雙管板換熱器制作工藝

1、雙管板換熱器制造工藝近年來，本廠成功制造了數(shù)臺固定管板式和u形管式雙管板換熱器。2003年為上海某公司制造的四氯化碳裝置中 的急冷器是1臺固定管板式換熱器，屬于第三類壓力容器。換熱面積為573m2,其結(jié)構(gòu)見圖1,技術(shù)參數(shù)見表1。圖1急冷器結(jié)構(gòu)簡圖 表I急冷器技術(shù)參數(shù)項 II.l程I-；豈 III * MJ1CK8，. I.T ； MPi乩4豈1 Citltli oti也1 I.溫七f043出L 1 1.1 溫七：r11擔(dān)F冷卻的的觥化物混泠物很奇度危需）Ff數(shù):腐蝕裕此mm1. S3.0州按擅頭盞數(shù)0. S51. OtlH1WI圖2粗泠板結(jié)構(gòu)簡圖急冷器殼體尺寸Dg 1065mmX14mmX58

2、55mm,材料為16MnR。外側(cè)管板尺寸1210mmX6Gmm,內(nèi)側(cè)管 板尺寸1093mmX55mm，材料均為16Mn （鍛III）。總共有1643根19mmX2mmX61GGmm的換熱管,材料為10 號優(yōu)質(zhì)碳素鋼。急冷器為雙管板結(jié)構(gòu),具有一定的制造難度，現(xiàn)對其制造工藝進(jìn)行簡要介紹。1 雙管板結(jié)構(gòu)雙管板是目前較新的結(jié)構(gòu)，見圖2。在位于換熱管的端部有1塊管板，稱為外側(cè)管板,兼作設(shè)備法蘭，分別與換熱管及管 箱法蘭相連接。在距換熱管端部比較近的位置還有1塊管板，稱為內(nèi)側(cè)管板,分別與換熱管及殼程相連接。外側(cè)管板與 內(nèi)側(cè)管板之間有一定的距離，用哈呋短節(jié)相連，組成不承受壓力的隔離腔。雙管板結(jié)構(gòu)的特征是,2

3、塊管板把管程與殼程 的介質(zhì)完全分隔開。每塊外側(cè)管板的背面均有和隔離腔相連通的位置對稱的2個排泄孔。內(nèi)側(cè)管板2背面(與殼體焊 接面)有12個拉桿螺孔。外側(cè)管板1和內(nèi)側(cè)管板1組成第1組雙管板，外側(cè)管板2和內(nèi)側(cè)管板2組成第2組雙管板。雙管板間距隔離腔不與管程、殼程相連通，不承受介質(zhì)壓力，但承受設(shè)備的機(jī)械載荷與熱載荷。隔離腔的承載能 力主要取決于雙管板間距。對固定式雙管板進(jìn)行殼程水壓試驗時,內(nèi)側(cè)管板與換熱管連接處可能存在泄漏，故在確定雙 管板間距時必須考慮觀察、檢漏所需要的最小空間。圖樣中的雙管板間距為13mm，根據(jù)制造經(jīng)驗，將其調(diào)整為50mm。內(nèi)側(cè)管板管孔的脹管槽尺寸 內(nèi)側(cè)管板與換熱管的連接質(zhì)量是雙

4、管板結(jié)構(gòu)換熱器制造的關(guān)鍵，而拉脫力與密封性 能是衡量接頭連接質(zhì)量的主要指標(biāo)。在GB 151-1999管殼式換熱器中,脹管槽的寬度規(guī)定為3mm，但也指出，根據(jù) 不同的脹接方法可以適當(dāng)修改。圖樣中內(nèi)側(cè)管板管孔的脹管槽寬度是3mm,深度是0 5mm，第1道脹管槽距管板端 面8mm，第2道脹管槽的尺寸鏈為8mm 3mm 6mm 3mm。根據(jù)液壓脹接經(jīng)驗和脹管試驗，脹管槽深度仍定為0 5 mm,但將脹管槽的寬度調(diào)整為5mm。第2道脹管槽的尺寸鏈調(diào)整為13mm 5mm 10mm 5mm。管子伸出管板面長度 圖樣中管子伸出管板面的長度是1mm,符合GB 151-1999的規(guī)定。而國外進(jìn)口用于高溫、 高壓、易

5、燃、有毒或較強腐蝕性等介質(zhì)的換熱器，管子伸出管板面的長度普遍為45mm。結(jié)合制造尿素裝置換熱器 的經(jīng)驗以及換熱管的特點，將管子伸出管板面的長度調(diào)整為34mm。采用氬弧焊焊接2層，管壁不允許過燒或焊通， 且管頭不能有咬邊,保持管端圓整無缺。管板與管子硬度差 液壓脹接會使換熱管發(fā)生塑性變形，管板產(chǎn)生彈性變形。而脹接目的是為了讓換熱管與管板之 間獲得足夠的殘余接觸應(yīng)力。因此，管板材料的屈服強度與硬度必須大于換熱管材料的屈服強度與硬度。保持管板與 管子之間一定的硬度差是改善脹接質(zhì)量的重要途徑之一，通常將硬度差控制在HB30左右。2 制造要點控制4塊管板的同心度、平行度、扭曲度及其與殼體軸線的垂直度可保

6、障設(shè)備的制造質(zhì)量，也可保障換熱管與管板的 連接性能。而確保內(nèi)側(cè)管板與換熱管液壓脹接的拉脫力和密封性及其檢驗是保證急冷器制造質(zhì)量的關(guān)鍵。2.1殼體嚴(yán)格控制有關(guān)幾何尺寸和方位。錯邊量、棱角度和無損探傷按GB 150-1998規(guī)定執(zhí)行,周長、圓度和直線度按GB151 規(guī)定執(zhí)行,殼體長度按圖樣規(guī)定。檢查殼體兩端面平行度與殼體軸線的垂直度在兩端面標(biāo)出對稱的十字中心線，且兩 端面中心線的連線(方位線)平行于殼體的軸線，該標(biāo)記線是組對雙管板的基準(zhǔn)之一。用與折流板外徑相等的圓盤模板 工裝預(yù)先檢測殼體的內(nèi)徑與直線度,確保折流板外徑和殼體內(nèi)壁有一定的間隙，使管束能順利地裝入殼體。2.2管板及折流板采用數(shù)控鉆床鉆孔

7、,控制管孔直徑、垂直度及管孔間距。為利于穿管，管板和折流板的鉆孔方向應(yīng)與穿管方向保持一致。 按圖樣和GB151規(guī)定對單塊管板的管孔進(jìn)行檢驗,特別是內(nèi)側(cè)管板管孔內(nèi)不允許存在貫通性的螺旋形或縱向條痕。把 2組雙管板分別按鉆孔方向疊置，找同心，用換熱管逐孔預(yù)穿。將折流板疊置鉆孔，按鉆孔方向逐塊做順序號和正、反面 的標(biāo)記。每塊折流板正、反面的管孔均要仔細(xì)倒角清除毛刺，防止穿管時損傷管子的外表面。把雙管板和折流板按鉆 孔的方向順序疊置,用換熱管逐孔預(yù)穿。2.3 雙管板預(yù)裝清除管孔內(nèi)和管板面的毛刺、鐵屑、銹斑及油污等影響脹接質(zhì)量的異物。將每組雙管板用50mm長的定位筋板連接成 1個整體，調(diào)整每組雙管板的同

8、心度、平行度和扭曲度，用換熱管逐孔預(yù)穿之后，按焊接工藝分別固定焊成2組雙管板。2 .4管束與殼體組裝在殼體內(nèi)組裝拉桿、折流板并進(jìn)行穿管的方法較為穩(wěn)妥，有利于控制2組雙管板的組裝質(zhì)量。最好使用剛出廠的外表 面光滑的管子，杜絕使用有腐蝕坑的換熱管。按殼體的方位線先組對第2組雙管板,調(diào)整第2組雙管板與殼體的垂直度 和同心度。在殼體內(nèi)把拉桿裝于內(nèi)側(cè)管板2上，按鉆孔的順序組對折流板。每裝1塊折流板,就從外側(cè)管板2密封面方 向穿入梅花形的數(shù)組換熱管。其目的是自然調(diào)整折流板與管板的同心度。待用螺母緊固折流板之后可從折流板朝外 側(cè)管板2方向穿入全部換熱管。換熱管伸出外側(cè)管板2的長度大于雙管板間距的2倍。最后組

9、裝第1組雙管板，測量 外側(cè)管板1和內(nèi)側(cè)管板1的同心度、平行度和扭曲度及2組雙管板之間距。穿入全部換熱管后以外側(cè)管板面為基準(zhǔn)， 調(diào)整換熱管伸出管板面的長度為34mm。雙管板與換熱管連接的順序為，先脹接內(nèi)側(cè)管板與換熱管，后焊接外側(cè)管板 與換熱管。2 .5內(nèi)側(cè)管板與換熱管的液壓脹接采取二次脹接法。采用脹接工藝評定試驗選取的工作脹接壓力進(jìn)行第1次液壓脹接，然后以等于或略大于第1次的脹 接壓力再脹接一遍。二次脹接法雖然延長了液壓脹接的作業(yè)時間，卻是防止雙管板漏脹的有效措施。采取連續(xù)的柔性 鏈?zhǔn)矫浗禹樞颉＠鐝墓馨屙敳块_始，第1行從右側(cè)開始向左側(cè)脹接，第2行從左側(cè)向右側(cè)脹接，依此類推，直至管板底 部脹完。

10、為防止漏脹或重脹，在現(xiàn)場布置相同的管板圖，逐孔脹接并做標(biāo)記。根據(jù)脹接情況，要不定期地復(fù)檢脹桿軸定 位尺寸，確保液袋位于管板孔的脹接范圍之內(nèi)。2 .6外側(cè)管板與換熱管焊接按焊接工藝要求，采用氬弧焊，先焊接第1層，進(jìn)行壓力為0 05MPa的氣密性試驗。然后采用氬弧焊再焊接第2層， 進(jìn)行100% PT檢查。2 .7壓力試驗首先按圖樣壓力進(jìn)行殼程的水壓試驗,從隔離腔的空間檢查管子與內(nèi)側(cè)管板的連接質(zhì)量。殼程水壓試驗合格后,組焊隔 離腔的哈呋短節(jié)使之成為密閉的腔體。按圖樣壓力進(jìn)行氣密性試驗。分別在隔離腔下方的2個排泄孔安裝透明的U形 管檢驗工裝，U形管內(nèi)加水,保持一定的水平液位。如若有試驗氣體微滲漏時，則

11、U形管內(nèi)的水平液位就會發(fā)生變化，以 氣密性試驗時U形管內(nèi)仍保持液位水平為合格。按圖樣要求進(jìn)行殼程氨滲透試驗，在隔離腔的排泄孔貼試紙，試紙不變 色為合格。然后按圖樣要求對隔離腔進(jìn)行氣密性試驗,最后對管程進(jìn)行水壓試驗和氣密性試驗。3建議對固定式雙管板換熱器，先把雙管板固定焊成1個整體，使其成為單管板結(jié)構(gòu)，然后與殼體及管束組裝。在殼程水壓 試驗合格之前，哈呋短節(jié)暫時不與雙管板組焊為佳,以便直觀準(zhǔn)確地檢查管子與內(nèi)側(cè)管板連接處的泄漏點。對U形管式 雙管板換熱器，可用短筒節(jié)代替哈呋短節(jié)，直接與雙管板組焊成整體,使其成為單管板結(jié)構(gòu)，組裝管束。嚴(yán)格控制可能影響雙管板同心度、平行度、扭曲度及脹接質(zhì)量的各種因素盡量采用工裝和預(yù)裝、預(yù)穿及預(yù)試驗的 方法。由于內(nèi)側(cè)管板位置特殊,內(nèi)側(cè)管板與換熱管的連接必須采用液壓強度脹接。脹接壓力確定之前應(yīng)進(jìn)行脹接工藝評定 試驗，同時按照特殊過程的要求進(jìn)行管理。用于高溫、高壓、易燃、易爆、有毒或較強腐蝕介質(zhì)的換熱器其單管板或雙管板的外側(cè)管板與換熱管的連接要采 用強度焊,且要根據(jù)管子直徑及孔間距的不同控制管子伸出管板面的長度通常以45mm為宜。液壓脹接與機(jī)械脹接的機(jī)理完全不同，因此不能用機(jī)械脹接的脹管率考核液壓脹接的質(zhì)量，而應(yīng)用脹管工藝評定，將符合設(shè)計或標(biāo)準(zhǔn)許用