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管殼式換熱器中管板強(qiáng)度設(shè)計(jì)

管板是管殼式換熱器重要的受力元件之一，管板的設(shè)計(jì)合理與否直接關(guān)系到換熱器的制造成本的高低及綜合性能的優(yōu)劣。管板的強(qiáng)度計(jì)算作為管板設(shè)計(jì)的關(guān)鍵一環(huán)，一直是許多國家相關(guān)部門的研究重點(diǎn)，管板強(qiáng)度的計(jì)算方法也在不斷地發(fā)展和完善。

1975年以來，美國的ASME VIII-I嘗試給出適合各種管板類型的設(shè)計(jì)規(guī)范，在1983年板中給出U形管式換熱器的簡支和整體結(jié)構(gòu)的管板計(jì)算方法，在1992年版中又加入了固定式換熱器管板計(jì)算方法。法國壓力容器規(guī)范CODAP于1986年出版的非規(guī)定附錄里，給出了包括U形管式、浮頭式、固定式換熱器的管板計(jì)算方法。

多年來，主要工業(yè)國家都已有自己的管板設(shè)計(jì)計(jì)算公式或規(guī)定，如英國的BS 5500標(biāo)準(zhǔn)、美國的TEMA、日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JIS、捷克壓力容器計(jì)算準(zhǔn)則、管板計(jì)算公式及TEMA修正計(jì)算公式、前蘇聯(lián)的鍋爐監(jiān)察手冊及聯(lián)邦德國的AD規(guī)范等。

隨著歐洲統(tǒng)一市場的建立和歐元的?**用，為促進(jìn)承壓設(shè)備在歐盟成員國內(nèi)的自由貿(mào)易，2016年3月歐盟成員國正式表決通過了修改后的表尊EN13445，并于同年5月30日頒布了該標(biāo)準(zhǔn)第一版，并且要求，所有與此相抵觸的歐盟成員國同類國家標(biāo)準(zhǔn)遲于2016年11月廢棄。

EN13445適用于設(shè)計(jì)壓力大于0.05MPa、材料為鐵素體或奧氏體鋼的非直接接觸火焰壓力容器，設(shè)計(jì)溫度低于以鋼材蠕變控制其許用應(yīng)力強(qiáng)度的相應(yīng)溫度，但不適用于如移動(dòng)式壓力容器、失效后導(dǎo)致輻射影響的核設(shè)施上的壓力容器、能產(chǎn)生110度以上過熱水蒸汽的壓力容器等承壓設(shè)備。

對于管板的設(shè)計(jì)、EN13445中提出了兩種方法，一種是傳統(tǒng)方法，考慮內(nèi)外壓、幾何尺寸等因素嚴(yán)格計(jì)算各種載荷狀態(tài)引起的管板應(yīng)力，并嚴(yán)格校核；另一種是極限分析方法，通過管板的極限分析，確定許用應(yīng)力載荷。