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2025-04-22 16:02
以下是 管板鍛件圖紙設計要點 的***總結，涵蓋材料選擇、結構設計、工藝要求、檢測標準等關鍵環節，并附典型示例和規范依據：
1. 材料與標準選擇
1.1 常用材料
碳鋼：SA-266 Gr.2（≤350℃）、SA-516 Gr.70（低溫）
不銹鋼：SA-240 304/316L（腐蝕環境）、SA-182 F321（高溫）
合金鋼：SA-387 Gr.11/22（高壓高溫）
特殊要求：哈氏合金C276（強腐蝕）、鈦材（海水冷卻）
1.2 關鍵性能要求
參數要求（以SA-266 Gr.2為例）
抗拉強度 ≥485 MPa
屈服強度 ≥260 MPa
沖擊功（-30℃） ≥34 J（低溫容器）
晶粒度 ≥5級（ASTM E112）
2. 結構設計核心要素
2.1 基本尺寸控制
參數設計要點示例（DN2000管板）
厚度（T） 計算值+腐蝕余量（公式見備注） 120mm +5mm（余量）
管孔直徑 公差±0.05mm（換熱管配合要求） Φ25.4±0.03mm
管孔間距 1.25×管徑（最小） 31.75mm ±0.1mm
密封槽 寬度公差+0.1/-0mm，深度±0.05mm 6mm +0.1/-0mm
厚度計算公式（ASME VIII Div.1）：
math
復制
下載
t = d \sqrt{\frac{P}{1.5SE}} + C
（P設計壓力，d管孔直徑，S許用應力，E孔橋效率系數，C腐蝕余量）
2.2 管孔布置
排列方式：
正三角形（高效傳熱）
正方形（便于清洗）
孔橋強度：
最小孔橋寬度≥0.25×管孔直徑
孔邊倒角0.5×45°（防裂紋）
2.3 密封面與邊緣處理
法蘭面：
平面度≤0.05mm/m（RF面）
表面粗糙度Ra≤1.6μm（鏡面密封需Ra≤0.8μm）
邊緣倒角：
非配合邊3×45°（防磕碰）
3. 公差與形位要求
3.1 關鍵公差
項目公差要求檢測工具
管孔位置度 Φ0.1mm（相鄰孔） 三坐標測量機
平面度 ≤0.1mm/1000mm 激光平面干涉儀
厚度均勻性 ±1%厚度（max 2mm） 超聲波測厚儀
3.2 形位公差標注示例
plaintext
復制
下載
? | 0.05 | A （管板平面垂直度基準A）
◎ | Φ0.15 | B （管孔組位置度基準B）
≡ | 0.1/100 | （平面度全范圍）
4. 鍛件鍛造與熱處理
4.1 鍛造工藝
鍛造比：≥3:1（重要區域≥4:1）
流線方向：平行于管板平面（圖紙需明確標注）
缺陷控制：不允許白點、分層（UT Class 2）
4.2 熱處理規范
材料類型熱處理工藝硬度要求
碳鋼 正火（900℃）+回火（600℃） 140-187 HB
不銹鋼 固溶處理（1050℃水淬） ≤190 HB
合金鋼 淬火+回火（SA-387 Gr.22） 180-240 HB
5. 檢測與驗收標準
5.1 無損檢測（NDT）
檢測類型標準合格等級
超聲波（UT） ASME SA-388 Class 2（φ2mm當量）
滲透（PT） ASME V Art.6 線性缺陷≤1.5mm
射線（RT） ASME VIII UW-51 Ⅱ級合格
5.2 管孔專項檢測
通孔率：100%通規檢測（通規直徑=管孔下限）
孔壁粗糙度：Ra≤3.2μm（防換熱管磨損）
6. 圖紙標注規范
6.1 技術要求示例
plaintext
復制
下載
【技術要求】
1. 鍛件按ASME SA-266 Gr.2制造，Ⅲ級驗收；
2. 管孔加工后100% PT檢測，無裂紋；
3. 密封面平面度≤0.05mm，Ra≤1.6μm；
4. 熱處理后硬度140-187HB；
5. 水壓試驗壓力1.5倍設計壓力。
6.2 典型標注
尺寸鏈：
厚度120±1.2mm
管孔Φ25.4±0.03mm（配Φ25換熱管）
表面符號：
密封面標注"▽1.6"
非加工面標注"▽12.5（As forged）"
7. 特殊工況設計
7.1 高壓管板（＞10MPa）
增加 強度焊+貼脹 結構
孔橋區域硬度梯度≤30HB/10mm
7.2 腐蝕環境
堆焊層要求：
不銹鋼堆焊層≥3mm（SA-240 316L）
PT檢測無剝離
7.3 薄型管板（厚度＜50mm）
增加 加強肋 或 背撐結構
控制機加工變形量≤0.05mm
8. 常見設計錯誤與改進
問題點后果改進方案
孔橋寬度不足 運行中開裂 最小孔橋≥6mm（Φ25管）
未標注流線方向 各向異性導致失效 明確"流線∥板面"
密封面粗糙度高 密封泄漏 改為Ra≤0.8μm研磨
9. 設計驗證流程
強度計算：
按ASME VIII Div.1附錄13校核孔橋效率
FEA分析熱應力集中區域（如管孔邊緣）
工藝評審：
確認分模線與鍛件鍛造可行性（尤其厚板）
焊接工藝評定（PQR）適用于堆焊管板
原型測試：
爆破試驗（驗證極限壓力）
振動疲勞試驗
