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管板腐蝕前後各種應力對比分析

學習筆記,限於時間和精力的能力,沒有對論證進行嚴謹的推導,如有錯誤請指正。

SW6從3.0版本開始,新型固定管板換熱器 管板 計算前的腐蝕。 這引起了大家的“好奇”,論壇上也議論紛紛。 其實我們可以用SW6前後的板腐蝕計算結果,來分析為什麼“以前沒計算好用,現在要多做”。
首先,正如老師一直給我們強調的,沒有問題,並不代表設計的完整準確,因為實際使用不像實驗室驗證,可以“完全”檢驗理論的正確性。
GB/T151-2014沒有發現需要對管板腐蝕計算前的規定。 但 ASMEVIII-1 UHX-13.4(c) 指出,“因為管板厚度的任何增加都可能導致管、殼、通道或管與管板接頭的應力過大,應進行最終檢查,在方程式中使用公稱厚度在腐蝕和未腐蝕條件下的管板、管子、外殼和通道。”
SW6 計算是在管板和外殼工藝桶腐蝕前後進行的。 但不考慮管箱(即通道),計算書上的“管箱圓柱常數”等腐蝕前後的值是一樣的,實際上管箱法蘭的剛度,腐蝕前後是不一樣的同樣,這也是對外殼法蘭的影響。 至於換熱管,雖然標準沒有考慮腐蝕裕度,但換熱管腐蝕前後的厚度差異其實是有的,只是影響不大,SW6沒考慮這個可以理解。
對於我們檢查的換熱器,有以下結論。
1、計算結果表明,疊加溫差應力後,換熱器的應力水平明顯高於僅考慮壓力影響的情況。 事實上,在沒有膨脹節的情況下,溫差載荷對換熱器的強度具有決定性作用 [2]。
2、腐蝕前殼體法蘭處的應力比腐蝕後高50%以上。 這類似於 法蘭、腐蝕前管板和殼體工藝筒體厚度越大,剛度也越大,殼體法蘭力矩係數也越大,即分配得到的載荷越大。
殼體法蘭應力計算公式,只有殼體法蘭力矩係數和有效壓力Pa腐蝕前後變化,其餘不變。 但Pa變化比較小。
3. 換熱管 軸向力,由“自由狀態”下的應力、變形協調過程中的邊界力和由應力引起的邊界彎矩三部分組成[1]。 腐蝕前,由於殼程缸剛度較大,換熱器管束與殼剛度比Qex較小。 Qex減小,邊界力引起的應力變大,換熱管軸向應力增大。
如果殼程溫度高於管束,殼程筒體的自由膨脹會受到管束的約束,這種“約束”會在殼程筒體中產生壓應力,在換熱管中產生拉應力圍繞在管束的外側。 如果外殼工藝溫度低,則相反。
應該注意的是,管束中的應力,無論是壓力還是溫差,都以衰減波的形式從邊緣到中心分佈,最大應力出現在管束的外圍 [2]。
4、換熱管與管板連接處的拉斷應力與換熱管的軸向應力成正比,這一點更清楚。
5、管板區域周圍的剪應力與那裡的剪應力係數成正比,係數與Qex成反比。 Qex越小,即殼剛度越大,管板布管區域周圍的剪應力(絕對值)就越大。
6、管板徑向應力與管板厚度的平方成反比,因此管板腐蝕前的徑向應力小於腐蝕後的徑向應力。
7.殼程筒體軸向應力,也與Qex成反比,但主要受殼程筒體金屬的影響 交叉-section As,As越大,應力越小。 腐蝕前小於腐蝕後。
8. 最後,如果不計算溫差應力,一般情況下只有外殼法蘭腐蝕前的應力大於腐蝕後的應力。
參考

  • [1] 桑茹莢. 固定管板式換熱器殼管應力分析及其危險工況試驗(一). 石油化工裝備技術,1996,17,6(XNUMX).
  • [2] 魯弗斯桑. 固定管板式換熱器殼管受力分析及其危險工況(二). 石油化工裝備技術,1997,18,1(XNUMX).
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