管板式换热器专题毕业设计

论文真实性承诺及指导教师声明学生论文真实性承诺本人郑重声明：所提交的作品是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，内容真实可靠，不存在抄袭、造假等学术不端行为。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。如被发现论文中存在抄袭、造假等学术不端行为，本人愿承担本声明的法律责任和一切后果。毕业生签名： 日期：指导教师关于学生论文真实性审核的声明本人郑重声明：已经对学生论文所涉及的内容进行严格审核，确定其内容均由学生在本人指导下取得，对他人论文及成果的引用已经明确注明，不存在抄袭等学术不端行为。指导教师签名： 日期： 摘要换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体，实现化工生产过程中热量交换和传递不可缺少的设备。本文以固定管板式管式换热器为研究对象，对换热器的发展、背景、分类和用途进行了阐述。本文主要以水和导热油为介质，第二章以此对换热器进行了计算，换热器的外部设计包括它的筒体的设计、封头的设计、管箱和换热器支座的设计。换热器的内部设计包括换热管的尺寸、固定管板的厚度的计算，同时还进行了水压试验。除了上述以外，换热器的研究内容还应包括它的管法兰、开孔、接管处的零部件，还有它的附件等等。关键词：换热器压力容器固定管板式

ABSTRACTKEYWORDS:pressurevessel；fixedheatexchange第一章化工概论化工设备是化工生产过程的具体实现者，化工设备是否正常直接关系到生产的安全和稳定[1]。其用途主要用于给工作介质提供热量、有的用与热量交换、有的用于传质和分离、完成化学和物理反应、储存物料等[2]。然而在化工设备中化工容器占据着举足轻重的地位，由于化工生产中，介质通常具有较高的压力，化工容器一般有筒体、封头、支座、法兰及各种容器开孔接管所组成，通常为压力容器，因为压力容器是化工设备的主体，对其化工生产过程极其重要，国家对其每一步都有具的标准对其进行规范，如：中国《压力容器安全技术监察规程》、GB150—1998《钢制压力容器》、GB151—1999《管壳式换热器》等。在其中能根据不通的操作环境选出不同的材料，查出计其允许的工作压力，工作温度等。1.1换热器概述换热器简单说是具有不同温度的两种或两种以上流体之间传递热量的设备。在工业生产中，换热器的主要作用是使用热量由温度较高的传递给温度较低的流体，使流体温度到达工艺流程规定的指标，以满足过程工艺条件的需要[3]。近年来，由于工艺要求、能源危机和环境保护等诸多因素，换热器不断的更新完善，同时也出现了很多新型换热器。为了提高当今换热器的传热性能，出现了几种新型换热器,改掉了其原有的缺点与不足。横坟管折流杆换热器：这是融合了折流杆换热器技术与横纹管强化技术的一种高效换热器见图1-1。其折流栅具有抗振力强，消除了壳程滞流区，改善了壳程流体的速度和温度的分布。最大的改变是其壳程不再设置折流板，而由折流板，而由折流杆组成的折流圈来代替折流板，集对管子起支撑作用，又对流体起扰动作用，藉以达到强化传热的目的。近年来，研究人员将将在相同管内流速下传热效率优于螺旋植管的横纹管用于折流杆换热器。使其在换热效率不变的情况下原有的换热面积大大减少，重量也比原有的换热器减轻很多，设备投资节省，强化传热元件的应用与高效换热设备的开发:极大地提高了企业的经济效益和社会效益.横纹管折流杆换热器的开发应用结果证明，强化传热元件与折流杆的有机组合.在提高管程换热速率的同时也提高了壳程的换热速率.工业运行证明横纹管具有传热效率高、流体阻力小、抗振性能好的特点[4]。图1-1横坟管折流杆换热器缩放管整圆抽孔折流栅板换热器：缩放管整圆槽孔折流栅板换热器是近两年来厂校合作开发的另一种新型换热器，是又一种强化传热元件与新型壳程折流结构的优化组合.通常认为强化对流给热的方法是反复改变纵向压力梯度作用下流体的流动，这种流动方式由依次交替的扩展段和收缩段来实现。大量研究证明，波型通道在相同流动阻力下，较平行流道具有更高的传热性能.缩放管其扩展段得到有效的利用，收缩段还利用了流体粘附层速度提高的效果;整圆榴孔折流栅板即折流姗板为一个整圆不开弓形口而洗通每排管的管桥，格孔参数可根据所需流速的大小来确定[4]。近些年来，由于节约能源日益受到重视，高换热性能的管式类换热器的应用发展比较迅速。最新出现的空心内管换热器，不仅结构强度高，而且换热性能好。空心内管换热器：空心内管换热器具有较明显的优势，如图1-2图1-2空心内管换热器空心内管换热器与现有各种换热器的区别，主要在于其换热管内加装了具有外螺旋的空心内管装置，而且空心内管换热器为套管结构，具有能够薄层换热的环形流道，沿小螺旋导流叶片形成的一种螺旋前进环状薄层空间流通[5]。激波换热器：激波加热器由三段组成一蒸汽喷射段、汽水混合段、射流扩压段。它的工作原理：激波加热器是利用蒸汽和水直接混合进行供热或生活热水供应领域的高新技产品。运行时汽、水瞬间混合，形成流态复杂的、具有超可压缩性(即压缩系数骤增)的汽水两相流体，混合后流体流速迅速由压音速转变为超音速却无需消耗机械能。在经过瞬间的热量与动量传递后，蒸汽完全凝结入水中共同形成高温高压的热水从该设备中输出，直接进行供热循环或热水供应。也就是说在一定条件下(如能提供一定要求的蒸汽压力)激波加热器运行时可以取代泵或减少泵的功率推动系统的循环。具有：(1)换热效率高(节流)(2)节电(3)改善系统循环(4)易维护(5)体积小，节省基建投资(6)投资回报率快[6]。换热器在热量交换中常有一些腐蚀性、氧化性很强的物料，因此，要求制造换热器的材料具有抗强腐蚀性能。近几年来研究并制造出了许多新型具有抗腐蚀的换热器。例如：聚四氟乙烯换热器、钛质热交换器、不锈钢换热器等。聚四氟乙烯换热器：聚四氟乙烯换热器亦称为塑料王换热器，超强的耐蚀防老化性能使其广泛应用于化工、酸洗、电镀、医药、阳极氧化等行业，同时，由于其耐温性能极佳，既适用于蒸汽加热，亦适用于热水加热。它具有无以伦比的化学稳定性和冷热稳定性（-250～260℃）。其换热器管板和管束(φ3～10mm毛细管)均是采用先进的粉末冶金工艺烧结而成，各种性能优异。并且采用独有的、先进的焊接方法，使氟塑料换热器管束与管板之间的连接强度达到1.5MPa，解决了传统氟塑料换热器焊接方法存在微渗漏而需要漏管的问题。同时兼具抗垢性好、寿命长综合成本低、阻力小、体积小重量轻等优点[7]。高通量换热器：烧结型高通量管是指采用粉末冶金的方法在普通换热管表面烧结一薄层具有特定结构的多孔表面高效换热管。表面多孔层的凹穴与孔隙相互连通,可以显著强化沸腾传热,传热效果甚至可提高20倍。这是至今为止换热系数最高的管式传热元件。通过对比试验,探索优化了较低温度下的高通量换热管烧结工艺,实现了铜管、铜镍管、碳钢管、耐热钢管等系列换热管内外表面多孔管特征参数的可控制造高通量换热器与普通换热器在设计、加工制造、检验方面均有其特点。项目解决了高通量管表面预处理、粉末涂覆、烧结、校直、U弯成形等技术难题,开发了具有多项关键技术的表面多孔高通量管生产成套技术及装备;掌握了工业化应用系列高通量换热器(浮头式换热器、固定管板式换热器、U形管板换热器等)的设计、制造、检验等关键技[8]。如图1-3。外表面铜基多孔层高通量管外表面铁基多空层高通量管双面强化高通量换热管图1-3高通量换热器新型单管程的浮头式换热器：这种换热器是在管程出口处设置波纹管膨胀节来消除管、壳程温差带来的应力如图1-4。这种结构既区别于传统的浮头式换热器，又不同于填料函式换热器，兼顾了两者的优点，弥补了各自的不足。单管程的浮头接管结构由球冠形封头、波纹膨胀节、筒节、平盖、法兰A、法兰B、法兰C、紧固件AB、紧固件BC、锥体及管程出口法兰所组成，见图4。在球冠形封头上开孔并设一短节，通过该短节与波纹膨胀节连接，波纹膨胀节通过另一短节与法兰A连为一体，法兰A与法兰B通过紧固件AB联接。法兰C由紧固件BC压紧法兰B的前后密封面与平盖连成整体结构，这种结构不仅便于安装和拆卸，而且能很好地解决管、壳程之问的温差应力。图1-4新型单管程的浮头式换热器1.2储罐概述油品和各种液体化学的储存设备----储罐，是石油化工装置和运输系统设施的重要组成部分。用于储存生产原料、成品及半成品等。如立式和卧式储油罐，储存液化石油气、煤气以及其他气体和低沸点的石油化工原料的各类球罐、卧式罐等储罐在冶金、制氧、航空及其他行业也有广泛的应用。当前解决油品和易挥发产品损耗和环境污染，为此要开发损耗更小、建造和维修更方便的内浮顶罐及其重要。随着储罐的不断大型化，为此需开发储罐所用的高强度钢例如：大线能量焊接高强度调质板目前，我国大规模建造的10~15万m3的储罐，主要选用屈服强度490MPa，抗拉强度610MPa的大线能量焊接高强度调质板。在不远的将来，我国将建造20或30万m3石油储罐，610MPa钢已不能满足要求，需要强度级别更高690MPa或780MPa的大线能量焊接高强度调质板。日本已经开发成功此类钢，并有应用实例，目前我国仍未开展此类钢种的开发，需及早开始研制[11]。近年来储罐的防腐技术发展的也十分迅猛，同时也研发了许多新型的具有防腐性能的储罐。海水试压防腐蚀：海水腐蚀施工技术主要采用了物理隔离防护和电化学防护相结合的方法。物理隔离防护即上水试压前。所有储罐开口处连接的设备、阀门、液位计及相关的电气仪表均不安装：同时对储罐浮船下表面、罐内壁及罐底板进行临时防腐处理。即按照设计图纸的要求涂刷临时防腐漆。使储罐金属表面与海水隔离．避免海水与储罐壁板直接接触造成腐蚀。电化学防护即。利用阴极保护是海水全浸状态时防腐的有效方法。在钢制储罐内壁合理布置铝合金牺牲阳极。铝合金牺牲阳极的电极电位低于渗碳体的电极电位，铝合金牺牲阳极构成微电池的阳极。渗碳体为阴极。达到改变储罐金属钢板的电位。使得在海水试压过程中铝合金阳极块成为发生腐蚀的阳极而保护储罐壁板不受腐蚀的目的[12]。玻璃钢储罐：玻璃钢贮罐(储罐)具有良好的耐腐蚀性能，在化工防腐领域有很好的应用，美国市场已有缠制直径为15～20m的玻璃钢耐腐蚀贮罐(储罐)，并且已成功地应用于某些侵蚀型的耐腐领域，例如作为浓盐酸大型容器使用。

由于这些特大型耐腐蚀玻璃钢贮罐(储罐)的几何尺寸都很大，在制作及运输方面都存在不少的难题。国外一般采用两种方法缠绕特大型耐腐蚀贮罐(储罐)。一种是现场缠绕；另一种是异地缠绕，先在生产车间缠制成型，然后再运输到现场进行安装[13]。储罐清洗技术：储罐的清洗也有原来的人工清洗逐渐发展为当今的机械清洗，系统用临时敷设的管道将COW装置与清洗油罐、洗油供给罐及接收油罐等设备连接在一起。用设置在清洗油罐单盘上的清洗机、喷射供油罐提供的清洗热油溶解,用设备抽吸溶解的淤渣,将其移送到接收油罐中。在完成上述的油清洗、油移送之后,用热水进行循环清洗,同时进行油水分离。通过这种清洗,油罐内的剩余油份逐渐被除掉,最后打开检修孔做最终清扫。在清洗机工作过程中,应适时地注入适量的氮气,以使油罐内的氧气浓度被控制在8%以下,达到防火、防爆的安全条件[14]。1.3流体输送与传热工段方案流程图本次设计主要是利用水对导热油进行冷却，利用电加热器对导热油槽里的油进行加热，再利用油泵家热油输送到换热器 E0102中，对于管程中的水，是将水槽中的水先通过预加热器进行加热到所需温度，再通过水泵将加热过的水输送到换热器E0102的管程中，利用水对热油进行冷却。本次所设计的是换热器EV202。

第二章总体结构设计-1

第三章机械3.1换热管换热管常用的金属材料有碳素钢、不锈钢、铜和铝等。根据本次的管程压力为0.30.5MPa，管程进口温度为81，壳程进口温度为31。由于低合金钢相对于碳素钢耐腐蚀性好点，价格相对于不锈钢、铜和铝低些。所以选取低合金钢12CrMo作为换热管材料。查教材化工设备，标准管长有1.5、2.0、3.0、4.5、6.0、9.0（单位为），根据给定的换热管长度为6，截取标准管长为1.5。查教材化工设备，低合金钢钢管的规格有ø25×2.5、ø19×2、ø38×2.5（单位为），所给的设计要求，假设选取低合金钢管规格为ø19×2。按教材公式换热器的管数n为：3-1式中:——传热面积，5；——管径（外径），0.019；——管长，1.5则： 查工艺计算手册附表3-1。1.5m换热管，取换热管根数为65。表3-1固定管板换热器主要参数（ø19×2）管程数管子总数换热面积/m21332.81655.42564.7换热管排列形式换热管的常用排列方式主要有正三角形、转角三角形、正方形和转角正方形。由于三角形排列较为广泛，而且在同一直径管板面积上可排列较多换热管，所以管束采用三角形排列如图3-1。由化工设备教材表5-3可知换热管中心距S为25。图3-1正三角形中心管数为：3-2则：查工艺计算手册表3-2，中心排管取9。表3-2固定管板换热器主要参数（ø19×2）管程数管子总数中心管排1337165925683.2筒体查教材化工设备，筒体的材料主要有碳素钢、低合金钢钢板、不锈钢钢板等。根据筒体所承受的压力机壳程流体的性质等，选取碳素钢中的16MnR作为筒体的材料。壳体内径筒体内径为：3-3式中：——相邻两管的管心距，0.025m；——管外径，0.019m；——管束直径与壳内径之差（一般为2576），m；则：圆整后取261，其布管如图3-2。图3-2布管图筒体厚度筒体的壁厚为：3-4式中：——筒体的计算压力，0.55，设计压力P=0.55(取其工作压力的1.1倍);——筒体材料在设计温度下的许用应力，113；——筒体的焊接接头系数，≤1.0取1（化工设备表2-14，选取双面对接焊，全部无损探伤）钢板厚度负偏差=0.3㎜(假设名义厚度为34)。取腐蚀裕量=1,厚附加量=1.3则：钢板厚度负偏差=0.3(假设名义厚度为34)，取腐蚀裕量=1,厚附加量,=1.3。设计厚度，；按照GB450-1998规定对碳素钢、低合金钢制容器，不小于3，,所以取钢板最小厚度3，加上,考虑到壳体需要进行焊接，使其不被焊透，根据《化工设备机械基础》筒体的最小焊接厚度为5，所以最后按厚度规格向上圆整后取筒体的名义厚度为6。所以无缝钢管的外直径为273。3.2.3筒体的长度根据换热器设计手册，长径比在515，换热管伸出管板的长度为l1=1.5。圆筒节长度l为：式中：b——管板厚度，34；l1——换热管伸出管板的长度，1.5；则：3.3封头选取标准椭圆形封头如图3-3。由于本次设计的换热器壳程压力在0.30.5MPa，属于低压容器，椭圆形封头能够满足要求，而且该封头制造比其他封头容易冲压形成，应力分布也比较均匀，为了便于焊接、经济合理，选取标准椭圆形封头。材料选用与筒体相同16MnR。按教材公式封头厚度为：3-5式中：——焊接接头系数，为整块钢板制造，则=1.0；K——椭圆形封头形状系数，标注椭圆形封头K=1.0；则：钢板厚度附加量=1.3与筒体的壁厚计算相同，所以椭圆形封头的壁厚也是6。由封头厚度查化工设备表2-15得直边高h=25。查封头JB4746-2002表3-3,封头的总高度H=93。表3-3EHB椭圆形封头公称直径/DN总高度/H名义厚度/δe219808273936273938图3-3椭圆形封头3.4膨胀节3.4.1换热管壁温根据GB151-1999附录F的计算方法进行换热管壁温的计算，从设备的具体操作情况，可以假定K、、q和a保持不变，进行简化计算：热流体的平均温度为：3-6式中：——壳层热流体的入口温度，81；——壳层热流体的出口温度，80；则：冷流体的平均温度为：3-7式中：——管层冷流体的入口温度，30；——管层冷流体的出口温度，35；则：则：3-8即换热管壁温为56.5。圆筒壁温的计算：应外部有良好的保温，故壳体壁温可取壳层流体的平均温度：==80.5管壳层温差：所以无需膨胀节。3.5水压试验由于本次管程与壳程的压力相同都是0.30.5MPa,所以只需进行一次水压试验。试验温度按20考虑，则=113。水压试验时的试验压力为：（化工设备教材2-35)3-9式中：——容器元件材料在试验温度下的许用应力，113;——容器元件材料在设计温度下的许用应力，113;则：试验应力校核：压力试验时，由于容器承受的压力高于设计压力，为防止容器产生过大的应力，要求在试验压力下圆筒产生的最大应力不超过圆筒材料在试验温度下屈服点90%。试验压力下圆筒的应力为：3-10式中：——圆筒内直径，261；——圆筒的有效厚度，2.7；——材料在试验温度下的屈服点（或0.2%屈服强度），；查GB150-1998，Q235-B在试验温度时=235,=-C=6-1.3=4.7㎜,不计液柱静压了，取PL=0。则：33.572<211.5，即所以液压试验时容器强度满足要求。3.6管板的设计与计算查换热器设计手册，管板常用的材料有低碳钢、普通低合金钢、不锈钢、合金钢和复合钢板等，由于本次的设计压力在0.30.5，属于低压，所以选用碳素钢中的16MnR。管板型式采用整体管板如图3-3，各部分尺寸查表3-4，管板管孔尺寸查GB151-1999见表3-5。表3-4管板尺寸管层压力(MPa)壳层压力(MPa)DN(mm)Dbfb1.61.6219335207259238321.61.62734052573122520341.61.6325460309363252438表3-5管板管孔直径及允许误差换热管外径1619管孔直径16.2519.25允许偏差图3-3管板3.7支座卧式换热器的支座有鞍式支座、圈式支座和支腿式支座，本次卧式固定管板换热器选用焊制鞍式支座（JB/T4712-07)按照换热器的公称直径Dg273选用BI型（重型）带加强垫板与一个筋板的鞍座一对（其中F型S型各一个），材料选用Q235-B，支座高度H=200,标记为：JB/T4712-07鞍座A219-FJB/T4712-07鞍座A219-S一对鞍式支座的布置如图3-4，根据GB151-1999,LB=(0.40.6)L取LB=0.5L=750，LC'=LC=363.5图3-4鞍座的位置查化工设备机械基础表3-6,鞍座的各部分尺寸为:表3-6鞍座尺寸（JB/T4712-92）公称直径/DN鞍座高度h底板腹板筋板垫板螺栓间距弧长2192002101208896827016O6281402732002601208896833016062818032520030012088968390160628210图3-5焊制鞍座3.8接管接管材料选用Q235-A，与壳体焊接连接，对于接管的伸出长度指接管法兰面到壳体（管箱壳体）外壁的长度，根据换热器设计手册表3-7得各部分的接管外伸长度为150。表3-7PN≤4.0MPa的接管伸出长度DN(050）20150251503215040150根据化工设备机械基础表3-8，接管的外径分别为18、25，厚度为1.5，45厚度为2。表3-8钢管公称口径外径普通管壁厚1521.32.752026.82.752533.53.253242.33.254048.03.54根据接换热器设计手册，由于接管与设备的直径较小，所以无需补强圈，壳体上接管的位置分别为：壳层接管位置是指接管中心到管板密封面距离如图3-6。导热油进出口式中：——接管外径，26.8；——管板厚度，34：C≥4S(S为壳体厚度，）且30。取74。放净与放空口。图3-6DN20接管的位置换热器设计手册1-6-5)式中：——设备法兰与壳体焊缝与法兰密封面距离（因为没有设备法兰，所以=0）取54。但考虑到与DN20接管法兰的位置及焊缝的距离取85。图3-7DN40接管位置3.9折流板根据换热器计算手册折流板的形式弓形折流板、圆盘-圆形折流板、矩形折流板。由于本次换热器的直径较小，所以本次卧式换热器的折流板采用弓形折流板中的单弓形。材料选用低合金15CrMoR。通过拉杆与定距管固定。折流板各部尺寸3-11取52。查换热器的设计手册表3-9得厚度为3。表3-9折流板最小厚度公称直径DN/折流板厚度/<400340070047009005查换热器设计手册表3-10得外直径为259。表3-10折流板直径及允许偏差公称直径DN/<400折流板名义外直径/DN-2折流板外直径允许偏差0-折流板布置查换热器设计手册表3-11，可知折流板管孔的直径为19.6，在缺口朝下的折流板的最高处开通气孔如图3-8。图3-8折流板表3-11管束管孔直径及允许偏差换热管外径/19管孔直径/19.6允许偏差/+0.400根据换热器设计手册，对于安放位置，一般应使管束两端的折流板尽可能的靠近壳层进出口接管，其余折流板按等距离布置，靠近管板的折流板与管板间的距离为如图3-9：3-12式中：——导热油接管中心距管板密封面的距离，73；——防冲板长度，当无防冲板时，可取=（导热油接管内径），14；——管板厚度，34；则：图3-9折流板位置所以第一块接管则：折流板的间距取131，折流板的距离总长为L=1437-124=1313，所以共需11块折流板。3.10拉杆、定距管根据GB151-1999,由于换热管规格为ø19㎜×2㎜，采用拉杆定距管形式如图3-7拉杆一端的螺纹拧入管板，折流板用定距管定位，最后一块折流板靠拉杆螺母固定。材料选用Q235-A，同时拉杆应尽量均匀布置在管束外边缘。拉杆的一端的螺纹拧入管板，折流板用定距管定位，最后一块折流板靠拉杆螺母固定。图3-7拉杆、定距管拉杆的直径和数量根据GB151-1999，查表3-12得拉杆直径为12，查表44得拉杆数量为4。表3-12拉杆直径换热管外径d10≤d≤1414<d<2525≤d≤57拉杆直径dn101216表44拉杆数量拉杆直径dn(mm)公称直径DN(mm)<400104124164拉杆的尺寸各部分尺寸如图3-8,查表3-13得拉杆螺纹公称直径、1277.5、=10、=15、=50、=2.0。表3-13拉杆尺寸拉杆直径d/拉杆螺纹公称直径////101013≥401.5121215≥502.0161620≥602.5图3-8拉杆定距管根据换热器设计手册，定距管的尺寸同换热管的尺寸相同，材料选用碳钢Q235-B。外径为ø19×2。其长度总和分别为、1225。3.11法兰3.11.2接管法兰根据化工设备机械基础,由于换热器的压力不高，而且流体无毒，所以选用板式平焊法兰，材料选用Q235-B，密封面型式选用全平面密封如图3-9，查化工设备机械基础表3-13，其公称直径分别为：表3-15PN0.25和PN0.6MPa板式平焊法兰尺寸接管/DN钢管外径/A1法兰外径/D螺孔中心圆直径/K螺孔直径/L螺孔数量/n螺纹/Th法兰内径/B1法兰厚度/10191220259065114M1026144045130100144M124616图3-9板式平焊法兰3.12圆筒节的设计由于管程接管的直径大于封头直边的长度，所以需要在封头与管板之间加一段圆筒节，根据接管直径为40，圆筒节与封头焊接的埋弧焊，宽20-30mm，手工电弧焊宽10-20mm，取长度为200的圆筒节能够满足要求，直径、厚度与壳体相同。3.13各部分连接形式封头与圆筒节连接根据化工设备机械基础，两部分采用焊接，接头形式一般有对接、角接和型接、搭接，本部分采用对接接头、对接焊缝，焊缝坡口形式采用v形。如图3-11。图3-11封头与圆筒节焊接接管与壳体连接接管采用插入式焊接如图3-12。图3-12接管与壳体焊接管法兰与接管连接管法兰与接管采用内外焊接如图3-13。图3-13管法兰与接管焊接接换热管与管板连接根据换热器设计手册，换热管与管板的连接形式主要有强度胀接、强度焊接、胀焊结合。但强度焊接目前应用较为广泛，而且管孔不许开槽，换热管端不需退火，因此制造加工方便。焊接结构强度高，抗拉脱力强，当焊接部分有泄漏时，可补焊。如需要更换换热管，可采用专用刀具拆卸，比胀接方便。查换热器设计手册，可知其相接各部分的尺寸查表3-16。如图3-14。图3-14换热管与管板焊接表3-16换热管外伸长度换热管规格外径×壁厚19×2换热管最小伸出长度/1.5最小坡口深度/23.13.4管板与壳体、封头的连接图3-4管板与壳体、封头焊接第四章技术要求本设备按GB151-1999《管壳式换热器》进行制造，检验和验收，并接受《压力容器安全技术监察规程》的监督。受压元件材料必须具备保证书，主要受压元件材料按“容规”要求复检。焊接采用电弧焊，按JB/4709-2000标准的规定进行，焊接材料：手工焊选用焊条E5015,埋弧焊选用焊丝H10Mn2，焊剂350。A、B类对接焊缝采用双面焊，焊接接头型式和尺寸出土中注明外，按GB985-986-88中的规定，角焊缝腰高安较薄板的厚度，法兰的焊接按相应法兰的标准，接管端部打磨圆，圆角半径R3~5，支座、垫板四角制成R25的圆角。壳体对接焊缝进行100%X射线检测，符合JB4703-94标准Ⅱ级合，接管及其他构件与壳体内外表面焊接的角焊缝，打磨后进行磁粉探伤检查，Ⅰ级为合格。对于换热管：标准长度为1.5m，其壁厚为2㎜。当换热管壁厚小于或等于2.5㎜时，与换热管的直径急壁厚相差应补超过15%；当换热管壁厚大于2.5㎜时，评定用管壁厚应大于2.5㎜；钢管管端应除锈。钛管管端应清楚附着物急氧化层，清理长度应比试板厚度大5㎜，且不小于25㎜。管板密封面与壳体轴线垂直，其公差为1㎜。设备制成后，进行整体消应力热处理。液压试验，因管层与壳层的压力相同，所以管层与壳层分别以0.55MPde压力进行水压试验，合格以后以空气进行气密性试验。无泄漏为合格。管口及支座方位按图。5.1.1筒体换热器筒体的圆度要求较高，必须保证壳体与折流板之间有合适的间隙。如太大就要影响换热效果，太小就要增加装配的难度。切割好的钢板应根据钢板厚度、操作压力高低选定破口形式进行边缘加工。用钢板卷制时，内直径允许偏差可通过外圆周长加以控制，其外周长允许上偏差10mm；下偏差为0。5.1.2封头和管箱封头和管箱的厚度一般不小于壳体的厚度。分程隔板两侧全长均应焊接，并应具有全焊透的焊缝。由于焊接应力较大，故管箱和封头法兰等焊接后，须进行消除应力的热处理，最后进行机械加工。5.1.3换热管直管一律采用整根管子而不允许有接缝。管子应该进行校直，管子两端须用磨管机清除氧化皮、铁锈、及污垢等杂质直至露出金属光泽。除锈长度不小于两倍管板厚度。当管子与管板的连接采用胀接工艺时，管端硬度应低于管板硬度。同一根换热管的对接焊缝，直管不得超过一条；U型管不得超过二条；最短管长不应小于300mm；包括至少50mm直管段范围内不得有拼接焊缝。管端破口应采用机械方法加工，焊前应清洗干净。换热管组装要求两管板相互平行，允许误差不得大于1mm，两管板间长度误差为±2mm；管子与管板应垂直；拉感应牢靠固定；定距管两端面要整齐；穿管时管子头不能用铁器直接敲打。5.1.4折流板由于折流板很薄，钻孔时钻头的推力使管板中心变形，故可将下料或圆整的折流板去掉毛刺并校平，重叠、压紧后沿周边点焊、然后一起钻孔。为了保证顺利穿管，必须是折流板的管孔与管板中心在同一直线上，可以将管板当作钻模放在折流板上，压紧后进行引孔，即以管板危机出现在折流板上钻出和管板孔距一致的定位孔，然后取下管板，将折流板压紧，并换上合适的钻头。5.1.5管板管板由低合金钢锻件16MnR制成，加工前表面不平度不得大于2mm，如超过此值，应先进行校平，然后进行加工。拼接管板的对接接头应进行100%射线或超声检测，按JB4730-94进行表面检测，检测结果不低于Ⅲ级，或超声检测中的Ⅰ级为合格。换热管与管板的连接：二者采用焊接的形式连接，连接部位的换热