常用的碳素钢，低合金钢和不锈钢无缝钢管的规格和尺寸偏差规定见GB151的 表10。

1） 碳素钢和低合金钢无缝管：

较高精度级：外径≥14–30 mm. 外径偏差±0.20 mm.

外径 ＞30–50 mm. 外径偏差±0.30 mm.

上述外径管的壁厚≤3 mm ，壁厚偏差+12%，-10%

外径57 mm ,厚度3.5 mm ，外径偏差±0.8%

壁厚偏差±10%。

对普通精度级的钢管，精度有所放松；

碳素钢和低合金钢无缝管选用的材料标准为： GB/T8163《输送流体用无缝钢管》； GB 9948《石油裂化用无缝钢管》。

2).耐热钢管采用高精度和较高精度级，选用材料标准为：

GB13296《锅炉、热交换器用不锈钢无缝钢管》； GB/T14976《流体输送用不锈钢无缝钢管》。

7.5 换热器管的拼焊要求

1）换热器管的拼焊采用对接接头，并按JB 4708《钢制压力容器焊接工艺评定》评定合格的焊接工艺焊接。

2）接头数量，同一根管，直管不得超过一条，U形管不得超过二条，最

短节管长不小于300 mm，U形管端应有不少于50 mm的直段。

3）接头质量要求：①管端应机械加工，②焊前应清洗干净；③对口错边量≤15% δ（管的厚度），且≤0.5 mm。；④直线度以不影响穿管为度；⑤通球试验；⑥射线检查和液压试验合格。

7.6 换热管与管板的连接方式

换热管与管板的连接方式常用有三种方式：胀接（强度胀接，贴胀），焊接（强度焊接，密封焊接）和胀焊等。 1）胀接 强度胀接：指保证换热管和管板连接的密封性能及抗拉脱强度的胀接。胀接长度取管板厚度减3 mm或50 mm之小值。适用范围：设计压力小于等于4MPa，设计温度小于等于3000C，操作无剧烈震动,无过大温度变化，及无明显应力腐蚀。

贴胀：是消除换热管与管板之间缝隙的轻度胀接。 2)焊接

强度焊接：指保证换热管和管板连接的密封性和抗拉强度的焊接，可用到标

准规定的最高压力（35MPa）但不适用于有较大震动及有间隙腐蚀的场合。

密封焊接：指保证换热管和管板连接的密封性能的焊接。

3)胀焊：适用于密封性能较高的场合；承受振动或疲劳载荷的场合，有间隙腐蚀的场合，采用复合管板的场合。 7.7管板厚度和结构

1) 管板与法兰连接的结构尺寸等按JB/T4700–JB/T4703容器法兰规定。 2）管板与壳体，管箱的连接方式有六种（GB151的图18）。 3）管板的厚度应不小于下列三者之和： ①管板的计算厚度和最小厚度中取大者； ②壳程腐蚀裕量或结构开槽深度中取大者； ③管程腐蚀裕量或分程隔板槽深度中取大者。

管板的隔板槽深度宜不小于4 mm，隔板槽宽度：碳钢为12 mm；不锈钢为11 mm。

4）整体管板（非复合管板）的有效厚度和最小厚度 ①有效厚度：是隔板槽底处的管板厚度，减去管程方腐蚀裕量超出槽深部分和壳程腐蚀裕量或槽深的较大值后的厚度。 ②最小厚度δmin(不包括腐蚀裕量)。

一般规定是：do≤25mm时，δmin≥0.75 do； 25＜do≤50mm时，δmin≥0.7 do； do≥50mm时，δmin≥0.65 do。 式中：do为管子外径。

对于焊接管板，最小厚度 (不包括腐蚀裕量)为：δmin≥ 12mm。 对于易燃，易爆及有毒的介质的换热器管板δmin≥ do。 7.8波形膨胀节

波形膨胀节：压力容器的波形膨胀节通常连接在换热器的壳体上，以减小筒体由于轴向应力。其标准见GB/T 16749《压力容器的波形膨胀节》的规定。 须要装设压力容器的波形膨胀节情况是：固定管板式换热器上，当换热管与壳体的温度（壁温）差大于500C时，就要在固定管板式换热器的壳体上加波形膨胀节。（理论上，在管板计算中，按有温差的各种工况计算出的壳体轴向应力σr，换热管轴向应力σt，管子与管板之间的连接拉脱力q中，有一个不能满足强度条件时，就要设波形膨胀节）。

波形膨胀节安装在卧式换热器上时，应在最上方设排气孔，在最下端设排液孔。安装在立式换热器上时，波形膨胀节应装在耳式支承的下方。波形膨胀节设置的内套筒的内径应与壳体的内径相同，以便安装其它内件，如安装折流板。 7.9支承板（折流板和支持板）

1）作用：折流板引导壳方流体流动，控制流体流速，并起支承作用。支持板主要起支承作用，通常统一称为支承板。

2）最小厚度：支承板的最小厚度（GB151表34）与筒体公称直径DN大小，换热管无支承的跨距L有关，其值为：

如：DN＜400mm，L≤300 mm时，为3mm ； DN＞2000mm，L＞1500mm时，为22 mm。

3）形式及布置：折流板有弓形和圆盘—圆环形两种。

4）弓形的缺口高度，应使流体通过缺口时与横过管束时的流速相近。通常缺口高度H=0.2-0.45Di，（ Di为筒体内直径）。折流板间距，一般不得小于1/5Di，且不得小于50 mm。一般等间距布置，管束两端的折流板尽可能靠近壳程进出口接管。折流板的管孔直径与管束级别，跨距L 有关详见GB151表35，表36。折流板封闭部位通常应开小缺口（90 X 15～2Omm）以通过少量的气体（位于上部时）或清洁壳内流体（在下部）。

7.10 拉杆、防冲板、导流筒和挡板

1）拉杆。 作用：拉杆的作用在于固定折流板，支承的最大间距（即最大无支承跨距）与管的材料和外直径有关，如管径14–57 mm的钢换热管，取1100–3200 mm。

形式：①拉杆定距管结构；②拉杆与折流板点焊结构。

拉杆最小直径10 mm，最小数量3根，尽量布置在管束外边缘。

2）防冲板

防冲板的作用：减小流体的不均匀分布，缓和流体对换热管的冲蚀；

下列情况应设防冲板：管程采用轴向入口接管或换热器管内流速超过3m/秒者；壳程进口管流体的ρυ2＞2230kg/ m.s2的非腐蚀，非磨蚀性单相流体；ρυ2＞740kg/ m.s2的其它液体；有腐蚀或有磨蚀的气体；蒸汽；气液混合物等均应设防冲板。

防冲板的尺寸和位置：防冲板的直径（或边长），应大于接管外径50 mm，最小厚度为4.5 mm（对碳钢）和3 mm（不锈钢）。防冲板的外侧到圆筒内壁的距离，应不小于1/4 do（do为管外径）。

4）导流筒在于减小流体滞流区，增加换热管的有效长度。

5）防止流体短路，增加防短路结构，如旁路档板，档管，中间档板。

8. 管板计算

管壳式换热器的管板与管子壳体管箱法兰等连接在一起构成一个复杂的弹性体系，故精确的强度计算是很困难的，具体计算可用计算软件，也可按 GB151-1999《管壳式换热器》标准释义中的计算示例。 9. 制造、检验与验收

1) 制造、检验与验收简述：GB151-1999的第6章“制造、检验与验收”是在GB151-1989第4章“制造、检验与验收”的基础上，依据GB150-1998第10章的有关规定，参照美国TEMA和ASME第Ⅷ卷第一分篇《压力容器》等国外标准，国内换热器的多年制造经验，经分析编成的。

本标准“制造、检验与验收”只列出了与GB150-1998第10章要求不同或未提及的，与GB150-1998完全相同的内容未提，但仍应执行。

2）第6章的温度范围：仅规定温度高于-200C的管壳式换热器的制造、检验与验收；焊接接头也分为A、B、C、D四类；

3）壳体的内径偏差：①钢板卷制的壳体，是通过测定外圆周长加以控制的，再加上控制圆筒同一截面上的最大直径与最小直径之差的e值后，就完全能保证顺利抽装管束。对e的要求比GB150-1998高得多。

4）对折流板支承板零件的加工要求，目的在于使管束安装的顺利进行。 5）压力试验方法按GB150-1998，试验顺序按GB151-1999。 ----------------------------------------------

D级压力容器设计基本知识附录

受内压薄壁容器的应力分析

压力容器多数是旋转壳体，即有一条对称轴，由绕轴旋转的曲面组成，在垂直于对称轴的截面是圆形。在容器中，当壁厚与直径之比（δ/D ）小于1/10时，通常称为薄壁容器，D级压力容器属于薄壁容器范围。

为叙述方便，称薄壁旋转壳体。本附录的内容是：叙述薄壁旋转壳体的几何概念，基本假设，分析受内压薄壁旋转壳体的应力分布规律，并用于解决圆筒体、球体、椭球体，以及锥形壳体的应力问题。 1．薄壁旋转壳体的几何概念和基本假设

1．1 几何概念

以任何平面曲线（包括直线段）作为母线，绕同一平面内的轴线旋转一周，即形成旋转曲面（图1）。如以半圆曲线作为母线，绕半圆两端点连成的直径旋转一周，即形成球面（图2）；以直线段为母线绕同一平面内的平行线旋转一周即形成圆柱面（图3）；以直线为母线绕同一平面内的与其相交成某角度的直线旋转一周即形成圆锥面（图4）。

为分析方便，通常以壳体的中间面，即容器内外表面等距离的曲面，来表达壳体的几何特性。

在图1中，OAA1曲线称为母线，OO1为旋转轴，母线转到的任何位置的曲线称为经线，如曲线OBB1。因此，经线的形状与母线相同，任一经线的位置可用母线为基准，和绕旋转轴转的角度θ来确定。通过经线的任意点B作垂直于转轴的平面与壳体相交形成的平面曲线为圆形。如图1中的圆ABD，BC为圆的半径R（C点为圆与转轴的交点），通过经线上各点，作一系列的垂直转轴的平面曲线，形成一系列的平行圆。平行圆的位置可通过在平行圆上各点作经线的垂线，垂线的一端与轴OO1交于K形成的锥面经线，它与转轴的夹角为φ来表示。如果是圆柱面的经线，则平行圆可通过与某固定点m的距离x来确定（图3）。