管壳式换热器标准的一些常见问题.docx

管壳式换热器标准的一些常见问题.docx

《管壳式换热器标准的一些常见问题.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《管壳式换热器标准的一些常见问题.docx（14页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

管壳式换热器标准的一些常见问题

管壳式换热器标准的一些常见问题

换热器-1GB151-1999管壳式换热器的适用范围是什么？

答：

1．适用于固定管板式、浮头式、U形管式和填料函式换热器。

2．适用的参数为：

公称直径DN≤2600mm；

公称压力PN≤35MPa；

  且公称直径（mm）和公称压力（MPa）的乘积不大于1.75×104。

换热器-2对于管、壳程设计压力均为内压的管壳式换热器，其受压元件在什么情况下可按压差设计？

还应考虑什么问题？

答：

对于同时受管、壳程内压作用的元件，仅在能保证管、壳程同时升、降压时，才可以按压差设计。

压差的取值还应考虑在压力试验过程中可能出现的最大压差值，同时设计者应提出压力试验的步进程序。

换热器-3试述管壳式换热器中管、壳程设计温度与管壁、壳壁温度的差异及作用。

答：

管、壳程设计温度分别为管程管箱和壳程壳体的设计温度，是对应于管、壳程设计压力分别设定的管、壳程受压元件金属温度（沿元件金属横截面的温度平均值）的最高值或最低值。

用于确定元件材料的许用应力。

管壁、壳壁温度分别为沿长度平均的换热管、壳程圆筒金属温度，分别是传热过程中形成的换热管、壳程圆筒金属温度沿长度方向的平均值。

用于计算壳程圆筒与换热管的热膨胀差在管板、换热管和壳程圆筒中引起的应力。

这两组温度不仅定义、性质和作用不同，而且数值上也会有较大差异，因此，在计算时一定要注意，不可混用。

换热器-4管壳式换热器中同时受管、壳程温度作用的元件的设计温度如何确定？

答：

管壳式换热器中同时受管、壳程温度作用的元件的设计温度可按金属温度确定，也可取较高侧的设计温度。

换热器-5管壳式换热器主要元件腐蚀裕量的考虑原则是什么？

答：

管壳式换热器主要元件腐蚀裕量的考虑原则：

a）管板、浮头法兰、球冠形封头和钩圈两面均应考虑腐蚀裕量；

b）平盖、凸形封头、管箱和圆筒的内表面应考虑腐蚀裕量；

c）管板和平盖上开槽时，可把高出隔板槽底面的金属作为腐蚀裕量，但当腐蚀裕量大于槽深时，还应加上两者的差值；

d）压力容器法兰和管法兰的内直径面上应考虑腐蚀裕量；

e）换热管不考虑腐蚀裕量；

f）拉杆、定距管、折流板和支持板等非受压元件，一般不考虑腐蚀裕量。

换热器-6对于无法进行无损检测的钢制固定管板式换热器壳程圆筒的环向焊接接头，其焊接接头系数如何选取？

答：

对于无法进行无损检测的钢制固定管板式换热器壳程圆筒的环向焊接接头，当采用氩弧焊打底或沿焊接接头根部全长有紧贴基本金属的垫板时，其焊接接头系数φ＝0.6。

换热器-7用于制造管板、平盖、法兰的钢锻件，其级别应不低于几级？

答：

用于制造管板、平盖、法兰的钢锻件，其级别不得低于JB4726和JB4728规定的Ⅱ级。

换热器-8在管板选材中，何时采用锻件？

答：

a）管板本身具有凸肩并与圆筒（或封头）对接连接时，应采用锻件[如GB151-1999附录G中图G1（d）、（e）和图G2（b）、（c）、（d）、（f）]。

  b）厚度大于60mm的管板，宜采用锻件。

换热器-9符合GB151-1999附录C的奥氏体不锈钢焊接钢管用作换热管时，其适用范围如何？

答：

其适用范围为：

a）不得用于极度危害介质的工况；

b）设计压力不大于6.4MPa；

c）使用温度与相应钢号的无缝管相同。

换热器-10管壳式换热器的接管（或接口）设计与一般容器相比有什么特殊要求？

答：

a）接管宜与壳体内表面平齐；

b）接管应尽量沿换热器的径向或轴向设置；

c）设计温度高于或等于300℃时，应采用对焊法兰；

d）必要时应设置温度计接口、压力计接口及液面计接口；

e）对于不能利用接管（或接口）进行放气和排液的换热器，应在管程和壳程的最高点设置放气口，最低点设置排液口，其最小公称直径为20mm；

f）立式换热器可设置溢流口。

换热器-11管壳式换热器整体管板的有效厚度如何确定？

答：

整体管板的有效厚度等于管程分程隔板槽底部的管板厚度减去下列二者厚度之和：

a）管程腐蚀裕量超出管程隔板槽深度的部分；

b）壳程腐蚀裕量与管板在壳程侧的结构开槽深度二者中的较大值。

换热器-12管壳式换热器复合管板的有效厚度如何确定？

答：

复层与基层的结合要求符合GB151-1999中4.3.2.3条规定的复合管板，其复层厚度可计入复合管板的有效厚度中。

当复层材料的强度低于基层材料时，应以复层当量厚度计入复合管板的有效厚度中，复层当量厚度按下式计算：

式中：

 ──复层当量厚度，mm；

   ──设计温度下基层材料的许用应力，MPa；

   ──设计温度下复层材料的许用应力，MPa；

    ──复层最薄处的厚度，mm。

换热器-13GB151-1999中对管板最小厚度是如何规定的？

答：

1．管板与换热管采用胀接连接时，管板的最小厚度（不包括腐蚀裕量）按如下规定：

a）用于易燃、易爆及有毒介质等严格场合时，管板的最小厚度应不小于换热管的外径（do）；

b）用于一般场合时，管板的最小厚度应符合如下要求：

  do≤25时    ≥0.75do

  25＜do＜50时  ≥0.70do

  do≥50时    ≥0.65do

2．管板与换热管采用焊接连接时，管板的最小厚度应满足结构设计和制造的要求，且不小于12mm。

3．复合管板复层最小厚度及相应要求：

a）管板与换热管焊接连接的复合管板，其复层的厚度应不小于3mm。

对有耐腐蚀要求的复层，还应保证距复层表面深度不小于2mm的复层化学成分和金相组织符合复层材料标准的要求；

b）采用账接连接的复合管板，其复层最小厚度应不小于10mm，并应保证距复层表面深度不小于8mm的复层化学成分和金相组织符合复层材料标准的要求。

换热器-14对多管程管壳式换热器，分程设计时应考虑什么？

答：

分程设计时应考虑：

a）应尽可能使各管程的换热管数大致相等。

b）分层隔板槽形状简单，密封面长度较短。

换热器-15管壳式换热器管箱的最小内侧深度如何确定？

答：

管壳式换热器管箱的最小内侧深度按下列要求确定：

  a）轴向开口的单管程管箱，开口中心处的最小深度应不小于接管内直径的1/3；

  b）多程管箱的内侧深度应保证两程之间的最小流通面积不小于每程换热管流通面积的1.3倍；当操作允许时，也可等于每程换热管的流通面积。

换热器-16管壳式换热器管板与换热管的连接型式主要有哪几种？

答：

管壳式换热器管板与换热管的连接主要有焊接、胀接、胀焊并用等型式。

换热器-17管壳式换热器换热管与管板之间采用强度胀接的适用范围和要求如何？

答：

1．适用范围：

a）设计压力小于等于4MPa；

b）设计温度小于等于300℃；

c）操作中无剧烈的振动，无过大的温度变化及无明显的应力腐蚀。

  2．一般要求：

a）换热管材料的硬度值一般须低于管板材料的硬度值；

b）有应力腐蚀时，不应采用管端局部退火的方式来降低换热管的硬度。

换热器-18管壳式换热器在什么情况下管板与换热管之间的连接应胀焊并用？

答：

在下列情况下管板与换热管之间的连接应胀焊并用：

1．密封性能要求较高的场合；

2．承受振动或疲劳载荷的场合。

3．有间隙腐蚀的场合；

4．采用复合管板的场合。

换热器-19管板与壳程圆筒、管箱圆筒之间的连接方式有几种？

答：

有a、b、c、d、e、f型六种。

如下图：

a型：

管板通过垫片与壳体法兰和管箱法兰连接；

b型：

管板直接与壳程圆筒和管箱圆筒形成整体结构；

c型：

管板与壳程圆筒连为整体，其延长部分形成凸缘被夹持在活套环与管箱法兰之间；

d型：

管板与管箱圆筒连为整体，其延长部分形成凸缘被夹持在活套环与壳体法兰之间；

e型：

管板与壳程圆筒连为整体，其延长部分兼作法兰，与管箱法兰用螺柱、垫片连接；

f型：

管板与管箱圆筒连为整体，其延长部分兼作法兰，与壳体法兰用螺柱、垫片连接。

换热器-20在什么情况下固定管板式换热器的壳程圆筒需设置膨胀节？

答：

在固定式管板的计算中按有温差的各种工况计算出壳体轴向应力、换热管的轴向应力、换热管与管板之间的拉脱力q中，有一个不能满足强度（或稳定）条件时，就需要设置膨胀节。

在固定式管板强度校核计算中，当管板厚度确定之后，不设膨胀节时，有时管板强度不够，设膨胀节后，管板厚度可能就满足要求。

此时，也可设置膨胀节以减薄管板，但要从材料消耗、制造难易、安全及经济效果等综合评估而定。

换热器-21管壳式换热器管板的延长部分兼作法兰时，法兰部分对管板有什么影响？

答：

当管板兼作法兰时，法兰力矩不仅作用于法兰上，还会延伸作用于管板上，对管板来说，增加了一个附加力矩。

因此计算管板时，除考虑壳程、管程设计压力的“当量压力”及管子与壳体不同热膨胀引起的“当量压力”外，还需要计入由于法兰力距引起的管板应力。

  由于法兰力矩在管板中引起的附加力矩，使管板计算趋于复杂化，管板厚度取决于其危险组合。

  对延长部分兼作法兰的管板，法兰和管板应分别设计，且法兰厚度可以和管板厚度不同。

换热器-22管壳式换热器中常用的折流板和支持板的形式有几种？

答：

在管壳式换热器中，常用的折流板和支持板的形式有弓形和圆盘－圆环形两种。

弓形折流板有单弓形、双弓形和三弓形三种。

换热器-23管壳式换热器中折流板的布置应遵循什么原则？

答：

在管壳式换热器中，折流板的布置原则为：

  1．折流板的布置必须符合工艺设计条件的要求。

特别是对折流板的形式、折流板的间距、靠近壳程物料进出口的折流板位置等必须尽可能满足工艺设计条件。

2．在工艺设计条件没有特别要求的情况下，折流板一般应按等间距布置，管束两端的折流板尽可能靠近壳程进、出口接管。

3．卧式换热器的壳程为单相清洁流体时，折流板缺口应水平上下布置，若气体中含有少量液体时，则应在缺口朝上的折流板的最低处开通液口；若液体中含有少量气体时，则应在缺口朝下的折流板的最高处开通气口。

4．卧式换热器、冷凝器和重沸器的壳程介质为气、液相共存或液体中含有固体物料时，折流板缺口应垂直左右布置，并在折流板最低处开通液口。

换热器-24管壳式换热器中折流板的最小间距为多少？

答：

在管壳式换热器中，折流板最小间距一般不小于圆筒内直径的五分之一，且不小于50mm；特殊情况下也可取较小的间距。

换热器-25在什么情况下，管壳式换热器应设置支持板？

答：

当换热器不需设置折流板，但换热管无支撑跨距超过GB151规定的最大无支撑跨距时，则应设置支持板，用来支撑换热管，以防止换热管产生过大的挠度。

浮头式换热器浮头端宜设置加厚环板的支持板。

换热器-26在什么情况下，管壳式换热器管程及壳程的介质进口处应设置防冲板？

答：

1．管程设置防冲板的条件：

当管程采用轴向入口接管或换热管内流体流速超过3m/s时，应设置防冲板，以减少流体的不均匀分布和对换热管端的冲蚀

  2．壳程设置防冲板的条件：

①当壳程进口管流体的值（ρ—流体密度，kg/m3；υ—流体流速，m/s）为下列数值时，应在壳程进口处设置防冲板：

  a）非腐蚀、非磨蚀性的单相流体：

＞2230kg/（m•s2）者；

  b）其它液体，包括沸点下的液体：

＞740kg/（m•s2）者。

  ②有腐蚀或有磨蚀的气体、蒸汽及汽液混合物，应设置防冲板。

换热器-27在什么情况下，管壳式换热器壳程进出口处应设置导流筒？

答：

当壳程进出口距管板较远，流体停滞区过大时，应设置导流筒，以减小流体停滞区，增加换热管的有效换热长度。

换热器-28管壳式换热器壳程进口处的防冲板表面距圆筒内壁的距离与防冲板的直径或边长各为多少？

答：

防冲板外表面到圆筒内壁的距离，应不小于接管外径的1/4。

  防冲板的直径或边长，应大于接管外径50mm。

换热器-29管壳式换热器壳程进出口处的导流筒有几种形式，其结构尺寸在设计中应如何考虑？

答：

一般有内导流筒和外导流筒两种形式。

  a）内导流筒 导流筒外表面到壳体圆筒内壁的距离宜不小于接管外径的1/3；导流筒端部至管板的距离，应使该处的流通面积不小于导流筒的外侧流通面积。

  b）外导流筒 内衬筒内表面到外导流筒的内表面间距为：

  接管外径d≤200mm时，间距不小于50mm；

d＞200mm时，间距不小于75mm。

  立式外导流换热器，应在内衬筒下端开泪孔。

换热器-30管壳式换热器双壳程结构的纵向隔板的设计中，应考虑些什么问题？

答：

在管壳式换热器中，双壳程结构的纵向隔板的设计应考虑以下几点：

1．纵向隔板的最小厚度为6mm。

当壳程压力降较大时，隔板应适当加厚。

2．纵向隔板与管板的连接可采用焊接或可拆卸连接。

纵向隔板回流端的改向流通面积应大于折流板的缺口面积。

3．需要抽出管束的换热器，应在隔板的两侧与壳体的间隙处设置二壳程之间的密封结构。

固定管板式换热器的纵向隔板可直接与圆筒焊接或插入导向槽中。

换热器-31填料函式换热器，不适用于什么介质？

答：

填料函式换热器不适用于易挥发、易燃、易爆、有毒及贵重介质。

换热器-32填料函式换热器的结构型式有哪几种？

收集泄漏的介质时应选用哪种型式？

答：

填料函式换热器的结构型式有外填料函浮头式、单填料函滑动管板式和双填料函滑动管板式三种。

收集泄漏的介质时应选用双填料函滑动管板结构型式。

换热器-33填料函式换热器的填料可以采用哪几种？

答：

填料函式换热器的填料应根据管、壳程介质、操作温度、操作压力等确定，可以采用油浸石棉填料、橡胶石棉填料、聚四氟乙烯浸石棉填料和柔性石墨填料。

换热器-34重叠式换热器的支座设计，应考虑什么要求？

答：

重叠式换热器的支座设计，应考虑以下要求：

（1）重叠式换热器之间的支座应设置调整高度用的垫板；

（2）重叠式换热器之间的支座底板到设备中心线的距离应比接管法兰密封面到设备中心线的距离至少小5mm；

  （3）重叠式换热器支座除按JB/T4712选用外，必要时应对支座和壳体进行校核；

（4）当重叠换热器质量较大时，可增设一组重叠支座。

换热器-35管壳式换热器的管箱、浮头盖在什么情况下应在施焊后作消除应力的热处理？

设备法兰密封面应在何时加工？

答：

a）碳钢、低合金钢的焊有分程隔板的管箱和浮头盖以及管箱的侧向开孔超过1/3圆筒内径的管箱，应在施焊后作消除应力的热处理，设备法兰密封面应在热处理后加工。

b）除图样另有规定外，奥氏体不锈钢制管箱、浮头盖可不进行热处理[注]。

[注]对变形有较高要求时，可以进行低温（t＜427℃）或不需考虑防止材料敏化导致的晶间腐蚀时进行高温（t＞427℃）消除应力热处理。

但其消除应力的效果低于碳钢和低合金钢。

当有较高抗腐蚀要求或在高温下使用时，应保持奥氏体，防止敏化且防止管箱、浮头盖变形。

因此，可进行固溶处理（恢复奥氏体），由此所形成的残余应力以及焊接管箱时所形成的残余应力，可由低温退火来消除，然后再进行设备法兰密封面的加工。

换热器-36设计有抗应力腐蚀要求的管壳式换热器时应如何处理？

答：

1．对管壳式换热器壳程圆筒、管箱及换热管的处理方法为：

a）进行消除局部应力（焊接残余应力、冷作产生的应力等）热处理；

b）采用耐应力腐蚀的材料；

c）避免产生过高的拉应力。

2．对换热管与管板之间的连接接头采用焊接，不能采用胀接。

胀接会引起大的局部应力，对于易引起加工硬化的材料更甚，这个应力如被消除，则胀接也就失去意义，故对具有应力腐蚀的场合，连接接头不能采用胀接；焊接连接虽也会引起局部应力，但由于管壁薄，拘束度低，此局部应力不会太大，故一般不作消除应力热处理。

换热器-37与一般容器相比，设计者提出管壳式换热器压力试验要求时应作哪些特殊考虑？

答：

1.按压差设计的换热器应提出压力试验时升压和降压的具体要求。

2.对于管程和壳程设计压力之一为负压的换热器，其正压侧的试验压力应取为按正压侧设计压力确定的试验压力与负压侧设计压力的绝对值之和。

3.对于管程设计压力大于壳程设计压力的换热器，应对换热管与管板连接接头的试验方法和试验压力提出详细要求。

4.确定试验压力后，除对圆筒进行试验压力下的应力校核外，还要对封头进行校核。

换热器-38固定管板式换热器压力试验顺序如何？

答：

固定管板式换热器压力试验顺序：

a）壳程试压，同时检查换热管与管板连接接头；

b）管程试压。

换热器-39浮头式换热器压力试验顺序如何？

答：

浮头式换热器压力试验顺序：

（1）用试验压环和浮头专用试压工具进行换热管与管板连接接头试压；

（2）管程试压；

  （3）壳程试压。

换热器-40釜式重沸器因管束型式不同其压力试验顺序有什么不同？

答：

釜式重沸器的管束型式有U形管束和浮头式管束。

当管束为U形管束时，其压力试验顺序为：

（1）用试验压环进行壳程试压，同时检查换热管与管板连接接头；

（2）管程试压。

  当管束为浮头式管束时，其压力试验顺序为：

（1）用试验压环和浮头专用试压工具，以及管头试压专用壳体进行换热管与管板连接接头试压；

（2）管程试压；

  （3）壳程试压。

换热器-41对于管程设计压力大于壳程设计压力的管壳式换热器，设计者应对换热管与管板连接接头提出怎样的试验方法和要求？

答：

对于管程设计压力大于壳程设计压力的管壳式换热器，为了检查换热管与管板连接接头的严密性，可根据实际情况提出下列试验方法和要求：

1．提高壳程试验压力等于管程试验压力，此时必须校核壳程圆筒、接管、法兰在该试验压力下的应力，并能满足压力试验时的强度要求。

2．若经上述校核不能满足压力试验时的强度要求时，则壳程按本腔试验压力试压后，再：

①以1.0倍壳程设计压力的含氨体积浓度约为1%的压缩空气进行氨渗漏试验；②对有特殊要求的换热器，如高压换热器等可用低压纯氨进行试漏或采用卤素检漏等方法试验。

换热器-42除一般容器要求的情况外，什么情况下的管壳式换热器应进行气密性试验？

答：

当管壳式换热器管、壳程介质互漏会产生严重危害时，应在压力试验合格后进行气密性试验。

换热器-43设计温度低于-40℃时，换热器的垫片应如何选用？

答：

设计温度低于-40℃时的垫片应采用奥氏体不锈钢、铜、铝包的金属包垫片或用上述金属带制成的缠绕式垫片、金属垫。

换热器-44GB151标准中换热器壳体最小厚度由哪些因素决定？

答：

换热器壳体最小厚度的确定主要是考虑使壳体具有足够的刚性，减小变形，以利于管板和管束的安装。

尤其是浮头式和U形管式换热器的壳体，因无管板的支持作用又需要拆卸，故保证一定的厚度更为必要。

此外对在叠摞状态使用的卧式换热器，其鞍座及接管都会对壳程圆筒产生较大的局部应力，为此也须适当增加壳体的最小厚度。

适当增大壳程圆筒的最小厚度，也有利于对管程设计压力较高的换热器在壳程进行管接头的泄漏试验。

117.GB151-1999《管壳式换热器》适用的参数为公称直径DN≤2600mm，

公称压力PN≤35MPa。

GB1511.2条

118.GB151规定计算换热面积的方法中,以换热管外径为基准,扣除伸入

的换热管长度后,计算得到的管束外表面。

GB1513.7.1条

119.换热管的排列形式主要是:

正三角形、转角正三角形、正方形、转角

正方形，换热管中心距一般不小于1.25倍的换热管外径。

GB1515.6.3条

120.换热管和管板的连接中，强度胀接的适用范围为：

设计压

力4MPa；设计温度300℃；操作中无剧烈的振动，无过大的

温度变化及无明显的应力腐蚀。

GB1515.8.2.1条

121.换热管和管板连接中，胀管最小胀接长度应取管板的名义厚度减去

3mm,或与50二者的小值。

GB1515.8.2.3条

122.换热管和管板连接中，胀焊并用适用范围为:

密封性能要求较高；承受

振动或疲劳载荷；有间隙腐蚀；采用复合管板的场合。

GB1515.8.4.1条

123.卧式换热器的壳程为单相清洁流体时，折流板缺口应水平上下布置；

卧式的换热器、冷凝器和重沸器的壳程介质为气液相共存或液体中含有

固体物料时，折流板缺口应垂直左右布置，并在折流板最低处开通液

口。

GB1515.9.1条

124.GB151标准推荐的三种防短路结构有：

旁路挡板；挡管；

中间挡板。

GB1515.13条

125.换热器的I级管束是指采用有色金属管和不锈钢管、高精度等级钢管；

II级管束是指采用普通精度等级钢管。

126.GB151规定，符合本规定要求的奥氏体不锈钢焊接钢管可用作换热

管，但不得用于极度危害介质的工况；设计压力不大于6.4MPa；使

用温度与相应钢号的无缝管相同。

GB1514.4.2条

127.GB151规定，对设计温度高于或等于300℃时，接管法兰应采用对

焊法兰;对于不能利用接管或接口进行排气和排液的换热器,应在管程

和壳程的最高点设置放气口,最低点设置排液口,其最小公称直径为

11

20mm。

GB1515.4.2条

128.折流板的最小间距一般不小于圆筒内径的1/5,且不小于50mm。

GB1515.9.5.2条

129.碳钢、低合金钢制的焊有分程隔板的管箱和浮头盖以及管箱的侧向开

孔超过1/3圆筒内径的管箱，在施焊后应作消除应力热处理，设备法兰

密封面应在热处理后加工。

GB1516.8条

130.外压和真空换热器以内压进行压力试验。

131.换热管与管板的常用连接方式有焊接、胀接、胀焊并用等型式。

GB1515.8条

132.管板厚度应为：

管板的计算厚度（不小于规定的最小厚度），加上壳程

的腐蚀裕量或结构开槽深度的较大者，再加上管程腐蚀裕量或分程

隔板槽深度的较大者。

GB1515.7条

133.在GB151－1999中耳式支座在换热器上的布置原则：

当公称直径DN

≤800mm时，至少应安装2个支座，且对称布置;DN＞800mm时,

至少应安装4个支座,且均匀布置。

GB1515.20.2条

134.重叠式换热器安装时，上部换热器支座底板到设备中心线的距离应比

接管法兰密封面到设备中心线的距离至少小5mm。

GB1515.20.3条

135.换热管材料的硬度值一般须低于管板材料的硬度值。

GB1515.8.2.2条

136.拼接管板的对接接头应进行100%射线或超声检测，射线检测符合

JB/T4730.2-2005规定的Ⅱ级，超声检测符合JB/T47302.3-2005规

定的Ⅰ级。

GB1516.4.1条

137.不带膨胀节的固定管板换热器，在壳程压力（正压）作用下，管子的轴向

应力为拉伸应力，壳体的轴向应力为压缩应力。

102.《管壳式换热器》GB151-1999适用范围：

公称直径DN≤B；公称

压力PN≤C；公称直径和公称压力的乘积≤E。

A）2000mmB）2600mmC）35MPa

D）10MPaE）1.75×104F）1.45×104