GB151“分程隔板”设计要求解读

参考文献：韩洁. 管壳式换热器分程隔板的合理设计[J]. 石油化工设备技术, 2011, 32(5).

一、标准规定

GB/T 151分别在6.3.6和7.1.4对多管程换热器分程隔板的结构、设计计算作了规定，具体包括：

1、GB/T 151的7.1.4.1式7-7分程隔板厚度的计算式，源于均布载荷作用下的矩形平板所需最小厚度，考虑了压差作用下板中的弯曲应力。但标准中没有明说分程隔板所受压差怎么确定，有观点认为可根据管程之间的压力降确定。

2、GB/T 151的7.1.4.2表7-3规定了分程隔板的最小名义厚度，这可视为对分程隔板刚度的要求，控制隔板挠度、防止变形过大。应特别注意，如果分程隔板的变形过大，会影响分程隔板靠近管板这一侧的端部的密封。

3、GB/T 151的6.3.6.3要求分程隔板与管箱壳体的采用双面焊，且焊角高度不小于3/4隔板厚度。而美国标准API 660的9.2还规定，靠近管板一端至少50mm范围内应为全焊透。

4、另外，GB/T 151的6.3.6.1还规定，流体脉动的场合应适当增加隔板厚度。6.3.6.2对隔板端部作了要求，并且必要时隔板上可开排净孔。

二、分程隔板与管箱壳体焊缝的受力情况

分程隔板所受的载荷主要包括：管程间的压差，内压作用下管箱筒体膨胀在隔板上产生的拉应力，隔板与管箱筒体受热膨胀差产生的二次应力（变形协调）。所以说，分程隔板与筒体焊缝的受力是比较复杂的，再加上焊缝（非全焊透处为角焊缝）本身即为应力集中处，这道焊缝是容易失效的，应当引起重视。

具体地：

在内压作用下，管箱筒体会产生径向膨胀，与筒体焊接的隔板会被拉伸，如下图所示，管板中因此而产生的拉应力水平较高，近似等于筒体中的环向应力。

分程隔板的金属温度与筒体的金属壁温一般情况下并不相同。若分程隔板的温度高于筒体，则隔板的热膨胀就会受到筒体的抑制，隔板中会出现压缩应力；否则会出现拉伸应力。这种温差应力在实际设计当中也是容易被忽略的，尤其是当隔板与筒体温度差较大的情况。由于温差的存在，自然会在隔板中（特别是在隔板与筒体之间的焊缝中）产生应力，应属于二次应力。