本標準是全國(guo)鍋爐壓力容器標準化(hua)技術委(wei)員(yuan)會(以下簡稱“委(wei)員(yuan)會”)負責制定和歸(gui)口的熱(re)交(jiao)換器標準,用(yong)以規(gui)范在中國(guo)境內(nei)建造或使(shi)用(yong)的熱(re)交(jiao)換器設計、制造、檢驗和驗收的相關技術要求。
本(ben)(ben)(ben)標(biao)(biao)準的(de)(de)(de)技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)條款包括(kuo)了(le)金(jin)屬制(zhi)熱(re)(re)交(jiao)(jiao)換(huan)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)通(tong)用要(yao)求(qiu)(qiu)、管(guan)殼(ke)(ke)(ke)式(shi)(shi)熱(re)(re)交(jiao)(jiao)換(huan)器(qi)(qi)建造(zao)(zao)過程(cheng)(即指設計(ji)、制(zhi)造(zao)(zao)、檢(jian)驗和(he)(he)驗收工(gong)(gong)作(zuo))中應(ying)(ying)遵循的(de)(de)(de)相關要(yao)求(qiu)(qiu)。由于本(ben)(ben)(ben)標(biao)(biao)準沒(mei)有必要(yao)、也不可能(neng)(neng)素括(kuo)適用范圍(wei)內管(guan)殼(ke)(ke)(ke)式(shi)(shi)熱(re)(re)交(jiao)(jiao)換(huan)器(qi)(qi)建造(zao)(zao)中的(de)(de)(de)所有技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)細節,因此,在滿足法規所規定的(de)(de)(de)基本(ben)(ben)(ben)安全要(yao)求(qiu)(qiu)的(de)(de)(de)前提下(xia),不應(ying)(ying)禁(jin)止本(ben)(ben)(ben)標(biao)(biao)準中沒(mei)有特別提及的(de)(de)(de)技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)內容。本(ben)(ben)(ben)標(biao)(biao)準不能(neng)(neng)作(zuo)為具(ju)體(ti)管(guan)殼(ke)(ke)(ke)式(shi)(shi)熱(re)(re)交(jiao)(jiao)換(huan)器(qi)(qi)建造(zao)(zao)的(de)(de)(de)技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)手冊(ce),亦(yi)不能(neng)(neng)代替培訓、工(gong)(gong)程(cheng)經(jing)驗和(he)(he)工(gong)(gong)程(cheng)評(ping)(ping)價。工(gong)(gong)程(cheng)評(ping)(ping)價是指由知識淵博、嫻于規范應(ying)(ying)用的(de)(de)(de)技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)人員所做出針(zhen)對具(ju)體(ti)產(chan)品的(de)(de)(de)技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)評(ping)(ping)價。但工(gong)(gong)程(cheng)評(ping)(ping)價應(ying)(ying)符(fu)合本(ben)(ben)(ben)標(biao)(biao)準的(de)(de)(de)相關技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)要(yao)求(qiu)(qiu),不得違(wei)反本(ben)(ben)(ben)標(biao)(biao)準中的(de)(de)(de)禁(jin)用規定。本(ben)(ben)(ben)標(biao)(biao)準還規定了(le)管(guan)殼(ke)(ke)(ke)式(shi)(shi)熱(re)(re)交(jiao)(jiao)換(huan)器(qi)(qi)安裝和(he)(he)使用的(de)(de)(de)基本(ben)(ben)(ben)要(yao)求(qiu)(qiu)。
本標準不限(xian)制實際工程設計和(he)建造中采(cai)用(yong)先(xian)(xian)進的(de)技(ji)術方法(fa),但(dan)工程技(ji)術人員采(cai)用(yong)先(xian)(xian)進的(de)技(ji)術方法(fa)時應能做出可靠的(de)判(pan)斷。
本標(biao)準既(ji)不(bu)要求也不(bu)禁止設(she)計人員使用(yong)計算機程(cheng)(cheng)序(xu)實現熱(re)交換器的(de)分(fen)析或(huo)設(she)計,但采用(yong)計算機程(cheng)(cheng)序(xu)進行分(fen)析或(huo)設(she)計時(shi),除(chu)應(ying)滿足本標(biao)準要求外,還(huan)應(ying)確認(ren)∶
a. 所采用程(cheng)序中技術假定的合(he)理(li)性;
b. 所采用程序對設計(ji)內容的適應性(xing);
c. 所采用程(cheng)序輸(shu)入參數(shu)及(ji)輸(shu)出結果用于工程(cheng)設(she)計的(de)正確性。
一(yi)、范圍
1.1 本標準規(gui)定了金屬制熱交換(huan)器的(de)通用(yong)要求,并規(gui)定了管殼(ke)式(shi)熱交換(huan)器材(cai)料、設計(ji)、制造、檢驗、驗收及其安裝(zhuang)、使用(yong)的(de)要求。
1.2 本(ben)標(biao)準的通用要求適(shi)用于管(guan)(guan)殼(ke)式熱交(jiao)(jiao)換(huan)器及其他(ta)結構型式熱交(jiao)(jiao)換(huan)器,本(ben)標(biao)準的所有內(nei)容適(shi)用于管(guan)(guan)殼(ke)式熱交(jiao)(jiao)換(huan)器。
1.3 本標(biao)準(zhun)適用的設(she)計壓力
a. 管(guan)殼式熱交換器的設計壓(ya)力不(bu)大于35MPa;
b. 其他結構(gou)型式熱交換(huan)器的設計壓力(li)按相應引用(yong)標準確定。
1.4 本標準適(shi)用的設計溫(wen)度∶
a. 鋼(gang)材不得超過GB150.2—2011列入材料的(de)允許使用溫(wen)度范圍;
b. 其他金屬材(cai)料按(an)相應引用(yong)標準中列入材(cai)料的允(yun)許使用(yong)溫(wen)度確定。
1.5 本(ben)標準中管(guan)殼式熱交(jiao)換器適用(yong)的公稱(cheng)(cheng)直徑不(bu)大于(yu)4000mm,設計壓力(li)(MPa)與公稱(cheng)(cheng)直徑(mm)的乘積不(bu)大于(yu)2.7×104。
1.6 超(chao)出1.5條(tiao)范圍的(de)管殼式熱交換器,可參照本標準進行(xing)建造。
1.7 本標準不適用(yong)于下列熱交換器
a. 直接火(huo)焰加熱的熱交換器;
b. 煙道(dao)式余(yu)(廢)熱鍋爐(lu)
c. 核能裝置(zhi)中(zhong)存(cun)在中(zhong)子(zi)輻射損傷失效風險的(de)熱交換器(qi);
d. 非金屬制熱(re)交換器
e. 制冷空調行業中另(ling)有(you)國家(jia)標準成行業標準的熱交換(huan)器。
1.8 熱交換器界定范圍∶
a. 熱(re)交換器(qi)與外部管(guan)道(dao)連接
①. 焊(han)接(jie)連接(jie)的第一道(dao)環向接(jie)頭(tou)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(guan)、人孔(kong)、手孔(kong)等的(de)承壓封頭(tou)、平(ping)蓋及(ji)其緊固件(jian)
c. 非受壓(ya)元(yuan)件與受壓(ya)元(yuan)件的連(lian)接焊縫
d. 直接連(lian)接在熱交換器上的(de)非受(shou)壓(ya)元件如支(zhi)座、墊板等e) 安裝(zhuang)在熱交換器上的(de)超壓(ya)泄放(fang)裝(zhuang)置。
二、規范性引(yin)用(yong)文(wen)件
下列(lie)文(wen)件(jian)對于(yu)本(ben)文(wen)件(jian)的(de)應用(yong)是(shi)必不可少的(de)。凡是(shi)注日(ri)期的(de)引用(yong)文(wen)件(jian),僅注日(ri)期的(de)版本(ben)適(shi)(shi)用(yong)于(yu)本(ben)文(wen)件(jian)。凡是(shi)不注日(ri)期的(de)引用(yong)文(wen)件(jian),其最(zui)新(xin)版本(ben)(包括所(suo)有的(de)修改(gai)單)適(shi)(shi)用(yong)于(yu)本(ben)文(wen)件(jian)。
GB150.1——2011 壓(ya)力容器 第1部(bu)分∶通用要求
GB150.2——2011 壓力容器 第2部分材料
GB150.3——2011 壓(ya)力容器 第3部分設計
GB150.4——2011 壓力容器 第4部分(fen)∶制(zhi)造、檢驗和(he)驗收
GB/T1527-2006 銅及(ji)銅合金(jin)拉制管
GB/T 1804 一(yi)般公差未注公差的(de)線(xian)性(xing)和角度尺寸的(de)公差
GB/T 2882——2013 鎳(nie)及鎳(nie)合金管
GB/T 3625—2007 換熱器及冷凝器用鈦及鈦合金管
GB 5310 高壓鍋爐用(yong)無(wu)縫鋼管
GB/T 5313—2010 厚度方向性(xing)能鋼板
GB 6479 高壓化肥設備(bei)用無縫鋼管
GB/T 6893—2010 鋁(lv)及鋁(lv)合(he)金拉(軋)制無縫(feng)管(guan)
GB/T 8890-2007 熱交換(huan)器(qi)用(yong)鋼合(he)金無縫管
GB 9948 石油裂(lie)化(hua)用無縫鋼管
GB 13296 鍋爐、熱交換器用(yong)不銹鋼無縫鋼管
GB 16749 壓力容器波形影脹節
GB/T 21832 奧氏體鐵素體型雙相不銹鋼焊接鋼管
GB/T 21833 奧氏體-鐵素體塑雙相不(bu)銹鋼(gang)無縫鋼(gang)管
GB/T 24590 高(gao)效換熱(re)器用(yong)特型管
GB/T 2453 鍋爐和熱交換器用奧氏體不銹(xiu)鋼焊接鋼管
GB/T 26283—2010 鋯(gao)及鋯(gao)合金無縫(feng)管材
GB/T 26929 壓力容(rong)器術語
GB/T 28713(新(xin)有部分) 管殼式熱交換器(qi)用強(qiang)化(hua)傳熱元件
GB/T 29463(新有部分(fen))管(guan)殼式(shi)熱交換器用生片(pian)
GB/T 29465 浮頭式熱交換(huan)器用(yong)外頭蓋(gai)側(ce)法蘭(lan)
NB/T 47002(所(suo)有部分)起(qi)力容器用爆(bao)炸焊接復合(he)板
NB/T 47003 (JB/T 4735.1)鋼制焊接(jie)常壓(ya)容(rong)器
NB/T 47004 (JB/T 4752)板式熱交換器
NB/T 47006(B/T/4757)鋁制(zhi)板翅(chi)式熱(re)交(jiao)換(huan)器
NB/T 47007(JB/T4758)空(kong)冷式熱交換(huan)器
NB/T 47011 鋯制壓(ya)力容器
NB/T47013.100JB/T430.10)承壓設備無(wu)損檢測 第(di)10部分∶銜接(jie)時差法超(chao)聲(sheng)檢測
NB/T 47014(JB/T 4708)承壓設備焊(han)接(jie)工藝評定
NB/T 47019(所有部分)鍋爐、熱交換器用管(guan)訂(ding)貨技術條件
NB/T 47020 (JB/T4700)壓(ya)力容器法蘭(lan)分(fen)類與(yu)技術條件
NB/T 47021(JB/T 4701) 甲型平(ping)焊法蘭
NB/T 47022(JB/T 4702)乙型(xing)平焊法蘭(lan)
NB/T 47023(JB/T 4703)長(chang)頸對焊法蘭
NB/T 47024(JB/T4704)非金屬(shu)軟墊片
NB/T 47025(JB/T 4705)纏繞墊片
NB/T 47026(JB/T 4706)金(jin)屬包(bao)墊(dian)片
NB/T 47027(JB/T4707)壓(ya)力(li)容(rong)器法蘭(lan)用緊(jin)固件
NB/T 47041——2014(JB/T 4710)塔式(shi)容器
JB/T 4711 壓力容(rong)器涂敷與運輸包裝
JB/T4712.1 容器支座 第1部分∶鞍(an)式(shi)支座
JB/T 4712.3 容器支座 第3部(bu)分∶耳式支座
JB/T4730(所有(you)部分)承(cheng)壓設備無損檢測
JB4732—1995 鋼制壓力容器————分析(xi)設計標(biao)準(2005年確認(ren))
JB/T4734 鋁制焊接容器(qi)
JB/T4745 鈦(tai)制焊接容(rong)器
JB/T4751 螺旋板式換(huan)熱器
JB/T4755 銅制(zhi)壓力容器
JB/T 4756 鎳及鎳合金(jin)制壓力容器
HG/T 20592 鋼制管法蘭(PN系列)
HG/T 20615 鋼(gang)制管法蘭(Class系列)
TSGR 0004-2009固(gu)定式壓力(li)容器(qi)安全技(ji)術監察(cha)規程
三、術語和定(ding)義
GB150.1-2011 GB/T 26929 界定(ding)的以及下列(lie)術語(yu)和定(ding)義適(shi)用于(yu)本文件
3.1 公稱(cheng)直徑 nominal diameter DN
a. 卷制、鏡制圓筒,以內徑(mm)作為管殼式熱交換(huan)器的公稱(cheng)直徑
b. 管材制圓筒,以外徑(mm)作為管殼式熱交換器的公稱直
c. 釜式重沸器,以管箱內(nei)(或外)徑(jing)(mm)作為釜式重沸器的公(gong)稱直徑(jing)
3.2 換熱(re)面積heat transfer arca A
a. 計算(suan)魏熱(re)面積,以換(huan)熱(re)管外(wai)徑為(wei)基準,扣除(chu)不參(can)與換(huan)熱(re)的換(huan)熱(re)管長度后(hou),計算(suan)得到的外(wai)表面積,m2
b. 公稱換(huan)熱(re)而積(ji),圓整(zheng)為整(zheng)數后的(de)計算(suan)換(huan)熱(re)面積(ji),m2。
3.3 公稱(cheng)長度 nominal length LN
以換(huan)(huan)熱管(guan)的長(chang)(chang)度(m)作為管(guan)殼式熱交換(huan)(huan)器的公稱長(chang)(chang)度。換(huan)(huan)熱管(guan)為直管(guan)時,取(qu)直管(guan)長(chang)(chang)度;換(huan)(huan)熱管(guan)為U形(xing)管(guan)時,取(qu)U形(xing)管(guan)直管(guan)段的長(chang)(chang)度。
3.4 管程和殼程 tubeside & shellside
a. 管程——介質流經換(huan)熱管內的(de)通(tong)道及與其(qi)相貫通(tong)部(bu)分(fen)。
b. 殼程————介質流經(jing)換熱(re)管外的通道及與其相(xiang)貫(guan)通部分(fen)。
c. 管程數Nt———介質沿換熱管長度(du)方向往、返的次數。
d. 殼程數Ns————介(jie)質在殼程內沿換熱管長度方(fang)向往、返(fan)的次數。
3.5 Ⅰ級(ji)管束 grade I bundle
換熱(re)管外徑的(de)允(yun)許偏差符(fu)合(he)表6-6、管板管孔(kong)直徑及允(yun)許偏差符(fu)合(he)表6-10、折流(liu)板和支持板管孔(kong)直徑及允(yun)許偏差符(fu)合(he)表6-22的(de)鋼制管束。
3.6 Ⅱ級管束 grade Ⅱ bundle
換熱管外徑(jing)的允(yun)許(xu)偏(pian)差(cha)符合(he)表6-7、管板(ban)管孔直徑(jing)及(ji)允(yun)許(xu)偏(pian)差(cha)符合(he)表6-11、折流板(ban)和支持板(ban)管孔直徑(jing)及(ji)允(yun)許(xu)偏(pian)差(cha)符合(he)表6-23的鋼制管束。
3.7 強(qiang)度脹接 strength expansion
換熱(re)管(guan)與管(guan)板(ban)的賬(zhang)接連(lian)接強度滿足換熱(re)管(guan)軸向(拉或壓)機械(xie)和溫差(cha)載荷設計要求并保證密封性能的脹接。
3.8 貼脹 light expansion
為(wei)消除(chu)換熱管與管板管孔(kong)之間縫隙的輕度脹接。
3.9 強度(du)焊接 strength weld
換(huan)熱管與管板的焊接(jie)連(lian)接(jie)強度(du)滿足換(huan)熱管軸向(拉或壓(ya))機械和(he)溫(wen)差載荷設計(ji)要求(qiu)并保(bao)證密封性能的焊接(jie)。
3.10 密(mi)封(feng)焊接(jie) seal weld
僅保證換熱管與管板連接不泄漏的焊接。
3.11 內孔焊 tabes welded to backside of tubesheet
換熱管與管板之間在殼(ke)程側以對(dui)(dui)接焊(han)(han)縫(feng)形成對(dui)(dui)接接頭或鎖底接頭的焊(han)(han)接。
四、通用要求
4.1 通則
4.1.1 熱交換器應(ying)符合本標準的通用要求(qiu),并應(ying)遵守(shou)國家(jia)頒布的有關(guan)法律、法規和安(an)全技術規范。本標準的符合性聲(sheng)明(ming)見附錄A。
4.1.2 管殼(ke)式熱交換(huan)器應符合本標準(zhun)的要(yao)(yao)求,其他結構型式熱交換(huan)器隙應符合本標準(zhun)通用要(yao)(yao)求外,還應符合下列相應標準(zhun)的要(yao)(yao)求
a. JB/T 4751《螺旋板式換熱器》
b. NB/T47004(JB/T4752)《板(ban)式熱交換器》
c. NB/T47006(JB/T4757)《鋁制板翅式熱交(jiao)換(huan)器(qi)》;
d. NB/T 47007(JB/T 4758)《空冷式熱交換器》。
4.1.3 采用鋁、鈦、銅、鎳(nie)和(he)鋯等其他金屬制管殼式熱(re)交換(huan)器或受壓(ya)元件除應(ying)符(fu)合本標(biao)準要求外,還應(ying)符(fu)合下列相(xiang)應(ying)標(biao)準的要求
a. JB/T 4734《鋁制焊接容器》;
b. JB/T 47454鈦制焊接(jie)容(rong)器》;
c. JB/T 4755《銅制壓力容器》
d. JB/T 4756《鎳及(ji)鎳合金制壓(ya)力容器》
e. NB/T47011《鋯制壓(ya)力容器》。
4.1.4 熱交換(huan)器(qi)的設(she)計、制造單位應建立(li)健全的質量管理體(ti)系(xi)并有效運行。
4.1.5 TSGR0004—2009管轄(xia)范圍內(nei)的(de)熱交換器(qi),其設計(ji)、制造、安裝和(he)使用虛(xu)接(jie)受特(te)種設備安全監察(cha)機(ji)構的(de)監察(cha)。
4.1.6 對不能按照GB150.3—2011、本標(biao)準(zhun)及相應引用標(biao)準(zhun)進行(xing)設(she)計計算的熱交(jiao)換器或受壓元件(jian),可按GB150.1—2011中(zhong)4,1.6規定(ding)的方法進行(xing)設(she)計。
4.1.7 設計(ji)壓力低于(yu)0.1 MPs及真空度低于(yu)0.02 MPa的熱交換器或(huo)受(shou)壓元件,可按NB/T 47003.1 (JB/T4735.1)及本標準的有(you)關規(gui)定進(jin)行設計(ji)。
4.2 資格與職(zhi)責
4.2.1 資格(ge)
TSG R0004—2009管轄范(fan)圍內的熱交換(huan)器,其(qi)設計、制造單(dan)位應(ying)持(chi)有相應(ying)的特種設備許可證(zheng)。
4.2.2 職責
4.2.2.1 用戶或設計委托方的職責(ze)
熱(re)交(jiao)換器的用戶或設計委托(tuo)方應(ying)以(yi)正式書畫形(xing)式向設計單位(wei)提出設計條件(UDS—User'sDesign Specification),且至(zhi)少應(ying)包含以(yi)下內容
a. 設計(ji)所依據(ju)的主要標(biao)準和(he)規范;
b. 操作參數(包括工作壓力、工作溫度(du)范圍、液位高度(du)、接管載荷以及循(xun)環(huan)載荷等);
c. 使用地及其自然條件(包括環境溫度、抗震設防烈度、風(feng)載(zai)荷和雪載(zai)荷等);
d. 介質組(zu)分與特(te)性
e. 預期使用年限
f. 幾何參數(shu)和管口(kou)方(fang)位
g. 鋼(gang)制(zhi)管束等(deng)級
h. 設計需要的其(qi)他必(bi)要條件。
4.2.2.2 設計單位的職責
熱交換器的設計單位至少應包含以下(xia)職責∶
a. 應對設計文件的(de)正確性和完整(zheng)性負責(ze);
b. 熱交換器的設計文件至少應包(bao)括強度計算書、設計圖樣、制造技術條件、風險評(ping)估報告(相(xiang)關法規或(huo)設計委(wei)托方要(yao)求時(shi)),必(bi)要(yao)時(shi)還應包(bao)括安裝(zhuang)與使用(yong)維修說明;
c. TSGR0004—2009管轄范圍內熱交換(huan)器的設(she)計總圖(tu)應蓋有(you)特種設(she)備設(she)計許可印章;
d. 應在設計(ji)使用年限內保(bao)存管殼式熱(re)交換器的(de)(de)全(quan)部設計(ji)文(wen)(wen)件,其他(ta)結(jie)構型式的(de)(de)熱(re)交換器設計(ji)文(wen)(wen)件的(de)(de)保(bao)存要求按相應標準(zhun)執(zhi)行(xing)。
4.2.2.3 制造單(dan)位的(de)職責
熱交換器的制造單位(wei)至少應包含以下職責∶
a. 制(zhi)(zhi)造單(dan)位應(ying)按照設(she)計文件(jian)要求進行(xing)制(zhi)(zhi)造,如(ru)需(xu)要對原設(she)計進行(xing)修(xiu)改(gai),應(ying)取得原設(she)計單(dan)位同意修(xiu)改(gai)的書面文件(jian),并且(qie)對改(gai)動部位作出詳(xiang)細(xi)記(ji)載(zai);
b. 制(zhi)(zhi)造單位在熱(re)交(jiao)換器制(zhi)(zhi)造前(qian)應制(zhi)(zhi)定(ding)完善的質(zhi)量計劃(hua),其(qi)內容至少應包括熱(re)交(jiao)換器或元(yuan)件(jian)的制(zhi)(zhi)造工藝控(kong)制(zhi)(zhi)點(dian)、檢驗項(xiang)目和合格指(zhi)標;
c. 制(zhi)造單位的檢(jian)查部門在熱交換器(qi)制(zhi)造過程中和(he)完工(gong)后,應按標準(zhun)、圖樣(yang)和(he)質量計劃的規定對熱交換器(qi)進行各項檢(jian)驗和(he)試驗,出具(ju)相應報(bao)(bao)告(gao),并對報(bao)(bao)告(gao)的正(zheng)確性(xing)和(he)完整性(xing)負責;
d. 制(zhi)造(zao)單位在(zai)檢驗合(he)格(ge)后,應出(chu)具產(chan)品質量合(he)格(ge)證;
e. 制造(zao)單位對其制造(zao)的每臺管(guan)殼式(shi)熱交換器產品應在設計使用年限內至少(shao)保存下列技術文件∶
①. 質量計劃
②. 制造工(gong)藝圖或制造工(gong)藝卡
③. 產品質量證明文(wen)件;
④. 焊接工藝和熱處理工藝文件(jian)
⑤. 標準中允許制造單位(wei)選擇的檢驗、試驗項目記錄(lu);
⑥. 制造過程中及完工后(hou)的檢查、檢驗(yan)、試驗(yan)記錄;
⑦. 原設計圖和竣工(gong)圖
f. 其(qi)他(ta)結構(gou)型式(shi)的熱交換器制(zhi)造技術文件(jian)的保存要求(qiu)應按相應標準執行。
4.3 工藝(yi)計算
4.3.1 設計條件(jian)
4.3.1.1 熱交換器的用戶或設(she)(she)計(ji)委(wei)托方應以(yi)正武書(shu)畫形式向設(she)(she)計(ji)單(dan)位提出工藝設(she)(she)計(ji)條件(jian),且至少應包含(han)以(yi)下(xia)內容
a. 操作數據(ju),包(bao)括流量(liang)、氣相分率、溫(wen)度、壓(ya)力、熱負(fu)荷等
b. 物性數據,包括介質(zhi)密度、比(bi)熱(re)、黏度、導(dao)熱(re)系數或介質(zhi)組成等。
c. 允許阻力降;
d. 其他,包括操作彈性、工(gong)況、安裝要求(幾(ji)何參數、管口方位)等(deng)。
4.3.1.2 管殼式(shi)短交換器(qi)的數(shu)據表參見附錄B表B.1。
4.3.2 選型與計算
4.3.2.1 熱交換器的選型應考慮下列因素(su)
a. 合理選(xuan)擇熱交(jiao)換器型式及基(ji)本參數(shu),滿足傳熱、安(an)全可靠性及能(neng)效要求
b. 考慮(lv)經濟性(xing),合理(li)選材
c. 滿足熱交換器(qi)安裝,操作、維修(xiu)等要求,
4.3.2.2 熱(re)交換(huan)器工藝(yi)計算時應進(jin)行優化,提(ti)高換(huan)熱(re)效率,滿足工藝(yi)設計條件變(bian)求。管殼(ke)式熱(re)交換(huan)器無相變(bian)傳熱(re)計算參(can)見附錄(lu)B。需要時管殼(ke)式熱(re)交換(huan)器還應考慮流(liu)體誘(you)發振動,計算參(can)見附錄(lu)C。常見流(liu)體的物理性(xing)質散據線見附錄(lu)D.污垢熱(re)阻參(can)見附錄(lu)E,金屬導熱(re)系數參(can)見附錄(lu)F 。
4.4 設計一般規定(ding)
4.4.1 載荷
4.4.1.1 設計時應考(kao)慮以下載(zai)荷∶
a. 內壓、外壓或最(zui)大壓差(cha)
b. 膨脹量不同引起的作用力(li)
c. 液(ye)柱靜(jing)壓(ya)力,當液(ye)柱靜(jing)壓(ya)力小(xiao)于設計(ji)壓(ya)力的5%時,可忽略(lve)不計(ji)。
4.4.1.2 需要(yao)時,還應(ying)考慮下列(lie)載(zai)荷
a. 熱交換器自重及正常工作(zuo)條件下或耐壓試(shi)驗狀態下內(nei)裝介(jie)質(zhi)的重力(li)載荷
b. 附屬設備及(ji)隔熱材料、襯里(li)、管道(dao)、扶梯、平臺(tai)等(deng)的重力載荷;
c. 風載荷(he)、地震載荷(he)、雪(xue)載荷(he)
d. 支(zhi)座(zuo)及其(qi)他型式(shi)支(zhi)承(cheng)件的(de)反作用力(li)
e. 連接(jie)管(guan)道和其他部件的作(zuo)用力
f. 溫(wen)度梯(ti)度引起的作用力
g. 沖擊(ji)載荷,包括壓力急(ji)劇波動引起(qi)(qi)的(de)沖擊(ji)載荷、流體沖擊(ji)引起(qi)(qi)的(de)反力等;
h. 運輸或吊裝時的作用(yong)力。
4.4.2 設(she)計(ji)壓(ya)(ya)力或計(ji)算壓(ya)(ya)力
設計壓力(li)或計算壓力(li)的確定應(ying)符合以(yi)下規定∶
a. 熱交換器(qi)上裝(zhuang)有超壓(ya)泄放裝(zhuang)置時,應按GB150.1—2011附錄(lu)B的規定確定設(she)計壓(ya)力;
b. 熱交換器各(ge)程(壓力室)的設計(ji)壓力應(ying)按各(ge)自最苛刻的工(gong)作工(gong)況分別確定(ding);
c. 如(ru)熱交換器存在(zai)負壓操作,確定(ding)元件計算壓力時應考慮在(zai)正(zheng)常工作情況下(xia)可能出(chu)現的最大壓力差;
d. 真空側的(de)設計壓(ya)力按(an)承受外壓(ya)考慮;當裝有安全控制裝置(如真空鑿放閥)時,設計壓(ya)力取1.25倍的(de)最大內外壓(ya)力差,或0.1 MPa兩者中(zhong)的(de)較低值(zhi);當無安全控制裝置時,取0.1 MPa。
e. 對于同(tong)時(shi)受各(ge)程(cheng)(cheng)(壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)室(shi))壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)作(zuo)用的(de)(de)(de)(de)元件,且(qie)在全壽(shou)命期內均(jun)能(neng)保證(zheng)(zheng)不超(chao)過(guo)設(she)定壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)差(cha)時(shi),才可(ke)以技壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)差(cha)設(she)計(ji),否(fou)則應分別(bie)按各(ge)程(cheng)(cheng)(壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)室(shi))設(she)計(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)確定計(ji)算壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li),并應考(kao)慮(lv)可(ke)能(neng)存在的(de)(de)(de)(de)最苛(ke)刻的(de)(de)(de)(de)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)組(zu)合;按壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)差(cha)設(she)計(ji)時(shi),壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)差(cha)的(de)(de)(de)(de)取值(zhi)還應考(kao)慮(lv)在壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)試驗過(guo)程(cheng)(cheng)中可(ke)能(neng)出現的(de)(de)(de)(de)最大(da)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)差(cha)值(zhi),并應在設(she)計(ji)文件中明確設(she)計(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)差(cha),同(tong)時(shi)應提出在壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)試驗過(guo)程(cheng)(cheng)中保證(zheng)(zheng)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)差(cha)的(de)(de)(de)(de)要求(qiu)。
4.4.3 設計溫度
設計溫度的確定應符合(he)以下(xia)規定∶
a. 熱交換器的(de)(de)各強度(du)(du)壓力(li)室)股(gu)計溫(wen)度(du)(du)應按各自(zi)最(zui)苛刻的(de)(de)工(gong)作工(gong)況分解確(que)定;各部分在工(gong)作狀態下(xia)的(de)(de)金屬溫(wen)度(du)(du)不同時,可分別設定設計溫(wen)度(du)(du);殼(ke)程(cheng)設計溫(wen)度(du)(du)、管程(cheng)設計溫(wen)度(du)(du)分別為殼(ke)程(cheng)殼(ke)體(ti)(ti)、管箱(xiang)殼(ke)體(ti)(ti)的(de)(de)設計溫(wen)度(du)(du)
b. 設計溫(wen)(wen)度(du)(du)不夠(gou)低(di)于元件金屬在工(gong)作狀態可能達(da)到的最高(gao)溫(wen)(wen)度(du)(du);對于0℃以下的金屬溫(wen)(wen)度(du)(du),設計溫(wen)(wen)度(du)(du)不得(de)高(gao)于元件金屬可能達(da)到的最低(di)溫(wen)(wen)度(du)(du);在任何情(qing)況(kuang)下,元件金屬的表(biao)面溫(wen)(wen)度(du)(du)不得(de)超(chao)過材料(liao)的允許使用溫(wen)(wen)度(du)(du)
c. 對于同時(shi)受兩側介質溫度(du)作(zuo)用(yong)的(de)元件應(ying)按其金屬溫度(du)確定設計(ji)溫度(du)。
d. 元件的金(jin)屬溫度通過(guo)以下方法確定
①. 傳熱計算求得。
②. 在已使用的(de)同類熱(re)交換器上測(ce)定。
③. 根據介質溫度(du)并結合外部條(tiao)件確定。
4.4.4 工況組(zu)合
對有(you)不同工(gong)作工(gong)況的熱交(jiao)換器,應按最苛(ke)刻的工(gong)況設(she)計;必要時還(huan)應考慮不同工(gong)況的組合(he),并在圖樣或(huo)相(xiang)應技(ji)術(shu)文件(jian)(jian)中(zhong)流(liu)明各工(gong)況操(cao)作條件(jian)(jian)和設(she)計條件(jian)(jian)下的壓力和溫(wen)度值。
4.4.5 厚度(du)附加量
4.4.5.1 厚度附加量(liang)按寒(4-1)確定
C=C1+C2 ……………………………(4-1)
式(shi)中
C————厚度附加(jia)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(pian)差應符合相應材(cai)料標準的規定(ding)。
4.4.5.3 為防止(zhi)熱交換器(qi)元件由于腐蝕、機械磨損而導(dao)致(zhi)厚(hou)度削弱減薄,應考慮腐蝕裕量∶
a. 對有均勻腐(fu)蝕(shi)或(huo)磨(mo)損的(de)元(yuan)件,應根據預期(qi)的(de)設計使(shi)用(yong)年限和介質(zhi)對金屬材料的(de)腐(fu)蝕(shi)速(su)率(及磨(mo)蝕(shi)速(su)率)確定腐(fu)蝕(shi)裕(yu)量
b. 各元(yuan)件受到(dao)的(de)腐蝕程度不(bu)同時(shi),可采(cai)用不(bu)同的(de)腐蝕裕(yu)量;
c. 介質為壓縮空氣(qi)、水蒸(zheng)氣(qi)或水的(de)碳素銅或低合(he)金銅制熱交換器,腐蝕裕(yu)量(liang)不小于1mm。
4.4.5.4 管殼(ke)式熱交換(huan)器元件腐(fu)蝕裕量的考慮(lv)原則∶
a. 管(guan)板、浮頭(tou)法蘭和球冠形封頭(tou)的(de)兩(liang)面均(jun)應考慮腐蝕(shi)裕量
b. 管(guan)箱(xiang)平蓋、凸(tu)形封頭、管(guan)箱(xiang)和(he)殼體內表面應考(kao)慮(lv)腐蝕裕量;
c. 管(guan)(guan)板和管(guan)(guan)箱平蓋上開槽時,可(ke)將高(gao)出隔板槽底面的金屬作為腐(fu)(fu)蝕(shi)裕量(liang),但(dan)當(dang)腐(fu)(fu)蝕(shi)裕量(liang)大(da)于精深時,還應加上兩者的差值。
d. 設備法蘭(lan)(lan)和管法蘭(lan)(lan)的(de)內徑面應考(kao)慮腐蝕裕量
e. 換熱管(guan)、鉤圈、浮頭螺栓和縱向隔板一般不考慮(lv)腐蝕(shi)裕量(liang)
f. 分程隔(ge)板的兩面均應考慮(lv)腐蝕裕量
g. 拉(la)桿(gan)、定距管、折流(liu)板和支持板等非(fei)受壓(ya)元件(jian),一般不考慮腐蝕裕量。
4.4.5.5 其他結構型式的熱(re)交(jiao)換器以及鋁、鈦、銅、鎳和(he)鋯等其他金屬制熱(re)交(jiao)換器的腐(fu)蝕裕量按(an)相(xiang)應(ying)引用標準的規定(ding)確定(ding)。
4.5 許用應力
4.5.1 材(cai)料應按GB150.1——2011表1、表2的規定(ding)確定(ding)許用應力。
4.5.2 受壓元(yuan)件用(yong)鋼材(cai)的許用(yong)應力(li)值應按GB150.2—2011選取,鋁、鈦、銅(tong)、鎳和鋯等(deng)其他金(jin)屬的許用(yong)應力(li)值應按相應引用(yong)標(biao)準(zhun)選取。
4.5.3 復合銅板的許用(yong)應(ying)力應(ying)按(an)GB 150.1—2011中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(biao)準的(de)規定確定。
4.5.5 需要考慮地震載(zai)荷(he)或(huo)風(feng)載(zai)荷(he)與4.4.1中其他載(zai)荷(he)相(xiang)組(zu)合時(shi),元件的設計(ji)應力應符合GB150.1—2011中4.4.4 和相(xiang)關標(biao)準(zhun)的規定。
4.6 焊接(jie)接(jie)頭分類與(yu)焊接(jie)接(jie)頭系數(shu)
4.6.1 管殼式熱交(jiao)換(huan)器(qi)受(shou)壓元(yuan)件(jian)之間的焊接接頭(tou)分為A、B、C、D四類(lei),非(fei)受(shou)壓元(yuan)件(jian)與(yu)受(shou)壓元(yuan)件(jian)的焊接接頭(tou)為E類(lei),如圖4-1所(suo)示(shi)。其他結構(gou)型式熱交(jiao)換(huan)器(qi)的焊接接頭(tou)按相應標準(zhun)規定。
4.6.2 焊接(jie)接(jie)頭系數φ應根據對接(jie)接(jie)頭的焊縫形(xing)式及無(wu)損檢測的長度比例(li)確定(ding)。
4.6.3 鋼(gang)制管殼式(shi)熱交(jiao)換器焊接接頭系數(shu)按(an)表4-1選取。
4.6.4 對于(yu)無法進行(xing)無損檢測的固定管板式熱交換(huan)器殼程圓(yuan)筒的環向焊接(jie)接(jie)頭(tou),應采(cai)用氬弧(hu)焊打底或沿焊縫根部全長(chang)有緊貼基本(ben)金屬的墊(dian)板,其焊接(jie)接(jie)頭(tou)系(xi)數φ=0.6。
4.6.5 對于(yu)換熱管與管板連接(jie)(jie)的(de)內孔(kong)焊(han)(han)(han),進行100%射線(xian)檢測(ce)(ce)時(shi)(shi)(shi)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)系(xi)數(shu)(shu)φ=1.0,局部射線(xian)檢測(ce)(ce)時(shi)(shi)(shi)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)系(xi)數(shu)(shu)φ-0.85,不進行射線(xian)檢測(ce)(ce)時(shi)(shi)(shi)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)系(xi)數(shu)(shu)φ=0.6.
4.6.6 鋁、鈦、銅、鎳(nie)和鋯(gao)等(deng)其他金屬(shu)的(de)焊接(jie)接(jie)頭系數按相(xiang)應(ying)引用標準的(de)規(gui)定。
4.7 耐壓試驗
4.7.1 管殼式熱交換器耐壓(ya)試(shi)(shi)驗的要求和(he)試(shi)(shi)驗壓(ya)力應(ying)符(fu)合GB150.1—2011中(zhong)4.6的要求,其(qi)他結(jie)構型式熱交換器耐壓(ya)試(shi)(shi)驗的要求和(he)試(shi)(shi)驗壓(ya)力應(ying)符(fu)合相關標(biao)準(zhun)的要求。
4.7.2 耐(nai)壓試驗的種類和要求(qiu)應在圖樣上注明。
4.7.3 按壓(ya)差設計的(de)(de)熱交換器(qi),應在圖樣上(shang)提出壓(ya)力試驗(yan)時(shi)升、降壓(ya)的(de)(de)具體要求。
4.7.4 對于管程設(she)計壓(ya)力高于殼程設(she)計壓(ya)力的管殼式熱交換器,應(ying)在圖樣上提出管頭的試驗方(fang)法和壓(ya)力。
4.8 泄漏(lou)試(shi)驗(yan)
4.8.1 泄漏試驗(yan)應符(fu)合GB150.1——2011中4.7的要求(qiu)。
4.8.2 泄(xie)漏(lou)試驗的種類和(he)要求(qiu)應在(zai)圖(tu)樣上注明。
五、材料
5.1 總(zong)則
5.1.1 管殼式(shi)熱交換器鋼(gang)制(zhi)受壓(ya)元件的鋼(gang)號(hao)及(ji)其標準(zhun)、附(fu)加技術要求、限定范圍(壓(ya)力和溫度等)及(ji)許(xu)用應(ying)力應(ying)符(fu)合GB150.2—2011及(ji)其附(fu)錄(lu)A、附(fu)錄(lu)D的規定,高(gao)溫性能(neng)參考值參見GB150.2—2011 附(fu)錄(lu)B。
5.1.2 管殼式熱(re)交換器(qi)受壓元件用(yong)(yong)鋼、鈦、銅、鎳和鋯等其(qi)(qi)他金(jin)屬(shu)材料,其(qi)(qi)技術要求、限定范圍(牌號、壓力和溫度等)及(ji)許用(yong)(yong)應力,虛符合TSGR0004——2009及(ji)本(ben)標(biao)準引用(yong)(yong)標(biao)準的規(gui)定。
5.2 圓筒(tong)及(ji)封頭
用于制(zhi)造管殼式熱(re)交換器圓筒或封頭的材(cai)料應(ying)符合GB150.1—2011引(yin)用標準和GB150.2—2011 的有(you)關(guan)規定(ding)。
5.3 管板、管箱平蓋、法蘭
5.3.1 鍛件
用于制造管板、管箱平蓋、法蘭(lan)的鋼鍛件應符合GB150,2—2011第6章(zhang)的規定,鍛件級(ji)別不得低于Ⅱ級(ji)。
5.3.2 板(ban)材
5.3.2.1 用于制造管(guan)(guan)板、管(guan)(guan)箱平蓋(gai)、設備法蘭的板材應(ying)符(fu)合GB150.1—2011引用標準(zhun)和GB150.2—2011 的有關規(gui)定。帶(dai)凸肩(jian)的管(guan)(guan)板、內孔焊管(guan)(guan)板和管(guan)(guan)箱平蓋(gai)(GB150.3—2011表(biao)5-10中序號(hao)11~14的平蓋(gai))采用軋(ya)制板材直接加工制造時,碳(tan)素(su)銅、低合金(jin)鋼厚度方向性能級別不應(ying)低于GB/T5313—2010中的Z35級,并在設計文件(jian)上提出附(fu)加檢驗(yan)要求(qiu)。
5.3.2.2 復合(he)(he)管板(ban)(ban)可采(cai)用堆(dui)(dui)焊(han)或(huo)爆(bao)炸焊(han)接(jie)復合(he)(he)板(ban)(ban)。當(dang)采(cai)用爆(bao)炸焊(han)接(jie)復合(he)(he)板(ban)(ban)時(shi)(shi),應符合(he)(he)NB/T47002.1~47002.4中(zhong)B1級的要求;當(dang)換熱(re)管受軸向壓應力時(shi)(shi),宜采(cai)用堆(dui)(dui)焊(han)復合(he)(he)管板(ban)(ban)。
5.3.3 襯(chen)層
5.3.3.1 管箱(xiang)平蓋、法(fa)蘭可采(cai)用(松式)襯層(ceng)(襯板、襯環)復(fu)合(he)結構。
5.3.3.2 襯層復合結(jie)構不得使用于下列場合∶
a. 設(she)計溫度高于(yu)300℃;
b. 工(gong)作過程中,存在真空工(gong)況
c. 介質毒性程度為(wei)極度或高度危(wei)害。
5.4 換熱管
5.4.1 鋼制換熱管(guan)(guan)應符(fu)合(he)GB150.2—2011和本(ben)標準(zhun)第4章引用(yong)標準(zhun)的(de)規定(ding),常用(yong)換熱管(guan)(guan)特性參見(jian)附錄G,常用(yong)換熱管(guan)(guan)牌號及要求見(jian)下列管(guan)(guan)材標準(zhun)。
a. GB/T 1527《鋼及銅合金拉制管》
b. GB/T 2882《鎳(nie)及鎳(nie)合金管》
c. GB/T 36250換熱器及冷凝器用鈦(tai)(tai)及鈦(tai)(tai)合金管)
d. GB 50100高壓鍋爐用無(wu)縫鋼管(guan)
e. GB6430高(gao)壓化肥設備用無(wu)縫鋼(gang)管
f. GB/T 6893《鋁及鋁合(he)金拉(軋)制無縫(feng)管》
g. GB/T8890熱交換器用銅合(he)金(jin)無縫管(guan)》;
h. GB9948(石油裂化用無縫(feng)鋼管》
i. GB13296《鍋爐、熱交換器用不銹鋼(gang)無縫(feng)鋼(gang)管》;
j. GB/T 21832《奧氏(shi)體(ti)-鐵素(su)體(ti)型(xing)雙相不銹鋼焊接鋼管》
k. GB/T21833《奧氏體-鐵素體型雙相不銹鋼(gang)無縫鋼(gang)管》;
i. GB/T 24593《銅爐和熱交換(huan)器用奧氏體不銹鋼(gang)焊接鋼(gang)管》;
m. GB/T26283《鋯及鋯合金無縫管材》;
n. NB/T 47019.1~47019.8《鍋(guo)爐、熱交換(huan)器(qi)用管訂貨技(ji)術條件》。
5.4.2 允(yun)許采用符合下列標準的(de)(de)強化傳熱管,其使用范圍和基管材料還應符合GB150.2—2011及(ji)相關標準的(de)(de)規定
a. GB/T 24590《高效(xiao)換熱器用(yong)特型管》;
b. GB/T 28713.1《管殼式熱(re)交(jiao)換器用強化傳熱(re)元件 第1部(bu)分∶螺紋管》;
c. GB/T 28713.2《管殼(ke)式熱交換(huan)器用(yong)強(qiang)化傳熱元件 第(di)2部(bu)分(fen)∶不(bu)銹鋼波紋管》;
d. GB/T 28713.3《管殼式熱交換(huan)器用強化傳熱元件 第3部分∶波節管》。
5.4.3 GB/T 24593.GB/T 21832中(zhong)的(de)焊接(jie)銅管用作換熱管時,還應符合GB150.2—2011中(zhong)5.2的(de)有關(guan)規定。
5.4.4 鋯(gao)(gao)及鋯(gao)(gao)合金無縫管用(yong)作換(huan)熱管時,應(ying)符合GB/T26283—2010中一般工業(ye)熱交(jiao)換(huan)器(qi)用(yong)管材的規定。
5.4.5 超(chao)出5.4.1引用標準中換(huan)熱管的(de)材料時(shi),應符合(he)TSG R0004—2009中2.10的(de)規定,且應符合(he)NB/T47019.1~47019.8的(de)要(yao)求。
5.5 螺(luo)(luo)柱(含(han)螺(luo)(luo)栓)和螺(luo)(luo)母用鋼棒
5.5.1 螺(luo)(luo)(luo)柱(含螺(luo)(luo)(luo)栓)和螺(luo)(luo)(luo)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章的規(gui)定。
5.5.2 管殼式熱交換(huan)器設備法蘭的緊固件可按NB/T470270B/T4707)選(xuan)用(yong)。



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