NBT 47004.2-2021 板式热交换器 第2部分:焊接板式热交换器.pdf
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a)热交换器不同换热流体侧的设计压力应按各自最刻的工作工况分别确定;冷、热侧设 计压力应不低于换热流体作用于箱体的最高工作压力; b)对于同时受两侧换热流体压力作用的元件,只有在全寿命周期内均能保证不超过设计压 差时,才可以按压差设计,否则应考虑最苛刻的压力组合。按压差设计时,压差的取值 还应考愿在压力试验过程中可能出现的最大压差值,并应在设计文件、峻工资料、铭牌 中明确设计压差,同时应提出在压力试验过程中保证压差的要求; C)如存在负压操作,确定元件计算压力时还应考虑在正常工作情况下可能出现的最大压差。
NB/T47004.22021
c)任何情况下,元件金属的表面温度不得超过材料的允许使用温度。 4.6许用应力 4.6.1金属材料的许用应力按GB/T150.1一2011中表1、表2的规定确定。 4.6.2钢材的许用应力按GB/T150.2选取。镍、钛及其合金的许用应力按照相应引用标准选取。 4.6.3复合钢板的许用应力应按GB/T150.12011中4.4.3的规定确定。
4.7.1板片可不考虑腐蚀裕量
a)受两侧介质作用的元件医疗器械标准,应同时考两侧介质作用的腐蚀裕量; b)与介质接触的箱板内表面应考虑腐蚀裕量; c)不接触介质的拉杆、紧固件、压紧板可不考虑腐蚀裕量。
4.8焊接接头及焊接接头系数
4.8.1板片不允许拼接。
4.8.2箱板充许拼接,拼接接头应采用双面焊对接 双面焊的全焊透对接接 接头系数按如下要求选取: a)全部无损检测时,焊接接头系数Φ=1.0; b)局部无损检测时,焊接接头系数=0.85
器的性能试验可参照GB/T27698.1和GB/T27
NB/T47004.2202
5.1.2.2钛及钛合金、镍及镍基合金等其他金属材料,其技术要求、限定范围(牌号、压力和温 度等)及许用应力,应符合TSG21一2016及本文件引用标准的规定。 5.1.2.3当采用表1、表2以外的材料时,其力学性能不应低于表1、表2相近成分材料和图样技 术要求的规定。 5.1.3热交换器制造单位应对所取得的材料及材料质量证明书的真实性和一致性负责。材料质量证 明书内容应齐全、清晰,并且印制可以追溯的信息化标识,加盖材料制造单位质量检验章;可追溯信 息及信息化标识应符合TSG21一2016中2.1.1的规定。从非材料制造单位取得材料时,应取得材料制 造单位提供的材料质量证明书原件或加盖了材料经营单位公章和经办负责人签字(章)的复印件。 5.1.4法兰、接管等受压元件采用碳素钢和低合金钢锻件及不锈钢锻件时,应符合NB/T47008、 NB/T47009、NB/T47010的规定,并在图样上注明锻件级别(在钢号后注明锻件级别,如20IⅡ)。 5.1.5Q355的使用温度应不高于200℃,其许用应力应不高于GB150.2一2011中Q345R要求的数据。 5.2板片、隔条及侧板 5.2.1热交换器的板片、隔条及侧板应选用表1所列的材料。 5.2.2板片材料应为冷轧状态,钢材的交货状态应符合GB/T150.2的规定,其他金属材料的交货 状态应符合TSG21一2016及本文件引用标准的规定。 5.2.3板片、隔条及侧板表面质量类型按相应材料标准的规定。 5.2.4与板片焊接的隔条,其化学成分和力学性能应与板片材料相当。
1.3热交换器制造单位应对所取得的材料及材料质量证明书的真实性和一致性负责。材料质 书内容应齐全、清晰,并且印制可以追溯的信息化标识,加盖材料制造单位质量检验章;可追 及信息化标识应符合TSG21一2016中2.1.1的规定。从非材料制造单位取得材料时,应取得材 单位提供的材料质量证明书原件或加盖了材料经营单位公章和经办负责人签字(章)的复印件 1.4法兰、接管等受压元件采用碳素钢和低合金钢锻件及不锈钢锻件时,应符合NB/T4700 /T47009、NB/T47010的规定,并在图样上注明锻件级别(在钢号后注明锻件级别,如20 1.5Q355的使用温度应不高于200℃,其许用应力应不高于GB150.2—2011中Q345R要求的数
5.2.1热交换器的板片、隔条及侧板应选用表1所列的材料。 5.2.2板片材料应为冷轧状态,钢材的交货状态应符合GB/T150.2的规定,其他金属材料的交货 状态应符合TSG21一2016及本文件引用标准的规定。 5.2.3板片、隔条及侧板表面质量类型按相应材料标准的规定。 5.2.4与板片焊接的隔条,其化学成分和力学性能应与板片材料相当。
表 1板片、隔条及侧板常用材料
NB/T47004.2—2021表2其他零部件常用材料序号零部件名称材料类型及牌号材料标准Q235BGB/T 700碳素钢Q235C20NB/T 47008Q345RGB/T 713压紧板、箱板、Q355矩形法兰、盖板GB/T 1591低合金钢16MnNB/T 4700816MnDNB/T 4700906Cr19Ni10不锈钢GB/T 4237、022Cr19Ni10GB/T 24511Q235B碳素钢Q235CGB/T 70035GB/T 6992拉杆、拉筋低合金钢Q345RGB/T 713Q355GB/T 1591S30408(06Cr19Ni10)不锈钢GB/T 4237、S30403(022Cr19Ni10)GB/T2451110GB/T 6479、碳素钢GB/T 8163、20 GB/T 9948S30408(06Cr19Ni10)S32168(06Cr18Ni11Ti)不锈钢GB/T13296、接管S31608(06Cr17Ni12Mo2)GB/T 14976S31603(022Cr17Ni12Mo2)TA1钛GB/T 3624TA2GB/T 3625镍N6GB/T 2882Q235BGB/T 3274碳素钢Q235C20NB/T 47008低合金钢16Mn16MnDNB/T 47009接管法兰S30408(06Cr19Ni10)S32168(06Cr18Ni11Ti)不锈钢NB/T47010S31608(06Cr17Ni12Mo2)S31603(022Cr17Ni12Mo2)TA1钛GB/T 3621TA220碳素钢35GB/T 69945螺柱5(夹紧螺柱)40Cr低合金钢30CrMoAGB/T 307735CrMoA不锈钢S30408(06Cr19Ni10)GB/T12207
5.3.1压紧板用材料应符合表2的规定。与板片焊接的压紧板可采用堆焊或爆炸焊接复合板,当 采用爆炸焊接复合板时,应符合NB/T47002.1~47002.4一2009中B1级的要求。 5.3.2不与板片焊接但接触介质的压紧板,应符合GB/T150.2或相应材料引用标准的规定。 5.4箱板 5.4.1与介质接触的箱板,应符合GB/T150.2或相应材料引用标准的规定。 5.4.2与介质接触的箱板可采用爆炸焊、堆焊复合结构。 5.5衬板 5.5.1与板片焊接的内衬板,其材质应与板片材料相当。 5.5.2真空场合,衬板应与箱板可靠连接。 5.6紧固件 5.6.1螺柱(含夹紧螺柱)和螺母用钢棒的标准、钢号、使用状态、许用应力及力学性能试验等, 应符合GB/T150.2一2011第7章的规定。 5.6.2箱板、接管法兰的紧固件可按NB/T47027(JB/T4707)、HG/T20613、HG/T20634的要求 选用。
5. 7 拉杆、拉解
与介质接触的拉杆、拉筋应选择压力容器专月 采用焊接连接的拉杆、拉筋应具有良好的焊推
5.8.1受压元件用焊接材料应符合NB/T47015和NB/T47018的规定。
交换器应根据设计条件,进行工艺设计和机械
6.2.1热交换器型号由结构型式、板片波纹类型、板片宽度×板片长度、设计压力等字 字组合表示。型号之后可后缀制造单位特征编号。
6.2.2常见的结构型式代号见表3。
制造单位特征编号 冷侧/热侧设计压力(MPa),压力相等时只写pe 板片宽度(m)x板片长度(m) 板片波纹类型 结构型式
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3常见的板片波纹类型代号可按表4编排,超出表4规定时制造单位可自行命名。
表4板片波纹类型代号
单人字形板型,板片宽度0.6m,板片长度2m,冷侧设计压力1.6MPa,热侧设计压力1.0MPa,制造 其型号为:
示例3:可拆箱板型热交换器
6.3.1热交换器的工艺设计应考虑下列因素
a)热交换器的型式、板片波纹类型及基本参数应满足安全可靠性及工艺性能要求; b)考虑制造工艺及经济性,合理选材; c)满足热交换器安装、操作、维修等要求。 6.3.2波纹板周边焊缝泄漏后会发生介质外漏的HA型结构不应用于易燃、易爆、极度或高度危 害介质场合。
6.3.4热交换器的设计条件,工艺设计数据、机械设计数据可按照附录A的表格样式填写。
表5热交换器主要零部件及名称
注:表中序号与图1~图3中序号对应。
6.5.1.1板片的板型应适应工艺操作场合和承受载荷的需求。对于需要机械清理板间流道的场合, 板型应为贯通流道。 6.5.1.2板片的厚度应满足设计条件的要求,板片材料名义厚度应不小于0.6mm。 6.5.1.3板片周边连接结构应与使用场合相匹配并便于施焊。典型的连接结构可有:
6.5.1.1板片的板型应适应工艺操作场合和承受载荷的需求。对于需要机械清理板间流 板型应为贯通流道。
a)对接连接,见图4a); b)搭接连接,见图4b)); c)端接连接,见图4c)。
6.5.2.1压紧板优先采用整体结构,必要时可设置加强筋。 6.5.2.2压紧板中心的允许挠度不大于板片宽度的2%。 6.5.2.3重量大于30kg的可拆压紧板,应设置起吊装置。
6.5.2.1压紧板优先采用整体结构,必要时可设置加强筋。
b)搭接连接 图4板片周边连接结构
侧板厚度应满足强度、刚度的要求。 6.5.4拉杆(夹紧螺柱)、拉筋 6.5.4.1可拆压紧板应采用夹紧螺柱连接,不可拆压紧板的拉杆、拉筋可采用焊接连接。 6.5.4.2夹紧螺柱应考虑防松装置。裸露在大气环境中的拉杆(夹紧螺柱)表面应采取适当的防 锈措施。
6.5.5.1箱板优先采用整体结构,必要时可设置加强筋。
6.5.8接管及其他开口
6.5.8.1有冲蚀倾向的场合,应考虑防冲与导流结构。 6.5.8.2当不能利用接管(或接口)进行放气或排液时,应在最高点设置放气口,在最低点设置 排液口。· 6.5.8.3管口可承受管道引起的允许外载荷可参照NB/T47004.1的规定。 6.5.8.4必要时设置温度计、压力表等仪表接口,仪表接口可设置在靠近热交换器的管道上。 6.5.9垫片 6.5.9.1垫片材料应根据工作条件(温度、压力、介质特性)按相应标准选用,超出相应标准时, 由供需双方协商确定。 6.5.9.2垫片的材料与型式应与密封面相匹配。 6.5.9.3盖板垫片采用柔性石墨金属复合增强垫时,金属骨架拼接宜采用模切燕尾槽式、模切纽 扣式等可靠的拼接连接或焊接连接。
6.6.2板框式热交换器的拉杆、拉筋
拉杆(夹紧螺柱)拉筋的总轴向力按式(1)
式中: A压力作用面积,取Ap与Ay中的大值,mm。 b)单个拉杆、拉筋的横截面积按式(2)进行计算
1.1F a, = n[ol.
?)单个圆截面拉杆、拉筋的最小直径按式(3)进行计算:
6.6.3.1周边采用拉杆、拉筋的压紧板计算厚度按式(4)进行计算
6.6.3.1周边采用拉杆、拉筋的压紧板计算厚度按式(4)进行计算:
6.3.2周边采用箱型式板焊接连接的压紧板厚度按式(5)进行计算
6.6.3.2周边采用箱型式板焊接连接的压紧板厚度按式(5)进行计算:
6.6.3.2周边采用箱型式板焊接连接的压紧板厚度按式(5)进行计
0.3Zp + 6FLG La? 1.5[0],
KZp。 S=a, Y1.5[o],
KZp。 S=a Y1.5[o],
6.6.4压紧板中心的挠度
C平板系数,按表6选取。
箱板采用焊接连接的压紧板挠度按式(7)进
C.平板系数,按表 6选取。
C,P.a y= ES
注:平板参数b/a>5.0时,Cj可取0.1422;平板参数b/a>2.0时,Cg可取0.0284。
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7.1.1热交换器的制造、检验与验收除应符合本文件的要求外,还应符合图样要求。 7.1.2热交换器所有受压元件的焊接应有相应的焊接工艺评定。 7.1.3板片焊接工艺评定可按照附录B的规则进行。有下列情况之一者,应对热交换器板片焊接
7.1.3板片焊接工艺评定可按照附录B的规则进行。有下列情况之一者,应对热交换器板片焊 接头进行焊接工艺评定: a)材料首次使用; b)新焊接结构; c)用户要求。 7.1.4热交换器的承压焊缝焊接应由持有相应资格证的人员担任。 7.1.5热交换器的无损检测,应由持有相应类别的无损检测人员资格证的人员担任。 7.1.6热交换器制造前,应制订质量计划,包括材料检验、零件检验、组装、检验与试验要求。 7.1.7热交换器制造完成后,应形成完整的质量记录、质量报告、工资料。 7.1.8受压元件材料代用应征得设计人员同意。板片材料若需代用,应报用户或委托方确认并右 竣工图上做详细记录。
7.2材料复验与标志移植
7.2.1板片、隔条、衬板、侧板、压紧板、夹紧螺柱、箱板、盖板、矩形法兰、接管法 等受压元件的材料及承压焊缝用焊接材料应具备质量证明书;无质量证明书的材料,制造 相应标准对材料进行化学成分分析和力学性能试验。
.3所有制造受压元件的材料在被分割前应进行标记移植。不得用硬印在有耐腐蚀要求的不 以及复合钢板受压元件工作面作移植标记。
[7.3. 1成形方式
板片应采用模压等方式成形。
7.3.2板片波纹深度
.2.1板片波纹深度的基本尺寸应符合设计文件的要求,其允许偏差应符合表7的规定。
表7波纹深度允许偏差
7.3.2.2波纹深度的检测点分布应符合下列规定: 1)单次成形的板片,任意200mm×200mm范围内应布置1点; 2)分步成形的板片,一个成形步长内任意200mm×200mm范围内应布置2点,且至少包含1 点连接处。 7.3.2.3板片压制时,前3张(前3个步长)应逐张进行波纹深度检测,所有检测点均合格后方 可进行批量成形。
7.3.2.4每批板片应抽3%o,且不少于3片;如发现有1张板片不合格,应逐张进行检 7.3.2.5同一次装配模具、同一轧制批号材料成形的板片组可为一批。 7.3.2.6板片波纹深度用百分表检测,
7.3.3.1板片成形减薄量应小于板片材料实际厚度的20%。 7.3.3.2单张板片沿宽度方向检查3点为一组,长度方向每500mm检查一组。 7.3.3.3有下列情况之一时,应抽取1张板片进行成形减薄量检测: 1)材料首次使用; 2)模具首次压制; 3)模具更换模块。 7.3.3.4新材料压制、新模具使用时,应切割解剖检测;对减薄较大处可用尖头千分尺进行厚度 测量。产品质量检测可用厚度测量仪。 7.3.4外形尺寸 7.3.4.1长度及对角线偏差为±2mm;宽度偏差为0.50mm;长边直线度偏差应不大于长边长度的 1.5%o,且不大于2mm。 7.3.4.2每批板片的前3张应逐张检查,每批应抽3%o,且不少于3片。 7.3.4.3同一次装配模具、同一轧制批号材料成形的板片组可为一批。 7.3.5表面质量 7.3.5.1板片成形后表面不允许有微裂纹,且不得对板片表面微裂纹进行补焊。 7.3.5.2表面不得有超过材料厚度负偏差的凹坑、划伤、压痕缺陷,表面不得焊补。所有冲切毛 刺应清除干净。板片周边不得有毛刺、接刀痕迹。 7.3.5.3采用分步成形时,连接处不应有损伤和微裂纹。 7.3.5.4板片应进行微裂纹检验,检验方法按NB/T47013.5的规定;如发现1张不合格,抽样比 例应加倍。抽样比例应符合下列规定: 1)不锈钢板片每批抽3%o,且不少于2片; 2)钛材及其他特殊材质板片每批抽1%,且不少于3片; 3)用户要求。
7.4.1.1压紧板的表面不应有任何影响板片接触的缺陷存在。 7.4.1.2压紧板的尺寸及偏差应符合设计文件的要求。 7.4.2侧板、盖板、箱板、矩形法兰、接管法兰 7.4.2.1几何尺寸及偏差应符合设计文件的要求。 7.4. 2.2 密封面不应有影响密封性能的缺陷存在。
7.5.1装配前板片表面不应有污物。
7.5.2板束组对应在专用平台上进行,
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7.6.1板片的焊接可采用搭接连接、对接连接、端接连接结构,见图4。根据设计条件、板型、产 品结构选择适宜的焊接方法;激光焊接方法不得用于双相不锈钢。 7.6.2板片的焊接工艺评定应符合7.1的规定,焊接工艺评定技术档案应保存至该工艺评定失效为 止,焊接工艺评定试样保存期不少于5年。 7.6.3依据合格的焊接工艺评定编制相应的焊接工艺规程。焊接工艺规程应至少包含焊接方法、 机械化程度、焊接位置、接头形式、焊接规范、焊接材料、施焊技术要求等内容。 7.6.4施焊记录中应包含焊缝布置图并记录焊工代号。 7.6.5焊前准备及施焊环境要求如下:
7.6.4施焊记录中应包含焊缝布置图升
a)板束的施焊环境应符合NB/T47015的规定。 b)所有材料的焊接表面应去除油污以及对焊接质量有害的物质(毛刺、杂质等)。 c)当施焊环境出现下列任意情况,且无有效防护措施时,禁止施焊: 1)相对湿度大于80%; 2)环境风速大于2m/s; 3)焊件表面温度低于0℃。
7.6.6焊缝外观要求如下
a)焊缝表面不得有裂纹、未熔合、气孔、夹钨、弧坑和飞溅物等缺陷。焊缝表面的咬边深 度不应大于0.1mm,咬边连续长度不应大于20mm;焊缝两侧咬边的总长不应超过该焊缝 长度的5%,焊缝总长度小于400mm时,不应超过该焊缝长度的10%; 6) 钛板片在焊接过程中,应进行焊缝表面颜色检查,焊缝及热影响区的表面颜色呈银白色 或金黄色为合格。
7.6.7焊接返修要求如下
a)焊缝需要返修时工程技术,其返修焊接工艺应符合7.6.3的有关规定; b)返修时应彻底清理不合格的焊缝金属,每处返修部位仅允许重新焊接2次。
7.7.1热交换器箱体焊接前,应按NB/T47014的规定进行焊接工艺评定。依据合格的焊 定编制相应的焊接工艺规程。
7.7.2箱体的焊接应符合GB/T150.4的有关规定。 7.7.3板束与箱体的焊接按照NB/T47015的有关要求进行。 7.7.4板束与箱体焊接接头的形式应符合GB/T150.3一2011附录D及相应材料引用标
板束、箱体组装尺寸应符合图样要求 7.9.2对于板框型产品,板束夹紧时,应均匀、对称地紧固螺柱。两压紧板间距偏差应不大于间 距的3%o,且不天于4mm。 7.9.3焊接箱板型产品,板束与箱板之间焊接连接时,缝隙不得大于2mm。 7.9.4接管法兰密封面应垂直或平行于设备中心线,其偏差不得超过法兰外径的1%(法兰外径小 于100mm时,按100mm计算),且不大于3mm;有特殊要求时应按图样规定。 7.9.5组装后,热交换器内腔应洁净,无杂物。
7.9.3焊接箱板型产品安全网标准,板束与箱板之间焊接连接时,缝隙不得大于2mm。
7.10.1箱体的对接焊接接头采用射线或超声检测,射线和超声检测应符合GB/T150.4一2011中 10.3的规定。 7.10.2符合GB/T150.4一2011中10.4规定的焊接接头应进行表面检测。 7.10.3无损检测的技术要求应符合GB/T150.4一2011中10.6的要求。 7.10.4无损检测档案应完整,保存时间不得少于设计使用年限。
7.10.1箱体的对接焊接接头采用射线或超声检测,射线和超声检测应符合GB/T150.4 10.3的规定。 7.10.2符合GB/T150.4—2011中10.4规定的焊接接头应进行表面检测。 7.10.3无损检测的技术要求应符合GB/T150.4一2011中10.6的要求。 7.10.4无损检测档案应完整,保存时间不得少于设计使用年限。
....- 焊接标准
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