标准搜索结果: 'GB/T 151-2014'
| 标准编号 | GB/T 151-2014 (GB/T151-2014) | | 中文名称 | 热交换器 | | 英文名称 | Heat exchanger | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | J75 | | 国际标准分类 | 71.120.30 | | 字数估计 | 252,267 | | 发布日期 | 12/5/2014 | | 实施日期 | 5/1/2015 | | 旧标准 (被替代) | GB 151-1999 | | 引用标准 | GB 150.1-2011; GB 150.2-2011; GB 150.3-2011; GB 150.4-2011; GB/T 1527-2006; GB/T 1804; GB/T 2882-2013; GB/T 3625-2007; GB 5310; GB/T 5313-2010; GB 6479; GB/T 6893-2010; GB/T 8890-2007; GB 9948; GB 13296; GB 16749; GB/T 21832; GB/T 21833; GB/T 24590; GB/T | | 标准依据 | 国家标准批准发布公告2014年第27号 | | 发布机构 | 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局、中国国家标准化管理委员会 | GB/T 151-2014: 热交换器
GB/T 151-2014 英文名称: Heat exchanger
ICS 71.120.30
J75
中华人民共和国国家标准
代替GB 151-1999
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
中国国家标准化管理委员会发布
1 范围
1.1 本标准规定了金属制热交换器的通用要求,并规定了管壳式热交换器材料、设计、制造、检验、验收
及其安装、使用的要求。
1.2 本标准的通用要求适用于管壳式热交换器及其他结构型式热交换器,本标准的所有内容适用于管
壳式热交换器。
1.3 本标准适用的设计压力:
a) 管壳式热交换器的设计压力不大于35MPa;
b) 其他结构型式热交换器的设计压力按相应引用标准确定。
1.4 本标准适用的设计温度:
a) 钢材不得超过GB 150.2-2011列入材料的允许使用温度范围;
b) 其他金属材料按相应引用标准中列入材料的允许使用温度确定。
1.5 本标准中管壳式热交换器适用的公称直径不大于4000mm,设计压力(MPa)与公称直径(mm)
的乘积不大于2.7×104。
1.6 超出1.5条范围的管壳式热交换器,可参照本标准进行建造。
1.7 本标准不适用于下列热交换器:
a) 直接火焰加热的热交换器;
b) 烟道式余(废)热锅炉;
c) 核能装置中存在中子辐射损伤失效风险的热交换器;
d) 非金属制热交换器;
e)制冷空调行业中另有国家标准或行业标准的热交换器。
1.8 热交换器界定范围:
a) 热交换器与外部管道连接:
1) 焊接连接的第一道环向接头坡口端面;
2) 螺纹连接的第一个螺纹接头端面;
3) 法兰连接的第一个法兰密封面;
4) 专用连接件或管件连接的第一个密封面。
b) 接管、人孔、手孔等的承压封头、平盖及其紧固件;
c) 非受压元件与受压元件的连接焊缝;
d) 直接连接在热交换器上的非受压元件如支座、垫板等;
e) 安装在热交换器上的超压泄放装置。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文
件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
4.2.2.1 用户或设计委托方的职责
热交换器的用户或设计委托方应以正式书面形式向设计单位提出设计条件(UDS-User’sDesign
a) 设计所依据的主要标准和规范;
b) 操作参数(包括工作压力、工作温度范围、液位高度、接管载荷以及循环载荷等);
c) 使用地及其自然条件(包括环境温度、抗震设防烈度、风载荷和雪载荷等);
d) 介质组分与特性;
e) 预期使用年限;
f) 几何参数和管口方位;
g) 钢制管束等级;
h) 设计需要的其他必要条件。
4.2.2.2 设计单位的职责
热交换器的设计单位至少应包含以下职责:
a) 应对设计文件的正确性和完整性负责;
b) 热交换器的设计文件至少应包括强度计算书、设计图样、制造技术条件、风险评估报告(相关法
规或设计委托方要求时),必要时还应包括安装与使用维修说明;
c) TSGR0004-2009管辖范围内热交换器的设计总图应盖有特种设备设计许可印章;
d) 应在设计使用年限内保存管壳式热交换器的全部设计文件,其他结构型式的热交换器设计文
件的保存要求按相应标准执行。
4.2.2.3 制造单位的职责
热交换器的制造单位至少应包含以下职责:
a) 制造单位应按照设计文件要求进行制造,如需要对原设计进行修改,应取得原设计单位同意修
改的书面文件,并且对改动部位作出详细记载;
b) 制造单位在热交换器制造前应制定完善的质量计划,其内容至少应包括热交换器或元件的制
造工艺控制点、检验项目和合格指标;
c) 制造单位的检查部门在热交换器制造过程中和完工后,应按标准、图样和质量计划的规定对热
交换器进行各项检验和试验,出具相应报告,并对报告的正确性和完整性负责;
d) 制造单位在检验合格后,应出具产品质量合格证;
e) 制造单位对其制造的每台管壳式热交换器产品应在设计使用年限内至少保存下列技术文件:
1) 质量计划;
2) 制造工艺图或制造工艺卡;
3) 产品质量证明文件;
4) 焊接工艺和热处理工艺文件;
5) 标准中允许制造单位选择的检验、试验项目记录;
6) 制造过程中及完工后的检查、检验、试验记录;
7) 原设计图和竣工图;
f) 其他结构型式的热交换器制造技术文件的保存要求应按相应标准执行。
4.3.2.2 热交换器工艺计算时应进行优化,提高换热效率,满足工艺设计条件要求。管壳式热交换器无
相变传热计算参见附录B。需要时管壳式热交换器还应考虑流体诱发振动,计算参见附录C。常见流
体的物理性质数据参见附录D,污垢热阻参见附录E,金属导热系数参见附录F。
4.4.2 设计压力或计算压力
设计压力或计算压力的确定应符合以下规定:
a) 热交换器上装有超压泄放装置时,应按GB 150.1-2011附录B的规定确定设计压力;
b) 热交换器各程(压力室)的设计压力应按各自最苛刻的工作工况分别确定;
c) 如热交换器存在负压操作,确定元件计算压力时应考虑在正常工作情况下可能出现的最大压力差;
d) 真空侧的设计压力按承受外压考虑;当装有安全控制装置(如真空泄放阀)时,设计压力取
1.25倍的最大内外压力差,或0.1MPa两者中的较低值;当无安全控制装置时,取0.1MPa;
e) 对于同时受各程(压力室)压力作用的元件,且在全寿命期内均能保证不超过设定压差时,才可
以按压差设计,否则应分别按各程(压力室)设计压力确定计算压力,并应考虑可能存在的最苛
刻的压力组合;按压差设计时,压差的取值还应考虑在压力试验过程中可能出现的最大压差
值,并应在设计文件中明确设计压差,同时应提出在压力试验过程中保证压差的要求。
4.4.4 工况组合
对有不同工作工况的热交换器,应按最苛刻的工况设计;必要时还应考虑不同工况的组合,并在图
样或相应技术文件中注明各工况操作条件和设计条件下的压力和温度值。
4.4.5.2 板材或管材的厚度负偏差应符合相应材料标准的规定。
4.4.5.3 为防止热交换器元件由于腐蚀、机械磨损而导致厚度削弱减薄,应考虑腐蚀裕量:
a) 对有均匀腐蚀或磨损的元件,应根据预期的设计使用年限和介质对金属材料的腐蚀速率(及磨
蚀速率)确定腐蚀裕量;
b) 各元件受到的腐蚀程度不同时,可采用不同的腐蚀裕量;
c) 介质为压缩空气、水蒸气或水的碳素钢或低合金钢制热交换器,腐蚀裕量不小于1mm。
4.4.5.4 管壳式热交换器元件腐蚀裕量的考虑原则:
a) 管板、浮头法兰和球冠形封头的两面均应考虑腐蚀裕量;
b) 管箱平盖、凸形封头、管箱和壳体内表面应考虑腐蚀裕量;
c) 管板和管箱平盖上开槽时,可将高出隔板槽底面的金属作为腐蚀裕量,但当腐蚀裕量大于槽深
时,还应加上两者的差值;
d) 设备法兰和管法兰的内径面应考虑腐蚀裕量;
e) 换热管、钩圈、浮头螺栓和纵向隔板一般不考虑腐蚀裕量;
f) 分程隔板的两面均应考虑腐蚀裕量;
g) 拉杆、定距管、折流板和支持板等非受压元件,一般不考虑腐蚀裕量。
4.5.1 材料应按GB 150.1-2011表1、表2的规定确定许用应力。
4.5.2 受压元件用钢材的许用应力值应按GB 150.2-2011选取,铝、钛、铜、镍和锆等其他金属的许用
应力值应按相应引用标准选取。
4.5.3 复合钢板的许用应力应按GB 150.1-2011中4.4.3确定。
4.5.4 圆筒许用轴向压缩应力应按GB 150.1-2011中4.4.5和相关标准的规定确定。
4.5.5 需要考虑地震载荷或风载荷与4.4.1中其他载荷相组合时,元件的设计应力应符合GB 150.1-2011中
4.6 焊接接头分类与焊接接头系数
4.6.1 管壳式热交换器受压元件之间的焊接接头分为A、B、C、D四类,非受压元件与受压元件的焊接
接头为E类,如图4-1所示。其他结构型式热交换器的焊接接头按相应标准规定。
4.6.4 对于无法进行无损检测的固定管板式热交换器壳程圆筒的环向焊接接头,应采用氩弧焊打底或
沿焊缝根部全长有紧贴基本金属的垫板,其焊接接头系数ϕ=0.6。
4.6.5 对于换热管与管板连接的内孔焊,进行100%射线检测时焊接接头系数ϕ=1.0,局部射线检测时
焊接接头系数ϕ=0.85,不进行射线检测时焊接接头系数ϕ=0.6。
4.6.6 铝、钛、铜、镍和锆等其他金属的焊接接头系数按相应引用标准的规定。
4.7 耐压试验
4.7.1 管壳式热交换器耐压试验的要求和试验压力应符合GB 150.1-2011中4.6的要求,其他结构型
式热交换器耐压试验的要求和试验压力应符合相关标准的要求。
4.7.2 耐压试验的种类和要求应在图样上注明。
4.7.3 按压差设计的热交换器,应在图样上提出压力试验时升、降压的具体要求。
4.7.4 对于管程设计压力高于壳程设计压力的管壳式热交换器,应在图样上提出管头的试验方法和
5.1.2 管壳式热交换器受压元件用铝、钛、铜、镍和锆等其他金属材料,其技术要求、限定范围(牌号、压
力和温度等)及许用应力,应符合TSGR0004-2009及本标准引用标准的规定。
5.3.2.1 用于制造管板、管箱平盖、设备法兰的板材应符合GB 150.1-2011引用标准和GB 150.2-2011
的有关规定。带凸肩的管板、内孔焊管板和管箱平盖(GB 150.3-2011表5-10中序号11~14的平盖)
采用轧制板材直接加工制造时,碳素钢、低合金钢厚度方向性能级别不应低于GB/T 5313-2010中的
Z35级,并在设计文件上提出附加检验要求。
5.3.2.2 复合管板可采用堆焊或爆炸焊接复合板。当采用爆炸焊接复合板时,应符合NB/T 47002.1~
47002.4中B1级的要求;当换热管受轴向压应力时,宜采用堆焊复合管板。
6.6.3.3 强度焊接加贴胀的管孔结构形式及尺寸见图6-21,强度焊接还应遵守6.6.2的规定。贴胀的管
板孔可不开槽,胀度宜控制在2%~3%。
6.8.2.1.2 弓形折流板缺口大小应使流体通过缺口与横过管束的流速相近。缺口大小用其弦高占壳程
圆筒内径的百分比来表示。单弓形折流板缺口见图6-23a);缺口弦高h值宜取0.20倍~0.45倍的壳
程圆筒内径。
6.8.2.3.4 U形管的尾部靠近弯管段起支撑作用的折流板如图6-25所示,其结构尺寸A+B+C 之和
不大于表6-31中最大无支撑跨距;否则应在弯管部分加支撑。
6.8.2.4 折流板缺口布置
6.8.2.4.1 卧式热交换器的壳程为单相清洁流体时,折流板缺口宜水平上下布置;气体中含有少量液体
时,应在缺口朝上的折流板最低处开通液口,如图6-26a)所示;液体中含有少量气体时,应在缺口朝下
的折流板最高处开通气口,如图6-26b)所示。
6.8.2.4.2 卧式热交换器、冷凝器和重沸器的壳程介质为气、液相共存或液体中含有固体颗粒时,折流
板缺口应垂直左右布置;气、液相共存时,应在折流板最低处和最高处开通液口和通气口,如图6-26c)
所示;液体中含有固体颗粒时,应在折流板最低处开通液口,如图6-26d)所示。
6.11.1.1 填料函式热交换器不适用于易挥发、易燃、易爆、有毒及贵重介质场合;填料的材料选择应根
据管、壳程介质、操作温度、操作压力等确定。
6.11.1.2 填料函底部宜设置一个金属环,见图6-39。金属环与管板裙之间的间隙应小于管板裙和填料
函之间的最小间隙。
6.11.1.3 浮动管板裙宜向外延伸,见图6-40a)和图6-41。当管板裙向内延伸时,应采取适当的方法防
止靠近管板的壳程内形成较大的流体滞流区。
6.11.1.4 凡与填料接触的管板、管板裙和填料函的表面均应机械加工,表面粗糙度Ra≤12.5μm。
6.11.2 结构型式及具体要求
6.11.2.1 外填料函式热交换器壳程设计压力不宜高于2.5MPa,其结构及尺寸见图6-39和表6-35。
6.14.1 设备法兰的设计应符合GB 150.3-2011的规定。
6.14.2 设备法兰优先采用NB/T 47021~47023、GB/T 29465中的法兰。
6.14.3 接管法兰优先采用HG/T 20592、HG/T 20615中的法兰。
6.14.4 非标设计时应优先采用相关标准中的法兰连接尺寸。
7.4.2.2 管板与换热管采用焊接连接时,管板最小厚度应满足结构设计和制造要求,且不小于12mm。
7.4.2.3 复合管板覆层最小厚度及相应要求如下:
a) 与换热管焊接连接的复合管板,其覆层的厚度不应小于3mm;对有耐腐蚀要求的覆层,还应
保证距覆层表面深度不小于2mm的覆层化学成分和金相组织符合覆层材料标准的要求;
b) 与换热管强度胀接连接的复合管板,其覆层最小厚度不宜小于10mm;对有耐腐蚀要求的覆
层,还应保证距覆层表面深度不小于8mm的覆层化学成分和金相组织符合覆层材料标准的
要求。
7.4.3.3 复合管板的有效厚度
当覆层与基层的结合要求符合5.3.2.2的规定时,覆层厚度可计入复合管板的有效厚度中;当覆层
材料的强度低于基层材料时,宜以覆层当量厚度计入复合管板的有效厚度中,覆层当量厚度按式(7-16)
7.4.10.4 管板
管板的设计计算按以下规定进行,对于分离式双管板,仅需满足b)的要求:
a) 将内、外两块管板视作一块整体管板,根据整体管板与管程侧、壳程侧圆筒的连接方式(见
图7-3)和设计条件,按单管板计算得到要求的双管板总厚度δ0;计算还应包括换热管、壳体等
相关元件的设计校核。
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