ГОСТ Р 53677-2009 Нефтяная и газовая промышленность. Кожухотрубчатые теплообменники. Технические требования.

ГОСТ Р 53677-2009

(ИСО 16812:2007)

Группа Г47

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

 НЕФТЯНАЯ И ГАЗОВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ. КОЖУХОТРУБЧАТЫЕ ТЕПЛООБМЕННИКИ

 Технические требования

 Petroleum and natural gas industries. Shell-and-tube heat exchangers. Technical requirements

ОКС 75.180.20

ОКП 36 1200

Дата введения 2011-01-01

Предисловие

Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. N 184-ФЗ "О техническом регулировании", а правила применения национальных стандартов Российской Федерации - ГОСТ Р 1.0-2004 "Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения"

Сведения о стандарте

1 ПОДГОТОВЛЕН Открытым акционерным обществом "ВНИИНЕФТЕМАШ" (ОАО "ВНИИНЕФТЕМАШ"), ЗАО "Петрохим Инжиниринг" (ЗАО "ПХИ")

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 023 "Техника и технологии добычи и переработки нефти и газа"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 15 декабря 2009 г. N 1062-ст

4 Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к международному стандарту ИСО 16812:2007* "Промышленность нефтяная, нефтехимическая и газовая. Кожухотрубчатые теплообменники" (ISO 16812:2007 "Petroleum and natural gas industries - Shell-and-tube heat exchangers"). При этом дополнительные положения, учитывающие потребности национальной экономики Российской Федерации и особенности национальной стандартизации, выделены курсивом

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемых информационных указателях "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет

 Введение

Международный стандарт ИСО 16812 разработан Техническим комитетом ИСО/ТК 67 "Материалы и оборудование для нефтяной, нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической, газовой и других смежных отраслей промышленности". Подкомитет ПК 6 "Технологическое оборудование и системы".

Это второе пересмотренное издание стандарта отменяет и заменяет первое издание (ИСО 16812:2002).

Настоящий стандарт позволяет применять для конкретных условий эксплуатации дополнительные или отличающиеся требования. При принятии альтернативных решений следует установить в деталях все несоответствия от настоящего стандарта.

      1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает требования к конструкции, материалам, изготовлению, контролю, испытаниям и подготовке к отгрузке стальных кожухотрубчатых теплообменных аппаратов, предназначенных для применения в нефтяной, нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической, газовой и других смежных отраслях промышленности.

Настоящий стандарт применим к следующим типам аппаратов теплообменных кожухотрубчатых стальных: теплообменникам, конденсаторам, холодильникам и испарителям, работающим под расчетным давлением не более 21 МПа, под вакуумом с остаточным давлением не ниже 665 Па (5 мм рт.ст.) при температуре стенки не ниже минус 70 °С.

Настоящий стандарт не применим к поверхностным вакуумным конденсаторам водяного пара и нагревателям питательной воды.

      2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ Р 52630-2006 Сосуды и аппараты стальные сварные. Общие технические условия

ГОСТ 9.014-78 Единая система защиты от коррозии и старения. Временная противокоррозионная защита изделий. Общие требования

ГОСТ 12971-67 Таблички прямоугольные для машин и приборов. Размеры

ГОСТ 22727-88 Прокат листовой. Методы ультразвукового контроля

ГОСТ 24507-80 Контроль неразрушающий. Поковки из черных и цветных металлов. Методы ультразвуковой дефектоскопии

ГОСТ 25347-82 Основные нормы взаимозаменяемости. Единая система допусков и посадок. Поля допусков и рекомендуемые посадки

ГОСТ 28759.2-90 Фланцы сосудов и аппаратов стальные плоские приварные. Конструкция и размеры

ГОСТ 28759.3-90 Фланцы сосудов и аппаратов стальные приварные встык. Конструкция и размеры

ГОСТ 28759.4-90 Фланцы сосудов и аппаратов стальные приварные встык под прокладку восьмиугольного сечения. Конструкция и размеры

ГОСТ 28759.5-90 Фланцы сосудов и аппаратов. Технические требования

ГОСТ 28759.6-90 Прокладки из неметаллических материалов. Конструкция и размеры. Технические требования

ГОСТ 28759.7-90 Прокладки асбометаллические. Конструкция и размеры. Технические требования

ГОСТ 28759.8-90 Прокладки металлические восьмиугольного сечения. Конструкция и размеры. Технические требования

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

      3 Термины, определения и обозначения

3.1 В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1.1 теплообменный аппарат: Теплообменный аппарат, предназначенный для передачи тепла при неизотермических условиях эксплуатации.

3.1.2 теплообменный аппарат с неподвижными трубными решетками: Теплообменный аппарат, трубные решетки которого неподвижно прикреплены к кожуху.

3.1.3 теплообменный аппарат с температурным конденсатором: Теплообменный аппарат с неподвижными трубными решетками и компенсатором для компенсации разности температурных расширений кожуха и теплообменных труб.

3.1.4 теплообменный аппарат с плавающей головкой: Теплообменный аппарат с извлекаемым трубным пучком, один конец которого свободно перемещается.

3.1.5 теплообменный аппарат с U-образными трубами: Теплообменный аппарат с извлекаемым трубным пучком, выполненным из U-образных труб.

3.1.6 корпус теплообменного аппарата: Часть разъемного теплообменного аппарата, внутрь которой вставляется трубный пучок.

3.1.7 трубный пучок: Часть теплообменного аппарата, состоящая из теплообменных труб, трубных решеток и перегородок.

3.1.8 трубчатка: Часть неразъемного теплообменного аппарата, состоящая из трубного пучка и кожуха.

3.1.9 трубная решетка: Элемент теплообменного аппарата, предназначенный для крепления теплообменных труб и разделения теплообменных сред.

3.1.10 подвижная трубная решетка: Трубная решетка, имеющая возможность перемещения.

3.1.11 неподвижная трубная решетка: Трубная решетка, не имеющая возможность перемещения.

3.1.12 кожух теплообменного аппарата: Цилиндрическая часть теплообменного аппарата, состоящая из одной или нескольких сваренных между собой обечаек.

3.1.13 плавающая головка: Часть теплообменного аппарата, состоящая из подвижной трубной решетки и крышки.

3.1.14 аппаратный фланец: Фланец, предназначенный для соединения между собой корпуса, распределительной камеры, крышки распределительной камеры, крышки корпуса.

3.1.15 переходный фланец: Фланец на корпусе теплообменного аппарата, предназначенный для крепления крышки корпуса под плавающую головку.

3.1.16 трубное пространство теплообменного аппарата: Пространство внутри теплообменника со стороны внутренней поверхности труб.

3.1.17 межтрубное пространство теплообменного аппарата: Пространство между наружной поверхностью теплообменных труб и кожухом.

3.1.18 поперечная и продольная перегородки трубного пучка: Перегородка трубного пучка, предназначенная для распределения движения потока среды в межтрубном пространстве.

3.1.19 сливная перегородка трубного пучка: Перегородка трубного пучка, предназначенная для поддержания уровня жидкости в межтрубном пространстве горизонтального теплообменного аппарата.

3.1.20 опорная перегородка: Перегородка трубного пучка, являющаяся поддерживающей опорой трубного пучка.

3.1.21 обечайка: Цилиндрическая оболочка, открытая с торцов.

3.1.22 концевая обечайка: Обечайка, соединенная с одной стороны фланцем или трубной решеткой.

3.1.23 распределительная камера теплообменного аппарата: Камера теплообменного аппарата, предназначенная для распределения потока по теплообменным трубам.

3.1.24 разъемная распределительная камера: Распределительная камера, открытая с обоих торцов, к одному из которых крепится съемная крышка.

3.1.25 неразъемная распределительная камера: Распределительная камера, имеющая приварное днище.

3.1.26 нормы и правила по проектированию сосудов, работающих под давлением: Нормы и правила для сосудов, работающих под давлением, указанные покупателем или согласованные с ним.

Примеры

ГОСТ Р 52630-2006: Национальный стандарт Российской Федерации,

ЕН 13445 [1]: Европейский стандарт комитета по стандартизации,

ASME Section VIII [2]: Стандарт Американского общества инженеров-механиков.

3.2 В настоящем стандарте применены следующие обозначения:

	- ширина наплавки или сварного соединения со стороны трубной решетки, мм (см, рисунок 1);
	- ширина полосы скольжения, мм (см. рисунок 3);
	- высота полосы скольжения, мм (см. рисунок 3);
	- глубина наплавки или выступа разделки кромки в трубной решетке, мм (см. рисунок 1);
	- наружный диаметр аппарата, мм (см. таблицу 4);
	- диаметр решетки, мм (см. рисунок 7);
	- диаметр решетки, мм (см. рисунок 7);
	- наружный диаметр решетки, мм (см. рисунок 6);
	- внутренний диаметр полукольца, мм (см. рисунок 6);
	- диаметр шпильки в зоне резьбы, мм (см. рисунок 6);
	- высота соединительного выступа, мм (см. рисунок 1);
	- высота накладки, мм (см. рисунок 6);
	- катет углового шва, мм (см. рисунок 1);
	- катет углового шва, мм (см. рисунок 1);
	- предельное отклонение габаритных и присоединительных размеров, мм (см. рисунок 5);
	- предельное отклонение торца фланца штуцера от вертикальной оси, мм (см. таблицу 11);
	- расчетное давление в кожухе, МПа (см. таблицу 14);
	- расчетное давление в трубах, МПа (см. таблицу 14);
	- радиус проточки, мм (см. рисунок 1);
	- толщина концевой обечайки кожуха, мм (см. рисунок 1);
	- толщина стенки аппарата, мм (см. таблицу 4);
	- толщина соединительного выступа, мм (см. рисунок 1);
	- толщина перегородки в центре, мм (см. рисунок 8);
	- толщина перегородки на краю, мм (см. рисунок 8);
	- ширина впадины в трубной решетке, мм (см. рисунок 8).

      4 Общие положения

4.1 Конструкция теплообменника должна соответствовать нормам и правилам по проектированию, устройству и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением.

4.2 Стальные кожухотрубчатые теплообменные аппараты изготовляют следующих типов:

- "Н" - с неподвижными трубными решетками (теплообменники, холодильники, конденсаторы, испарители, вакуумные конденсаторы, термосифонные испарители);

- "К" - с неподвижными трубными решетками и температурным компенсатором на кожухе (теплообменники, холодильники, конденсаторы, вакуумные конденсаторы, термосифонные испарители);

- "П" - с плавающей головкой (теплообменники, холодильники, конденсаторы, термосифонные испарители);

- "У" - с U-образными трубами (теплообменники);

- "ИП", "ИУ" - с паровым пространством (испарители);

- "ПК" - с плавающей головкой и компенсатором на ней (теплообменники).

4.3 Контрольная таблица на кожухотрубчатый теплообменник приведена в приложении А.

4.4 Примеры листов технических характеристик на кожухотрубчатый теплообменник приведены в приложении В.

4.5 Рекомендации по распределению ответственности за данные, представленные в листе технических характеристик, даны в приложении С.

4.6 Диаметры трубных отверстий и размеры перемычек между трубными отверстиями указаны в приложении ДА.

      5 Требования к проектированию и конструкции*

      5.1 Общие требования*

5.1.1 Конструкцией аппарата должно быть предусмотрено обеспечение установленного режима эксплуатации, технологичности, надежности в течение назначенного срока службы, обеспечение безопасности при изготовлении, монтаже и эксплуатации, обеспечение возможности контроля технического состояния аппарата.

5.1.2 Назначенный срок службы аппарата должен устанавливать разработчик и указывать в технической документации.

5.1.3 Аппарат должен быть спроектирован с учетом нагрузок на штуцера и опоры.

5.1.4 В зависимости от расчетного давления, температуры стенки и характера среды аппараты подразделяют на группы, определяющие объем контроля сварных соединений. Группа сосудов - по ГОСТ Р 52630.

5.1.5 Минимальная температура стенки аппарата, находящегося под давлением, - по ГОСТ Р 52630 (пункт 5.1.4).

5.1.6 Фланцы кожуха, распределительной камеры и крышек должны быть выполнены приварными встык в случаях:

- условное давление

1,0 МПа независимо от температуры;

- одна или две полости аппарата работают при температуре рабочей среды не менее 300 °С независимо от давления.

5.1.7 Толщины стенок кожуха, распределительной камеры, обечайки и днища крышки определяют расчетом на прочность, но они должны быть не менее приведенных в таблице 1.

Таблица 1 - Минимальные толщины стенок

В миллиметрах

5.1.8 Толщины поперечных перегородок трубного пучка определяют в соответствии с расчетом на прочность, но они должны быть не менее приведенных в таблице 2.

Таблица 2 - Минимальные толщины поперечных перегородок трубного пучка

В миллиметрах

Диаметр кожуха		Минимальная толщина поперечных перегородок трубного пучка при расстоянии между ними
наружный	внутренний	до 300	301-450	451-600	601-850	851
159, 219, 273, 325	-	3	5	6	8	10
426, 530, 630	400, 500, 600	5	6	8	8	10
-	700, 800, 900, 1000	6	8	8	10 (8)	12 (10)
-	1200 и более	6	8	10 (8)	10 (8)	12 (10)
Примечание - Значения в скобках являются допустимыми для аппаратов типов Н и К.

5.1.9 Максимальное расстояние между поперечными перегородками трубного пучка не должно превышать приведенных в таблице 3.

Таблица 3 - Максимальное расстояние между поперечными перегородками трубного пучка

В миллиметрах

5.1.10 Минимальное расстояние между поперечными перегородками может составлять 0,2 внутреннего диаметра кожуха, но не менее 50 мм.

5.1.11 Диаметры поперечных перегородок трубного пучка должны соответствовать значениям, приведенным в таблице 4.

Таблица 4 - Диаметры поперечных перегородок трубного пучка

В миллиметрах

Диаметр поперечных перегородок трубного пучка при
наружном диаметре аппарата	внутреннем диаметре аппарата
159, 219, 273, 325, 426, 530, 630	400	500	600	700	800	900	1000	1200	1400
D-2 -3	397	497	597	697	796	896	995	1195	1395

5.1.12 Толщина поперечных и опорных перегородок из углеродистых и низколегированных сталей должна быть не менее удвоенной прибавки на коррозию для межтрубного пространства.

5.1.13 Для облегчения дренажа поперечные и опорные перегородки должны иметь на нижней образующей вырез высотой 10 мм.

5.1.14 При использовании продольных перегородок в межтрубном пространстве просвет между перегородкой и соседними трубами должен быть не менее 3 мм.

5.1.15 Поперечные перегородки в трубном пучке следует устанавливать с помощью распорных трубок, стяжек и гаек к ним.

Не допускается приварка перегородок к трубам трубного пучка.

5.1.16 Продольная перегородка в межтрубном пространстве должна быть приварена к трубной решетке и уплотнена относительно корпуса для предотвращения перетоков между ходами в межтрубном пространстве аппарата, если иное не требуется по условиям эксплуатации аппарата.

5.1.17 Толщины продольных перегородок в распределительных камерах и крышках определяют расчетом по перепаду давления в аппарате, но они должны быть не менее значений, приведенных в таблице 5.

Таблица 5 - Минимальные толщины продольных перегородок в распределительных камерах и крышках

В миллиметрах

5.1.18 В каждой продольной перегородке (распределительной камеры и крышки аппарата многоходового по трубному пространству) должно быть дренажное отверстие диаметром не менее 6 мм.

      5.2 Узел соединения трубной решетки с концевой обечайкой кожуха*

5.2.1 Узел соединения трубной решетки с концевой обечайкой кожуха аппаратов типов Н и К должен соответствовать указанному на рисунке 1.

а - для трубных решеток из поковок независимо от марки стали

б - для трубных решеток из поковок независимо от марки стали и из листового проката из стали аустенитного класса

в - для трубных решеток из поковок и листового проката независимо от марки стали

г - для трубных решеток из поковок и листового проката независимо от марки стали

д - для трубных решеток из поковок и листового проката независимо от марки стали

1 - трубная решетка; 2 - концевая обечайка кожуха

Рисунок 1 - Узел соединения трубной решетки с кожухом

Размеры соединительного выступа (см. рисунок 1а) должны удовлетворять условиям:

;

;

.

Размеры сварного соединения (см. рисунок 1б) должны удовлетворять условиям:

;

.

Размеры сварного соединения (см. рисунки 1 в, г, д) должны удовлетворять условиям:

;

;

;

.

Трубная решетка (см. рисунок 1д) должна быть наплавлена до сварки с обечайкой.

5.2.2 Каждая заготовка для трубной решетки должна быть проконтролирована на сплошность ультразвуком по ГОСТ 22727 с оценкой металла по 1-му классу сплошности для листового проката и по ГОСТ 24507 по 3-й группе качества для поковок.

5.2.3 В зоне приварки к концевой обечайке трубная решетка должна быть дополнительно проконтролирована на сплошность ультразвуком прямым и наклонным сканированиями.

5.2.4 Листовой прокат должен быть испытан на растяжение на образцах по толщине проката, при этом сужение поперечного сечения должно быть не менее 35%.

      5.3 Трубный пучок

5.3.1 Трубы

5.3.1.1 Минимальная толщина стенки труб должна соответствовать данным таблицы 6.

Таблица 6 - Минимальная толщина стенки труб

В миллиметрах

5.3.1.2 Средний радиус гиба U-образных труб должен быть не менее чем в 1,5 раза больше номинального наружного диаметра трубы.

5.3.1.3 При назначении толщины трубы следует учитывать расчетное давление и пробное давление межтрубного пространства при гидроиспытании.

5.3.1.4 На предприятии-изготовителе допускается заглушать количество труб, не превышающее указанное в таблице 7.

Таблица 7 - Максимальное количество заглушаемых труб

5.3.2 Трубные решетки

5.3.2.1 Для вертикального теплообменника, у которого неподвижная трубная решетка находится снизу, должны быть обеспечены соответствующие меры, удерживающие трубный пучок на своем месте. При использовании шпилек с буртиками или резьбовых отверстий в трубной решетке их количество должно быть не менее четырех, их расположение должно быть указано на чертежах, а на внешней образующей трубной решетки указаны метки.

5.3.2.2 Расстояние между краем отверстий под трубы и краем всех канавок под прокладки должно быть не менее 1,5 мм для трубных решеток с развальцовкой труб и не менее 3 мм - для трубных решеток со сваркой или усиленной сваркой труб в трубных решетках.

5.3.2.3 Допускается изготовление трубных решеток сварными из частей, при этом:

- решетки диаметром до 1600 мм допускается изготовлять не более чем из трех частей, а решетки диаметром свыше 1600 мм - не более чем из четырех частей;

- ширина вставки - не менее 400 мм;

- пересечение сварных швов не допускается.

5.3.2.4 Допускается на сварных швах трубных решеток располагать отверстия при условии контроля качества сварных швов радиографическим или ультразвуковым методом.

5.3.2.5 При плакировании трубной решетки цветными металлами (латунью и др.) толщина наплавленного слоя должна быть не менее 10 мм. Не допускаются отслоения наплавленной поверхности общей площадью более 5% основного металла решетки и раковины глубиной более 1 мм.

5.3.2.6 Острые кромки отверстий в трубных решетках и перегородках трубных пучков должны быть притуплены фаской размером 0,5-3 мм, а острые кромки наружной цилиндрической поверхности перегородок трубных пучков - фаской размером 1,0-2,0 мм.

5.3.2.7 Расстояние (шаг) между центрами двух соседних отверстий в трубных решетках и перегородках должно соответствовать указанному в таблице 8, если другое не указано в технической документации.

Таблица 8 - Шаг размещения трубных отверстий

В миллиметрах