换热器答辩使用

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资源描述

1.焊接接头系数的选择(1)焊接接头系数定义:焊接头系数φ是指对接焊接接头强度与母材强度之比值。用以反映由于焊接材料、焊接缺陷和焊接残余应力等因素使焊接接头强度被削弱的程度,是焊接接头力学性能的综合反映。(2)JB/T4746-2002《钢制压力容器用封头》标准释义规定:“14椭圆形、碟形、球冠形封头拼焊焊接接头射线或超声检测的合格级别由于取消了封头拼焊焊缝位置的限制,并考虑到先拼焊后成形的椭圆形、碟形、球冠形封头的拼焊焊接头,在封头成形过程中将发生较大的弯曲变形,为了保证接头的质量,则要求进行100%射线或超声检测。但其合格级别应与容器的无损检测合格级别一致,即合格级别应符合国家规定。这一规定与GB150和JB4732的有关要求是一致的。”由JB/T4746-2002和JB/T4746-2002标准释义可知:封头无损检测按100%射线或超声检测;无损检测合格级别按容器的无损检测合格级别一致。如果容器按20%RT,JB/T4730.2-2005Ⅲ级合格,那封头虽是100%RT,但无损检测合格级别应是Ⅲ级合格,所以,这样的封头焊接接头系数不能取1,应取0.85。2无损检测质量分级(1)Ⅰ级对接焊接接头内不允许存在裂纹、未熔合、未焊透和条形缺陷。(2)Ⅱ级和Ⅲ级对接接头内不允许存在裂纹、未熔合和未焊透。(3)对接焊接接头中缺陷超过Ⅲ级者为Ⅳ级。(4)当各类缺陷评定的质量级别不同时,以质量最差的级别作为对接焊接接头的质量级别。如果是指压力容器,焊缝质量的控制主要包括如下几个方面:1.焊接工艺评定2.焊后热处理3.外观检查和无损检测4.产品焊接试板5.耐压试验和泄漏试验其中,只有无损检测是划分等级的,包括检测技术等级和合格级别,分级方法按JB/T4730.1~6-2005《承压设备无损检测》,检验和验收的级别由设计在图样或设备技术条件中规定。GB150.4-2011第336页,10.4表面检测不是说得很清楚楼主的IIIIII级焊缝是否是指焊缝经检测后的质量合格等级?对于压力容器焊缝合格要求,你可以参考GB150的10.8.4章节.应当是IIIIII级,无损检测JB4730.2-2005上有具体要求才出版的GB150-2011《压力容器》问题解答及算例中问题4-32的解答:筒体局部探伤、封头100%探伤时,封头的合格级别与筒体一致。此书也是GB150的编制者写的,如寿比南等。按照目前标准要求,筒体局部探伤,封头100%无损检测,合格级别仍然是III级。封头100%无损检测,筒体局部检测,归根到底这台容器还是局部检测,因此容器的合格级别还是III级。合格级别是针对容器说的,不是针对某个零部件说的100%无损,双面焊——————1.0;这里的100%无损是针对设备的,设备局部,封头100%,结果这台设备还是局部,因此还是0.85.这2种方法的侧重点不一样。。对于焊缝来说,先后顺序RT再MT封头上的拼接焊缝的焊缝系数,由设计者根据设备的工况条件、容器类别、探伤比例等内容确定,作为壳体强度计算的依据。但设计者无论将焊缝系数取为1.0或0.85,封头上的拼接焊缝在封头成形后必须进行100%射线检测或超声波检测,但合格级别须按照设计图样的规定,通常焊缝系数取1.0时,射线检测/超声波检测的合格级别为Ⅱ/Ⅰ级;焊缝系数取0.85时,射线检测/超声波检测的合格级别为Ⅲ/Ⅱ级。3.容器焊接接头的分类4.双面焊与单面焊单面焊是容器一面有焊缝,焊缝长度为10d,双面焊是容器两面都有焊缝,焊缝长度均为5d。一般如果容器的尺寸够大,有操作的空间,采用双面焊。5.换热管排列方式正方形排列法在一定的管板面积上可排列的管子数量少。此排列法在浮头式和填料函式换热器中用得较多。若将正方形排列的管束旋转45˚安装,可适当提高壳程对流传热系数。6.常规设计与分析设计常规设计将容器承受的“最大载荷”按一次施加的静载荷处理,不涉及疲劳,且不考虑热应力。而容器在运行过程中,不但存在机械载荷,还有热应力,而且会存在不同的运行工况。这样,不能单纯通过提高材料设计系数或加大厚度来解决,有时厚度增加可能还会起反作用。分析设计中,能够将热分析考虑在内,且对于多工况运行,可采用疲劳分析方法预测其寿命。常规设计基本上是控制结构的平均应力,将其限制在一定范围内,这样做没有把局部高应力区考虑在内,而这些高应力区往往是破坏源。要确定和评估这些高应力区,就需要进行分析设计。另外,常规设计适用于特定的结构形式,不适用于其他结构形式或者受其他载荷的情形。而在分析设计中,只要合理设置边界条件,且模型处理得当,是能够得到结构各个部位的应力分布情况。1设计准则不同常规设计的设计准则是基于第一强度理论,以弹性失效准则为基础,认为当最大拉应力超过许用应力时,部件即为失效。分析设计的设计准则是基于第三强度理论,以弹塑性失效准则为基础,认为当最大剪切应力超过许用应力时,部件即为失效。2评定方式不同常规设计认为只要结构出现屈服,即为失效。分析设计允许结构出现可控区域的塑性变形,对与应力根据应力产生原因,存在区域大小,导致的失效方式等因素对其进行分类,并对不用的应力强度施以不同的限定准则。3针对的失效模式不同常规设计以一次静载荷的施加为计算方式,未考虑设计针对的不同失效模式。分析设计考虑了包括弹性失效、塑性变形、脆性断裂、蠕变变形、渐增性垮塌、低循环疲劳在内的失效模式。常规设计很多是讲模型简化,近似,以方便计算,为保证安全,取值一般也比较保守,适用于静态场合,许用应力变化不多,以弹性失效为主,附带经验系数有时候两种方法可任选,但对大型设备分析设计可能作用比较大,可以明显减少壁厚和重量,降低成本,有时候像疲劳动载设计等按规定,出于安全考虑,只能采用分析设计,这时候计算厚度可能比常规更大7.焊接接头形式常用焊接接头有对接接头、T形接头、十字接头、搭接接头、角接接头、端接接头、套管接头、斜对接接头、卷边接头、锁底对接接头等。对接接头是各冲焊接结构中采用最多、也是最完善的一种接头形式,具有受力好、强度大和节省金属材料的特点。但是,由于是两焊件对接连接,被连接件边缘加工及装配要求则较高。在焊接生产中,通常使对接接头的焊缝略高于母材板面。由于余高的存在造成构件表面的不光滑,在焊缝与母材的过渡处会引起应力集中。,这种接头从力学角度看是较理想的接头型式,受力状况较好,应力集中较小,能承受较大的静载荷或动载荷,是焊接结构中采用最多的一种接头型式。8.强度焊+贴胀胀焊并用:适用于设计压力小于等于35MPa,密封性能要求较高,承受振动或疲劳载荷,有间隙腐蚀,采用复合板的场合。一般焊接后都要进行轻微的胀接,这种胀接被称为贴胀,其胀接变形要远小于强度胀.其作用是减小管板和管热管的间隙,防止工作中换热管的震动而使焊口产生疲劳破坏。GB151中规定对于强度胀接有一个设计压力的要求,而且强度胀对胀接要求比较高,比如胀接强度,换热管的扩口要求等,一般最好采用强度焊+贴胀,这种方法好处较多,焊接强度大,贴胀可避免缝隙腐蚀。其实现在一般都用强度焊加贴胀,应该是先焊后胀,胀时强度应控制好,胀贴的主要作用是消除管板和换热管之间的间隙,防止运输途中对设备造成损害,另外强度焊须做拉脱试验,而密封焊不用。,同时也要考虑到管间距的大小、换热管的大小,换热管的壁厚。管间距相对太小不易焊接;壁厚相对太厚不易胀接。采用的管热管有关,我们如果是铜管就用强度胀,如果是钢管就用强度焊。从理论上来讲,强度焊加贴胀的连接方式是最好的,但有应力腐蚀的情况下,只能采用强度焊,贴胀容易造成局部应力集中现象.9.是先焊后胀还是先胀后焊10.设计温度设计温度不得低于元件金属在工作状态下可能达到的最高温度。11.法兰结构型式的选用结构型式的选用:平焊法兰:多用于介质条件比较缓和的情况下,如低压非净化压缩空气、低压循环水,它的优点是价格比较便宜;对焊法兰:最常用的一种,它与管子为对焊连接,焊接接头质量比较好,而且法兰的颈部利用锥度过渡,可以承受较苛刻的条件;承插焊法兰:常用于PN≤10.0MPa,DN≤40的管道中;松套法兰:常用于介质温度和压力都不高而介质腐蚀性较强的情况。当介质腐蚀性较强时,法兰接触介质的部分(翻边短节)为耐腐蚀的高等级材料如不锈钢等材料,而外部则利用低等级材料如碳钢材料的法兰环夹紧它以实现密封;整体法兰:常常是将法兰与设备、管子、管件、阀门等做成一体,这种型式在设备和阀门上常用。密封面型式的选用:全平面密封面:常与平焊型式配合以适用于操作条件比较缓和的(PNg1.0)工况下;常用于铸铁法兰或与铸铁连接的钢法兰;凸台面密封面:是应用最广的一种型式,它常与对焊和承插焊型式配合使用,在美式法兰中,常用在PN2.0、PN5.0和部分PN10.0MPa压力等级中;在欧式法兰中则常用在PN1.6、PN2.5MPa压力等级;凹凸面密封面:常与对焊和承插型式配合使用,在美式法兰中不常采用,在欧式法兰中常用在PN4.0、PN6.4MPa等级中。但它不便于垫片的更换;榫槽面密封面:使用情况同凹凸面法兰;环槽面密封面:常与对焊连接型式配合(不与承插焊配合)使用,主要用在高温、高压或二者均较高的工况。在美式法兰'中,常用在PN10.0(部分)、PN15.0、PN25.0、PN42.0MPa压力等级中。在欧式法兰中常用在PNl0.0、PN16.0、PN25.0、PN32.0、PN42.0。12.腐蚀GB151中规定对于强度胀接有一个设计压力的要求,而且强度胀对胀接要求比较高,比如胀接强度,换热管的扩口要求等,一般最好采用强度焊+贴胀,这种方法好处较多,焊接强度大,贴胀可避免缝隙腐蚀常发生于有间隙的地方前提条件是不流动液体(可以理解为“死水”)存在于间隙内。开始阶段腐蚀方式为均匀腐蚀,整个间隙的腐蚀比较平均。然后是阴阳级腐蚀,因为有液体填满间隙,间隙口为富氧区(阴极反应失去电子),间隙内部为缺氧区(阳极反应得到电子)。因为间隙内有液体,间隙内部一直为缺氧区发生阳极反应。因为阴阳级的反应存在,腐蚀速率会大大提高。

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