国标GB151—89《钢制管壳式换热器》的分析与评价

司 破世 磋戡 訇特 甫化科技 1991年 第 3期 { =f ． 国标 GBI51—89《钢制管壳式换热器》的分析与评价 厂 一 U 至些蜢 南化(集团)公司化机厂 T& 。 本文将我国的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 GB]5]一聃 锕制管壳式换热器 与美国的 TEMA-88标准．在几个 主要方面的技术条件进行了比较。从而得出，GB]51一聃 是既具有国际标准的先进性 ．又符 合中国 目前国情的一项新标准。 国家标准 GBI51—89“钢制管壳式换热 器 (以下简称 GB151)是全国压力容器标准 化技术委员会在国家技术监督局指导下编制 的。这是我国钢制管壳式换热器方面的最新 标准。 TEMA一88是 美国管式换热器制造商协 会标准(以下简称 TEMA)．是依据管式换 热 器 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 、制造、安装使用方面的工程原理和实 践经验而制定。在发展实践中，越来越具有强 大的生命力。国际上管壳式换热器的标准．在 许多经济发达的国家中如苏联、日本、英国、 西德等都 有 自己的国家 标准和企业 标准。 TEMA标准在种类浩繁的国际标准中，它是 具有一定的权威性。 衰 1 本文旨在将我国管壳式换热器最新标准 GBI51与美国的 TF,MA在以下九个方面 ：适 用范围、壳体、换热器、U形管 、管板、折流板 、 热处理、压力试验、堵管的主要技术条件加以 分析对比。 一 、适用范围 TEMA和 GBI51的适用范围见表 1。从 表 1可看出，TEMA适用换热器内径 D【≤60 英寸(1524mm)，最大的压力为 P一≤3000磅 ／英寸 (21MPa)}而 GBI51适用公称直径 DN ≤ 2000mm，公 称 压 力 PN≤ 35MPa，可 见 GB151比TEMA适用的直径和压力范 围要 广 。 项 目 TE lA一88 GB151一B9 级 别 协会标准 国家标准 分R、C、B三类，分别适用于石油、一般工业 I级换热器：适用无相变传热和易产生振动的场合 分 类 I级换热器；适用于重沸、冷凝传热和无振动的一般 和化工过程 场合 内径 D≤60英寸 ，DXP的最大值≤60000 公称直径 DN~2000mm 适用范围 公称压力 PN≤35MPa 或 P~ 3000磅／英寸 的管壳式换热器 PN×DN≤ l0 As 锅炉及压力容器 第Ⅶ篇 ，第 1分篇， 除遵守 GB]5]．还必须遵循 GBI50-89(锕制压力容 遵照标准 TEMA在换热器方面的应用做 了补充规定 器》和田拌要求 二、壳 体 1．壳体的直径允差 GBI51是通过外 圆周长加以控制，其外 圆周长允许上偏差为 10mm．下偏差为零，而 用钢管作圆筒时，其尺寸允许偏差：I级换热 器应符合 GB8163—87和 GB2270—80较高级 ＼ 维普资讯 http://www.cqvip.com 规定 ，I级 换 热 器应 符 合 GBS163—87和 GB2270—80普通级规定。 TEMA壳体 直径按圆周测量确定．直径 允差不得超出设计 内径 1／8英寸(3．2mm)， 也就是壳体周长允差不超出 10mm。管制壳 体内径允差是要符合 ASTM管材规格。两项 标准壳体直径允差要求是相当的。 2．圃度 GB151规 定壳体 同一断面上 圆度 e— DNm 一 D do．5 DN，且 当 DN≤ 1200ram 时 e≤ 5mmIDN> 1200mm 时 e≤ 7ram。 GB150—89《钢制 压力容器》规定内压容器壳 体圆度为e=DN～一DN～≤l DN。 TEMA对此 无规定，但 TEMA必须遵照 ASME第vI第 1分篇要求，ASME规定壳体 圆度是同一断面最大直径与最小直径之差为 1 D【(筒体 内径)。 由上可见 GB151在壳体 圆度方面要求 高于 GB150，也高于 TEMA。 3．不直度 GB151规定筒体不直度≤b／i000(L为 筒体长度)。且 L≤6m时，筒体不直度的绝对 值≤4．5ram)L~6m时 ，筒体不直度的绝对值 ≤8ram。 GB150对壳体不 直度 要求为 ZH／1000 且≤20ram。GB151壳体 不直 度要求 高于 GB150。TEMA 对此无规定。 在实际制造过程中，换热器的壳体与管 束折流板之间的间隙较小，要使管束顺利穿 过壳体 ，壳体 圆度、不直度 的尺寸要严格控 制。所以壳体的圆度、不直度要求严格是符合 实际制造需要的。 三、换热管 1．规 格 GB151选用钢管 外径规格有 lO、l4、 l9、25、32、38、45、57mm8种。采用 标 准有 GB8163—87、 GB9948—88、 GB2270—80、 GB6479—86四种。 I级换热器采用钢管标准 中高级冷拔管 ，I级换热器采用钢管标准中 南化科技 1991年 第 3期 普通级冷拔管。 TEM 选用钢管外径规格有昔、昔、音、 1 1 1、l÷、1÷、2英寸7种。采用ASTM钢管标 准，不分级别，但钢管外径偏差、壁厚偏差都 比我国普通级、高级钢管小，也就是 TEMA 钢管精度比我国的高。 2．拼 接 GB151对换热管拼焊的焊缝数量、拼接 最小管长、错边量、通球试验 、焊接工艺评定、 探伤、水压试验等技术要求都作了详细的规 定。便于制造中执行。 在我国 由于钢厂的钢管长度规 格不齐 全，制造中对较长的换热管常常会碰上拼接 问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 。由于国外钢管长度规格齐全，货源丰 富，不存在拼接问题，所以 TEMA对 拼接换 热管没有任何规定 。 四、u形管 1．最 小壁厚 GB151和 TEMA 两标准在 U形管弯制 前都控制管子的最小壁厚 d 0= 】(件素 式中：d——换热管外径(mm)； R——弯管段弯曲半径(ram)； 6 ——直管段的计算壁厚 。 2．圃度 U形管弯管段 圆度偏差 ，两标准均为不 大于管子名义外径 lO 。 3．热处理 GB151规定 ：当有应力腐蚀要求时，冷弯 U形管及至少包括 150mm直管段应进行热 处理。碳钢、低台金钢管作消除应力热处理． 奥氏体不锈钢管可按供需双方商定的 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 进 行热处理。 TEMA规定为改善冷作硬化和增大应力 腐蚀的倾向，经供需双方协议，可进行热 处 理 两项标准对 U形管热处理要求，大致相 维普资讯 http://www.cqvip.com 南化科技 1991年 第 舅 当 。 4．壁厚减薄量 TEMA规定弯管段壁厚减薄量不得大于 原管子公称壁厚的 l7 。对弯管最小弯曲半 径没有作出规定。 GB151对弯管段壁厚减薄量没有规定． 但对弯管最小弯曲半径规定为应不小于两倍 管子外径。 在制造过程中，U形管弯制前控制管子 的最小壁厚，即采用管子壁厚正公差，又控制 弯管最小弯曲半径 ，弯制后的壁厚能满足设 计要求。 五、蕾 板 1．蕾板 厚度 计算 GB151运用详细的弹性基础 理论分析 法，考虑因素多，一般没有进行简化，因此计 算 公式 小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载 复杂，但计算结果精确，宜用计算机计 算。 TEMA运用弹性基础理论分析，进行了 大量的简化后得到了便于手工计算的简化公 式，计算结果较粗糙。 2．蕾板的拼焊 GB151规定对管板的拼接焊缝要进行 1 00 的射线或超声波探伤，并接 GB3323-87 的 I级或 JB1152—31的 I级为合格，拼接的 管板还应作焊后消除应力的热处理。在实际 生产制造过程中，由于我国钢板规格不齐全 ， 管板的拼接经常会遇到。这种很具体规定了 拼接焊缝的要求 ，是符合实际制造需要的。 TEMA对此无规定。由于国外钢板货源 较充裕，规格齐全，在制造过程中不会出现管 板拼焊的问题，所以对此无规定。 3．管板孔 直径和套差 GB151对管板孔直径和公差是按 I级换 热器和 I级换热器来规定的。对于同一规格 ， I级换热管孔直径和公差比 I级换热器小。 由于 I级换热器是用于无相变传热和易产生 振动的场合，采用较高级冷拨管管子，尺寸精 度高，所以要求管板孔与管子的间隙要小，以 便防止和减少振动。I级换热器是用于重沸、 冷凝传热和无振动的一般场合，采用的普通 级冷拨换热管，管子尺寸精度偏低，所以管板 孔与管子间隙可以稍大一些。 TEMA对管板孔直径和公差分为标准配 合、特殊紧配两种。一般性的配合采用标准配 合。当管子外径与管板孔内径之间是较紧配 合时采用特殊紧配。 我们用 GB151 25管子与 TEMA相近 的 1英寸管子 比较管板孔直径及公差 ．见 表 2。 寰 2 其 余 尺 寸 单位 mm I级按热管 I级换热管 标 准 公稗外径 管孔直径 允许偏差 管孔直径 允许偏差 + 0．15 + 0．20 G日l5l 25 25 ． 25 25．| 0 0 特殊紧配 标准配合 1英寸 管孔直径 允许偏差 管孔直径 允许偏差 TEMA (25．{) 1．010英寸 +O．002英寸 (0．051) 1．012英寸 +0．002英寸(O．051) (25．654) 一m 002英寸(0．051) (25．705) 一0．004英寸(0．1O2) 由表 2可计算出管板孔最大允许偏差 E (相对于管子公称外径而言)，I级换热器 E： 25．25+0．15--25=0．4；I级换热器 E；25．4 + 0．2 25 0 6}特 殊 紧配 E：25．65{+ 0．051—25．4；0．305 标准配合 E：25．705+ 0．051～25．4— 0．356。从 以 上计 算 可 知 GB151管板孔径最大允许偏差 比 TEMA要 大。 维普资讯 http://www.cqvip.com 我国《输送流体用无缝钢管 ~GB8163—87 标准，对 25管子 外径公差规定：较高级为 士0．2ram，普通级为士0．4ram，我国钢管外径 允许偏差较大 ，管板孔径允许偏差也大 ，所以 GB151的规定与我国的钢管标准两者之间是 相配套的。 TEMA所用钢管采用 ASTM 标准 ，ASTM 标准规定 l英寸管子 的外径公差为 士0．1 mm，ASTM钢管外径公差较 小，TEMA管板 孔径允许偏差也较小，所 以 TEMA的规定和 ASTM钢管标准两者之间也是相配套的。 南化科技 1001年 第 3期 4．管板孔 桥 宽度 GB151管板 孔桥 宽度 见其标准表 4 2 (a)、(b)。TEMA规定了标准配合管板孔桥宽 度见其标准表 RCB-7．42。GBI51管板孔桥宽 度计算是参照了TEMA计算公式。所以两标 准的允许管板孔桥宽度是相当的。 六、折流板 I．外直径及免差 GB151规定折流板的外直径及允许偏差 见表 3 衰 3 单位 ：mm 公 称 直 径 DN <|00 400--~500 500一<900 900一<1300 l300一<1700 170 一≤2000 折流板名义外直径 DN 2．5 DN一3．5 DN一4．5 DN一6 DN一8 DN—l0 折流板外直径允许偏割 一0．5 —0．8 一1．2 TEMA规定了壳体设计内径与折流板外 径之差不应超过表 4中数值 衰 4 单位：英寸 (mm) 壳体公称内径 壳体设计内径减去折流板外径 6— 17(152-- 432) l／8(3．175) 18— 39(457—9g1) 3／]6(4．763) 40— 54(10lB一 1371) l／4(6．35) 55— 60(1397— 1524) 5／16(7．93) 从表 3、表 4比较 ，GB151和 TEMA在壳 体设计直径范围内，壳体与折流板之间的间 隙大致是相当的。有的GB151比TEMA略大 些。 TEMA没有直接规定折流板的外径，只 是规定了壳体内径与折流板的外径之差。而 且折流板的外直径允许偏差也没有规定。 GB151既规定 了折流板名义外直径 ，又 规定了外直径允许偏差，规定具体、明确 ，便 于在设计、制造中执行。 2．管孔免差 GB151对折流板管孔尺寸及管孔允差分 I、Ⅱ级换热器规定，I级换热器管孔尺寸及 允许偏差见其标准表 3 20(a)；Ⅱ级换热器 管孔尺寸及允许偏差见其标准表 3--20(b)。 I级换热器管孔尺寸及允许偏差都 比 I级换 热器大，也就是 I级换热器要求严格。 TEMA对管孔尺寸及允许偏差规定和 I 级换热器基本上是一致的；比 I级换热器的 要求严格。也就是 I级换热器折流板管孔尺 寸及允许偏差比TEMA大。 七、热处理 GB151规定碳钢 、低合金钢制焊有分程 隔板的管箱和浮头盖以及管箱的侧向开孔超 过 l／3圆筒内径的管箱，应在施焊后作消除 应力的热处理。奥氏体不锈钢制管箱、浮头盖 一 般不作焊后消除应力的热处理。当有较高 抗腐蚀要求或在高温下使用时 ，可按供需双 方商定的方法进行热处理 。 TEMA规定 ，在规范有要求或用户有规 定时，完工的管箱和封头应当进行焊后热处 理 。 两项标准对 比，GB151比 TEMA规定得 具体、明确，便于设计和制造中执行。 八、压力试验 1．试验 压 力 GB151规定试验压力： 维普资讯 http://www.cqvip.com 南化科技 1991年 第 3期 (】)液压试验 ：P试一1_25 P ， 一 P设+0．1，取 两者 中较大值。式 中： [ ]一试验 温度下材料的许用应力 ； [盯] 一设计温度下材料的许用应力。 (2)气压试验 ：P 一1．15 ． = +0．1，取两者中较大值。 (3)气密性试验： 一1．osPa。 TEMA规定试验压力 (1)液压试验 ：P 一1．5 P谮； L J r ] (2)气压试验 ：P 一1．25 P f (3)气密性试验 ：双方协商，但不得大于 气压试验压力。 两项标准相 比较，TEMA试验压力均 比 GB151大 。 GB151的设计准则是建立在弹性失效基 础上 ，并规定试验压力计算式中 的比值 大于 1．8时，只允许取 1．8。液压试验时，圆 筒总体薄膜应力 不得超过试验温度下材 料屈服点 90 ，气压试验时 不得超过试验 温度下材料屈服点 80 。GB151试验压力的 确定，是与我国的安全 系数(ne一3’n．一1．6) j适应 ，而 TEMA试验压力 的确定 ，是和美 国的安全系数(ne一4、 一1．5)相适应。两者 不能 混同，如果 把 TEMA的试验压力进行 GB151换热器的压力试验，是违反弹性失效 准 则的。 2．压 力 试验 GB151和 TEMA对压力试验 时工艺规 程有大体相同的要求，两标准都规定液压试 验介质一般都用水，试验压力应至少保持 30 分钟 ；气密性试验应在水压试验合格后进行 。 GB151对固定管板换热器、U形管式换 热器、浮头式换热器、按压差设计的换热器、 重叠换热器等各种换热器的压力试验顺序作 了详细的规定。 九、堵 管 TEMA在第十章《推荐的良好实行》中提 出，管柬上堵塞的管子，对于 U形管换热器 ， 不可能从管箱开孔取出有缺陷的管子时，制 造厂可不经事先协商，堵塞管子最多为总管 数的 1 或是 2根管子。 GB151对此无规定 ，这就意味着标准要 求我国的焊工，运用熟练的焊接技术，可靠的 焊接工艺，确保管子与管板的焊接质量。 十、结柬语 从以上几个主要技术指标分析对比，我 们认为 GB151许多方面的规定与 TEMA相 当，有的完全等同，有的参照执行 ，有的规定 高于TEMA。对 TEMA没有规定的换热管 管 板拼焊问题，GB151也作了符合中国实际情 况的规定。而且有些规定更具体 更明确，便 于设计、制造、检验人员执行和实施标准。 可见 GB151标准是既具有国际标准 的 先进性，又符合 目前中国国情的一项新标准。 随着 GB151新标准的贯彻执行，必将对我国 管壳式换热器制造质量的保证产生积极的影 响 。 (上接第 40页) 20MnMoD作为 15IvInNi钢配套锻件可 获得 良好的焊接性能。 结柬语 低温压力容器用钢的国产化工作成绩是 肯定的，但在推广中还存在着一些技术上和 管理上的问题 。有识之士认为：建议国家有关 部门对新钢种试制成果的推广协调各方面关 系，并在效益方面提供优惠，控制进口产品以 鼓励使用国产化新钢种。钢厂要建立一套切 实可行的新钢种生产技术管理办法，在抓好 新钢种始终如一的产品质量同时，积极推广 新钢种，生产不同规格品种的钢材，以满足用 户的需要 。 维普资讯 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