换热器采用板材制作，在大规模组织生产时，可降低设备成本，但其耐压性能比管式换热器差。
（3） 其他形式换热器
这类换热器是指一些具有特殊结构的换热器一般是为满足工艺特殊要求而设计的，如石墨换热器，聚四氟乙烯换热器和热管式换热器等。
1.2 浮头式换热器 1.2.1 设计参数的确定
压力容器设计参数主要有设计压力，设计温度，厚度及其附加量，焊接接头系数和许用应力等。
(1) 设计压力
为压力容器的设计载荷之一，其值不低于最高工作压力。最高工作压力系指容器顶部在正常工作过程中可能产生的最高表压。设计压力应视内压和外压容器分别取值。
当内压容器上装有安全泄放装置时，其设计压力应根据不同形式的安全泄放装置确定。装设安全阀的容器，考虑到安全阀开启动作的滞后，容器不能及时泄
4 1
压，设计压力不应低于安全阀的开启压力，通常可取最高工作压力的1.05-1.10倍；装设爆破片时，设计压力不得低于爆破片的爆破压力。
对于盛装液化气体的容器，由于容器内介质压力为液化气体的饱和蒸汽压，在规定的装量系数范围内，与体积无关，仅拒绝于温度的变化，故设计压力与周围的大气环境温度密切相关。此外还要考虑容器外壁有否保冷设施，可靠的保冷设施能有效地保证容器内温度不受大气环境温度的影响，即设计压力应根据工作条件下可能达到的最高金属温度确定。
计算压力是指在相应的设计温度下，用以确定元件最危险截面厚度的压力，包括液柱静压力。通常情况下，计算压力等于设计压力加上液柱静压力。当元件所承受的液柱静压力小于5%设计压力时，可忽略不计。
(2) 设计温度
设计温度也为压力容器的设计载荷条件之一，它是指容器在正常情况下，设定元件的金属温度。当元件金属温度不低于0℃时，设计温度不得低于元件金属可能达到的最高温度；当元件金属温度低于0℃时，其值不得高于元件金属可能达到的最低温度。GB150规定设计温度等于或低于-20℃的容器属于低温容器。元件的金属温度可以通过传热计算或实测得到，也可按内部介质的最高温度确定，或在基准上增加（或减少）一定数值。
设计温度与设计压力存在对应关系。当压力容器具有不同的操作工况时，应按最苛刻的压力与温度的组合设定容器的设计条件，而不能按其在不同工况下各自的最苛刻条件确定设计温度和设计压力。
(3) 厚度及厚度附加量
5 1
设计时要考虑厚度附加量C由钢材的厚度负偏差C1和腐蚀裕量C2组成，C=C1+C2 ,不包括加工减薄量C3。
腐蚀裕量主要是防止容器受压元件由于均匀腐蚀，机械磨损而导致厚度消弱减薄。与腐蚀介质直接接触的筒体，封头，接管，等受压元件，均考虑材料的腐蚀裕量。腐蚀裕量一般可根据钢材在介质中的均匀腐蚀速率和容器的设计寿命确定。在无特殊腐蚀情况下，对于碳素钢和低合金钢，C2 不小于1mm；对于不锈钢，当介质的腐蚀性极微时，可取C2=0。
(4) 焊接接头系数
焊接接头系数表示焊缝金属与母材强度的比值，反映容器强度受削弱的程度。 通过焊接制成的容器，焊缝中可能存在夹渣、气孔等焊接缺陷，且在焊缝的热影响区很容易形成粗大晶粒而降低母材强度或塑性，因此焊缝使容器强度比较薄弱的环节。因此，在强度计算中需引入焊接接头系数。 （5） 许用应力
许用应力是容器壳体，封头等受压元件的材料许用强度，取材料强度失效判据的极限值与相应的材料设计系数之比。设计时必须合理的选择材料的许用应力，过小的许用应力，会使设计的部分笨重而浪费材料，反之则使部件过于单薄而容易破损。
GB150给出了钢板，钢管，锻件以及螺栓材料在设计温度下的许用应力同时也列出了确定钢材许用应力的依据。
1.2.2 材料的选取
压力容器材料的选取，材料费用占总成本的比例很大，一般超过30%。材料性
6 1
能对压力容器运行的安全性有显著的影响。选材不当，不仅会增加总成本，而且有可能导致压力容器破坏事故。因此，合理选材是压力容器设计的关键之一。压力容器用料多种多样，有钢，有金属，非金属，复合材料等，
压力容器用钢的基本要求是有较高的强度，良好的塑性、韧性，良好的制造性能和与介质相容性。改善钢材性能的途径主要有化学成分的设计，组织结构的改变和零件表面改性。 （1） 化学成分
钢材的化学成分对其性能和热处理有较大的影响。提高碳含量可能使强度 增加，但是可焊性变差，焊接时易在热影响区出现裂纹。因此，压力容器用钢的含碳量一般不大于0.25%。在钢中加入钒，钛，铌等元素，可提高钢的强度和韧性。 硫和磷是钢中最主要的有害元素。硫能促进非金属夹杂物的形成，使塑性和韧性降低。磷能使高钢的强度，使会增加钢的脆性，特别是低温脆性。将硫和磷等有害元素含量控制在很低水平，大大提高钢材的纯净度，可提高钢材的韧性，抗中子辐照脆化能力，改善抗应变时效性能，抗回火脆化性能和耐腐蚀性能。因此，与一般结构钢相比，压力容器用钢对磷，硫，氢等有害杂质元素含量的控制更加严格。例如，中国压力容器用钢的硫和磷含量分别应低于0，020%和0.030%。随着冶炼水平的提高，目前已可将硫的含量控制在0.002%以内。
另外，化学成分对热处理也有决定性的影响，如果对成分控制不严，就达不到预期的热处理效果。 （2） 力学与性能
由于载荷和应力状态的不同，以及钢材在受力状态下所处的工作环境的不同，
7 1
钢材受力后所表现出的不同行为，称为材料的力学行为。钢材的力学行为，不仅与钢材的化学成分，组织结构有关，而且与材料所处的应力状态和环境有密切的关系。
钢材的力学性能主要的表征强度，韧性，塑性变形能力的判据，是近些设计时选材和强度计算的主要依据。压力容器设计中，常用的强度判据包括抗拉强度
?b，屈服点?s，持久强度?D，蠕变极限?n和疲劳极限???1；塑性判据包括延伸
率?5，断面收缩率；韧性判据包括吸收功Akv，韧脆转变温度，断裂韧性等。
韧性对压力容器安全运行具有重要意义。在载荷作用下，压力容器中的缺陷常会发生扩展，当裂纹扩展到某一临界尺寸时将会引起断裂事故，此临近裂纹尺寸的大小主要取决于钢的韧性。如果钢的韧性高，压力容器所允许的临界裂纹尺寸就越大，安全性也越高。因此，为防止发生脆性断裂和裂纹快速扩展，压力容器常选用韧性好的钢材。 （3） 制造工艺性能
材料制造工艺性能的要求与容器结构形式和使用条件紧密相关。制造过程中进行冷卷，冷冲压加工的零部件，要求钢材有良好的冷加工成型性能和塑性，其延伸率?5应在15%-20%以上。为检验钢板承受弯曲变形能力，一般应根据钢板的厚度，选用合适的弯心直径，在常温下做弯曲角度为180°的弯曲实验。试样外表面无裂纹的钢材方可用于压力容器制造。
1.2.3管程结构
流体流经换热管内的通道及与其相通部分称为管程。 (1) 换热管
8 1
(a) 换热管形式 ：除光管外，换热管还可采用各种各样的强化换热管，如翅