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带夹套换热器的制造和检验 |
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作者：张斌 曲平 贺连艳 周美娜 王辉 |
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摘要：为某公司制造的带夹套固定管板换热器，是生产聚酯成套设备中的关键设备，经过对不同规格同类产品的多次制造，总结出了一套成熟的制造和检验工艺，本文以其中一台为例，结合产品的特点，重点阐述了该产品的制造工艺和检验方法。
关键词：换热器；夹套；制造工艺
1 前言
为某公司制造的带夹套固定管板换热器，因结构特殊，在制造过程中有较大的难度。该产品的设计、制造及检验既要符合ASME SEC.VIII DIV.1-2002、TEMA CLASS "B" 1988及GB151-1999标准的要求，同时要符合美国杜邦（DUPONT）工程技术要求，并接受我国《压力容器安全技术监察规程》的监督。
2 设备技术特性及结构简介
该设备技术特性见表1，设备的规格及主要材料见表2。
注：SA516-70+SS316为SA516-70正火板与SA240-316不锈钢板的爆炸复合板。
3 制造检验工艺方案及其质量控制
3.1 制造难点
该设备外形尺寸比较大，同时带有夹套，2627根换热管，管头焊接的工作量较大，按照设计要求，设备壳程、管箱夹套和封头夹套要进行灵敏度极高的氦渗漏检验，所以对整个制造及检验提出了较高的要求。由于壳程筒体与下管板组焊及管头焊接而引起了下管板的变形，为了确保密封效果，下管板密封面的二次加工必不可少，因此给制造带来很大的困难。
图1 带夹套固定管板换热器简图
3.2 封头及筒节的成型
（1）上、下封头材料为复合板，封头采用整体热压成型，成型终压温度不低于840℃，封头母材试板随封头坯料同时加热、冷却，封头成型后最小厚度27.8mm，封头压制工艺曲线（见图2）。如果封头热成型不满足上述工艺要求，封头成型后，必须按照正火热处理规范曲线（见图3）重新进行正火热处理。
（2）夹套封头采用旋压成型，成型后最小厚度16.5mm，成型后要进行消除应力热处理，热处理规范曲线（见图4）。
图4 夹套封头热处理规范曲线
（3）壳程筒节、管箱筒节、夹套筒节的加工，按照常规的制造加工工艺进行，管箱筒节为复合板材料，需进行100% UT，I级合格；对所开坡口进行100%MT检验，I级合格，筒节经滚圆、焊接、校圆、无损检验合格，筒节直径偏差不超过±1mm，椭圆度不大于2mm。
3.3 管板及设备法兰的加工
复合板进行100% UT，I级合格后，管板校平，平面度<2mm；切割、加工外圆，对上管板加工焊接坡口，100%PT检验，I级合格；下管板密封面的一次加工；用模板画窝；钻孔、铰孔、挖槽（胀管槽）。设备法兰的加工按照图纸要求加工即可，其他附件的加工在此不作详述。
3.4 组装加工
（1）封头部件、夹套封头部件、设备法兰的组装（见图5）：封头组件与设备法兰组对前，用棉球把φ6通孔塞好，以免焊渣堵塞；组对焊接、清渣、打磨，100% PT，I级检验合格；去除棉球、清理后，夹套与法兰组对相焊，100% PT，I级检验合格；立车加工法兰平面，100% MT，I级检验合格；为确保焊缝质量，对夹套及法兰空腔进行压力为0.53MPa的气密试验，检验合格后，组焊法兰密封环，100% PT，I级检验合格，立车加工法兰密封面；组对其它附件。
图5 封头、法兰组合件
（2）上管箱筒体及管箱夹套与上管板及设备法兰的组装（见图6）：操作步骤同封头组件基本一致，管箱筒体与设备法兰及上管板组对相焊，100% PT，
I检验合格后，B接管口开孔，打磨坡口；组对焊接夹套，100% PT，I级检验合格；组对焊接B接管及其加强圈，100% PT，I级检验合格；立车加工法兰平面，100% MT，I级检验合格；焊接" 接管的工艺封头，对夹套及法兰空腔进行压力为0.53MPa的气密试验，检验合格后，组焊法兰密封环，100% PT，I级检验合格，立车加工法兰密封面。
图6 管箱、法兰组合件
（3）下管板与壳程筒体的组对（见图7）：壳程各筒节组焊，100% RT，II级检验合格；焊接垫板与管板相焊后，找正、组对壳程筒体与下管板，焊接环缝、100% PT，I级检验合格；壳程筒体各接管开孔、组对、焊接，100% MT，I级检验合格。
图7 下管板与壳程筒体的连接
（4）组装拉杆、定距管、折流板。
（5）穿管子，定位管头，保证管头伸出下管板密封面1.5mm（见图9），上管板与壳程筒体组焊，100% PT，I级检验合格；焊接管头（密封焊），施焊温度>10℃，层间温度<150℃，采用氩弧焊，第一层母材自熔，第二层进行填充焊，焊接规范参数(见表3)，按照设计要求，管头与上管板表面平齐（见图8），所以焊后上镗床加工管头，打磨、管头焊缝100% PT，I级合格，0.53MPa的气密试验，一次检验合格；胀管（强度胀），管头焊缝100% PT，I级检验合格。
表3 换热管与管板焊接规范参数
 （6）管箱筒体及封头内表面抛光、酸洗、蓝点检验；利用特殊的工装，在50m车床上进行下管板密封面的二次加工。
3.5 压力试验及泄露试验
在设备整体组装前，对壳程、封头夹套、管箱夹套分别单独进行水压试验（试验压力0.73MPa）、氦渗漏试验，检验合格后，整体组装，进行管程水压试验（试验压力0.73MPa）、气密试验（试验压力0.53MPa）；全部合格后，壳程筒体外表面酸洗、夹套表面油漆、包装、发运。
该设备对泄露要求特别严格，按照杜邦工程技术标准（DUPONT SG4.1T）进行氦渗漏试验，从而可以定量检测焊缝的泄露情况，进一步保证焊缝的焊接质量。该试验比氨渗漏的灵敏度要高得多，其最低泄露率可达到1x10-9 std cm3/sec（标准状况，即在20℃，1个大气压情况下），按该标准的要求，泄露率不超过1x10-5 std cm3/sec为合格，若发现泄露，找出泄露点，局部返修后，重新进行该试验。具体的氦渗漏工艺在此不做详述，但要强调一点，在氦渗漏之前的设备干燥至关重要，若达不到露点，因毛细现象严重影响，泄露率将降到1x10-3 std cm3/sec，氦检漏便达不到目的，所以要严格控制设备干燥情况。
4 结语
该类产品的制造和检验，经过多次实践，已取得了宝贵的经验，以上所述的制造工艺及检验方法也基本成熟。另外，作为经验性总结，特提出如下几点建议：
（1）尽管下管板密封面二次加工非常困难，但为确保达到其密封效果，密封面的二次加工是非常必要的；
（2）若能取得用户和AI的同意，采用气压代水压的压力试验方法，气压试验压力为0.67MPa，试验介质为压缩空气，这样氦检漏前的干燥相对要容易得多，特别是冬季，气温低，水压后的干燥难度很大，所以采用气压是一种较好的方法。
（3）氦渗漏检验若采用正压法时，充装气体可以是氦气和氮气的混合气体，体积比例为1:1尚可。
作者单位：大连冰山集团金州重型机器有限公司(end)
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(4/17/2005) |
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