带筋板的管箱法兰盖
参观发现最近去一个工厂参观，偶尔看到了很多台换热器，其法兰盖上均焊接有筋板，造型比较奇特。其正面如下：https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DVnwQibl2L2lFolnQ5UVRl8UlJfYl23REffiavkWXuCNhLEP49fEw2CuJSL4BkLMGC9eYpC19qxrUeSiaxsh1alIw/640?wx_fmt=png侧面如下：https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DVnwQibl2L2lFolnQ5UVRl8UlJfYl23REFfUShVRO965Jk2ZK90x4YPXc8X7YfjMLIiaweRIU9maBYJ5gWQPAqfw/640?wx_fmt=png还有一些类似的换热器如下图：https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DVnwQibl2L2lFolnQ5UVRl8UlJfYl23REIfUaicic74Oicm35sbsru4qTKw2I87wj6TKtiacHqVRuRic5I3iaSXqbuSlQ/640?wx_fmt=pnghttps://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DVnwQibl2L2lFolnQ5UVRl8UlJfYl23REGLeDyAJPlNF3UsFYhdohAAEkKCce9X7IHgehSiaM8eK6bwXCW3ayQ3Q/640?wx_fmt=png仔细观察了一下，其原因可能主要是两个：
[*]降低法兰盖的厚度，降低法兰盖的挠度。
[*]在筋板上打孔，吊装平盖比较方便。
平盖的厚度优化从封头结构的受力的好坏来说：
球壳封头>椭圆封头>碟形封头>锥壳封头>平板封头
从封头的制造加工难易角度来讲：
平板封头>锥壳封头>碟形封头>椭圆封头>球壳封头压力容器的平板封头制造方便，但是受力不好，有很多优化的空间。
最简单有效的就是加筋板。
在GB/T150中，规范允许使用加筋的方法来优化平板厚度。https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DVnwQibl2L2mnFwuGwPY3wyjYWNiaAQia62I3ibahHutgia0s53UDrWaf0uF7MG12NJmUP92lQqXPwCP3FSJ8jTIfFg/640?wx_fmt=png在NB/T47003中，也有种种用加筋来优化平板厚度的方法。沉降槽的上错花轿嫁对郎
极限思维和换热器设计
加筋是一种有效的的降低平盖厚度的方法。
换热器的管箱平盖在换热器上，管箱平盖和压力容器的平盖还是有一些不一样。
当管箱内有分程隔板时，管箱平盖厚度除了按照常规计算以外，还需要计算平盖的挠度，将挠度控制在比较小的范围。
https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DVnwQibl2L2lFolnQ5UVRl8UlJfYl23REIQgkqSaHr4IrmTI7AEFuygXcwXRBd6iaXJnovC9yOTqvaiakboopVVnQ/640?wx_fmt=png大直径换热器，经常是挠度控制了管箱平盖的厚度。此时很多工程师会想：
能否通过加筋板的方法，降低管板平盖的挠度呢？比如上文的业主的换热器，可以对比一下法兰厚度和加筋法兰盖厚度，两者差距巨大。
查询了其中某套图纸：法兰厚度：92mm，带筋板法兰盖厚度50mm。效果很明显。换热器于1967年制造，那时的图纸均是手绘。https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DVnwQibl2L2lFolnQ5UVRl8UlJfYl23REC723iaCuAXO6SU0baibgXuN9Uic4ZIOaYLJyMx2mT7H96AhNKlYnHrtrg/640?wx_fmt=png从使用效果来看，50多年来，法兰盖没有什么损坏点，其维修部分主要是管束腐蚀。可见，实践证明这种结构是可行且可靠的。
规范的规定既然这种方法有效，但是为什么实际上换热器的管箱平盖，大部分都没有焊接筋板呢？我想主要原因有几下几点：
[*] 一般换热器采用TEMA或者GB151设计，规范中，对于平盖计算已经做了很详细的规定，厚度必须满足规范的要求。如果采用加筋来降低管箱平盖的厚度，会变成一个特殊设计。比如GB151中没有明确允许可以采用加筋板降低厚度和挠度，如果特殊设计，很多时候是无法通过审查的。在TEMA中虽然允许加筋板，见下图TEMA RCB-9.2.1，但是没有列出详细的方法，其执行也就是无据可循。
https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DVnwQibl2L2lFolnQ5UVRl8UlJfYl23REMDbyoQcKiberudungd2lefxH57JKwLYbf6b6IBibLTlm13IbIP5H0DiaQ/640?wx_fmt=png
[*]螺栓平盖的加筋算法，有些论文讨论，但是并未形成规范。如果采用有限元分析，只能一事一议的设计。考虑到平盖一般材料是碳钢，或者碳钢+衬层。增加部分都是碳钢，在费用上，并非很多。综合考虑，优化效率比较低，风险比较大，收益较低。
[*]现在很多换热器除了按照TEMA设计，还会要求符合API660的要求。按照API660，第7.4.1条，规范不允许采用加筋来降低管箱盖板的厚度和挠度。所以TEMA即使允许，如果各标准从严，也是不宜使用的。
https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DVnwQibl2L2lFolnQ5UVRl8UlJfYl23REKm1iaH6wVE5a1FUBt8bWw0JGbRCBSgbdq8r4V86a9lv1n1aQTp6yCHQ/640?wx_fmt=png结束语平板加筋在压力容器中使用广泛，用来降低平板厚度和挠度。在换热器中，此种结构比较少见。是如果需要采用这种结构，在符合规范情况下，增加额外的筋板是对于管箱平盖是有益处的，但不宜用来参与计算。
对着平盖，我不禁吟了两句诗：
古调虽自爱，今人多不弹。
老哥观察得够细啊！这种带筋板的法兰盖在换热器上确实少见，我干了十几年设计也只在老厂见过几次。这事儿说白了就是规范、成本和设计习惯的博弈，咱分几点唠：
1. **规范打架问题**
TEMA嘴上说允许加筋（RCB-9.2.1），但具体咋算根本不写明白，相当于给了把没子弹的枪。API660更绝，直接7.4.1条款封死这条路，现在大厂都认API标准，谁敢顶风作案？
2. **设计院甩锅心态**
加筋结构要搞有限元分析，出个报告比普通设计贵两三万。现在设计费压得死低，平盖材料才几个钱？省下来的钢板钱还不够付分析费的，甲方还觉得你在搞骚操作。
3. **焊接质量玄学**
你看那50mm盖板焊筋板，搞不好焊接变形比平盖自身挠度还大。老厂当年都是八级焊工手动操作，现在让劳务派遣的小年轻焊，分分钟给你焊出波浪形。
4. **检修埋雷隐患**
平盖加筋后清渣困难，特别是走粘稠介质的换热器。去年有个厂在清焦时，工人被筋板划破防护服，现在安监抓这种犄角旮旯结构抓得特别严。
5. **材料成本悖论**
看着省了42mm厚度（92变50），但Q345R板子一吨才几千，省下的料钱可能还不够加工筋板的焊条钱。要是换成不锈钢更惨，筋板还得跟着用不锈钢焊材。
不过话说回来，遇到这几类情况还是可以考虑加筋：
- 超大直径（DN1500+）的管箱盖
- 有频繁拆装需求的（比如每个月要抽芯清洗）
- 空间受限没法做厚平盖的改造项目
- 走低温介质需要控制变形的工况
现在新标准越来越保守，这种老设计就像机械硬盘——都知道可靠，但就是被SSD（现代标准设计）淘汰了。真要搞的话，建议把TEMA条款和有限元报告焊死在一起送审，再找个退休老专家签字，比啥都管用。
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