高壓預冷器管板變形原因分析

(1.中國石油工程建設有限責任公司 西南分公司,成都 610041；2，四川大學 建筑與環境學院,成都 610065)

0 引言

高壓預冷器是天然氣處理廠脫水脫烴裝置的關鍵設備，具有操作壓力高、工作溫度低、原料氣介質腐蝕性強、溫差大、換熱面積大、易形成水合物等特點。若采用常規固定管板預冷器，存在管板過厚、溫差應力大、設備加工制造困難等技術難題；而采用基于薄管板技術的預冷器，其“柔性管板”的厚度僅為常規固定管板厚度的1/5左右，可有效降低管板上的溫差應力，降低設備加工制造難度[1-7]。對于薄管板預冷器的結構設計，難以用傳統的經驗計算進行準確計算，匡良明等[8-9]利用基于塑性極限和彈性安定性理論完成了分析計算，相應GB 151—1999《管殼式預冷器》推薦按歐拉臨界應力公式計算換熱管的失穩載荷，將穩定安全系數取為1.5。

隨著薄管板高壓預冷器的大型化，在使用中也出現了新問題，對直徑較大但管板較薄的換熱器，換熱管和管板連接處的殘余應力會使管板發生翹曲。如某天然氣處理廠的高壓預冷器，在水壓試驗后管板產生了明顯變形，在16.5 MPa的管程水壓卸載后，前端、后端管板的凹陷深度分別為39，12 mm；在12.4 MPa的殼程水壓試驗時，管板凹陷深度回彈為8，5 mm；殼程水壓卸載后，前端、后端管板凹陷深度回復至15 mm和10 mm。

圖1 高壓預冷器前端管板管程試壓后變形量

圖1，2示出該型薄管板高壓預冷器(設備編號：R2013-6A)前端管板分別在管程水壓試驗后和殼程水壓試驗后的變形測量。

圖……