带筋板的管箱法兰盖

参观发现

最近去一个工厂参观，偶尔看到了很多台换热器，其法兰盖上均焊接有筋板，造型比较奇特。

其正面如下：

侧面如下：

还有一些类似的换热器如下图：

仔细观察了一下，其原因可能主要是两个：

1. 降低法兰盖的厚度，降低法兰盖的挠度。

2. 在筋板上打孔，吊装平盖比较方便。

平盖的厚度优化

从封头结构的受力的好坏来说：

球壳封头>椭圆封头>碟形封头>锥壳封头>平板封头

从封头的制造加工难易角度来讲：

平板封头>锥壳封头>碟形封头>椭圆封头>球壳封头

压力容器的平板封头制造方便，但是受力不好，有很多优化的空间。

最简单有效的就是加筋板。

在GB/T150中，规范允许使用加筋的方法来优化平板厚度。

在NB/T47003中，也有种种用加筋来优化平板厚度的方法。

沉降槽的上错花轿嫁对郎

极限思维和换热器设计

加筋是一种有效的的降低平盖厚度的方法。

换热器的管箱平盖

在换热器上，管箱平盖和压力容器的平盖还是有一些不一样。

当管箱内有分程隔板时，管箱平盖厚度除了按照常规计算以外，还需要计算平盖的挠度，将挠度控制在比较小的范围。

大直径换热器，经常是挠度控制了管箱平盖的厚度。

此时很多工程师会想：

能否通过加筋板的方法，降低管板平盖的挠度呢？

比如上文的业主的换热器，可以对比一下法兰厚度和加筋法兰盖厚度，两者差距巨大。

查询了其中某套图纸：

法兰厚度：92mm，带筋板法兰盖厚度50mm。

效果很明显。

换热器于1967年制造，那时的图纸均是手绘。

从使用效果来看，50多年来，法兰盖没有什么损坏点，其维修部分主要是管束腐蚀。

可见，实践证明这种结构是可行且可靠的。

规范的规定

既然这种方法有效，但是为什么实际上换热器的管箱平盖，大部分都没有焊接筋板呢？

我想主要原因有几下几点：

1. 一般换热器采用TEMA或者GB151设计，规范中，对于平盖计算已经做了很详细的规定，厚度必须满足规范的要求。如果采用加筋来降低管箱平盖的厚度，会变成一个特殊设计。比如GB151中没有明确允许可以采用加筋板降低厚度和挠度，如果特殊设计，很多时候是无法通过审查的。在TEMA中虽然允许加筋板，见下图TEMA RCB-9.2.1，但是没有列出详细的方法，其执行也就是无据可循。

   

2. 螺栓平盖的加筋算法，有些论文讨论，但是并未形成规范。如果采用有限元分析，只能一事一议的设计。考虑到平盖一般材料是碳钢，或者碳钢+衬层。增加部分都是碳钢，在费用上，并非很多。综合考虑，优化效率比较低，风险比较大，收益较低。

3. 现在很多换热器除了按照TEMA设计，还会要求符合API660的要求。按照API660，第7.4.1条，规范不允许采用加筋来降低管箱盖板的厚度和挠度。所以TEMA即使允许，如果各标准从严，也是不宜使用的。

结束语

平板加筋在压力容器中使用广泛，用来降低平板厚度和挠度。

在换热器中，此种结构比较少见。

是如果需要采用这种结构，在符合规范情况下，增加额外的筋板是对于管箱平盖是有益处的，但不宜用来参与计算。

对着平盖，我不禁吟了两句诗：

古调虽自爱，

今人多不弹。