中间冰机设计要点.pdfVIP

综合管理 中间冰机设计要点 郑燕（四川晨光工程设计院,四川 成都 610041） 摘要：根据中间冰机在化工生产装置中具体的使用工况， 低，因此要求所用钢材：板材（16MnDR）和管材（Q345E）的供货 本文以如何设计该设备为出发点，围绕设备技术特征和结构特 状态为正火状态；锻件（16MnD）的供货状态为淬火+回火状态。 点具体从设计参数的确定、材料选择、结构分析设计以及制造 b.为保证材料的低温韧性，满足符合规定的低温冲击功指 检验要求四个方面重点进行分析和阐述。 标，本设备壳体用16MnDR(正火)板材应进行-40℃夏比(V型缺 关键词：釜式U型管式换热设备、低温材料、低温结构、制 口)冲击试验,冲击吸收能量≥47J；本设备用Q345E(正火)管材的 造检验 化学成分应符合P≤0.025%,S≤0.01%,且管程用∅108x7管材应 中间冰机是某有机硅厂冷冻系统技术改造项目新增设计 进行-40℃夏比(V型缺口)冲击试验,纵向冲击吸收能量≥40J；本 的一台釜式U型管换热设备，是该冷冻系统的关键设备之一。 设备用16MnD锻件应进行-45℃夏比(V型缺口)冲击试验,冲击 本文以下就该设备在设计上的四个关键方面分别进行介绍。 吸收能量≥47J；设备法兰螺柱及管口配对螺柱应进行-35°C下 1本设备主要技术参数 的低温V型缺口冲击试验,平均冲击吸收能量≥41J。 工作温度：管程：正常温度：-15°C ；最高温度：-20°C; c.本设备的焊接材料应选用与母材成分和性能相近的或相 壳程:正常温度：-30°C ；最高温度40°C。 同的具有较好低温性能的材料，焊条应选用低氢碱性焊条，焊 工作压力：管程：正常压力0.4MPa；最高压力0.5MPa； 剂应选用碱性或中性焊剂，且应按规定进行熔敷金属扩散氢试 壳程:正常压力0.02MPa/最高压力1.4MPa。 验或薄皮含水量复验。 根据上述操作工况和设计参数，根据GB150.1~150.4-2011 d.本设备选材除了考虑低温对材料的要求，还应考虑液氨 《压力容器》标准“设计温度不得低于金属在工作状态可能达到 的应力腐蚀对材料的特殊要求；主要包括三方面：一是要求材 的最高温度和设计温度不得高于金属在工作状态可能达到的 料标准规定下的屈服强度ReL≤355MPa；二是要求材料的实测 最低温度”的规定，将本设备的设计参数确定为： 抗拉强度Rm≤630MPa；三是要求材料的碳当量Ce≤0.45。 管程设计温度：-30°C; 管程设计压力：0.6MPa 3结构分析设计 壳程设计温度：-35/50°C; 管程设计压力：1.97/-0.1MPa （1）管壳程的连接设计：本设备为壳程单斜锥具有蒸发空 这里值得说明的是： 间的釜式夹持型U型管换热器。作为夹持型U型管换热器，设 管程的设计压力是按常规法（工作压力乘以安全系数）取 计上必须考虑夹持管板的管壳程法兰的受力均匀，因此这里采 为0.6MPa； 用高颈法兰、金属缠绕垫和低合金高强钢螺柱螺母组合结构， 壳程设计压力是按两种工况考虑： 以保证管壳程连接的有效性；且其中两颗螺柱设计为带肩双头 （1）操作状态：取液氨在设计温度50°C下的饱和蒸汽压 螺柱，以利于操作安装检修方便。 1.97MPa作为壳程的设计压力； （2）壳程壳体的设计：关于壳程斜锥壳，由于本设备是低温 （2）检修状态：取设备充氮保护抽真空时的负压-0.1MPa作 设备负压工况，大小端必须采用有折边结构，对锥壳大小端分 为壳程的设计压力。 别进行加强计算，对其计算结果取大值