球形封头和管板直连的故事

结构鉴赏

某项目中，业主采购了几台ASME VIII II的高压设备，图纸和强度审查都由业主负责，我们主要是利用厂家图纸做配管模型，土建仪表等工作，设备专业作为分发中心，也顺便鉴赏一下国外厂商设计的高压设备的结构。

一台高低压的U型管换热器，设备直径为1810mm，管程设计压力为22MPa，设计温度80°C，其管板为600多毫米厚。

数据表的简图如下：

为了让结构紧凑，管箱采用的球形封头与管板对接的结构。

壳程的压力比较低，所以可拆的设备法兰放在了壳程。

经供应商的设计，其详细尺寸如下：

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结构不合规？

看着这个结构，感觉有点别扭，总觉得有点不对劲。

将球壳的轮廓线延长到切线，终于发现问题了，球壳的延长线超出了管板外直径。

一般来说按照ASME规范，对于球壳和筒体的对接，其要求都是一样的。

ASME VIII 1 , UW-13.1 i)m)，一般要求是壳体部分要完全包含球壳的轮廓线的。

ASME VIII 2-2019, Table 4.2.5, detail 4

如果说这个是管板而不是筒体，想要打个擦边球的话，其实在ASME VIII 1 , Figure UHX-10, (c), 中，有更类似的结构：

其要求比上面两个更明确，就是球形封头的延长线必须要完全包含在管板的凸肩部分。

Hemispherical shape FULLY within tubesheet hub。

难道真的是厂家设计出了问题吗？

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规范探究

我们把问题告知了业主，并认为，尽管厂家可能提供了合格的分析计算书，但是这个结构还是不符合规范，建议把管板直径扩大100mm，以满足凸肩包含球壳延长线的要求。

a) 为什么是可能提供了合格计算呢？

因为强度计算不是我们的工作范围，而是业主审查的，我们并没有看到计算书。

b) 为什么猜测合格的呢？

1. 对方毕竟是个大公司，大概率推测，结构应该是安全的。

2. 另一方面球形封头比内压计算的封头要厚。而这么厚的原因，可能是因为球壳上开了进出口和人孔，开孔补强的需要造成了球壳的厚度几乎和管板凸肩的厚度差不多。

也就是说，球壳在远离开孔区域的裕量应该是绰绰有余的。到管板的凸肩部分时，应力值没有那么高。

此时是否还需要严格执行规范的要求？

似乎，计算已经合格了，再增加100mm直径，增加1.6吨材料，有没有这个必要？

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选择

以往遇到这种边界上的问题总是很纠结。

在都安全的前提下，到底是应该完全符合规范多花点钱呢，还是略微踩线但是节能减排呢？

不同的人，不同的公司可能有着不同的答案。甚至相同的人，相同的公司在不同的时间节点都有着不同的答案。

但是今天这个问题，却不纠结。

因为这是业主的选择。

一个月后，业主做出了选择：

鉴于管板还未采购，增加管板直径以满足规范要求。

亲爱的朋友，如果是你，会作何选择呢？

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