熱交換器密封技術與失效影響因素

第1篇 熱交換器主體密封的失效及基本影響因素
第1章 管殼式熱交換器的密封失效現象 3
1.1 管程外漏或殼程外漏 3
1.1.1 設備法蘭與管板之間的外漏 3
1.1.2 管箱端蓋處的外漏 5
1.1.3　螺塞的外漏 6
1.2 墊片相關問題 6
1.2.1　墊片及緊固件質量問題 6
1.2.2　墊片安裝問題 8
1.2.3　墊片選材問題 11
1.2.4 運行載荷對墊片的損傷 12
參考文獻 12

第2章 環(huán)形平墊的安全系數及其許用壓力 13
2.1　墊片密封效果的影響因素 14
2.1.1　載荷因素 14
2.1.2　結構因素 15
2.1.3　墊片自身特性因素 16
2.1.4　科研因素 17
2.2　墊片的組合特性 18
2.3　墊片密封安全系數 19
2.3.1　墊片緊密度及墊片強度安全系數 20
2.3.2　墊片綜合安全裕度 21
2.3.3　墊片密封安全系數的應用 22
參考文獻 23

第3章 環(huán)形平墊的幾何尺寸 26
3.1　墊片初始寬度設計 27
3.2　墊片的理論寬度與實際寬度 29
3.2.1　墊片寬度相關概念 29
3.2.2　墊片主要寬度概念的關系 31
3.3 墊片寬度的影響因素及對策 33
3.3.1 人為因素的不確定性對墊片寬度的影響 34
3.3.2　結構因素對墊片寬度的影響 34
3.3.3　系統(tǒng)因素對墊片寬度的影響 35
3.3.4　質量因素對墊片寬度的影響 36
3.3.5　隔板因素對墊片寬度的影響 37
3.3.6 墊片有效密封寬度修正 38
3.4　墊片設計技術對策 41
3.4.1　墊片寬度對策 41
3.4.2　墊片直徑對策 42
3.4.3　墊片厚度對策 43
3.4.4　墊片結構改良 44
3.5　墊片制造技術條件 47
參考文獻 47

第2篇 熱交換器主體密封失效的技術因素
第4章 熱交換器的外密封 51
4.1 熱交換器設備法蘭密封 51
4.1.1 螺柱法蘭連接密封失效的設計因素及對策 52
4.1.2 螺柱法蘭連接密封失效的動態(tài)干擾因素及對策 63
4.1.3 螺柱法蘭連接密封失效的結構因素及對策 70
4.1.4 螺柱法蘭連接密封失效的制造偏差因素 79
4.2 管板周邊的密封 80
4.2.1 管接頭焊接的影響 80
4.2.2 管板與殼程筒體焊接的影響 80
4.2.3 U形殼熱交換器管板的密封 85
4.2.4 管板密封面質量檢測 86
4.2.5 管束反向設計制造的偏差 87
4.3 熱交換器人孔密封 92
4.3.1 制造工藝人孔的焊接密封 92
4.3.2 檢測維修人孔的螺栓強制密封 93
4.3.3 高壓蒸汽的反向內壓自緊密封 93
4.4 熱交換器接管密封 94
4.4.1 螺柱法蘭強制密封 95
4.4.2 焊接密封 96
4.4.3 螺紋連接 96
4.4.4 疊裝熱交換器的開口連接 97
4.4.5 填料函密封 98
4.4.6 耐壓試驗卡板密封 98
參考文獻 100

第5章 設計制造工序的質量技術 103
5.1 設計質量技術經驗點滴 103
5.1.1 高壓熱交換器密封結構的螺柱載荷 104
5.1.2 浮頭管箱端支持板的形位要求 104
5.1.3 管板徑向延伸與管箱法蘭配對時的厚（剛）度差要求 105
5.1.4 分段式循環(huán)氣冷卻器設計的熱膨脹分析 106
5.1.5 固定端鞍座位置的調整 107
5.2 結構材料對環(huán)形墊壓緊力的影響 108
5.2.1 管箱局部結構對密封的影響 108
5.2.2 緊固件對環(huán)形墊壓緊力的影響 109
5.3 制造質量技術經驗點滴 110
5.3.1 某制氫裝置蒸汽發(fā)生器的關鍵制造技術 110
5.3.2 大型熱交換器殼體制造過程的剛度要求 110
5.3.3 熱交換器制造中膨脹節(jié)的維護 112
5.3.4 各種加工變形的防治對策 113
5.3.5 墊片的各種損傷及防治對策 113
5.4 螺塞密封問題 114
參考文獻 115

第3篇 熱交換器新型密封墊的質量檢驗及結構功能因素
第6章 密封墊質量技術對密封的影響 119
6.1 復合石墨波齒金屬墊的質量狀況 119
6.1.1 產品結構及其標準 119
6.1.2 墊片性能分析 122
6.1.3 墊片應用驗證 123
6.1.4 材料的工況適應性 125
6.1.5 結構的影響 126
6.1.6 技術對策 127
6.2 復合石墨波齒金屬墊質量保證技術對策 128
6.2.1 質量管理問題分析 128
6.2.2 墊片骨架結構檢測 130
6.2.3 墊片骨架機械性能檢測 132
6.2.4 墊片復合層檢測 132
6.2.5 設計技術對策 133
6.2.6 制造關鍵工藝 134
6.2.7 采購技術對策 135
參考文獻 135

第7章 雙層金屬墊的密封功能分析 137
7.1 雙層金屬墊的結構及功能 137
7.2 雙層金屬墊自緊密封作用的內壓下限分析 140
7.2.1 雙層金屬墊片密封壓緊力分析 140
7.2.2 墊片間隙獲得內壓作用的計算式 142
7.2.3 雙層金屬墊自緊作用的可行性 144
7.2.4 雙層金屬墊自緊作用的影響因素 146
7.2.5 雙層金屬墊內壓自緊密封的適用下限 147
7.3 雙層金屬墊自緊密封作用的內壓上限分析 148
7.3.1 結構尺寸對雙層金屬墊自緊性密封的影響 148
7.3.2 內壓作用下雙層金屬墊的密封行為力學分析 149
7.3.3 墊片金屬環(huán)張開自緊的計算壓力 152
7.3.4 計算壓力存在張開自緊有效值的物理意義 156
7.3.5 墊片金屬環(huán)自緊密封的計算壓力 156
7.3.6 雙層金屬墊內壓自緊密封的結論 159
7.3.7 面向工程的應用研究 160
7.3.8 面向工程的理論研究 162
7.4 雙層金屬墊自緊密封的圖解分析 163
7.4.1 內壓作用下無組焊雙層金屬墊的力學行為 164
7.4.2 內壓作用下雙層金屬墊的力學行為分類 164
7.4.3 雙層金屬墊自緊性的圖解分析 166
7.5 其他因素對雙層金屬墊密封行為的影響 171
7.5.1 高溫下墊片的等效回彈量 171
7.5.2 問題討論及有待研究的專題 172
參考文獻 175

第8章 金屬隔膜密封墊片 176
8.1 金屬隔膜密封的結構及其適用性 176
8.1.1 球面隔膜的結構特點 177
8.1.2 球面隔膜的優(yōu)缺點 177
8.1.3 工況上適于高參數動態(tài)密封結構 179
8.1.4 結構上普遍適用于各種開口密封 180
8.1.5 隔膜密封結構的經濟性分析 185
8.2 高壓作用下熱交換器管箱球面隔膜密封結構設計分析 188
8.2.1 隔膜的受力變形及其設計關鍵 188
8.2.2 敞口管箱密封端口徑向位移的求解 189
8.2.3 球面隔膜彈性補償結構設計 193
8.2.4 結構功能設計的基本技術路線 198
8.3 高溫作用下熱交換器管箱球面隔膜密封結構設計分析 199
8.3.1 高溫對管箱隔膜密封的影響 199
8.3.2 高溫高壓組合載荷作用下的徑向補償量分析 202
8.3.3 結構功能設計的完善技術路線 205
8.4 熱交換器管箱球面隔膜密封焊縫受力分析 206
8.4.1 高壓作用下球面隔膜密封焊縫的受力分析 207
8.4.2 高溫作用下球面隔膜密封焊縫的受力分析 210
8.4.3 平面隔膜密封變形分析 210
8.4.4 基本結論和技術要求 211
8.5 管箱密封金屬隔膜的應力分析 212
8.5.1 圓平板隔膜的應力分析 213
8.5.2 球面隔膜的應力分析 215
8.5.3 球面隔膜的總應力及主要結論 219
8.6 球面隔膜密封式熱交換器管箱中隔板的設計 220
8.6.1 小直徑管箱隔板 221
8.6.2 大直徑管箱隔板 225
8.7 熱交換器管箱球面隔膜密封關鍵結構的制造技術 227
8.7.1 球面隔膜設計 227
8.7.2 管箱端部設計 229
8.7.3 密封緊固件設計 230
8.7.4 管箱端蓋設計 231
8.7.5 組裝技術 232
8.7.6 焊接設計 233
8.7.7 檢修時的焊縫去除及坡口加工 234
參考文獻 235

第9章 熱交換器的徑向密封 238
9.1 雙錐密封 238
9.2 徑向受載密封 239
9.3 金屬環(huán)墊密封 240
9.4 O形環(huán)軸徑雙向密封 241
9.5 C形環(huán)雙徑向密封 242
9.6 異形環(huán)密封 243
9.7 填料函密封 245
9.8 隔膜焊接密封 246
參考文獻 246

第4篇 熱交換器密封的工程技術管理因素
第10章 熱交換器密封的技術基礎與工程管理 248
10.1 設備結構的適應性 248
10.2 密封技術管理 251
10.3 工程及質量管理 254
10.4 溝通協(xié)調管理 255
10.5 技術專題研究 256
參考文獻 260

第11章 換熱工況參數的優(yōu)化設計 262
11.1 容器和機械專業(yè)常用軟件 262
11.2 工藝設計計算類型及基本方法 263
11.3 工藝計算智能化的智能問題 265
11.4 工藝計算智能化的工藝問題 268
11.5 工藝計算智能化的發(fā)展 270
11.6 換熱工藝設計智能軟件技術 271
11.6.1 國際通用工藝設計計算軟件 271
11.6.2 國內通用工藝設計計算軟件 274
11.7 工藝和多功能軟件 275
11.8 設備工藝計算 276
11.9 設備成本計算 278
11.10 多因素綜合設計分析 278
11.11 值得關注的新課題 280
參考文獻 281

第12章 熱交換器的組裝和維護對密封的影響 283
12.1 熱交換器組裝技術 283
12.1.1 安裝載荷因素 283
12.1.2 安裝對中因素 288
12.1.3 密封系統(tǒng)的上緊操作 289
12.2 熱交換器的維護 293
參考文獻 296