阙原(中国石化工程建设有限公司，北京 100101)

1 固定管板热交换器何时设置膨胀节

热交换器是常见的炼油化工设备，主要作用是实现物料间的热量传递。固定管板热交换器由管程和壳程组成，管程中的介质和壳程中的介质温度不同，通过管束进行热量传递，从而达到热交换的目的[1]。

在安装工况下，管束和壳程壳体的两端都固定在管板上，三者相互约束。管束和壳程壳体在操作工况下的温度变化趋势不同，造成管束和壳程壳体的热膨胀量不同，而管板的刚度要远远高于管束和壳程壳体，因此操作工况产生的膨胀差会引起较大的轴向力[2]，可能引起换热管失稳、换热管从管板上拉脱、壳程壳体破坏等严重后果。此时可以在壳程壳体上设置膨胀节，吸收膨胀差，从而避免管束与壳程壳体轴向力过大的问题。

在固定管板热交换器中，膨胀节的设置需要依据换热管、管板、壳程壳体在操作工况下的应力状态来确定。通过管束、管板、壳程壳体的温差和操作压力作用，计算出换热管中引起的轴向应力、换热管与管板之间连接拉脱力、在壳体中引起的轴向应力，并判断是否超过许用值。

当上述三个应力超过许用值时，在满足工艺条件和经济合理的条件下，可以考虑增加管板厚度，改变换热管与管板的连接方式，调整换热管的管间距，从而降低这三个应力满足许用值。如果以上调整后，还不能满足校核条件，则需要考虑设置膨胀节，通过膨胀节吸收换热管、壳程壳体、管板的轴向膨胀差，从而改善三个元件在操作工况下的应力状态。……