力和设计温度以及接管等数据参数。根据上面所给的数据和换热器类型来对换热器的各个零部件，即换热管根数，尺寸、排列方式，壳体和管箱、封头等等，最后校核、压力试验，根据工艺结构选出材料，最后作图。本设计说明书的每一部分都是完全参照GB150-2011压力容器和GB151-201

2、4热交换器中固定管板式换热器的有关标准来计算、校核和选型的。关键词管壳式换热器；固定管板式换热器；加热器AbstractHeatexchangerisadeviceforexchangingheatbetweenthefluidsandinchemistryhasaveryimportantposition,isusedinthechemicalindustry.Becauseofthefixedtubeplateheatexchangertubeplateandtheshellisanintegralstructure,withhastheadvantagesofsimplestructur

3、e,lowcostadvantages,sobewidelyuse.Thedesignspecificationaboveillustratesthechangeoftheheatexchangeareaoftheheatexchanger,eachdesignpressureandtemperatureandoverdataparameters.Accordingtothedatagivenaboveandtheheatexchangertypeheatexchangerparts,i.e.theheatexchangetubenumber,size,arrangement,shelland

4、tubebox,head,andsoon,finallychecking,pressuretest,selectedaccordingtoprocessstructurematerials.Finally,drawing.ThedesignspecificationisstrictlyaccordingtoGB150-2011<pressurecontainer>andheatGB151-2014<exchangeris>fixedtubeplateheatexchangeroftherelevantprovisionsofthecalculation,selectio

5、nandchecking.KeywordsShellandtubeheatexchanger；fixedtubeheatexchanger；heater摘要1目录3符号说明5第一章绪论6第1.1节换热器的分类6第1.2节固定管板式换热器的特点6第二章换热器的工艺设计7第2.1节各部件的材料7第2.2节换热器的工艺条件7第2.3节估算设备尺寸8第三章结构强度设计与校核9第3.1节壳体和管箱的厚度计算9第3.2节封头的计算11第3.3节垫片12第3.4节螺栓12第3.5节法兰13第3.6节开孔补强的计算14第3.7节压力试验15第四章零部件的选型16第4.1节换热管的型式和尺寸16第4.2节折流板

6、17第4.3节定距管和拉杆18第4.4节防冲板19第4.5节接管20第4.6节管箱22第4.7节管板的结构尺寸22第4.8节封头23第4.9节螺栓的选型24第4.10节鞍座的选取24第五章换热器的连接形式26第5.1节传热管与管板的连接26第5.2节管板与壳体的连接27第5.3节管板与法兰的连接28第六章换热器的制造、检验及安装28第6.1节总体制造工艺28第6.2节筒体的制造29第6.3节封头的制造30第6.4节管板的制造31第6.5节管束的制造31第6.6节折流板的制造32第6.7节换热器的质量检测32第6.8节装配32第6.9节油漆、包装33总结34致谢34参考文献35符号说明符号意义单

7、位4许用应力MPat(T计算应力MPaC厚度附加量mmC钢材厚度偏差mmC2腐蚀裕量mmD圆筒内直径mmPj最大允许工作压力MPaPC计算压力MPaE材料的弹性模品Pa小焊缝系数S计算厚度mmSd设计厚度mmSn名义厚度mmSe启效厚度mmm垫片系数mmye比压力MPaA补强截面积2mmB补强后效范度mmF压力NK椭圆形封头形状系数M力矩N.mm第一章绪论换热器的工作原理是换热器中管程、壳程流体由于温度不同而产生热交换，流体来达到升高或降低温度的目的。在我们熟悉和掌握它的特点，以及按照它的相关的一些生产方法，才可以对换热器进行合理的设计和选型。目前换热器在我国化工行业中得到广泛的应用，所以其制

8、造工艺的提高、设计的优化可大大提高化工企业的效益。1.1 换热器的分类换热器根据工作原理、结构特点及使用用途进行分类，常见的分类方法如下图1-1所示：,蓄热式换热器f套管式换热器管壳式换热器换热器的分类间壁式换热器一板式换热器螺旋板式换热器,混合式换热器交叉流换热器图1-1换热器的分类1.2 固定管板式换热器的特点常见的固定管板式换热器结构特点如下图1-2所示，管束和管板相连，管板和壳体焊接在一起。优点：结构简单、制造价格低廉、承压能力强、结构紧凑，管程的清洗比较方便，管子损坏时更换方便；缺点：管束和壳体壁温相差很大时会产生的热应力。这种换热器一般用于物料清洁以及不容易结垢并清洗方便、管程与壳

9、程温差不大或者壳体中流体压力不是很高小于600kpa的场合。1折微竹板l2时束，3凭悻*4时头，5掇Th&管板图1-2固定管板式换热器结构图固定管板式换热器制造及检验应符合GB150-2011压力容器，GB151-2014管壳式换热器中的标准来进行。第二章换热器的工艺设计1.1.2 各部件的材料固定管板式换热器的主要零部件选用的材料如下表2-1:表2-1选材元件名称材料状态标准号供货状态壳体Q245R板材GB9948固溶换热管20管材GB/T13296-2007固溶管板Q345R锻件2014E-46-02固溶管箱Q245R板材GB713-2007固溶管箱法兰Q245R板材HG20592

10、-2009固溶壳程接管20板材GB/T9948-2006固溶筒体法兰Q245R锻件HG20592-2009固溶管程接管S30408板材GB/T13296-2007固溶管箱法兰Q245R锻件HG20592-2009固溶2.2换热器的工艺条件设计条件：壳程管程工作介质：蒸汽水设计温度：152C80C工作温度：135C80C设计压力：0.6MPa0.6Mpa工作压力：0.56Mpa0.58Mpa焊缝系数：0.850.85腐蚀余量：1mm0mm换热面积：15M1) 设备尺寸的估算1 计算传热管数NT用传热管规格为625x2.5x2000mm（无缝钢管还有19x2和38x2.5,使用的只用前两种），传热

11、管数N为:用小管径可加大传热面积、符合本换热器结构紧凑的特点、耗材少经济实惠、也能提高传热系数，但是小管径流体阻力大，不便清洗，易结垢堵塞。一般大直径管子用于黏性大或污浊的流体，小直径管子用于较清洁的流体。S15Nt=96根（符合）（2-1）二doL二0.0252式中：d0一换热管外径。S一换热面积。L一换热管长。Nt换热管总数。1 排管方式换热管的排管方式如下图2-1所示，正三角形、正方形、转角正方形、转角正三角形四种方式。各种排列方式都有其各自的特点：（1）正三角形排列：排管密集，流体湍流好，用得最为普遍；（2）正方形排列：清洗比较方便，但传热效果不好；（3）转角正方形：和以上直排列比较，

12、可稍微提高一些传热系数。考虑到给出设计条件和工艺要求，本设计选用正三角形的排管方式。1 换热器的传热管如果按正三角形排列，壳程直径D计算如下：取管心距t=1.25do（焊接法）（化工原理上277页）t=1.3x25=32（mm）横过管束中心线的管数：nc=1.1TNT=1.1V96-=11（根）采用单管程结构（流量、传热面积小化工原理277页），则壳体内径为：D=t（nc-1）+（2-3）do=32x（11-1）+（2-3）x25=370-395（mm）（2-2）圆整得况400mm（化工原理上278页）（最小壁厚10mmCc五方彩排列图2-1换热管排列方式第三章结构及强度设计与校核1 壳体、管

13、箱的壁厚和封头的厚度计算1.4 壳体厚度和校核使用Q245-R,设计压力为0.6MP,许用应力:131MP接头系数=0.85,公称直径D=400mmf冈板厚度负偏差C=0.1mm腐蚀裕量Q=1mm计算厚度:PcDi2二t-Pc0.640021310.85-0.6=1.08=2mm(3-1)设计厚度：,；d=、,C2=21=3mm名义厚度：n=dCi=30.1=4mm由GB151-2014,固定管板式换热器筒体最小壁厚取6n=8mm（可抽管束）有效厚度：、en-C1-C2=8-0.1-1=6.9mm进行液压试验压力为：1131PT=1.25FCt-1.250.60.75MPaIf131PDie2

14、,；e=0.75(4006.9)/26.9=17.69MPa-0.90SS由GB150-2011附录F,Q245屈服极限是245MPa查表得aT40.9归s=0.9乂0.85乂245=187.425MPa，即5«0.%s,即液压试验通过。1.4 管箱厚度和校核使用Q245-R,设计压力0.6MPa,许用应力(rt=147Mpa,接头系数=0.85,公称直径D=400mm厚度负偏差G=0.1mm腐蚀裕量G=0mm计算壁厚为、.=PCD=0.6400=0.96mm=1mm(3-2)2二-PC21470.85-0.6设计厚度：、：d=,C2=1,0=1mm名义厚度、n=、dC1=10.1=

15、2mm由GB151固定管板式换热器管箱最小壁厚规定取6n=8mm有效厚度：ee=二n-C1-C2=8-0,1=7.9mm进行液压试验压力为：I-(t1147P-1.25FC-7=1,250.60.75MPa1/147PD|e二t二一一1=0.75(4007.9)/27,9=15.49MPa三0.90s2、；e由GB150-2011附录F,Q245屈服极限是245MPa查表得%«0.9归s=0.9父0,85父245=187.425MPa，即。丁至0心0$,即液压试验通过。3.2封头的计算和校核6.1.1 换热器封头的选择由于本次设计的固定管板式壳程压力为0.6MPa,管程压力为0.6M

16、Pa,属于低压容器，椭圆形封头就能够满足要求，所以本设计中的管箱封头与壳体封头都选取椭圆形封头。封头的椭球部分的压力分布均匀，容易冲压成型，是目前中、低压容器中使用比较广泛的封头之一，本设计封头环焊缝采用双面对接焊并用局部无损探伤。6.1.2 封头厚度及水压实验校核KPcDI八、二r(3-3)2二t-Pc（其中K是标准椭圆形封头形状系数为1.0)10.6400,“c、=1.08mm=2mm21310.85-0.6腐蚀余量C2=0mm钢板负偏差C=0.1mm设计厚度：、；d=二C2=20=2mm名义厚度：、n=、dC1=20.1-3mm为方便焊接和避免形状不连续导致应力集中，封头厚度取值与管箱一

17、致，故取n=8mm有效厚度：、e='n-C1-C2=8-0.1-0=7.9mm147147=0.75MPaP1.25PCt=1.250.61J液压试验时的压力为:o-t'Di0.5,）=0.75m（400+7.9x0.5）/2x7.9=9.68MPaW0.94仃s2e根据GB150-2011附录F,Q245R®月艮极限为245MPa查表得0TE0.9则s=0.9M0.85M245=187.425MPa即仃t三0.9则s所以液压试验通,过。3.3垫片的计算采用D=470mmd=426mm,5=3mm勺石棉橡胶板。根据GB150-2011表72:m=2.0mn<垫片

18、系数）,y=11MPa（比压力）1）垫片的有效密封宽度接触宽度N=22mm基本密封宽度加=N/2=22/2=11mm根据GB150"2011查表得，当bO>6.4nbn=2.53Jb=8.39mm2）垫片压紧力作用中心圆直径当b0>6.4mmM,可得垫片压紧力作用中心圆直径DD-2b=427-2x8.39=453.22mm3）垫片压紧力预紧状态下需要的最小垫片压紧力FG=Fa=3.14DGby=3.14x453.22x8.3911x11=131757.17N4)操作状态下需要的最小垫片压紧力FG=Fp=6.28DGbmP=6.28x453.22x8.39x2.0x0.58

19、=27700.57N3.4螺栓6 螺栓的布置尺寸GB150-2011表7-3,法兰尺寸为La=27mmLe=26螺栓间距：L=56mm6 螺栓的载荷计算.预紧状态下需要的最小螺栓载荷W=Fa=3.14Dcby=131757.17N.操作状态下需要的最小螺栓载荷2W=F+F=0.785DG2PC+6.28DGbmP=0.785x453.22x0.58+6.28x453.22x8.39x2.0x0.58=121223N3.4.3螺栓面积的计算(1)预紧状态下需要的最小螺栓面积WaG131757.17137=961.73mm2(2)操作状态下需要的最小螺栓面积apWP_121223*b114=106

20、3.36mm2需要的螺栓面积取Aa和从的最大值2Am<=1063.36mm实际螺栓面积Ab二23.14_2Ab=nd2=162424=7234.56mm244A)>Am,符合螺栓设计要求3.4.5螺栓载荷的设计.预紧状态下螺栓设计载荷AA.W=FG=-m-1=568407.52.操作状态下螺栓设计载荷W=WP=12122.3(N)3.5法兰的计算1）法兰力矩LA=27mmFg=Fp=27700.57NLa0.5i=270.53645mmLtFdDb-Dg96八二48mm2La、1Lg273648=55.5mm0.785Di2PC=0.78540020.58=72848NF=0.78

21、5D：Pc=0.785453.2220.58=93522.4NFt=F-Fd=20674.4N2）预紧状态下的法兰力矩Ma=FgLg=27700.57父48=1329627.36(Nmm)3)操作状态下的法兰力矩Mp=FdLd-LgFtLt-Lg=7284845-4220674.455.5-48=373602Nmm4)法兰设计力矩法兰材料Q235B4设计温度90c下的许用应力LL=147MPa法兰材料在常温下的许用应力卜L=248MPa一f”、Ma=768745.39(N.mm)-r3.6节开孔补强的计算接管是换热器结构设计上的必备结构，因此需要在设备上开孔，在容器的开孔部位产生的应力集中将引

22、起壳体局部强度削弱以及给容器的安全操作带来隐患。如果开孔很小，并且接管又可以使强度的削弱得到弥补，那么就不需要补强：如果开孔很大，有应力集中就需要开孔补强，这就是所谓的开孔补强设计。然而接管的补强区只能降低应力集中，却无法将应力集中消除，所以压力容器的结构设计必须腰考虑到开孔补强的问题。1.在GB150-2011上壳体开孔满足以下几点时，不用补强。,Pc2.5Mpa.相近的开孔中心距小于两个孔直径和的两倍.接管最小壁厚满足GB150-2011表6-14),接管公称外径小于或等于89mm5).壳体开孔的排污口、排气口和排凝出口接管选择小32*3.5和小76X6的接管，可不用补强。2.壳体饱和蒸汽

23、入口、热水入口、出口开孔补强的校核，因壳体和管箱开孔尺寸相同，两者计算其一即可。3.6.2壳体上开孔补强计算(过程设备设计106)开孔直径dop=di2C=762*1=78mm0P对于内径Dic400mm的筒体，当筒体开孔直径d0p=78mm<2=200mm,且2dopW520mm时，所以使用等面积开孔补强法计算。Jp圆筒计算厚度6=0.96mm有效厚度6e=7.05mm设计压力为0.6MPa,设计温度为152C,在圆筒接676x4的接管，接管高度L=106mm圆筒和接管材料为Q245-R,其许用应力(rt=131MPa,封头和接管的厚度附加量O1.0mm焊接接头系数力=0.85。接管计

24、算壁厚：mmpd0.678-t-二(3-4)2产a-p2M131M0.85-0.6名义厚度每nt=4mm有效厚度：=二讨二=4-3.3=0.75开孔直径：d=di+2c=4002父6+2父1=390(mm)接管有效补强宽度：B=2d=2390=780mm接管外侧有效补强高度：储=.CT-；=、3905=44.2mm需要补强面积：A=d、；=3900.96=374.4mm可以作为补强的面积为：Ai=B-d、e-、=780-3906-0.96=1915.6mm22A2-2h1et-tfr-21065-1.081=831.04mm2A1A2=2796.64A=374.4开孔不需另设补强结构。3.7耐

25、压试验（过程设备设计178页）除材料本身的缺陷外，容器在制造（特别是焊接过程）和使用中会产生各种缺陷，为检验各种缺陷对压力设备安全性的影响，压力容器制造完毕后或定期检验时，需要进行压力试验。压力试验可分为液压试验、气压试验和气液组合压力试验。根据本设计说明书只进行液压试验，在液压试验时，为防止材料发生低应力脆性破坏，耐压试验时容器壁金属温度应当比容器壁金属的韧脆转变温度高30度。管程圆筒：即：设计压力为0.6,设计温度为80C,试验压力：Pt=1.25P-T7=1.250.60.75MPa一147当压力容器各元件（圆筒、封头、接管、法兰等）所用材料不同时，应取各元件材料许«/比之中的

26、最小值。强度校核：PtDi、2e0.754008=33.25MPa（rs=143.2MPa,（查化工设备用钢的表8-13）-T0.9-s=0.90.85143.2=70.884MPaIs壳程圆筒即：设计压力为0.6MPa,设计温度为152C,试验压力:_131_Pt=1.25P-rr=1.250.60.75MPat131强度校核:PtDi、.e0.7540082、：eTi-=33.25MPa(rs=143.2MPa(查化工设备用钢的表8-13)、0.90.90.85143.2=70.884MPaIs此换热器强度校核满足要求。第四章零部件的选型节折流板折流板的安装是为了提高壳程流体的流速，加快湍

27、流来提高传热效果。折流板有横向折流板和纵向折流板两种，但是该换热器为单壳程的换热器，所以只需布置横向折流板，横向折流板既可支承传热管又可防止产生振动。换热器中一般有弓形和圆盘-圆环形俩种折流板。弓形折流板：流动死区少，结构简单，制造方便，用于小直径的换热器。盘环形折流板：制造不方便，流体流动效率较低。并且对介质的要求比较高，通常用在压力较高且介质较清洁的场合。所以本换热器采用单弓形折流板。折流板的切口高度切口高度应使流体通过缺口时与横向流过管束时的流速相近，由内直径比来确定，h=0.25x400=100mm折流板间距的计算折流板间距B=(0.2-1.0)Dj,取B=400mm折流板外径的计算公

28、称直径DN<400400<500500<900900<13001300<17001700<20002000<23002300<2600折流板名义外直径DN-2.5DN-3.5DN-4.5DN-6DN-8DN-10DN-12DN-14允许偏差0-0.50-0.80-1.20-1.40-1.6折流板和支撑板外直径和相应的允许偏差应符合下表4-1的规定（mm,查表可得折流板的外直径为396.5mm。表4-1折流板直径及允许偏差4.2.4折流板的厚度因为选用弓形折流板并非全直径折流板，所以无支撑跨距L=2B=800mm折流板和支撑板的最小厚度由下表4-2

29、得知：6mm表4-2折流板和支撑板的最小厚度公称直往DN换热管无支撑距Lmm<3003006006009009001200>12001500>1500折流，板和支撑板的最小厚度<400345810104000700:4561010112>700<900568101216>900015006810121616>150002000/1012162020>200002600/12141820224.2.5折流板管孔的计算由下列表4-3折流板和支撑板的管孔直径的规定，管孔直径为25.4mm表4-3折流板和支撑板管孔直径换热管外径1416192532

30、384557管孔直径14.3016.3519.3525.4032.40138.5045.6557.70:允许偏差+0.200+0.250+0.300定距管与拉杆根据GB/T151-2014，由于换热管规格为？25nlmX2.5mm,采用拉杆与定距管形式固定。材料选用Q245-R折流板的固定是靠拉杆和定距管来完成的，防止移动。拉杆的一端旋入管板中固定，另一端固定在支持板上。拉杆结构见下图。图4-1拉杆、定距管拉杆直径、数量和尺寸根据GB/T151-2014(表43、44),查得拉杆直径为16mm,查得拉杆数量为6表4-4拉杆直径换热管外径d10<d<1414<d<2525

31、<d<57拉杆直径dn101216表4-5拉杆数量拉杆直径dn(mm)公称直径DN(mm)>900130010121210166表4-6拉杆尺寸拉杆直径d/mm拉杆螺纹公称直径dn/mmLa/mmLb/mmb/mm管板上拉杆孔深Ld101013>401.516121215>50:2.018161620>602.020各数据参数由上表可知：拉杆螺纹公称直径dn=16mm、La=20mm、Lb=60mm、b=2.0mmo图4-2拉杆布置拉杆沿管束的外侧均匀布置拉杆。拉杆的位置采用换热管的位置，如果是大直径换热器,需要在换热管束中间区域或者靠近折流板缺口处布置拉杆

32、。定距管折流板之间距离的固定是靠定距管来完成的。采用和换热管相同尺寸的定距管。取25mm.防冲板防冲挡板一般装在在壳程进口接管处，或称缓冲板。它可防止进口流体直接冲击管束而造成管子的侵蚀和管束振动，还有使流体流体沿管束均匀分布的作用。也有在管束俩端放置导流筒，不仅起防冲板的作用，还可改善俩端流体的分布，提高传热效率。节接管接管高度（伸出长度）的确定伸出壳体（或管箱壳体）外壁接管的长度的计算方法，一般最短应符合下式：l>h+hi+6+15(mm)式中：h为接管法兰的厚度h1为接管法兰的螺母厚度6保温层厚度，mm图a壳程接管位置图b管箱接管位置接管位置最小尺寸壳程接管图a,计算：无补强圈L2

33、>do/2+(b-4)+C管程接管图b,计算：无补强圈L21do/2+hf+C(a)(b)依据上述要求接管高度为：热水进口接管高度为100mm,热水出口接管高度为100mm,蒸汽进口接管高度为100mm,排凝出口接管高度为100mm管箱管箱具备把管道输送来的流体分布到传热管以及把管内流体具集送出换热器的功能。管箱的结构形式A型平盖管箱，清洗管程非常方便拆开盖即可，不用拆除连接管，缺点是耗材多，制造成本高，并且存在密封泄漏的可能。B型封头管箱，用在单程或多程管箱的场合，优点是结构简单，制造方便，介质干净；缺点是连接管道和管箱一起拆下才能检查管子和清洗管程。C型、D型管箱这种形式是管箱一端与

34、壳体及管板连成一体，或是用于可拆管束与管板制成一体的管箱，另一端可采用A型结构，可完全避免在管板密封处的泄漏。一般用的较少，只在高压情况下采用。图4-3固定管板式换热器管板尺寸这种管板结构尺寸，根据上述确定的壳体内径D=400mrfi口设计压力PN=0.6MPa,螺栓孔数n=322、参考得管孔直径为25.25,允许偏差为如5。4.7节封头封头设计时，一般应优先选用封头标准中推荐的型式与参数，然后根据受压情况进行强度或稳定性计算，确定合适的厚度。（计算如前）根据JB/T25198-2010选取椭圆形封头为Dg426x6直边高度h2=25mm曲面高度h=100mm本换热器的设计压力为0.6mpa,

35、采用B型管箱4.7节管板的结构尺寸1、固定管板兼作法兰形式的管板A型(b)B型图4-4封头螺柱选型根据JB/T5782-2000,本设计采用的等长双头螺柱为B型螺柱，材料为Q-245,见图4-5所示。图4-5螺柱螺柱的基本尺寸见下4-7表所示。表4-7螺柱尺寸mmdL0Crd2241202616鞍座的选取根据设计要求，选取了重型带垫板的鞍式支座。材料选用Q245R,选F型和S型俩个鞍座，用来防止温度引起的伸缩变化，适当减小温差应力。本设计的鞍式支座如图:标记：JB/T4712.1-2007鞍座BI400-FJB/T4712.1-2007鞍座BI400-S根据GB/T151-2014,Lb=(0

36、.5:0.7)L,取Lb=0.5L=0.7*2000=1400mm。图4-6鞍座的位置查JBT4712-2007,鞍座的各部分尺寸为表4-8鞍式支座的结构参数公称直径/DN鞍座高度h底板腹板筋板垫板螺栓间距1i661L3b363弧长b4el24007028080127155100101045140540840图47鞍式支座的结构第五章换热器的连接方式管子与管板的连接结构在本周定管板式换热器的结构设计中，换热管和管板的连接占有非常重要的地位。一个是因为它的工作量非常大，再一个是在它的连接处必须保证介质没有泄漏还可以承受介质压力的能力。换热管与管板有这很多的连接形式，包括胀接、焊接与胀焊结合。不管

37、采用哪一种,都需要满足两种条件：无泄漏、气密性好；连接好。胀接结构简单，设备的换修方便，但容易产生塑性变形，有残余应力。不锈钢管与管板的连接通常采用焊接的方法，就是为了消掉孔的空隙，进而消除间隙腐蚀，保证接头良好的严密性。图5-1焊接结构图管板与壳体的连接结构（换热器设计手册166）管板与壳体的连接通常有可拆连接和不可拆连接俩种。可拆连接在浮头式，U型管式中采用的比较多；不可拆连接又有管板兼法兰和不兼作法兰俩种。前者多用在固定管板式换热器中；后者多用于高压高温换热器中。本换热器的法兰是由管板的延长部分来替代的。如图（a）焊接容易，焊接质量好，可用于低压的换热器中，不宜用于易爆、易燃场合；图（b

38、）、（c）所示之型式，管板开槽对接焊接，焊缝强度好，适用于壳程设计压力为（1-4mpa）的换热器。若果是直径比较小的换热器，必须采用俩个短节先于俩端管板焊妥后再与壳体对接焊接。（b）、（c）所示的结构，特点是容易对中，能保证焊透，而且焊后不变形，图（b）用于壳程有间隙腐蚀的场合。图（c）勇用于壳程无间隙腐蚀要求的场合。（d）、（e）结构,也是采用管板背面开槽对接焊接，用于对壳程设计压力要求比较高的换热器中。图（d）用于壳程有间隙腐蚀的情况下，焊缝最好采用单面焊双面成型（e）用于壳程无间隙腐蚀要求的情况下。(a1本换热器的直径小，且介质没有间隙腐蚀，选择带有垫片的存在间隙的结构形式。管板与管箱的

39、连接结构这两个的连接就比前面的比较简单了，靠法兰连接，法兰的结构形式需要按照设计压力和设计温度以及工艺要求来进行。图（a）应用在管程与壳程的操作压力不高和对气密性没有很高的要求。图（b）在气密性要去较高时，虽然密封性能好但制造成本高、不好加工和安装，所以一般用凹凸面的形式来代替，如图（c）。第六章换热器的制造、检验和安装总体制造工艺本次固定管板式换热器在各个方面如制造、检验、安装的程序都要严格按照GB151-2014和GB150-2011中的有关标准执行，相应的实施程序如下：筒体下料、成型，管板加工，管板组对，折流板、定距管、拉杆下料，穿管，焊接管束，支座、胀管接管制作，水压试验，竣工验收。筒

40、体的制造筒体下料在日常生产中，由于材料受温度的影响，筒体钢板在卷制过程中会产生一定的塑性变形，展开中径会比板下料时的长度大，因此在制作之前要对筒体最小壁厚的增加减薄量。减薄量又包括很多方面，比如：热成形时的减薄量、热处理时的烧损量等等。在实际生产中筒节的下料长度尺寸计算如下：|口口=nD4|+4|+A|1-展开=i123式中：Di-筒节中径；L1-在卷制程序中筒节的伸长量；L2-焊缝收缩；L3-筒体内壁在焊接时的圆周收缩量。筒节成形筒节的成形制造需要根据多方面因素来决定，如：钢板的厚度和卷板制造设备装置的能力，筒体卷板又有三种形式，可分为冷卷、中温卷板、高温卷板。冷卷成形通常适用在温度比较低的

41、场合，对Q245-20钢材料，成形时温度应控制在室温左右。中温卷板成形适用在温度比较高的场合，通常温度控制在700c左右。高温卷板成形适用在温度很高的场合，通常温度控制在960c左右，但是经过高温成形的筒节要进行正火+回火热，等性能检验合格之后，筒节才可以进行下个生产工序，如果不合格则需要再次进行正火+回火热处理，直到合格为止。筒节焊缝按照工艺标准焊接完成后，要对圆筒进行校圆检测，校圆后筒节的圆度需要符合GB151-2014中规定的要求值。筒节组对因为在GB151-2014中，对换热器的直线度有着很高的要求，为了保证换热器相对标准的直线度，还需要对环缝坡口用立式车床进行相应的加工处理，在组对时

42、还必须注意要自动定心工装。组对时应该注意：1检查环焊缝对口间隙：2mn10.5mm；2内口错边量在3mnmZ下；3筒节上的检漏孔沿筒身在一条直线上；4控制好筒节椭圆度。筒节焊接筒节上主焊缝的焊接的好坏直接关系到产品质量的好坏，就算之后进行返厂补修也会使焊缝金属的组织结构发生很大的变化，所以，采用可靠、先进工艺手段和焊接设备是必要的，就目前国内来说，大型的制造厂商基本采用埋弧自动焊，并且对返修次数有着严格的控制。筒体主焊缝的检测目前国内筒体焊缝的检测一般通过无损检测来完成，包才S：MT（磁粉检测）、UT（超声检测）、RT（射线检测）、CT（化学成分分析）、HB（硬度检测）。MT检测主要对焊接接头

43、内外表面的一个检测。一般是在热处理前后和水压试验后进行。UT检测一般是在热处理和水压试验后对焊接接头进行100%检测。RT检测一般是通过直线加速器进行的，对焊接接头进行100%检测。CT化学成分分析一般是通过提取检测设备上试样进行检测的。HB硬度检测是在最终热处理之后和最终加工后对焊缝金属、热影响区和母材3个部分硬度是否合格进行检验。筒体整体制造工艺备料、矫形一划线一切割下料一边缘加工一卷圈一焊接一校圆一热处理在加工过程中要注意以下几点：一方面，筒体内壁的焊缝与母材内壁表面保持平齐，方便管束的顺利装入和抽出；另一方面，在筒体上焊接接管时，要保证壳体不能变形过大。6.3封头封头的成形包括旋压、冲

44、压和爆炸成形，冲压又有整体冲压和分瓣冲压，该换热器的封头成形采用整体冲压成形。封头成形包括一次冲压成形，二次冲压成形和多次冲压成形。并且要严格控制在封头成形过程中的加热温度和热处理温度。封头加热温度：960Ci0Co15封头正火温度：920±10C。封头回火温度：690±10C。封头冲压时应注意以下几点来保证封头的成形尺寸：.封头冲压前，模具安装不能有偏心现象。.在封头冲压过程中要保证模具的清洁干净，还要严格控制好压边力。.要对终压温度和脱模温度进行严格的控制。封头成形后还要进行各项的检测，其中包括母材100%UT检测，封头表面100%MT检测。封头冲压过程中还需要进行母材

45、试板。在封头正火+回火后，取部分材料送检。在各项性能检测合格后，就可以进行封头的后面工序。6,4管板制造管板是固定管子的，具加工工艺包括标记、下料、坡口加工、组对、焊接、校平、热处理、机加。该换热器管板的材料是Q245R并且还需进行超声波探伤和机械性能检验。R锻件的机械性能检验必须取样相同。管板属群孔结构,单孔质量决定了管板整体质量，严重的话还会影响整台换热器的性能和使用。因此管板孔的加工工序非常重要。要使用专用的加工工序和刀刃。6.5管束的制造与组装换热管检验合格后，制造工序为：热处理、酸洗钝化、水压试验、待组装。先用螺纹把拉杆和管板连接起来，用定距将折流板固定，再进行穿管并保证换热管与管孔

46、在同一条中心线上，再将换热管与管板焊接起来。穿换热管完成后将管束通过滑槽推入筒体中，进行管板与筒体的焊接。组装注意事项：为了避免折流板的移动损伤管子，还应当将其紧固在拉杆上；穿管发生困难时，不能用力强行敲打，以防管子划伤；并且只有管板与换热管子才能焊接其他的都不准焊在换热管上。折流板的制造折流板的对应孔必须要有一定的尺寸和位置精度才能被同一根管子穿过。所以，在加工过程中一般将610块放在一起，然后固定起来，一起加工折流板的外圆。为了方便穿管，折流板的叠放顺序分别对应剪切成弓形，以防止孔间位置发生改变所造成的安装误差。折流板在矫平后才能进行加工程序,平面度允许差为0.3mm并且折流板两侧的尖角还

47、需要进行倒钝处理。换热器质量检验换热器水压试验水压试验可以检验法兰连接的严密性、检验容器宏观强度(是否出现裂纹，是否变形过大)及密封点和焊缝的密封情况换热管束是否完好、胀接的胀口是否发生松动。不同的换热设备进行水压实验的顺序不也一样，本设计的水压实验顺序为：壳程试压，接头，管程试压。焊接接头的检测A、B类焊接接头采用100%6损检测：壳程：JB/T4730.4/射线RT/I管程检测：JB/T4730.5/射线RT/：其他采用局部无损检测。装配筒体、法兰的组装与焊接筒体焊端法兰，不仅要符合卧式容器规定，还要保证法兰与筒体轴线的垂直度及法兰螺孔的方位。法兰螺孔一般对称分布，其偏差不应大于5。为了避免法兰密封面变形，需要先焊接法兰背面，再进行端口焊接，也可以两、者一起进行。管箱的组装与焊接管箱的焊接，需要将合格的筒节两端先与粗加工过的法兰按照要求焊接。由于管箱直径小，不能由人工进入管箱内进行焊接，所以在制定工艺的时候选择量弧焊打底+手弧焊的方法焊接，开U型坡口。管束、壳体及内件装配装配之