我国标准管板设计方法与ASME规范的比较及换热器管板应力分析应考虑的问题

简要地介绍了我国GB 151,JB 4732附录Ⅰ与ASME规范换热器管板应力分析计算的一些异同,并提出在换热器管板应力分析方面要做的工作,以及解决问题的方法和途径。     

固定管板换热器N型管箱应力评定方法

当固定管板换热器采用N型管箱结构时,采用SW6. 0中的JB 4732算法可以计算校核筒体或管箱端部的总应力,但有时会出现压力载荷单独作用下筒体或管箱端部的总应力校核不通过的情况,导致筒体或管箱端部厚度比按照GB/T 151设计的更厚。根据一次结构法原理分析表明JB 4732算法存在着保守性,为此介绍了一次结构法和ASME管板设计方法,发现ASME管板设计方法与一次结构法是一致的,由ASME管板设计方法可以得到3种管板一次结构,而JB 4732算法采用的只是第1种一次结构。将这3种管板一次结构用在某换热器的有限元分析设计中,得到了不同的评价结果,选择其中最经济的设计方案,避免了筒体或管箱端部保守的设计。可为换热器结构优化设计提供一定的参考。     

解析ASME-2004版U形管式管板设计方法

20世纪70年代前，各国管板设计方法作了比较多的简化，计算结果误差较大，其后，很多国家在这方面作了深入研究，形成的标准有：我国GB151、JB4732附录Ⅰ以及ASME规范Ⅷ-1-UHX篇、欧共体标准等。随着市场的国际化，将有大量设备出口，需按国际标准设计制造，了解国际标准的理论依据是很有必要的。     

GB/T 151—2014与ASME BPVC Ⅷ-1-2021换热器管板计算的部分差异及讨论

针对《热交换器》（GB/T 151—2014）与《压力容器建造规则（英文版）》（ASME BPVC Ⅷ-1-2021）中固定管板换热器管板计算的部分差异展开分析对比,并提出建议,以期为换热器设计及标准修订提供参考。     

大直径挠性薄管板合成反应器的有限元分析

采用GB 150、SH/T 3158、西德AD以及GB/T 151标准中的方法对大直径挠性薄管板进行了计算,确定了管板的初始名义厚度。基于ANSYS软件中的APDL语言建立了不同管板厚度的热分析与结构分析的有限元模型,分别对其在6种不同工况下的应力进行了热-结构耦合分析,采用JB 4732,GB/T 151标准分别对结构应力与换热管稳定性和拉脱力进行了强度评定,同时也分析了管板的位移量,最终确定了管板合适的名义厚度。计算结果表明,管板边缘区应力值较大,从边缘到布管区中心呈波动衰减趋势;管板过渡段起着协调管束与管板的变形作用,该区域的弯曲应力值较大。模拟结果可为该类挠性薄管板的设计提供一定参考依据。     

螺栓连接圆形平盖开孔补强计算

总结GB150.3-2011~[1]、JB4732-1995~[2]和ASMEⅧ-1~[3]中圆形平盖开孔补强的计算方法。对采用不同标准进行平盖开孔补强设计时需要注意的问题提出建议。     

高压气瓶4130X钢低周疲劳特性及疲劳设计曲线探讨

针对大容积钢制无缝气瓶材料4130X钢,开展了应变控制下4130X钢的循环特性、应变幅-寿命关系、概率-应变幅-寿命关系和疲劳设计曲线研究,参考ASMEⅧ-2—2021和JB 4732—1995《钢制压力容器——分析设计标准》给出了4130X钢的疲劳设计曲线。获得的4130X钢疲劳设计曲线,与规范中793 MPa≤σ_uts≤892 MPa的疲劳设计曲线有一定的差异,略高于ASMEⅧ-Ⅱ(σ_uts≤552 MPa)和JB 4732—1995(σ_uts≤540 MPa)的疲劳设计曲线。4130X钢材料疲劳寿命设计可采用本文提出的疲劳设计曲线或保守地采用ASMEⅧ-Ⅱ(σ_uts≤552 MPa)和JB 4732—1995(σ_uts≤540 MPa)中对应材料的疲劳设计曲线。     

特殊形式浮头换热器管板强度计算方法

我国现行的换热器标准GB/T 151仅适用于固定端为a型连接的浮头式换热器管板计算,对于b型管板,则需按JB/T 4732附录Ⅰ计算。但该方法涉及一组十一元一次方程组,求解非常困难。通过对管板力学原理的研究,建立了一组较为简单的三元一次力学方程组,大大简化了计算过程,在此基础上,对该方程组的系数矩阵进行了进一步的归类和简化,从而实现系数矩阵的参数化。该方法不仅能够用于b型管板的强度计算,而且能够用于管板形式为a型、但参数超出GB/T 151曲线范围的常规浮头换热器。     

转化器蒸汽发生器挠性薄管板的设计及制造

利用有限单元分析法,对转化器蒸汽发生器的挠性薄管板建立了包括管箱、壳体和换热管等元件的模型。依照JB 4732-1995《钢制压力容器---分析设计标准》（2005确认版）中的4种工况对该管板进行了分析评定;同时,根据GB 151-1999《管壳式换热器》对换热管与管板连接的拉脱力进行了评定。     

管壳式换热器换热管稳定性问题研究

分别利用GB151-1999计算方法、JB4732--1995计算方法和弹性系统稳定性分析方法对换热管稳定性问题进行了研究。对不同参数的四个固定管板式换热器算例分别应用以上方法进行了计算，结果表明：现有的国家标准（GB151）中换热管稳定性算法不考虑环板，将单根换热管失稳的欧拉临界应力除以安全系数ncr（取2）作为许用应力，其结果过于保守。     

柴油裂解炉废热锅炉的安全评估

1　前言乙烯装置ＳＲＴ型柴油裂解炉的废热锅炉是我国八十年代末期从国外重点引进的关键设备 ,在我国同类型设备装置中有几十台之多。它具有结构新颖紧凑 ,热交换效率高 ,使用寿命长等特点。在它们安全运行十余年后 ,在例行停车检验中发现椭圆集气管壁厚均有减薄现象 ,其中Ｅ -ＥＡ - 10 6Ａ废热锅炉 10 6管最为严重。针对此种情况 ,公司立即召集各管理及技术部门研究 ,为确保生产与安全 ,及时对该设备进行了更换 ,并对该类设备加强巡检 ,采取了单台设备严控指标 ,并及时组织备品备件的供应及订货 ,对被更换的设备进行详细的检验及技术分析…     

高压给水加热器厚管板的有限元分析(二)--考虑管箱、壳体和换热管影响的管板强度分析

建立了考虑管箱、壳体和换热管影响的管板结构分析有限元实体模型,按照应力分析标准JB4732—1998分析了管板在包括开工、正常工作和停车过程中可能出现的七种瞬态和稳态操作工况下的强度状况。分析结果表明此管板的危险工况不是发生在正常操作工况下,而是发生在可能出现的壳程压力先停的瞬态工况下。本分析表明有限元分析法是分析管板的有效方法,适用于各种管板特别是多管程或多壳程换热器管板的设计和结构优化。     

压力容器应力分析设计方法的进展和评述

以ASMEⅧ-22007版为主线介绍应力分类法的最新进展,并结合我国JB4732标准和欧盟标准EN13445 2002来进行讨论和评述。同时也对近年来压力容器分析设计方法的进展作了总体性的简介。     

基于GB/T 34019标准与ASMEⅧ-3标准的钢制瓶式容器疲劳寿命分析

为研究GB/T 34019标准与ASMEⅧ-3标准在计算压力容器临界裂纹扩展寿命时的差异,采用ANSYS软件建立不同设计压力和直径的4130X钢制瓶式容器,并利用自编的MATLAB疲劳计算程序计算临界裂纹循环次数,考察了应力强度因子和疲劳失效判据对容器设计疲劳寿命评价的影响.分析结果表明,在容器设计压力40～90 MP...     

GB 151中带膨胀节固定式换热器管板计算方法的改进

介绍了修订现行国家标准GB 151—1999《管壳式换热器》时,对带膨胀节的固定式换热器管板设计中应力计算方法的改进意见。文中指出现有计算忽略了膨胀节圆环内部压力引起轴向位移影响,会对某些高参数换热器固定管板的应力分析带来较大误差,并基于板壳理论得到膨胀节圆环内部压力与其两端受轴拉力引起轴向位移之间的相互关系,并结合现行GB 151管板计算模型,提出修订原则和方法。通过有限元计算,证明该方法是可靠的。     

对我国压力容器和换热器标准的一些想法

对GB 150、GB 151和JB 4732的适时修改和存在问题,反映国际、国内先进水平,以及今后的工作提出可讨论之处。     

第一废热锅炉管板强度的有限元分析

运用有限元方法对某化肥厂合成氨装置第一废热锅炉的厚度由 2 0 3mm减薄到 191mm的管板进行了弹性应力分析。在有限元分析中使用了有效弹性常数的概念 ,最后得到了管板表面的应力分布。计算结果表明 ,减薄后的管板按照JB4 732— 95标准满足强度要求 ,并且管板返修时需要保证管板与圆筒的圆弧过渡。     

基于ANSYS的双管板换热器管板厚度设计探讨

由于双管板换热器管板结构的多样性,其管板厚度设计方法目前国内没有标准可依。针对某U型管及固定管壳式换热器双管板结构,根据SW6软件相应模块进行管板厚度近似计算,在此基础上采用ANSYS软件对管板结构进行热应力分析和优化设计,进一步讨论了聚液壳结构的影响。分析结果表明,双管板换热器管板厚度采用SW6软件近似计算是安全的,但结果过于保守。有限元优化设计有效地降低了管板厚度,为双管板换热器管板设计提供了有效手段。     

长输管道焊接工艺评定标准分析及建议

从分析ASME B31．8《输气和配气管道系统》出发,发现SY／T4103-1995《钢质管道焊接及验收》中的焊接工艺评定不考虑冲击韧性,因而不完全适用于长输管道。对比用于压力管道的焊接工艺评定标准后,认为参照采用ASME第九卷的JB4708具有全面、科学、合理的特点,若容入长输管道材料后,将符合GB50251《输气管道工程设计规范》规定,用于长输管道的焊接工艺评定。     

FAILURE ASSESSMENT OF DEFECTIVE GATHERING TUBE UNDER HIGH PRESSURE

A numerical model on stress assessment of a defective elliptic gathering tube used in the heat recovery boiler of a pyrolyzer is built up. The effect of local defects on the carrying capacity of the tube is analyzed by using the MSC/NASTRAN finite element code, and the critical size of defects is obtained. Then, two numerical models of damaged tube with local and integral reinforcements, respectively, are also calculated. Stress classification and assessments are provided by applying the ASME and JB4732-1995 standard. Some guidance and suggestions about the tube reinforcements and the prediction of the remaining life of the structure for engineering practice are discussed.