内外壁温差引起的热应力问题请教

ASME+API

对于厚壁圆筒，如果内外壁温差较大，会在筒壁上产生三向热应力，且内外壁的壁温之差是个影响很大的因素。
对于薄壁筒体，比如，换热器中的换热管，其内外壁也有温差（有时管程和壳程温度差别还很大），是不是由于其壁厚较薄（一般为2~3mm），可以忽略
因温差在管壁上产生的热应力。
对于应力分析和计算，是个外行，请专家不吝赐教。先谢过。

zgsun2012

容器有保温的情况下内外壁温差很小，一般都是忽略的。
第一个问题可以看一下《化工容器设计》第5章以及论文“内压厚壁圆筒体最大允许内外壁温差的研究”。
第二个问题实际上通常都是被忽略的。
温差是客观存在的，比如管板与壳体在径向的热膨胀差、管板沿厚度方向都可能存在温差、容器支座处的温差等。在设计时很多都被忽略了，因为温差应力是二次应力，具有自限性，通常一次加载不会导致结构失效，危害性没有那么大。比如不锈钢膨胀节的应力允许达到3倍材料许用应力以上，疲劳校核通过即可。
韧性断裂的本质是材料塑性应变达到了拉伸应变极限值，虽然发生局部塑性变形，材料韧性很好，不会发生断裂。
忽略热应力存在一定风险，比如油浆换热器就是管壳程温差太大导致管头焊缝失效，温度差没法消除，通过在管头周围开应力槽降低应力，这方面的报道比较多。
设计阶段如果没有特殊要求基本就是按标准进行设计。

ASME+API

zgsun2012 发表于 2022-1-4 13:48
容器有保温的情况下内外壁温差很小，一般都是忽略的。
第一个问题可以看一下《化工容器设计》第5章以及论 ...

功力深厚的专家，多谢！