本标准规定了石油化工管壳式余热锅炉的材料选择、设计计算、结构设计、制造、检验、安装和验收的要求。本标准适用于石油化工装置中设计压力不大于6.4MPa，由锅炉和汽包组成的卧置挠性固定薄管板管壳式余热锅炉的设计、制造、检验和验收。 SH/T 3158-2009 石油化工管壳式余热锅炉 SH/T3158-2009 标准下载解压密码：www.bzxz.net

ICS27.060
备案号：J1028-2010
中华人民共和国石油化工行业标准SH/T3158—2009
石油化工管壳式余热锅炉
Tubular waste heat boiler in petrochemical industry2009-12-04发布
2010-06-01实施
中华人民共和国工业和信息化部发布
范围·
规范性引用文件·
设计基础
设计压力
设计温度
载荷·
厚度附加量
许用应力·
选材原则
钢板·
钢管·
锻件·
保护套管
受压元件常用材料使用的温度范围焊接材料
非金属材料
设计计算
-般规定
符号·
许用压力·
计算壁温·
折边挠性管板计算
6.6换热管计算·
6.7换热管与管板连接焊缝剪切强度的计算.6.8
换热管轴向稳定校核计算
管箱壳与锅炉壳程简筒体相连的环形件计算.…6.10管箱非金属衬里厚度的计算..7结构设计…
7.1主要元件及名称…
筒体及封头
接管及开孔补强……
人孔·
换热管与管板的连接
SH/T3158—2009
SH/T3158—2009
中心管与管板的连接
管板及管箱筒体与壳程筒体的连接高温侧管板及管头的热防护
支持板·
管箱·
中心管衬里
汽包内部装置·
安全泄放装置·
保护装置…
8制造、检验与验收·
管板·
换热管
汽包内部装置
余热锅炉的组装与安装
无损检测
8.6焊后热处理·
8.7压力试验
8.8非金属衬里的施工与检验
8.9其他
用词说明·
附：条文说明
SH/T3158—2009
本标准是根据国家发展和改革委员会办公厅《2006年行业标准项目计划》（发改办工业[2006]1093号），由中国石油化工集团公司组织山东三维石化工程股份有限公司和中国石化工程建设公司共同编制。本标准共分7章。
主要内容包括石油化工管壳式余热锅炉的材料选择、设计计算、结构设计、制造、检验、安装和验收。
本标准由中国石油化工集团公司设备设计技术中心站管理，由山东三维石化工程股份有限公司负责解释。
本标准在实施过程中，如发现需要修改或补充之处，请将意见和有关资料提供给管理单位和主编单位，以便今后修订时参考。
管理单位：中国石油化工集团公司设备设计技术中心站通信地址：北京市朝阳区安慧北里安园21号邮政编码：100101
话：010—84877587
传真：010—84878856
主编单位：山东三维石化工程股份有限公司公司总部通信地址：山东省淄博市临淄区炼厂中路22号邮政编码：255434
青岛分公司通信地址：山东省青岛市山东路2号甲华仁大厦4层邮政编码：266071
主编单位：中国石化工程建设公司通信地址：北京市朝阳区安慧北里安园21号邮政编码：100101
主要起草人：何智灵王春江初宜军杨本智伍志毅张迎恺主要审查人：段瑞周家祥林衡杨盛启韩玉梅勾世文谢东杨一凡李樟三陈奎显薛玉生
本标准为首次发布。
1范围
石油化工管壳式余热锅炉
SH/T 3158-—2009
本标准规定了石油化工管壳式余热锅炉的材料选择、设计计算、结构设计、制造、检验、安装和验收的要求。
本标准适用于石油化工装置中设计压力不大于6.4MPa，由锅炉和汽包组成的卧置挠性固定薄管板管壳式余热锅炉（简称余热锅炉）的设计、制造、检验和验收。对未设置汽包，但壳程内设有蒸发空间、管板上布满换热管的挠性固定薄管板式蒸汽发生器，其管板、换热管可按本标准进行设计计算。规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB150钢制压力容器
管壳式换热器
GB/T699优质碳素结构钢
GB1576—2008工业锅炉水质
GB/T1804·一般公差未注公差的线性和角度尺寸的公差GB/T3077合金结构钢
GB3087低中压锅炉用无缝钢管
GB5310
高压锅炉用无缝钢管
GB713锅炉和压力容器用钢板
GB/T8163输送流体用无缝钢管
GB/T8923
涂装前钢板表面锈蚀等级和除锈等级石油裂化用无缝钢管
GB9948
HG/T20525
化学工业管式炉传热计算设计规定钢制化工容器强度计算规定
HG205824
JB/T3191一1999锅炉锅筒内部装置技术条件JB/T4709
JB/T4711
钢制压力容器焊接规程
压力容器涂敷与运输包装
JB/T4712.1
鞍式支座
JB4726压力容器用碳素钢和低合金钢锻件JB/T4730.1~4730.6承压设备无损检测JB/T4731
JB/T4747
钢制卧式容器
压力容器用钢焊条订货技术条件JB/T9618—1999工业锅炉锅筒内部装置设计导则石油化工钢制压力容器
SH/T3074
SH/T3075
石油化工钢制压力容器材料选用标准SH/T3115石油化工管式炉轻质浇注料衬里工程技术条件SH3534石油化工筑炉工程施工及验收规范SH/T3158——2009
TSGR0004—2009固定式压力容器安全技术监察规程3总则
3.1余热锅炉的设计、制造、检验和验收除执行本标准外，还应符合合GB150、GB151、《压力容器安CHIN
全技术监察规程》及国家颁布的他有关法规和规章的规定。“均应在设计文件中注明。
3.2本标准未包括的特殊要
4设计基础
4.1设计压力
4.1.1余热锅炉设许压力的确定应符合GB-150-GB-151-和-SH/T-3074-的规定其设计压力应符合有关规定
4.1.2锅炉壳程及汽包的工作压力相同，为饱和蒸汽压力。4.2设计温度
程设计有规定时，
4.2.1余热锅炉的设计温度系指锅炉在正常工作情况下，设定元件的金属温度。当各完件在工作状态下的金属温度不同时，
度应按表
可分别设定每一元件的设计温度。衬里的管箱壳体及法兰、接管、与锅炉壳程筒体相连的环形件等受压元件，其设计温表1．设计温度
服高工作温度Tw
250≤Tw≤350
Tw>350
对带有
传热计
算或经
其设计温度应
与管程
设计温度T
T≥Tw+20
T≥Tu+(15~5)
金属隔热衬里的管箱壳体、按管、法兰、与锅炉壳程筒体相连的环形件！效据的情况下进行强度计算时，其设计温度取350℃；在确定非金属隔热管程介质的露点温度。
单位：
在无可靠的
里厚度时，
介质接触的锅炉壳程筒体、汽包壳体及接管、法兰等元件，其设计温度取设迁下对应的饱和蒸汽温度。
4.3载荷
换热管及中心管的设计温度（即计算壁温）见本标准第6.4条的规定。标准规定外，设计温度的确定还应符合GB150、GB151和SH/T3074意以下载荷：
液柱静压力小于5%设计压力时可忽略不计）。力（
还应考虑以下载荷：
需要时，
锅炉、
压力(绝）
重（包括内构件)，一以及正常工作条件下或试压状态下内装液体的重力载荷；保温材料、扶梯、平台等集中及均布重力载荷；附属设备、
地震载荷：
支座的反作用力
管道外载荷（管道推力和力矩）由于热胀量或线胀系数的不同引起的作用力；f)
g）运输或吊装时的作用力。
4.4厚度附加量
4.4.1厚度附加量应按式（1）确定：式中：
厚度附加量，mm
一厚度负偏差，mm;
一腐蚀裕量，mm。
SH/T3158—2009
4.4.2钢板或钢管的厚度负偏差应符合钢材标准的规定。当钢材的厚度负偏差不大于0.3mm，且不超过名义厚度的6%时负偏差句忽略不计。4.4.3腐蚀裕量可按4.4.8.1至4.4.3.3条的规定确定。4.4.3.1与工作介质接触的筒体、一封头一接管、人一（手)-孔及内部构件等均应考虑腐蚀裕量。不锈钢、法兰密封面及用涂漆可有效防止环境腐蚀的壳体外表面（不包括支座）可不考虑腐蚀裕量。4.4.3.2腐蚀裕量应根据金属材料在介质中的腐蚀速率（mm/a）与设计寿命（a）的乘积来确定。腐蚀速率可根据工程设计实践或查取有关腐蚀手册确定。4.4.3.3余热锅炉主要元件腐蚀裕量可按表2选取，但腐蚀裕量不宜大于6mm，材料或采取其他防腐措施。
元件类型
汽包壳体、封头、锅炉壳程筒体腐蚀速率
换热管
接管（包括人、手孔等）
内部固定件
内部可拆件
腐蚀裕量的选取
腐蚀裕量C2
否则应更换成耐腐蚀
取管箱、壳程壳体腐蚀裕量之和不小于1
除工程设计另有规定外，应分别取管箱、壳程壳体的腐蚀裕量取筒体腐蚀裕量的两倍
取简体腐蚀裕量的1/2～1/4
许用应力
锅炉筒体、封头、中心管、开孔补强、法兰、螺栓、接管、人（手）孔、管箱壳与锅炉壳程筒体相连的环形件等受压元件在不同温度下材料的许用应力按GB150的规定选取。管板、换热管、换热管与
管板连接焊缝在不同温度下材料的许用应力按本标准第6.3条的规定选取。5材料
5.1选材原则
5.1.1受压元件用钢的选材原则、.钢材标准、冶炼方法、热处理状态、许用应苏（折边挠性管板、换热管除外）、检测标准及检测项目等均应符合-GB150、GB-151-中对材科的有关规定。5.1.2受压元件材料的选用应按SH/T3075及本标准的规定。5.2钢板
5.2.1受压元件用钢板应根据压力温度、介质等使用条件选用Q245R、Q345R、15CrMoR等钢板。
汽包壳体、锅炉壳程筒体宜选用Q245R或Q3.45R钢板制造。5.2.2对设计压力大于1.6Mpa余热锅炉的管板用钢板，制造厂必须对钢板进行复验。复验内容至少应包括：逐张检验钢板的表面质量和材料标志；按炉复验钢板的化学成分：按批复验钢板的力学性能、冷弯性能。当钢厂未提供钢板超声检测保证书时，应按-JB7T4730.3进行超声检测复验，质量等级应3
SH/T3158-—2009
不低于II级。当设计压力大于2.5MPa、锅炉和汽包的壳体以及锅炉挠性管板的厚度大于20mm时，还应按炉（罐）号复验设计温度下的屈服强度。钢板的高温屈服强度应符合GB150的要求。5.2.3对制造过程中要求进行焊后消除应力热处理的主要受压元件用低合金钢钢板，当设计压力大于或等于4.0MPa、板厚大于或等于40mm时，钢厂和制造厂均应从经过模拟焊后消除应力热处理状态的样坏上取样，检验钢板的力学性能，其中三个试样平均值kV2≥31J，且应满足设计要求。5.3钢管
5.3.1开口接管
通常壳体上的开口接管应采用GB/T8163中的20号无缝钢管、GB9948中的20、15CrMo、1Cr5Mo等无缝钢管。
5.3.2换热管
换热管采用GB3087中的20号无缝钢管，GB5310中的20G、15CrMoG等无缝钢管和GB9948中的20、15CrMo、1Cr5Mo等无缝钢管。换热管必须逐根按相应标准的要求进行水压试验。当有成熟的使用经验时，也可选用其他牌号或其他材料的无缝钢管。换热管的精度应不低于表3的规定。表3换热管精度要求
钢管尺寸
钢管外径
5.4锻件
>30~50
单位：mm
受压元件用碳素钢、低合金钢锻件，其级别应不低于JB4726规定的II级。当设计压力大于或等于1.6MPa时，其级别应不低于JB4726规定的II级，公称直径小于250mm的接管、法兰除外。5.5保护套管
当管程介质温度大于或等于900℃时，应选用刚玉瓷保护套管；当管程介质温度小于900℃时，宜选用刚玉瓷保护套管，也可选用高铬镍奥氏体钢保护套管（如0Cr25Ni20）。5.6受压元件常用材料使用的温度范围5.6.1钢板使用的温度范围见表4，钢管使用的温度范围见表5，锻件使用的温度范围见表6，紧固件使用的温度范围见表7。
钢板使用的温度范围
碳素钢
低合金钢
碳素钢
低合金钢
15CrMoR
15CrMo
15CrMoG
1Cr5Mo
钢材标准
钢管使用的温度范围
钢材标准
GB3087
GB9948
GB/T8163
GB5310
GB9948
GB5310
GB9948
使用的温度范围
≤420
≤420
≤550
使用的温度范围
≤420
≤420
≤550
≤550
≤600
单位：℃
单位：℃
碳素钢
低合金钢
螺柱材料
40MnB,40MnVB40Cr
30CrMoA7
35CrMoA/
135CrMovA
25Gr2MoVA
表6锻件使用的温度范围
钢材标准
i5crMo
lcf5Mo
JB4726
JB4726
JB-4726
JB4726
表7紧固件使用的温度范围
匹配的螺母材料Www.bzxZ.net
20，25
130，40Mn，45
40Mn，45
L..-30CrMoA
40Mn，45
30CrMoA，35CrMoAl
35CrMoA，35CrMoVA
30CrMoA._35CrMoA
25Cr2MoVA
钢材标准
GB/T699.正火
GB/T3077正火
GB/T3077正火
GB/T3077-调质
GB/T3077正火
GB/T3077调质
GB/T3077调质
GB/T30ZZ_调质
GB/T3077调质
SH/T3158—2009
单位：℃
使用的温度范围
≤420
≤420
≤550
≤600
单位：℃
使用的温度范围
>-20~350
-100~500
-20~400元
-100~500元
-20425
-20号500
—20~550
5.6.2对碳素钢换热管与碳素钢管板或与Q345R管板间的连接接头，当与含硫、硫化氢齐质接触时，应控制管头最高温度不超过370℃。5.6.3与氢介质接触的受压元件用钢，应根据介质中的氢分压和工作温度加28℃，按纳尔逊曲线进行选材。5.7
焊接材料
焊接材料应符合JB/T4709、JB/T4747、SH/T3075的有关规定。5.8非金属材料
（在还原性气体（如H2、CO等）中；当气体温度大于800℃时，管箱、管板上的非金属衬里所用耐火、耐热材料及换热管入口刚玉瓷保护套管材料，应限制其硅和铁的含量，其中sio2含量应不大于0.5%，Fe203含量应不大于0.4%。5.8.2刚宝瓷保护套管中的Al0s含量应大于等于98.5%，导热系数应小于或等于1!5W/火度应大于1790℃。
设计计算
mK)，耐
6.1一般规定
锅炉和汽包的壳体、中心管、开孔补强、法兰等应按GB150的规定进行设计计算。由上升管支撑汽包时，上升管和壳体连接部位的局部应力，应按HG20582中的“圆筒体上局部应力的计算和校核”进行计算和校核。管板、换热管、管箱壳与锅炉壳程筒体相连的环形件、换热管与管板连接焊缝应按本章的规定进行计算。
6.2符号
下列符号适用于本章
换热管、换热管与管板连接焊缝强度计算时，单根换热管所支撑的面积，mm；换热管稳定计算时，单根换热管所支撑的面积，mm；换热管管间距，mm；
厚度附加量，mm；
SH/T3158—2009
Rel(Rp0.2)
Re（Rpo.2)
6.3许用应力
换热管内径，mm；
假想圆直径，mm；
换热管外径，mm；
设计温度下材料的弹性模量，MPa；换热管与管板连接的焊缝高度，mm；换热管回转半径，mm;
系数；
换热管无支撑的距离，mm；
计算压力（表），取管程和壳程中较大的设计压力，MPa；壳程设计压力（表），MPa；
管程设计压力（表），MPa；
系数；
管箱筒体内半径，mm；
钢材标准抗拉强度的下限值，MPa：钢材标准常温下的屈服点（或0.2%屈服强度），MPa；钢材在设计温度下的屈服点（或0.2%届服强度），MPa；壳程筒体外半径，mm；
管板折边内半径，mm；
计算壁温，℃；
计算压力（绝）下介质的饱和温度，℃；系数：
管板管束区厚度，mm；
计算壁厚，mm；
当管板折边与管束区厚度不同时，确定支点线位置用管板的当量厚度，mm；环形件厚度，mm；
管板最小需要厚度，mm；
管板折边处厚度，mm；
基本许用应力修正系数：
钢材在设计温度下经10万小时断裂的持久强度的平均值，MPa；单根换热管由管程压力引起的轴向压应力，MPa；剪切应力，MPa；
许用应力，MPa：
基本许用应力，MPa；
换热管轴向稳定许用压应力，MPa；剪切许用应力，MPa；
焊接接头系数。
6.3.1材料的许用应力应按式（2）确定：[a] = n[o]
6.3.2常用钢材的基本许用应力[o]取表8所列值。对表8未列出的钢材，基本许用应力[o]可按式（3)、式（4)、式(5）计算，取其中的较小值。[o]≤Rm/2. 7
[o]≤R /1.5
[o]≤ /1. 5
计算时，Rm、R、o取GB150中相应钢号的最低值。6
SH/T3158—2009
：00%
00109≤
09～98<
001~09
09～98
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