3.16.1钢制换热器焊接接头系数φ按表4选取。 表4 焊接接头型式 焊接接头系数φ 全部无损检测局部无损检测 双面焊对接接头和相当于双面焊的全焊透「中=1.00 φ=0.85 对接接头 单面焊对接接头(沿焊接接头根部全长有紧|。φ=0.90 φ=0.80 贴基本金属的垫板) 对于无法进行无损检测的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 3.16.2铝、铜、钛及其合金的焊接接头系数按附录D(标准的附录)的规定ε 3.17压力试验 换热器制成后应对换热管与管板的连接接头、管程和壳程进行压力试验。压力试验 的种类和要求应在图样上注明。 压力试验一般采用液压试验:对于不适合作液压试验的换热器,例如换热器内不允 许有微量残留液体,或由于结构原因不能充满液体的换热器,可采用气压试验。压力试 验还应满足GB150第10章的要求 外压和真空换热器以内压进行压力试验。 按压差设计的换热器应在图样上提出压力试验时升、降压的具体要求。 对于管程设计压力大于壳程设计压力的换热器,图样上应对换热管与管板连接接头 的试验方法和压力提出详细要求。 3.17.1试验压力 试验压力的最低值按下述规定,试验压力的上限应满足3.17.2应力校核的限制。 3.17.1.1内压换热器 液压试验压力按式(3)计算: Pr=1.25 (3) 气压试验压力按式(4)计算: P 式中:p1-—试验压力,MPa 设计压力,MPa p]—换热器元件材料在试验温度下的许用应力,MPa ]——换热器元件材料在设计温度下的许用应力,M 注 1换热器铭牌上规定有最大允许工作压力时,公式中应以最大允许工作压力代替设计压力p← 2换热器各元件(圆筒、封头、法兰、膨胀节、管板、浮头法兰、球冠形封头及紧固件等)所 用材料不同时,应取各元件材料比值中的最小者 3立式换热器卧置液压试验时,试验压力应为立置时的试验压力px加液柱静压力 3.17.1.2外压和真空换热器 液压试验压力按式(5)计算: 16
16 3.16.1 钢制换热器焊接接头系数φ按表4选取。 表4 焊接接头系数φ 焊接接头型式 全部无损检测 局部无损检测 双面焊对接接头和相当于双面焊的全焊透 对接接头 φ=1.00 φ=0.85 单面焊对接接头(沿焊接接头根部全长有紧 贴基本金属的垫板) φ=0.90 φ=0.80 对于无法进行无损检测的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。 3.16.2 铝、铜、钛及其合金的焊接接头系数按附录D(标准的附录)的规定。 3.17 压力试验 换热器制成后应对换热管与管板的连接接头、管程和壳程进行压力试验。压力试验 的种类和要求应在图样上注明。 压力试验一般采用液压试验；对于不适合作液压试验的换热器，例如换热器内不允 许有微量残留液体，或由于结构原因不能充满液体的换热器，可采用气压试验。压力试 验还应满足GB l50第10章的要求。 外压和真空换热器以内压进行压力试验。 按压差设计的换热器应在图样上提出压力试验时升、降压的具体要求。 对于管程设计压力大于壳程设计压力的换热器，图样上应对换热管与管板连接接头 的试验方法和压力提出详细要求。 3.17.1 试验压力 试验压力的最低值按下述规定，试验压力的上限应满足3.17.2应力校核的限制。 3.17.1.1 内压换热器 液压试验压力按式(3)计算： [ ] [ ] T t p p s s = 1.25 (3) 气压试验压力按式(4)计算： [ ] [ ] T t p p s s = 1.15 (4) 式中： T p ——试验压力，MPa； p ——设计压力，MPa； [s ]——换热器元件材料在试验温度下的许用应力，MPa； [ ] t s ——换热器元件材料在设计温度下的许用应力，MPa。 注 1 换热器铭牌上规定有最大允许工作压力时，公式中应以最大允许工作压力代替设计压力 p 。 2 换热器各元件(圆筒、封头、法兰、膨胀节、管板、浮头法兰、球冠形封头及紧固件等)所 用材料不同时，应取各元件材料 [ ] [ ] t s s 比值中的最小者。 3 立式换热器卧置液压试验时，试验压力应为立置时的试验压力 T p 加液柱静压力。 3.17.1.2 外压和真空换热器 液压试验压力按式(5)计算：
px=1.25p 气压试验压力按式(6)计算 Pr=1.15p 式中:p-—试验压力,MPa; P——设计压力,MPa。 3.17.2压力试验前的应力校核 压力试验前,应校核圆筒和椭圆形封头的应力(当采用其他封头时,也应校核封头 应力)。 圆筒应力: =P(+6 椭圆形封头应力 p(D+0.56) 式中:σr—一—试验压力下圆筒或椭圆形封头的应力,MP D—一圆筒或椭圆形封头的内直径,mm P—一圆筒或椭圆形封头的试验压力,MPa; δ。——圆筒或椭圆形封头的有效厚度,mm Gr应分别满足下列条件: 液压试验时,or≤0.90。中 气压试验时,σr≤0.8σ中 式中:σs——圆筒或椭圆形封头材料在试验温度下的屈服点或0.2%屈服强度,Ma:; φ——圆筒或椭圆形封头的焊接接头系数 3.17.3气密性试验 介质的毒性程度为极度或高度危害或管、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。需作气密性试验时,试验压力、试验介质和检验要求应 在图样上注明。 注:介质毒性程度的分级按《压力容器安全技术监察规程》的规定(下同) 4材料 4.1选材原则 4.1.1换热器用钢的标准、冶炼方法、热处理状态、许用应力、无损检测标准及检测 项目均按GB150—1998第4章及其附录A的规定。设计温度低于或等于-20℃时,应按本 标准附录A(标准的附录)选择低温用钢 4.L.2换热器用有色金属的冶炼方法、热处理状态、许用应力、无损检测标准、检测 项目按相应的国家标准、行业标准或参照附录D选取。有色金属的使用范围规定如下: a)铝和铝合金设计压力应不大于8MPa。设计温度为-269~200℃,当设计温度高于 65℃时,不宜选用含镁量大于3%的铝镁合金; b)铜和铜合金应在退火状态下使用。纯铜设计温度应不高于150℃;铜合金应不高 于200℃ c)纯钛和钛合金材料的设计温度不高于300℃;钛复合板应不高于350℃ 4.1.3选用未引入本标准且已有成功使用经验的材料时,应符合GB150—1998附录A的 要求
17 p p T = 1.25 (5) 气压试验压力按式(6)计算： p p T = 1.15 (6) 式中： T p ——试验压力，MPa； p ——设计压力，MPa。 3.17.2 压力试验前的应力校核 压力试验前，应校核圆筒和椭圆形封头的应力(当采用其他封头时，也应校核封头 应力)。 圆筒应力： ( ) e T i e T p D d d s 2 + = (7) 椭圆形封头应力： ( ) e T i e T p D d d s 2 + 0.5 = (8) 式中：sT ——试验压力下圆筒或椭圆形封头的应力，MPa； Di ——圆筒或椭圆形封头的内直径，mm； T p ——圆筒或椭圆形封头的试验压力，MPa； d e ——圆筒或椭圆形封头的有效厚度，mm。 sT 应分别满足下列条件： 液压试验时，sT ≤0.9s Sf 气压试验时，sT ≤O.8s Sf 式中：s S ——圆筒或椭圆形封头材料在试验温度下的屈服点或0.2％屈服强度，MPa； f ——圆筒或椭圆形封头的焊接接头系数。 3.17.3 气密性试验 介质的毒性程度为极度或高度危害或管、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。需作气密性试验时，试验压力、试验介质和检验要求应 在图样上注明。 注：介质毒性程度的分级按《压力容器安全技术监察规程》的规定(下同)。 4 材料 4.1 选材原则 4.1.1 换热器用钢的标准、冶炼方法、热处理状态、许用应力、无损检测标准及检测 项目均按GB l50—1998第4章及其附录A的规定。设计温度低于或等于-20℃时，应按本 标准附录A(标准的附录)选择低温用钢。 4.1.2 换热器用有色金属的冶炼方法、热处理状态、许用应力、无损检测标准、检测 项目按相应的国家标准、行业标准或参照附录D选取。有色金属的使用范围规定如下： a)铝和铝合金设计压力应不大于8MPa。设计温度为-269～200℃，当设计温度高于 65℃时，不宜选用含镁量大于3％的铝镁合金； b)铜和铜合金应在退火状态下使用。纯铜设计温度应不高于150℃；铜合金应不高 于200℃； c)纯钛和钛合金材料的设计温度不高于300℃；钛复合板应不高于350℃。 4.1.3 选用未引入本标准且已有成功使用经验的材料时，应符合GB l50—1998附录A的 要求
4.2圆筒及封头 4.2.1用于制造换热器圆筒或封头的钢板应符合GB150的规定 4.2.2用作换热器圆筒的碳素钢、低合金钢钢管应采用无缝钢管。 4.2.3符合GB150--1998A4.2的奥氏体不锈钢焊接钢管,可用作换热器圆筒。 4.3管板、平盖、法兰 4.3.1锻件 4.3.1.1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。 4.3.1.2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。 4.3.1.3厚度大于60m的管板,宜采用锻件 4.3.2钢板 4.3.2.1用于制造管板、平盖、平焊法兰的钢板应符合GB150的规定。 4.3.2.2当采用钢板制造长颈法兰时,必须符合下列要求 a)钢板不得有分层等缺陷,且应按JB4730进行超声检测,质量等级不低于Ⅲ级 b)应沿钢板轧制方向切割板条,经弯制对焊成圆环,并使钢板表面成为环的柱面; c)圆环的对接接头应采用全焊透结构 d)圆环对接接头应经焊后热处理及100%射线或超声检测;按JB4730规定的射线检 测Ⅱ级合格,超声检测I级合格 4.3.2.3复合板 管板、平盖可采用堆焊、轧制或爆炸复合板。当管程压力不是真空状态时,平盖亦 可采用衬层结构 复合板可按下列标准选用: a)不锈钢复合钢板按GB/T8165和jB4733选用。选用GB/T8165时,管板选用I级 平盖不低于Ⅲ级;选用JB4733时,管板选用B1级,平盖不低于B3级 b)钛-钢复合板按GB/T8547选用。管板选用B0;平盖不低于B2或BR2 σ)铜-钢复合钢板按GB/T13238选用。作为管板时,应采用强度胀或强度胀加密封 焊结构。 不锈钢复合钢板和钛-钢复合板制管板,当管孔与换热管采用强度胀加密封焊结构 或能保证未结合部分在钻孔去除时,管板所选用的级别可分别比a)和b)规定低一级。 4.4换热管 4.4.1常用换热管可按下列标准选用 a)GB/T1527《铜及铜合金拉制管》; b)GB/T3625《换热器及冷凝器用钛及钛合金管》; c)GB/T6893《工业用铝及铝合金拉(轧)制管》 d)GB/T8163《输送流体用无缝钢管》 e)GB/T8890《热交换器用铜合金管》 f)GB9948《石油裂化用无缝钢管》; G)GB13296《锅炉、热交换器用不锈钢无缝钢管》 h)GB/T14976《流体输送用不锈钢无缝钢管》 4.4.2符合本标准附录C(标准的附录)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。设计参数为; a)设计压力不大于6.4MPa b)使用温度与相应钢号的无缝管相同。 4.4.3允许使用螺纹管(整体低翅片管)和波纹管等强化传热管 18
18 4.2 圆筒及封头 4.2.1 用于制造换热器圆筒或封头的钢板应符合GB l50的规定。 4.2.2 用作换热器圆筒的碳素钢、低合金钢钢管应采用无缝钢管。 4.2.3 符合GB 150—1998A4.2的奥氏体不锈钢焊接钢管，可用作换热器圆筒。 4.3 管板、平盖、法兰 4.3.1 锻件 4.3.1.1 用于制造管板、平盖、法兰的钢锻件，其级别不得低于JB 4726和JB 4728规 定的Ⅱ级。 4.3.1.2 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。 4.3.1.3 厚度大于60mm的管板，宜采用锻件。 4.3.2 钢板 4.3.2.1 用于制造管板、平盖、平焊法兰的钢板应符合GB l50的规定。 4.3.2.2 当采用钢板制造长颈法兰时，必须符合下列要求： a)钢板不得有分层等缺陷，且应按JB 4730进行超声检测，质量等级不低于Ⅲ级； b)应沿钢板轧制方向切割板条，经弯制对焊成圆环，并使钢板表面成为环的柱面； c)圆环的对接接头应采用全焊透结构； d)圆环对接接头应经焊后热处理及100％射线或超声检测；按JB 4730规定的射线检 测Ⅱ级合格，超声检测I级合格。 4.3.2.3 复合板 管板、平盖可采用堆焊、轧制或爆炸复合板。当管程压力不是真空状态时，平盖亦 可采用衬层结构。 复合板可按下列标准选用： a)不锈钢复合钢板按GB/T 8165和JB 4733选用。选用GB/T 8165时，管板选用I级， 平盖不低于Ⅲ级；选用JB 4733时，管板选用B1级，平盖不低于B3级； b)钛-钢复合板按GB/T 8547选用。管板选用B0；平盖不低于B2或BR2。 c)铜-钢复合钢板按GB/T 13238选用。作为管板时，应采用强度胀或强度胀加密封 焊结构。 不锈钢复合钢板和钛-钢复合板制管板，当管孔与换热管采用强度胀加密封焊结构 或能保证未结合部分在钻孔去除时，管板所选用的级别可分别比a)和b)规定低一级。 4.4 换热管 4.4.1 常用换热管可按下列标准选用 a)GB/T 1527《铜及铜合金拉制管》； b)GB/T 3625《换热器及冷凝器用钛及钛合金管》； c)GB/T 6893《工业用铝及铝合金拉(轧)制管》； d)GB/T 8163《输送流体用无缝钢管》； e)GB/T 8890《热交换器用铜合金管》； f)GB 9948《石油裂化用无缝钢管》； G)GB l3296《锅炉、热交换器用不锈钢无缝钢管》； h)GB/T 14976《流体输送用不锈钢无缝钢管》。 4.4.2 符合本标准附录C(标准的附录)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。设计参数为； a)设计压力不大于6.4MPa； b)使用温度与相应钢号的无缝管相同。 4.4.3 允许使用螺纹管(整体低翅片管)和波纹管等强化传热管
4.4.4当有成熟使用经验时,也可选用其他牌号或其他材料的换热管。 4.5螺柱、螺栓、螺母 4.5.1螺栓、螺栓用钢的标准、使用状态及许用应力按GB150的规定。 4.5.2压力容器法兰的螺柱按JB4707选用。 4.5.3螺柱、螺栓的硬度宜比螺母稍髙。 4.5.4螺柱、螺栓和螺母的组合可按表5选取。 表5 螺柱螺栓钢号 母用钢 钢号钢材标准「使用状态|使用温度范围, 「Q235-AQ235-A,Q0215-A GB/T700热轧 >-20~300 Q235-A 20,2 >-20~350 40MnB 40MnVB 35,40Mn,45GB/T699正火 20~400 40Cr 30CrMoA 30CrMoA GB/T3077调质-100-500 35CrMoA 40Mn,45 GB/T699正火 >-20~400 35CrMoa 30CrMoA, 35CrMoA -100~500 35Crmova 35CrMoA, 35CrMoVA >-20~425 30CrMoA, 35CrMoA GB/T 3077 20~500 25Cr2MoVA 25Cr2MovA 调质L>-20~550 40CrNiMoa 35CrMoA, 40CrNiMoAl 70~350 I Cr5Mo ICr5Mo GB/T1221 >-20~600 2Cr13 1Cr13 2Cr13 20~400 OCrl8Ni9 ICrl3 「退火十>-20~600 OCr18Ni9 GB/T1220 253~700 OCrl8NiloTi OCrl8NiloTi 固溶 -196~700 OCr17Ni12Mo2 0Cr17Ni 12Mo2 =253~700 5设计 5.1平盖 本设计只适用于螺柱连接的圆形平盖的计算。 5.1.1符号 A-——实际使用的螺柱总截面积,以螺纹小径计算或以无螺纹部分的最小直 径计算,取小者 D—一垫片压紧力作用中心圆直径(按GB150-1998第9章选取),mm d—一螺柱公称直径,mm; E—一平盖材料在设计温度下的弹性模量,MPa K一一结构特征系数: 操作时 K=031.78W P
19 4.4.4 当有成熟使用经验时，也可选用其他牌号或其他材料的换热管。 4.5 螺柱、螺栓、螺母 4.5.1 螺栓、螺栓用钢的标准、使用状态及许用应力按GB l50的规定。 4.5.2 压力容器法兰的螺柱按JB 4707选用。 4.5.3 螺柱、螺栓的硬度宜比螺母稍高。 4.5.4 螺柱、螺栓和螺母的组合可按表5选取。 表5 螺 母 用 钢 螺柱螺栓钢号 钢 号 钢材标准 使用状态 使用温度范围，℃ Q235-A Q235-A，Q215-A Q235-A GB/T 700 热 轧 ＞-20～300 35 20，25 ＞-20～350 40MnB 40MnVB 40Cr 35，40Mn，45 40Mn，45 GB/T 699 正 火 ＞-20～400 30CrMoA 30CrMoA GB/T 3077 调 质 -100～500 35CrMoA 40Mn，45 GB/T 699 正 火 ＞-20～400 35CrMoA 30CrMoA,35CrMoA -100～500 35CrMoVA 35CrMoA,35CrMoVA ＞-20～425 30CrMoA,35CrMoA ＞-20～500 25Cr2MoVA 25Cr2MoVA ＞-20～550 40CrNiMoA 35CrMoA, 40CrNiMoA GB/T 3077 -70～350 1Cr5Mo 1Cr5Mo GB/T 1221 ＞-20～600 2Cr13 1Cr13,2Cr13 调 质 ＞-20～400 1Cr13 退 火 ＞-20～600 0Cr18Ni9 0Cr18Ni9 -253～700 0Cr18Ni10Ti 0Cr18Ni10Ti -196～700 0Cr17Ni12Mo2 0Cr17Ni12Mo2 GB/T 1220 固 溶 -253～700 5 设计 5.1 平盖 本设计只适用于螺柱连接的圆形平盖的计算。 5.1.1 符号 Ab——实际使用的螺柱总截面积，以螺纹小径计算或以无螺纹部分的最小直 径计算，取小者，mm 2； DG——垫片压紧力作用中心圆直径（按GB 150—1998第9章选取），mm； dn——螺柱公称直径，mm； E——平盖材料在设计温度下的弹性模量，MPa； K——结构特征系数： 操作时 3 1.78 0.3 c G G p D WL K = +
预紧时 1.78WLG P DG P-—管程计算压力,MPa; L——垫片压紧力的力臂,为螺柱中心圆直径与D之差的一半,m W——预紧状态或操作状态时的螺柱设计载荷(按GB150-1998第9章计算),N; Y一一平盖中心处的挠度,mm Y值推荐如下:DN≤600m时,Y=0.75m DN>600m时,y=DN 800 φ一—焊接接头系数 平盖计算厚度 p]——设计温度下平盖材料的许用应力,MPa ]——常温下平盖材料的许用应力,MPa ]设计温度下螺柱材料的许用应力,Ma 5.1.2平盖厚度计算 5.1.2.1管箱内无隔板时,平盖厚度按式(9)和式(10)计算,取大值。 操作时 6 (9) vTol 预紧时 VIop (10) 5.1.2.2管箱内有隔板时,平盖厚度按式(9)、式(10)、式(11)计算,取大值。 6D00435p 0.5b4L (11) 5.2管箱 5.2.1管箱圆筒(短节)管箱圆筒计算按GB150--1998第5章的有关规定:其开孔补强 的计算按GB150-1998第8章的有关规定 管箱圆筒的最小厚度按5.3.2的规定。 5.2.2管箱的最小内侧深度 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按管内直径的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。 5.2.3分程隔板 5.2.3.1分程隔板的最小厚度应不小于表6的规定。 表6 公称直径 碳素钢及低合金钢 高合金钢 ≤600 6 >600~≤1200 >1200~≤2000 14 10 >2000~≤2600 14 10
20 预紧时 3 1.78 c G G p D WL K = pc ——管程计算压力，MPa； LG ——垫片压紧力的力臂，为螺柱中心圆直径与DG之差的一半，mm； W——预紧状态或操作状态时的螺柱设计载荷（按GB 150—1998第9章计算），N； Y——平盖中心处的挠度，mm； Y值推荐如下：DN≤600mm时，Y=0.75mm DN＞600mm时, 800 DN Y = ，mm f ——焊接接头系数； P d ——平盖计算厚度，mm； [ ] t s ——设计温度下平盖材料的许用应力，MPa； [s ] ——常温下平盖材料的许用应力，MPa； [ ] t s b ——设计温度下螺柱材料的许用应力，MPa； 5.1.2 平盖厚度计算 5.1.2.1 管箱内无隔板时，平盖厚度按式(9)和式(10)计算，取大值。 操作时 [s ] f d t c P G Kp = D （9） 预紧时 [s ]f d c P G Kp = D （10） 5.1.2.2 管箱内有隔板时，平盖厚度按式(9)、式(10)、式(11)计算，取大值。 [ ] 1/ 3 3 0.5 0.0435 ú ú û ù ê ê ë é ÷ ÷ ø ö ç ç è æ = + G b G t b c G P G D A L p EY D D s d (11) 5.2 管箱 5.2.1 管箱圆筒(短节) 管箱圆筒计算按GB l50—1998第5章的有关规定；其开孔补强 的计算按GB l50—1998第8章的有关规定。 管箱圆筒的最小厚度按5.3.2的规定。 5.2.2 管箱的最小内侧深度 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按管内直径的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。 5.2.3 分程隔板 5.2.3.1 分程隔板的最小厚度应不小于表6的规定。 表6 mm 公 称 直 径 隔 板 最 小 厚 度 DN 碳素钢及低合金钢 高 合 金 钢 ≤600 8 6 ＞600～≤1200 10 8 ＞1200～≤2000 14 10 ＞2000～≤2600 14 10