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恢复性能热处理
根据GB150.4-2011第8.1条规定，钢板冷成形受压元件，当符合下列a)-e)的任意条件之一，且变形率超过表4的范围，应于成形后进行相应的热处理恢复材料性能。
冷成形件变形率控制指标如下： 碳钢低合金钢及其他材料为5%，奥氏体不锈钢为15%。备注中当设计温度低于-100度或高于675度时，变形率控制值为10%。
规范为筒体和封头配备了图示。
那么各个元件的变形率如何计算呢？
筒体变形率计算
变形率，又称纤维伸长率（Extreme fiber elongation）。对于筒体来说，其为单向拉伸，公式为：
Rf为中面半径，Ro为成型前中面半径，对于筒体来说，Ro为无穷大。所以筒体的变形率公式可以进一步化简： 已知筒体内径和厚度即可获得变形率。
在GB150-1998的10.4.2条中，碳钢筒体的指标为：厚度不小于筒体内径的3%，基本等价于变形率为3%。
根据GB150-2011，都统一改成了5%，并搭配了其他的要求才需要成形后热处理，相对而言，标准要求是更宽松了。
椭圆封头变形率
椭圆封头是双向拉伸的元件，所以根据如下公式计算：
里面的Ro为无穷大，所以关键点就是Rf的计算。 椭圆封头的Rf的来源主要是近似椭圆作图法，四心法。
在ASME VIII I， UG32中，对于标准椭圆封头，四心法得到的其小圆弧，大圆弧的半径分别为0.17D和0.90D： 变形率对应的是小圆弧半径0.17D，所以对于标准椭圆，Rf为0.17D+0.5δ。 其中大圆弧半径0.9D也在外压椭圆封头的当量球壳半径中，椭圆封头中心开孔补强的计算厚度以及WRC107,297中的封头当量直径中反复出现。
对于其他形状的椭圆封头（D/2h不为2）可以查ASME VIII I的表1-4.4.
其推导过程可以参考：
其余的碟形封头，球形封头，锥形封头等，Rf比较好确定，不再举例。
弯头的变形率
在ASME VIII I，表UG79-1中，除了单向，双向拉伸，还给出了换热管弯管和弯头的变形率的计算公式。
在GB151-1999版本中，对于低温换热器的换热管，要求弯曲半径小于10倍换热管外径时，需要进行消除应力热处理。
代入公式变形率计算公式可以得到，弯曲半径为10倍换热管外径时，对应的变形率为：5%，符合GB150.4的要求，这项规定就是为了符合变形率的要求而设置的。
新版本的GB151-2014已经删除了低温换热器，也就意味着，按照GB150的要求即可。
而弯管的变形率公式这一点在GB150中，暂时还没有，可以考虑参考老规范或者其他的规范。
ASME规范的要求
ASME在对应的篇章中，UG-79，UCS-79, UHA-44, UNF-79, 和 UHT-79中，都有对各种材料，元件的受压件成形的热处理要求，与GB不尽相同，可以作为设计类似设备时的参考。 比如对于应用最多的碳钢，根据UCS-79：
对于P-No.1的材料（SA-516 70）冷成形或者冷弯的弯头和换热管，厚度不大于19mm，无需成形后热处理。也就是常用碳钢换热管无需考虑成型热处理
比如纤维伸长量大于40%，则均需要成形热处理。当然一般情况下很难达到40%。
当变形率大于5%，且成形温度在120-480°C之间时，需要成形后热处理：
对应的GB150的标准释义，对于温成形的说明：
在不同规范设计时，一定要考虑本规范的基本要求。
EN13445的要求 在一次某国外项目过程中，设备整体按照ASME设计，但是业主是欧洲的，项目有条工程规定，需要按照EN13445.4计算变形率，并且规定碳钢设备的变形率超过5%的一律需要热处理。 一开始并未引起警觉，按照ASME的要求设计，订货，制造。 直到业主的工程师有一天要求，按照工程规定要求提交纤维伸长率计算书的时候，才发现： 所有的碳钢封头全部需要成形后热处理。 EN13445的计算公式如下，成形前后直径比取对数：
其中成形前的直径Db，以及成形后的直径De如下图。
对于一个直径2000，厚度10mm的椭圆形封头，属于比较薄的封头，按照ASME，变形率为2.17%，小于5%。 但是按照EN算下来，变形率为19.2%，将近为ASME的9倍。
其实从公式可以看出来，不说封头是厚壁、薄壁的，即使封头厚度为0，按照封头下料直径为1.21倍封头直径+两直边，公式化简为：
100*ln（1.21）=19%。
所以没有一种凸形封头能幸免。
和业主商量，考虑到ASME和GB规范均不需要热处理，这条对安全性没有影响，加上有的封头已经买回与筒体焊接，是否可以不执行。 遭到业主无情拒绝。
往期精彩：ASME项目避坑指南
椭圆筒体怎么那么厚（续）
碟形封头的秘密
球形封头和管板直连的故事
ASMEB16.5法兰的杂谈
弯头计算和开孔补强
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发表于 2022-9-26 08:41:12
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