高压换热器设计易忽略问题解析

李超

（胜帮科技股份有限公司，上海 201210）

中低压换热器在化工装置中是最为常见的，对于一般压力容器设计人员几乎大部分时间都在设计它们，偶尔接触到项目中的高压换热器很难从常规思维中转变过来。高压意味着厚壁，这就对结构设计和加工制造提出了更多的要求。本文就高压换热器设计中易忽略的问题进行解析。

1 许用应力的取值问题

在压力容器的设计中，锻管或者锻件根据温度、厚度和相应材料通过GB 150.1 ～ 150.4—2011 就能得出，但是经常忽视了许用应力对于厚度的定义，这个厚度是公称厚度，而不是在结构上取的计算厚度，公称厚度的定义参照NB/T 47008—2017，这里就不再赘述。在中低压容器设计中，公称厚度与计算厚度差别不是很大或者公称厚度与计算厚度都在许用应力对应的最低档厚度范围内，按公称厚度和计算厚度取值许用应力是一样的，对设计不会产生影响。但是在高压容器设计中，公称厚度和计算厚度差距往往很大，这就造成许用应力取值的跳档，如果依然按惯性思维按结构上的计算厚度取就会造成强度不够。以下用2 个典型案例来进行说明，希望引起重视。

（1）现设计一台管程高压换热器，工艺所提条件如下：

管箱设计压力16 MPa，设计温度50 ℃，材料Q345R，管箱筒体直径DN 1 200 mm，腐蚀余量3 mm ，焊接接头系数1.0。

管板结构如图1 所示。

图1 管板结构Fig.1 Tubesheet structure

通过SW6 管板计算，管板厚度为235 mm，加上2 个凸肩尺寸，总宽度为310 mm。由于公称厚度大于了300 mm，按照GB 150 中表9 材料的选择，不能用16Mn Ⅳ锻件了，这里选择20MnMo Ⅳ锻件。……