坏了，分程隔板

分程隔板失效压力容器一般分为承压件和非承压件。强度计算一般将注意力集中在了承压部件以及非承压件的支座吊耳之类。
对于类似分程隔板之类的非承压件，虽然有公式，但是很多时候因为并未强制或者数据不全，设计人员就直接按照规范的最小厚度取值了。


但是按照最小名义厚度取值，很多时候却出现了分程隔板的损坏。

从现场传来各种换热器失效，很多是因为分程隔板裂纹，大挠度变形短路使得换热器丧失换热功能。比如：分程隔板翘曲

比如：分程隔板边缘裂纹并拉伤复层

比如：分程隔板边缘断裂

比如：分程隔板断裂+大挠度变形

经常容易被忽略。但是在现场却经常出现分程隔板的失效。

分程隔板失效分析分程隔板为什么会失效呢？我们可以看一下隔板失效的不利因素有哪些：

1. 分程隔板受隔板两侧压差作用，在板内产生较大的弯曲应力。

2. 管箱受内压，径向膨胀，使得隔板受拉，在板内以及与筒体焊缝处产生较大的拉应力。

3. 隔板与筒体热膨胀导致的温差应力，特别是筒体采用不锈钢复合板，隔板采用不锈钢。

4. 水锤现象，管程入口与隔板程直角，介质进入管箱后直冲隔板，然后转90度改变方向进入换热管。

5. 隔板与筒体之间的焊缝缺陷，焊缝存在裂纹，咬边，焊缝焊脚高度太小，焊缝有缝隙腐蚀，加上介质流动引起隔板振动，造成焊缝断裂。

6. 管箱进出口温差比较大时，产生不均匀的热应力容易导致隔板泄露。

7. 隔板垫片密封力不够，操作时温度上升，受热，螺栓松弛等不利因素，导致密封失效。

8.特定操作条件或非尝尝开车或者维修下，承受脉动流，极限压差和极限温度，过度约束或不利挠曲。

规范是如何避免隔板失效的隔板的受力是比较复杂了，要精确的分析，需要耗费大量的时间和成本。

为了工程应用，针对上述的不利因素，各种规范对隔板进行了如下的优化：最小厚度隔板应该在最小厚度的基础上，考虑按照两侧压差问题，GB151分程隔板厚度不得小于按照公式计算的厚度加上双面的腐蚀裕量。


在原来,SW6是不校核隔板的压差的，现在程序已经考虑到了分程隔板的厚度问题。如果没有软件可以按照以前一篇文章自己编制一个计算表格。

EXCEL编制计算书在API660中，计算压差是按照2倍的隔板槽两侧压差。且隔板最小厚度不小于2倍的腐蚀裕量+3mm，要求更苛刻点。


焊接分程隔板的焊缝容易受力复杂，有弯曲有拉应力，还有温差应力。所以此道焊缝应该严肃对待。GB151-1999，没有规定分程隔板与筒体的焊缝。

GB151-2014中对于隔板与筒体焊缝要求要高很多，双面连续焊，最小焊脚高度为3/4隔板厚度，必要时隔板边缘应开坡口焊，允许采用与焊接连接等强度的其他连接方式。


TEMA 也是要求连续焊，焊脚高为3/4的隔板计算厚度（非名义厚度）。


缝隙腐蚀为了防止缝隙腐蚀，API660规定，在垫片密封面处往里50mm处，应该采用全焊透。

这个要求的形象一点的表示如下：



4. 加大螺栓预紧力法兰的计算一般采用Waters法，它是结构轴对称，载荷轴对称，材料轴对称的计算模型。带隔板后，结构为非对称，载荷材料因为各程压力温度不同而成为非轴对称。

而设计依然采用Waters法，实际上是存在不适用的情况。但是为了工程应用方便，规范采用了简便的算法。将隔板处的被隔板所压住的垫片压紧力，计入了法兰的计算。

在TEMA2007中，RCB-11.7，将隔板槽垫片的面积的压紧力计入法兰弯矩用来校核管箱法兰。（老版本的TEMA在推荐中，2007版在正文中，说明隔板垫片地位上升了。）

在ASME VIII I-2017中，对于分程隔板垫片应当考虑计入螺栓载荷，也是相同的考虑。



SW6也考虑了隔板的影响，应当说是一个非常必要的改进，走在了GB151的前面。

5. 热处理碳钢，低合金管箱焊有分程隔板时需要热处理。此处焊接时如果焊接角度过大，容易产生隔板变形。如果焊脚不够，强度可能会不足。

热处理能够消除焊接焊接的残余应力，此处在运行过程中，种种的应力叠加，且应力集中比较严重，采用焊后热处理能够降低焊缝开裂的风险。

6. 其他有利措施流体脉动场合，隔板厚度可适当增加，或改变隔板的结构，等等。


隔板的修复一般隔板变形比较大，但是未发生焊缝拉断时，可以采用千斤顶，顶回来，矫形修正。

如果发现及时，未造成损坏，还可以用型钢加固。

如果是部分损坏，可以将有裂纹的部分切除，

打磨，检测。

经过无损检测后，再焊接一块加强隔板。


如果造成管箱本体大挠度变形甚至裂纹，那么有可能需要整体更换管箱。
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以上内容转载自公众号：压力容器唯心不易


               

分程隔板，从GB151 到API660，再到TEMA 2007、ASME VIII-1，相关标准条款讲解，再到实际使用、失效案列，全面覆盖，真得涨知识了!!
对压力容器设计和使用人员都有提高，十分感谢楼主的汇总讲解，辛苦了！

终于知道有的项目要求密封面往里50mm全焊透的原因了，非常感谢！