摘要:對(duì)換熱器防沖板脫落的原因進(jìn)行分析,通過對(duì)其形狀的改進(jìn),有效地防止了防沖板的脫落,保證了換熱器的正常運(yùn)行。
    關(guān)鍵詞:防沖板;換熱器;壓力;壓力波動(dòng)
　  引言
    換熱器防沖板是防止換熱器入口介質(zhì)直接沖擊換熱管,對(duì)換熱管起保護(hù)作用的一個(gè)零件,但由于設(shè)計(jì)、制造等原因,在換熱器正常運(yùn)行中,防沖板脫落的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生,脫落的防沖板不但起不到保護(hù)換熱管的作用,而且在入口介質(zhì)的壓力沖擊下,防沖板會(huì)將換熱器zui上一層的換熱管砸漏,導(dǎo)致?lián)Q熱器的殼程和管程介質(zhì)短路,使其無法正常運(yùn)行,甚至報(bào)廢。
    1　情況介紹某型換熱器于2004年11月投入使用。在2005年2月,防沖板脫落,導(dǎo)致?lián)Q熱器損壞,無法運(yùn)行。
    1.1　設(shè)計(jì)參數(shù)換熱器主要設(shè)計(jì)參數(shù)如表1所示。

    1 2　換熱器防沖板部位結(jié)構(gòu)　　
    防沖板結(jié)構(gòu)見圖1。
 
   防沖板各零部件材料見表2。

    1 3　換熱器損壞情況
    因?yàn)榻畎搴头罌_板或殼體的焊縫開裂,防沖板脫落,將換熱器zui上面的一排換熱管砸漏,管程與殼程介質(zhì)短路,導(dǎo)致?lián)Q熱器無法正常運(yùn)行。
    2　防沖板脫落的原因分析
    2.1　壓力波動(dòng)
    由于換熱器在運(yùn)行中壓力是不斷地變化的,并且變化的范圍較大,導(dǎo)致入口的蒸氣對(duì)防沖板的沖擊力不斷地改變,造成防沖板不斷地上下抖動(dòng),尤其是防護(hù)板中心處上下抖動(dòng)的幅度zui大,通過某機(jī)構(gòu)模擬工況試驗(yàn),防沖板中心處zui大向下抖動(dòng)幅度可達(dá)58ｍｍ.
    2.2　疲勞破壞
    由于防沖板不停上下抖動(dòng),在應(yīng)力集中的焊縫處,應(yīng)力不停地反復(fù)作用,使焊縫開裂,造成防沖板脫落。
    3　防沖板形狀的改進(jìn)
    將改進(jìn)后（圖2）和改進(jìn)前的防沖板（圖1）進(jìn)行比較,在材料和結(jié)構(gòu)尺寸基本沒有改變的情況下,只是對(duì)防沖板的形狀進(jìn)行了改變及增加了鋼筋（根據(jù)壓力參數(shù)、波動(dòng)情況和物料入口尺寸的大小選數(shù)量、直徑、長短適當(dāng)?shù)匿摻睿?br /> 
    3.1　改變防沖板形狀的目的
    在不影響介質(zhì)流通面積的情況下,將防沖板向上預(yù)彎曲,是為了提高防沖板抗沖擊力的剛度,在壓力波動(dòng)使防沖板所受沖擊力不斷變化時(shí),防沖板的抖動(dòng)幅度將大大降低。
    3.2　增加鋼筋的目的
    鋼筋的數(shù)量、直徑、長短要適當(dāng),鋼筋上邊和入口接管的內(nèi)壁焊接,下邊和防沖板焊接,這樣在壓力沖擊載荷作用在防沖板上時(shí),就防止了防沖板隨著壓力的變化而上下抖動(dòng),同時(shí)也大大減輕了筋板和防沖板、殼體焊接處的應(yīng)力集中,防止了焊縫開裂。
    經(jīng)改進(jìn)的換熱器防沖板在使用過程中再?zèng)]有發(fā)生過脫落的現(xiàn)象?，F(xiàn)在,許多壓力容器設(shè)計(jì)單位在設(shè)計(jì)換熱器時(shí),絕大多數(shù)都采用改進(jìn)后的該工程的設(shè)計(jì)壓力為9 2ＭＰａ,其壓力波動(dòng)范圍為9 2～4 0ＭＰａ.該工程利用管道儲(chǔ)氣進(jìn)行調(diào)峰。管道內(nèi)壓力波動(dòng)受季節(jié)、人為等各方面因素的影響,例如按城市居民生活的需求,管道每天調(diào)峰2次。假設(shè)管道每天調(diào)峰2次,調(diào)峰的壓力在zui大設(shè)計(jì)壓力（9 2ＭＰａ）和zui小設(shè)計(jì)壓力（4 0ＭＰａ）之間,而且每天調(diào)峰的壓力幅值相同。由此壓力波動(dòng)引起的管道應(yīng)力循環(huán)疲勞可以認(rèn)為是常幅疲勞,可以利用上述的常幅疲勞校核公式進(jìn)行疲勞分析。