毕业论文-2号油换热器设计.doc

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1、 本 科 毕 业 设 计 (论 文) 200号油换热器设计Design of 200 # Oil Heat Exchanger 学 院： 机械工程学院 专业班级： 过程装备与控制工程 装备071 学生姓名：学 号：指导教师：毕业设计（论文）中文摘要200号油换热器设计摘 要：本设计说明书是关于PN1.3DN500浮头式换热器的设计，主要是进行了换换热器的结构和强度设计。 设计的内容主要是根据已经选定的换热器型式进行设备内各零部件（如接管、折流板、定距管、钩圈、管箱等）的设计，包括：材料的选择、具体尺寸确定、确定具体位置、管板厚度的计算、浮头盖和浮头法兰厚度的计算、开孔补强计算等。最后设计结果可

2、通过3张图表现出来。关键词： 浮头式换热器；管板；浮头盖；浮头法兰毕业设计（论文）外文摘要Design of 200 # oil heat exchanger Abstract: The design manual is about the PN1.3DN500 floating head heat exchanger, which included technology calculate of heat exchanger, the structure and intensity of heat exchanger.The Main design is about the structur

3、e and intensity of the design. This part is just on the selected type of heat exchanger to design the heat exchangers components and parts ,such as vesting ,baffled plates, the distance control tube, circle hook, tube boxes. This part of design mainly include：the choice of materials，identify specifi

4、c size, identify specific location, the thickness calculation of tube sheet, the thickness calculation of floating head planting and floating head flange, the opening reinforcement calculation etc. In the end, the final design results through three maps to display.Key word: floating head heat exchan

5、ger;tube sheet; floating head planting; floating head flange目 录1绪论11.1换热器的应用11.2换热器的主要分类21.3管壳式换热器特殊结构42换热器结构设计与强度计算42.1壳体与管箱厚度的确定52.2接管的选取62.3开孔补强计算72.4水压试验92.5换热管92.6管板设计112.7折流板162.8拉杆与定距管172.9防冲板182.10保温层182.11法兰与垫片182.12钩圈式浮头202.13分程隔板262.14鞍座263换热器的腐蚀、制造与检验283.1换热管的腐蚀283.2换热器的制造与检验29结 论32致 谢33

6、参 考 文 献34淮海工学院二一一届本科毕业设计（论文） 第 31 页 共 34 页 2.1壳体与管箱厚度的确定2.1.1 壳体和管箱材料的选择由于所设计的换热器属于常规容器，并且在工厂中多采用低碳低合金钢制造，故在此综合成本、使用条件等的考虑，选择Q345R为壳体与管箱的材料。Q345R是低碳低合金钢，具有优良的综合力学性能和制造工艺性能，其强度、韧性、耐腐蚀性、低温和高温性能均优于相同含碳量的碳素钢，同时采用低合金钢可以减少容器的厚度，减轻重量，节约钢材。2.1.2 圆筒壳体厚度的计算焊接方式：选为单面焊对接接头，局部无损探伤，故焊接系数；根据GB713锅炉与压力容器专用钢板，Q345R钢

7、板的。假设材料的许用应力MPa（厚度为616mm时），已知条件：管程：水，工作压力1.0MPa，工作温度2535；壳程：200号油，工作压力1.25MPa，工作温度8040。设计条件的确定设计压力：管程为1.3MPa，壳程为1.3 MPa.设计温度：管程为50，壳程为90 。Pc=1.3+Pl=1.3 MPa壳体计算厚度按下式计算为：；设计厚度；名义厚度（其中为向上圆整量）；查其最小厚度为8mm，则此时厚度满足要求，且经检查，没有变化，故合适。考虑到后面法兰选取要求壳体最小厚度为10，因此选10mm更合适。2.1.3 管箱厚度计算管箱由两部分组成：短节与封头；且由于前端管箱与后端管箱的形式不同

8、，故此时将前端管箱和后端管箱的厚度计算分开计算。2.1.3.1 前端管箱厚度计算前端管箱为椭圆形管箱，这是因为椭圆形封头的应力分布比较均匀，且其深度较半球形封头小得多，易于冲压成型。其计算压力Pc=Pd+Pl此时选用标准椭圆形封头，故，且同上，则封头计算厚度为： 忽略。设计厚度：名义厚度：（为向上圆整量）；经检查，没有变化，故合适查JB/T47462002钢制压力容器用封头可得封头的型号参数如下：表2-1 DN500标准椭圆形封头参数DN(mm)总深度H(mm)内表面积A()容积(m3) 封头质量（）5001650.3340.02427短节部分的厚度同封头处厚度，为10mm。2.1.3.2 后

9、端管箱厚度计算由于是浮头式换热器设计，因此其后端管箱是浮头管箱，又可称外头盖。外头盖的内直径为600mm，这可在“浮头盖计算”部分看到。选用标准椭圆形封头，故，且同上，则计算厚度为：；（pl忽略）设计厚度；名义厚度（为向上圆整量）；经检查，没有变化，故合适。查JB/T47462002钢制压力容器用封头可得封头的型号参数如下：表2-2 DN600标准椭圆形封头参数DN(mm)总深度H(mm)内表面积A()容积(m3) 封头质量（）6001900.4660.04038短节部分的厚度同封头处厚度，为10mm。2.2接管的选取循环水进口与出口选用无缝钢管尺寸为1686，材料为16Mn。200号油进口与

10、出口选用无缝钢管尺寸为2196材料为16Mn。排气口与排液口选用无缝钢管尺寸为253材料为 16Mn。2.3开孔补强计算在该台浮头式换热器上，壳程流体的进出管口在壳体上，管程流体则从前端管箱进入，而后端管箱上则有排污口和排气口，因此不可避免地要在换热器上开孔。开孔之后，出削弱器壁的强度外，在壳体和接管的连接处，因结构的连接性被破坏，会产生很高的局部应力，会给换热器的安全操作带来隐患。因此此时应进行开孔补强的计算。按照GB150规定，当在设计压力小于或等于2.5MPa的壳体上开孔，两相邻开孔中心的间距大于两孔直径之和的两倍，且接管公称外径小于或等于89mm时，只要接管最小厚度满足下表2-3要求，

11、就可以不另行补强。表2-3接管外壁最小厚度接管外径253238454857657689最小厚度3.54.05.06.0按照以上规定，循环水进口与出口与200号油进口与出口都需进行补强计算a.对于受内压的圆筒或球壳，b.对于受外压的圆筒和球壳，A开孔削弱做需要的补强面积，开孔直径，壳体开孔处的计算厚度，接管有效厚度，强度削弱系数，等于设计温度下接管材料与壳体材料许用应力之比。2.3.1 壳体上开孔补强计算2.3.1.1 补强及补强方法判别：200号油进口与出口补强计算用等面积法进行开孔补强计算。2.3.1.2 开孔所需补强面积计算：强度削弱系数 接管有效厚度开孔直径开孔所需补强面积按下式计算：2

12、.3.1.3 有效补强范围有效宽度B：有效高度：（a）外侧有效高度为：（b）内侧有效高度为： 2.3.1.4 有效补强面积壳体多余金属面积： 壳体有效厚度：则多余的金属面积为：； 接管多余金属面积：接管计算厚度： 接管多余金属面积A2：接管区焊缝面积（焊脚取为6mm）：有效补强面积：可知 该接管补强的强度足够，不需另外设补强结构该设备最大接管的公称直径为200mm，此接管不需另设补强结构，那么其他的也不需另设补强结构了。2.4水压试验设试验温度为常温，根据GB150规定，则有则校核水压试验时圆筒的薄膜压力：满足条件。2.5换热管换热管的规格为，材料选为20钢。2.5.1 换热管的排列方式换热管

13、在管板上的排列有正三角形排列、正方形排列和正方形错列三种排列方式。各种排列方式都有其各自的特点：正三角形排列：排列紧凑，管外流体湍流程度高在同样的管板面积上可排列最多的管数，应用最为普遍；正方形排列：易清洗，但给热效果较差；正方形错列：可以提高给热系数。各排列如图2-1所示图2-1在此，选择正三角形排列，主要是考虑同样的管板面积上可排列最多的管数。查GB151-1999可知，换热管的中心距S=32mm，分程隔板槽两侧相邻管的中心距为44mm；同时，由于换热管管间需要进行机械清洗，故相邻两管间的净空距离（S-d）不宜小于6mm。2.5.2 布管限定圆布管限定圆为管束最外层换热管中心圆直径，浮头式

14、换热器的其由下式确定：查GB151-1999可知，取b=4.5，b1=4，bn=32，故b2= bn+1.5=33.5，则。2.5.3 排管排管时须注意：拉杆应尽量均匀布置在管束的外边缘，在靠近折流板缺边位置处布置拉杆。拉杆中心至折流板缺边的距离应尽量控制在换热管中心距的（0.51.5）范围内。多管程换热器其各程管数应尽量相等，其相对误差应控制在10%以内，最大不能超过20%。相对误差计算： 其中：各程的平均管数；各程中最小或最大的管数。 实际排管后发现，每个管程的布管数目分别是33，26，26，33，而各管程的平均管数为29.5，因此可知各程管数的相对误差是：2.5.4 换热管束的分程在这里

15、首先要先提到管箱。管箱作用是把从管道输送来的流体均匀地分布到换热管和把管内流体汇集在一起送出换热器，在多管程换热器中管箱还起改变流体流向的作用。由于所选择的换热器是4管程，故管箱选择为多程隔板的安置形式。而对于换热管束的分程，为了接管方便，采用平行分法较合适，且平行分法亦可使管箱内残液放尽。2.5.5 换热管与管板的连接换热管与管板的连接方式有强度焊、强度胀以及胀焊并用。强度胀接主要适用于设计压力4.0MPa；设计温度300；操作中无剧烈振动、无过大的温度波动及无明显应力腐蚀等场合。除了有较大振动及有缝隙腐蚀的场合，强度焊接只要材料可焊性好，它可用于其它任何场合。胀焊并用主要用于密封性能要求较

16、高；承受振动和疲劳载荷；有缝隙腐蚀；需采用复合管板等的场合。在此，根据设计压力、设计温度及操作状况选择换热管与管板的连接方式为强度焊加贴胀,即胀焊并用。这是因为其焊接结构强度高，抗拉脱力强，在高温高压下也能保证连接处的密封性能和抗拉脱能力。2.6管板设计管板是管壳式换热器最重要的零部件之一，用来排布换热管，将管程和壳程的流体分隔开来，避免冷、热流体混合，并同时受管程、壳程压力和温度的作用。由于流体只具有轻微的腐蚀性，故采用工程上常用的Q345R整体管板。2.6.1 管板与壳体的连接由于浮头式换热器要求管束能够方便地从壳体中抽出进行清洗和维修，因而换热器固定端的管板采用可拆式连接方式，即把管板利

17、用垫片夹持在壳体法兰与管箱法兰之间。2.6.2 管板计算符号说明：在布管区范围内，因设置隔板槽和拉杆结构的需要，而未能被换热管支承的面积，对正三角形排列，；隔板槽一侧的排管根数；换热管中心距；隔板槽两侧邻管的中心距；管板布管区面积，；对多管程正三角形排列换热器，；管板布管区内开孔后的面积，；一根换热管管壁金属的横截面积，；固定端管板垫片压紧力作用中心圆直径，；根据所选的垫片的尺寸，且选择其压紧面型式为GB150表9-1的1a，可知密封面宽度，则，故管板布管区当量直径，；换热管外径，；设计温度时，管板材料的弹性模量，MPa；设计温度时，换热管材料的弹性模量，MPa；系数，按和查GB151图24；

18、管束模数，MPa； 管束无量纲刚度，MPa；换热管有效长度（两管板内侧间距），；换热管与管板胀接长度或焊脚高度，；换热管根数；无量纲压力，；当量压力组合；MPa；管板设计压力，MPa；壳程设计压力，MPa；管程设计压力，MPa；换热管与管板连接拉脱力，MPa；许用拉脱力，查GB151，MPa；系数，；管板计算厚度，；换热管管壁厚度，；管板刚度削弱系数，一般可取值；管板强度削弱系数，一般取；系数，；换热管轴向应力，MPa；换热管稳定许用压应力，MPa；设计温度时，管板材料的许用应力，MPa；设计温度时，换热管材料的许用应力，MPa；管板厚度计算过程如下：2.6.2.1管板名义厚度计算 查GB15

19、0可知， 则式中L应为换热管的有效长度，但由于管板厚度尚未计算出，暂估算管板厚度为40mm进行试算，待管板厚度算出再用有效长度核算。；当中的的计算如下： 查GB151-1999可知，则，同时由于前面换热管的材料选为Q345钢，故， 由于此时不能保证与在任何时候都同时作用，则取；故，故；根据=2.33和查GB151图可知，则管板计算厚度为： ；管板的名义厚度应不小于下列三部分之和，即式中Cs和Ct分别是指壳程、管程的腐蚀裕量；而h1是指壳程侧管板结构槽深，为0；h2是指管程隔板槽深，为4mm。此时应根据得到的管板名义厚度，重复以上步骤，使得管子有效长度对应于管板厚度。故=2.32，查图可知，则，

20、。2.6.2.2 换热管的轴向应力换热管的轴向应力在一般情况下，应按下列三种工况分别计算：壳程设计压力，管程设计压力： 明显地，；管程设计压力，壳程设计压力： ；明显地，壳程设计压力与管程设计压力同时作用：明显地，。由以上三种情况可知，换热管的轴向应力符合要求2.6.2.3 换热管与管板连接拉脱力式中，其中：换热管最小伸出长度，查GB151-1999可知 最小坡口深度，许用拉脱力明显地，。2.6.3 管板重量计算管板有固定管板以及活动管板，两者的重量计算分别如下所示：2.6.3.1 固定管板重量计算2.6.3.2 活动管板重量计算：2.7折流板设置折流板的目的是为了提高壳程流体的流速，增加湍动

21、程度，并使管程流体垂直冲刷管束，以改善传热，增大壳程流体的传热系数，同时减少结构，而且在卧式换热器中还起支撑管束的作用。常见的折流板形式为弓形和圆盘圆环形两种，其中弓形折流板有单弓形，双弓形和三弓形三种，但是工程上使用较多的是单弓形折流板。在浮头式换热器中，其浮头端宜设置加厚环板的支持板。2.7.1 折流板的型式和尺寸此时选用两端选用环形折流板，中间选用单弓形折流板，上下方向排列，这样可造成液体的剧烈扰动，增大传热膜系数。为方便选材，可选折流板的材料选为Q345R，查GB151可知，弓形缺口高度为150mm，折流板间距为150mm，数量为33块，查GB151-1999可知折流板的最小厚度为5m

22、m，故此时可选其厚度为6mm。同时查GB151-1999可知折流板名义外直径为。2.7.2 折流板排列该台换热器折流板排列示意图如下所示：图2-2折流板排列示意图2.7.3 折流板的布置一般应使管束两端的折流板尽可能靠近壳程进、出口管，其余折流板按等距离布置。靠近管板的折流板与管板间的距离：；两相邻折流板的间距取150mm。2.7.4 折流板重量计算符号说明如下：折流板质量，kg；折流板外圆直径，；折流板切去部分的弓形面积，系数，由查表求取；折流板切去部分的弓形高度，mm；管孔直径，mm；拉杆孔直径，mm；管孔数量；拉杆孔数量；折流板厚度，mm。计算过程如下：，查得 2.8拉杆与定距管2.8.

23、1 拉杆的结构形式常用拉杆的形式有两种：拉杆定距管结构，适用于换热管外径大于或等于19mm的管束，（按GB151-1999表45规定）；拉杆与折流板点焊结构，适用于换热管外径小于或等于14mm的管束，；当管板比较薄时，也可采用其他的连接结构。由于此时换热管的外径为25mm，因此选用拉杆定距管结构。2.8.2 拉杆的直径、数量及布置拉杆的形式见图2-3图2-3拉杆详图其具体尺寸如表2-4所示表2-4 拉杆的参数拉杆的直径d拉杆螺纹公称直径dn abb拉杆的数量1616206024其中拉杆的长度L按需要确定。拉杆应尽量均匀布置在管束的外边缘。若对于大直径的换热器，在布管区内或靠近折流板缺口处应布置

24、适当数量的拉杆，任何折流板应不少于3个支承点。对于本台换热器拉杆的布置可参照零件图。2.8.3 定距管定距管的规格同换热管，其长度同实际需要确定。本台换热器定距管的布置可以参照部件图。2.9防冲板当管程采用轴向人口接管或换热器管内流体速度超过3m/s时，应设置防冲板，以减小流体的不均匀分布和换热管端的冲蚀。由于以知条件中没给出流速，为安全起见，设置防冲板，材料为Q235A，查GB151可知，防冲板厚度碳钢最小为4.5mm，则在本设计中取6mm.2.10保温层根据设计温度选保温层材料为岩棉。保温层厚度为60mm。2.11法兰与垫片换热器中的法兰包括管箱法兰、壳体法兰、外头盖法兰、外头盖侧法兰、浮

25、头盖法兰以及接管法兰，另浮头盖法兰将在下节进行计算，在此不作讨论。垫片则包括了管箱垫片和外头盖垫片。2.11.1固定端的壳体法兰、管箱法兰与管箱垫片（1） 查JB4703-92压力容器法兰可选固定端的壳体法兰和管箱法兰为长颈对焊法兰，凹面密封面，材料为锻件16Mn，其具体尺寸见相关标准。（2）此时查JB4706-92压力容器法兰，根据设计温度可选择垫片型式为缠绕式垫片，材料为0Cr19Ni9，其标志为：G13-500-1.6-4B2.11.2外头盖侧法兰、外头盖法兰与外头盖垫片、浮头垫片（1）外头盖法兰的型式与尺寸、材料均同上壳体法兰，凹密封面，查JB4700-2000压力容器法兰可知其具体尺

26、寸如下所示：（单位为mm）。表2-5 外头盖法兰尺寸DN法兰螺柱对接筒体最小厚度DD1D2D3D4Hhaa1Rd规格数量6007407006656556524410025171412221223M202810（2）外头盖侧法兰选用凸密封面，材料为锻件16Mn如图2-4所示，图2-4法兰详图查JB/4721-92可知其具体尺寸如下表：表2-6 外头盖侧法兰尺寸DN法兰螺柱对接筒体最小厚度DD1D2D3D4Hha1Rd规格数量50074070066565565242100361412241223M20288（3）查JB/T4719-92选外头盖垫片的型式为缠绕式垫片，其外径D为664mm，内径d为

27、622mm且查JB/T4719-92也选浮头垫片的型式为缠绕式垫片，则其外径D为492mm，内径d为472mm，两者材料均为0Cr19Ni9。2.11.3 接管法兰型式与尺寸根据接管的公称直径，公称压力可查HG205922063597钢制管法兰、垫片、紧固件，选择带颈对焊钢制管法兰，选用凹凸密封面，如图2-5所示图2-5带颈对焊钢制管法兰其具体尺寸如表2-7所示： （单位为）表2-7 带颈对焊钢制管法兰公称通径DN钢管外径（法兰焊端外径）A1连接尺寸法兰厚度C法兰颈法兰高度H法兰理论重量（）法兰外径D螺栓孔中心圆直径K螺栓孔直径螺栓孔数量n螺纹ThA150159340240228M202418

28、41844.5128559.132002192852952212M20242342346.31686211.82.12钩圈式浮头 本台浮头式换热器浮头端采用B型钩圈式浮头，其详细结构如图2-6所示，而浮头盖采用了球冠形封头。图2-6 B型钩圈式浮头详图2.12.1 浮头盖的设计计算 球冠形封头、浮头法兰应分别按管程压力作用下和壳程压力作用下进行内压和外压的设计计算，取其大者为计算厚度。 符号说明如下：换热器圆筒内直径，mm；浮头法兰与钩圈的内直径，mm；浮头法兰与钩圈的外直径，mm ，mm；外头盖内直径，mm，mm；浮头管板外直径，mm，mm；螺栓中心圆直径，mm ，mm；垫片压紧力作用中心圆

29、直径，；作用在法兰环内侧封头压力载荷引起的轴向分力，N；作用在法兰环内侧封头压力载荷引起的径向分力，N；计算压力，MPa；分别取管程压力（内压）和壳程压力（外压）；封头球面内半径，mm；按GB151表46选取mm；螺栓中心至法兰环内侧的径向距离，mm；对法兰环截面形心的力臂，mm；封头边缘处球壳中面切线与法兰环的夹角，（）；球冠形封头的计算厚度，mm；球冠形封头的名义厚度，mm；封头材料在设计温度下的许用应力，MPa；焊接接头系数。2.12.1.1管程压力作用下（内压）浮头盖的计算：（1）球冠形封头计算厚度按下式计算： ；为方便选材，故可将浮头盖的材料选择为Q345R，故=170MPa，选择为

30、双面焊对接接头，局部无损探伤，故，则。（2）浮头法兰计算厚度计算：首先根据所选的浮头垫片可先确定：；根据经验值选定螺栓数目为20，则可通过计算螺栓的根径，从而知道螺栓的规格：，故将其圆整为规格为M20的螺柱，其根径为17.35mm。关于浮头法兰厚度的计算按GB151-1999的格式制作成一张表格，这样比较清晰明了，具体如下表所示：设计条件: 垫片及螺栓,垫片材料为0Cr19Ni9,外径x内径x厚度=492x472x3查GB150可知其N=10mm,b=5mm,y=62.1MPa,m=3.7,法兰材料选用16Mn，常温下的许用应力为，设计温度下的许用应力为。各字母所表示的意义见图2-7图2-7由

31、GB151可得 螺栓材料为40MnB,数量n=20。此材料在常温下的许用应力，设计温度下的许用应力，则或（取两者中较大值）=2397.9操作情况下法兰的受力：力臂力矩力臂力矩力臂力矩力臂力矩操作情况下法兰总力矩：预紧螺栓时法兰的受力：力臂力矩操作状态：预紧状态：则法兰厚度操作状态：；预紧状态：；法兰厚度取与之大者，且不小于球冠形封头名义厚度的两倍，故，则。2.12.1.2 壳程压力作用下（外压）浮头盖的计算（1）球冠形封头GB150-1998第6章“外压圆筒和外压球壳”进行外压计算，即将球冠形封头当作球壳进行计算，具体过程如下：假设，腐蚀裕量，则；，故；所以；查GB150可知，此时许用外压力为

32、：，故肯定满足条件，还可取薄点，但为取材方便，10mm最合适。（2）浮头法兰厚度的计算可按上表进行，由于管程与壳程的设计压力相等，所以大部分的数据都与内压情况下相同，只是此时，表中的应改为：则此时操作状态下： ；所以此时；根据上述内压与外压的计算可知浮头法兰的计算厚度应为，则圆整后其名义厚度为。2.12.2 钩圈钩圈的型式查GB151可知选为B型钩圈，其图2-8示如下：图2-8 B型钩圈而其设计厚度可按下式计算：其中：钩圈设计厚度，mm；浮动管板厚度，mm；则。2.13分程隔板由于是多管程换热器，故此处需要用到分程隔板。查GB151-1999可知：分程隔板槽槽深，槽宽为12mm，且分程隔板的最

33、小厚度为8mm。2.14鞍座选择鞍座应首先计算支座反力，再根据支反力选择合适的鞍座。2.14.1 支反力计算管板的质量：；圆筒的质量： ；式中：是指换热器中相当于圆筒的部分的总长度，包括了壳体的有效长度与前后端管箱的短节部分； 是指材料的密度，由于壳体与管箱的材料均选用16MnR，故。封头的质量：；保温层的质量：换热管的质量：附件（如接管、法兰、浮头盖等）质量取为全部质量(不包换热管)的20%：圆筒的体积：；封头的体积：； 故总体积为：；由于水的密度比油品与原油的密度均大，故鞍座应在水压试验时所受支反力较大，即如下：水压试验时充液重量：水压试验时总质量：；水压试验时单位长度载荷：；水压试验时支

34、座反力：；2.14.2 鞍座的型号及尺寸根据支反力查JB/T4712-92选择鞍座的型号为：DN500、120包角重型带垫板鞍式支座。 表2-9鞍座尺寸公称直径允许载荷（）鞍座高度h底板腹板筋板垫板螺栓间距l2鞍座质量（kg）增加mm高度增加的质量（kg）l1b1l3b3弧长b4e5001592004601501082501208590200636330204对其安装位置，JB4731钢制卧式容器中规定，外伸端长度A0.2L，最大不超过0.25L,依据以上规定取鞍座到圆筒壳体法兰端面的长度为1100mm。到此，换热器结构设计及强度计算已经基本结束。可以说，换热器的主要设计计算已经完成，其计算结

35、果将通过装配图、部件图以及零件图表现出来。其中该台浮头式换热器的基本结构如下图2-9所示：图2-9 浮头式换热器示意图3换热器的腐蚀、制造与检验3.1换热管的腐蚀换热器腐蚀的主要部位是换热管、管子与管板连接处、管子与折流板交界处、壳体等。腐蚀原因如下所述。3.1.1 换热管腐蚀由于介质中污垢、水垢以及入口介质的涡流磨损，易使管子产生腐蚀，特别是在管子入口端的4050mm处的管端腐蚀，这主要是由于流体在死角处产生涡流扰动有关。3.1.2 管子与管板、折流板连接处的腐蚀换热管与管板连接部位及管子与折流板交界处都有应力集中，容易在张胀管部位出现裂纹，当管子与管板存在间隙十，易产生Cl+的聚积及氧的浓

36、差，从而容易在换热管表面形成点坑或间隙腐蚀。管子与折流板交界处的破裂，往往是由于管子长，折流板多，管子稍有弯曲，容易造成管壁与折流板处产生局部应力集中，加之间隙的存在，故其交界处成为应力腐蚀的薄弱环节。3.1.3 壳体腐蚀由于壳体及附件的焊缝质量不好也易发生腐蚀，当壳体介质为电解质，壳体材料为碳钢，管束用折流板为铜合金时，易产生电化学腐蚀，把壳体腐蚀穿孔。3.2换热器的制造与检验3.2.1 总体制造工艺制造工艺：选取换热设备的制造材料及牌号，进行材料的化学成分检验，机械性能合格后，对钢板进行矫形，方法包括手工矫形、机械矫形及火焰矫形。具体过程为：备料划线切割边缘加工（探伤）成型组对焊接焊接质量

37、检验组装焊接压力试验3.2.2 换热器质量检验化工设备不仅在制造之前对原材料进行检验，而且在制造过程中也要随时进行检查，即质量检验。设备制造过程中的检验，包括原材料的检验、工序间的检验及压力试验，具体内容如下：1.原材料和设备零件尺寸和几何形状的检验；2.原材料和焊缝的化学成分分析、力学性能分析试验、金相组织试验，总称为破坏试验；3.原材料和焊缝内部缺陷的检验，其检验方法是无损检测，它包括：射线检测、超声波检测、磁粉检测、渗透检测等；4.设备试压，包括：水压试验、介质试验、气密性试验等。3.2.3 管箱、壳体、头盖的制造与检验1.壳体在下料和辊压过程中必须小心谨慎，因为筒体的椭圆度要求较高，这

38、主要是为了保证壳体与折流板之间有合适的间隙；2.管箱内的分程隔板两侧全长均应焊接，并应具有全焊透的焊缝；3.用板材卷制圆筒时，内直径允许偏差可通过外圆周长加以控制，其外圆周允许上偏差为10mm，下偏差为零；4.圆筒同一断面上，最大直径与最小直径之差为e0.5%DN，且由于DN1200mm，则其值5mm；5.圆筒直线度允许偏差为L/1000（L为圆筒总长），且由于此时L=6000mm，则其值4.5mm；6.壳体内壁凡有碍管束顺利装入或抽出的焊缝均应磨至与母材表面齐平；7.在壳体上设置接管或其他附件而导致壳体变形较大，影响管束顺利安装时，应采取防止变形措施；8.由于焊接后残余应力较大，因此管箱和封

39、头法兰等焊接后，须进行消除应力热处理，最后再进行机械加工。3.2.4 换热管的制造与检验1. 加工步骤：下料校直除锈（清除氧化皮、铁锈及污垢等杂质）；2. 换热管为直管，因此应采用整根管子而不允许有接缝。3.由于换热管的材料选为20号钢，则其管端外表面也应除锈，而且因为采用焊接方法，则管端清理长度应不小于管外径，且不小于25mm。3.2.5 管板与折流板的制造与检验1.管板在拼接后应进行消除应力热处理，且管板拼接焊缝须经100%射线或超声波探伤检查；2.由于换热管与管板是采用胀焊连接，则管孔表面粗糙度Ra值不大于25；3.管板管孔加工步骤：下料校平车削平面外圆及压紧面划线定位孔加工钻孔倒角；4

40、.管板钻孔后应抽查不小于60管板中心角区域内的管孔，在这一区域内允许有4%的管孔上偏差比+0.20大0.15；5.折流板管孔加工步骤：下料去毛刺校平重叠、压紧沿周边点焊钻孔（必须使折流板的管孔与管板的管孔中心在同一直线上）划线钻拉杆加工外圆；6.折流板外圆表面粗糙度Ra值不大于25。，外圆面两侧的尖角应倒钝；7.应去除管板与折流板上任何的毛刺。3.2.6 换热管与管板的连接1.连接部位的换热管和管板孔表面应清理干净，不应留有影响胀接或焊接连接质量的毛刺、铁屑、锈斑、油污等；2.胀焊连接时，焊渣及凸出于换热管内壁的焊瘤均应清除。焊缝缺陷的返修，应清除缺陷后焊补。3.2.7 管束的组装3.2.7.

41、1 组装过程： 将活动管板、固定管板和折流板用拉杆和定距管组合。调整衬垫使管板面与组装平台垂直，并使固定管板、活动管板与折流板的中心线一致，然后一根一根地插入传热管。3.2.7.2 组装时应注意：1.两管板相互平行，允许误差不得大于1mm；两管板之间长度误差为2mm；管子与管板之间应垂直；2.拉杆上的螺母应拧紧，以免在装入或抽出管束时，因折流板窜动而损伤换热管；3.穿管时不应强行敲打，换热管表面不应出现凹瘪或划伤；4.除换热管与管板间以焊接连接外，其他任何零件均不准与换热管相焊。3.2.8 管箱、浮头盖的热处理碳钢、低合金钢制的焊有分程隔板的管箱和浮头盖以及管箱的侧向开孔超过1/3圆筒内径的管

42、箱，在施焊后作消除应力的热处理，设备法兰密封面应在热处理后加工。3.2.9 换热器水压试验水压试验的目的是为了检验换热器管束单管有否破损，胀口有否松动，所有法兰接口是否严密，而不同管壳式换热器的水压试验的顺序不一样，因此在此特别说明一下浮头式换热器的水压试验顺序：1.用试验压环和浮头专用试压工具进行管头试压：管束装入壳体后，在浮头侧装入试压环，在管箱侧装试压法兰或将管箱平盖卸下用管箱代替也可以，然后对壳程试压，检查胀口是否泄漏，如果从管板的某个管口滴水，则该管已经破损，由现场技术人员决定更换新管或堵死；2.管程试压：将浮头侧试压环卸掉，清理净浮头封面，将浮头上好，管箱侧将管箱或平盖清理换垫安装，然后对管程加压，检查浮头钩圈密封及管箱法兰结合处有无泄漏；3.壳程试压：安装壳体封头，对壳体加压，检查封头接口有无泄漏。 结 论转眼之间我们的毕业设计即将结束。本次设计是大学四年来任务最重，耗时最多，最为重要，然而这次毕业设计让我受益匪浅。在毕业设计即将结束之际，我对这次设计进行了总结。首先，这次毕业设计对培养我的实际工程能力具有重要意义。通过毕业设计，我把先修课程中所获得的理