虽然三个标准都采用弹性基础平板原理,并视具体结构计及或不计管箱、壳体对管板周边的约束支承,但在一些具体规定和适用范围上还是有一定区别,主要包括以下内容。
1)GB 151对可能发生的危险工况仅规定为4种,而ASMEⅧ-1和EN 13445都规定为7种。由固定管板式换热器的结构特点分析,管板、管束、壳体(有时还包括管箱)三者(或四者)固定相连,相互制约,所以在设计中要同时计算这四者在各可能存在工况时的最大应力。GB 151的这一规定,可能仅从管板的最大应力出发,而并未计及这四元件各可能引起最大应力的危险工况。
2)GB 151对固定管板式换热器各种结构类型,都取管箱和壳程圆筒直径相同,当管程、壳程都用垫片法兰连接时,则仅指两侧的垫片压紧力作用中心圆直径相同,而ASMEⅧ-1和EN 13445则都可以各取不同的直径。在实际工程中确会遇到管箱和壳程圆筒直径不同的情况,此时GB 151就难以适应。如设计人员并未注意管箱和壳程圆筒直径不同而都采用GB 151的方法设计,则显然不符合规定,设计结果也必然存在偏差。此外,虽然ASMEⅧ-1和EN 13445对管程、壳程都可以各取不同的直径,但ASMEⅧ-1并未规定不同直径的相对比例,而EN 13445则规定了不同直径的相对比例。从这点看,EN13445的规定似更实际。
3)根据固定管板式换热器的结构特点可知,任一元件尺寸的改变都会影响四个元件的应力,而且由于相互制约的原因,某一元件厚度的增加可能会使其余三元件的一者或三者的应力升高。为此,ASMEⅧ-1对固定管板式换热器各元件都要求按已腐蚀和未腐蚀两种情况计算。而GB 151和EN 13445则规定按腐蚀后的情况计算。显然,ASMEⅧ-1的这一规定似更为合理。
4)和U形管式换热器的结构和设计方法相似,GB 151则仅考虑了管箱和壳体对管板的约束支承,并未考虑因此而使管板对管箱和壳体引起的附加弯曲应力,相应地对此类结构的管箱和壳体壁厚设计也未另作说明,并未像ASMEⅧ-1和EN 13445那样,考虑到此段管箱或壳体上因附加弯曲应力的局部性,明确提及只要在和1.8的长度内有足够厚度,以既能起到对管板变形的约束支承,又不需在全长范围内加厚的作用,更无允许在连接处小范围内达屈服的弹-塑性设计方法;也未像ASMEⅧ-1和EN 13445那样,允许在邻近管板处的壳体采用和远离管板处不同厚度和材料。从这点看,ASMEⅧ-1和EN 13445似更为合理。
5)由于固定管板式换热器的壳体、管束和两块管板固定相连,EN 13445和ASMEⅧ-1规定除要计算并校核邻近管板处的壳体轴向当量应力外,还要计算远离管板处的壳体轴向薄膜应力和当量应力,并当轴向薄膜应力为负值时,规定以许用失稳应力限制,即还要考虑远离管板处壳体的强度和稳定性,此点似较GB 151考虑得更为全面。
6)对于管板延伸部分兼作法兰的情况,即b、d型结构,EN 13445规定除可用窄垫片密封外,也可以用宽垫片密封(b′、d′结构),并相应对此二者规定了不同的影响系数,这一结构较GB 151、ASMEⅧ-1都扩大了使用范围。
7)GB 151明确规定只能用于不布区管较窄的管板设计,即k≤1.0,在k>1.0时要求按照JB 4732的方法设计,而ASMEⅧ-1则并无这一限制;EN13445则限定Do≥0.85De,其中Do为布管区当量直径,De为管板有效直径,根据换热器结构,和壳体内径Ds、管箱内径Dc有关。 (www.xing528.com)
8)EN 13445和2007版ASMEⅧ-1基本相同,但ASMEⅧ-1由于08A的修改而使两标准略有区别。
4)和U形管式换热器的结构和设计方法相似,GB 151则仅考虑了管箱和壳体对管板的约束支承,并未考虑因此而使管板对管箱和壳体引起的附加弯曲应力,相应地对此类结构的管箱和壳体壁厚设计也未另作说明,并未像ASMEⅧ-1和EN 13445那样,考虑到此段管箱或壳体上因附加弯曲应力的局部性,明确提及只要在和1.8的长度内有足够厚度,以既能起到对管板变形的约束支承,又不需在全长范围内加厚的作用,更无允许在连接处小范围内达屈服的弹-塑性设计方法;也未像ASMEⅧ-1和EN 13445那样,允许在邻近管板处的壳体采用和远离管板处不同厚度和材料。从这点看,ASMEⅧ-1和EN 13445似更为合理。
5)由于固定管板式换热器的壳体、管束和两块管板固定相连,EN 13445和ASMEⅧ-1规定除要计算并校核邻近管板处的壳体轴向当量应力外,还要计算远离管板处的壳体轴向薄膜应力和当量应力,并当轴向薄膜应力为负值时,规定以许用失稳应力限制,即还要考虑远离管板处壳体的强度和稳定性,此点似较GB 151考虑得更为全面。
6)对于管板延伸部分兼作法兰的情况,即b、d型结构,EN 13445规定除可用窄垫片密封外,也可以用宽垫片密封(b′、d′结构),并相应对此二者规定了不同的影响系数,这一结构较GB 151、ASMEⅧ-1都扩大了使用范围。
7)GB 151明确规定只能用于不布区管较窄的管板设计,即k≤1.0,在k>1.0时要求按照JB 4732的方法设计,而ASMEⅧ-1则并无这一限制;EN13445则限定Do≥0.85De,其中Do为布管区当量直径,De为管板有效直径,根据换热器结构,和壳体内径Ds、管箱内径Dc有关。
8)EN 13445和2007版ASMEⅧ-1基本相同,但ASMEⅧ-1由于08A的修改而使两标准略有区别。
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