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水压工况下全直径管板的设计考虑

2021-05-19杨建良杨湖

化工设备与管道 2021年1期

杨建良,杨湖

(无锡化工装备股份有限公司,江苏 无锡 214131)

2004 年改版ASME Ⅷ-1 规范时正式将管壳式换热器的建造要求列入到规范正文中。当时规范并没有要求设计人员考虑全直径管板及延伸部分兼作法兰的管板在水压试验时的应力[1]。2007 版ASMEⅧ-1 规范注意到忽略管板在水压工况下的应力是欠考虑的,故加入了UHX-9.4 章节,规定设计者应对由UG-99 或UG-100[见UG-99 (b) 和 (d) ]要求的压力试验所引起的应力作出适当的考虑。对于两侧都设有垫片的管板,当在每一受压室单独进行压力试验且螺栓载荷仅作用在兼作法兰的延伸部分时需要特别考虑[2]。

出于安全性的考虑,通常都是采用液压试验[3-4]。完工的压力容器需要进行水压试验的目的之一是考察容器的宏观强度、刚度和稳定性[5]。基于这个出发点,完工容器的水压试验压力需要高于其设计压力。在超设计压力下,验证压力容器各个元件强度就显得尤为重要。

绝大多数的受压元件诸如壳体、封头、法兰、平盖等在水压工况下受力模型与操作条件下是一致的,可以直接使用规范公式来校核其在水压工况下的强度。但是对于延伸部分兼作法兰的管板,其在水压工况下的所受载荷条件和操作状态下的所受载荷条件是不同的,这就导致了不能直接应用UHX 相应章节的公式来校核管板在水压工况下的应力水平。而产生水压工况和操作条件下延伸部分兼作法兰的管板受载条件不同的根本原因是换热器的水压顺序。下文根据换热器的不同结构型式特点,从换热器的一般打压顺序入手,提出了水压工况下校核延伸部分兼作法兰的管板强度计算公式,保证延伸部分兼作法兰的管板在水压工况下的强度。……

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