管箱結構對撓性管板一次應力影響的研究

高歡，唐輝永，徐儒庸，岳國印，李小梅，孟令冰

（中國寰球工程有限公司北京分公司，北京 100012）

撓性管板結構早期主要應用在甲醇、合成氨、制氫和硫回收等石油化工裝置中的余熱鍋爐上[1]，近年來隨著國內乙烯裝置的不斷增多，撓性管板結構也被應用在乙烯裝置中的換熱器上，克服了常規剛性厚管板因剛性過大熱膨脹后變形不協調導致換熱管與管板焊接接頭容易泄漏的問題，主要是因為撓性管板厚度較薄，具有一定的柔性，能夠吸收管殼程之間的熱膨脹差，減小熱應力[2]。除此之外，撓性管板結構還具有能提高傳熱效率、節省材料等優點。

常規的撓性管板設計方法已經被列入國標GB/T 151—2014《熱交換器》附錄中，但對適用范圍作了嚴格限制[3]，已有案例的設計條件往往都超出該范圍，需要采用較復雜的有限元分析設計方法。這說明撓性管板結構雖然已經成功應用在一些設備上，但依然不夠成熟，距離能夠全面普及和推廣還有很長一段路要走，也從側面反映出目前對撓性管板的研究還不夠徹底。近年來，國內學者針對撓性管板的結構設計和強度計算做了一些研究工作，但研究內容往往著眼于管板的厚度或者撓性過渡段半徑Rs[4-8]等方面，尚未有學者研究過管箱結構對撓性管板一次應力的影響。本文采用有限元分析方法，以某撓性管板為基本結構，研究不同管箱結構對撓性管板一次應力的影響，總結規律，為撓性管板結構的進一步優化和推廣應用打下基礎。……