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带夹套换热器的制造和检验
作者:张斌 曲平 贺连艳 周美娜 王辉
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冷冻机/热交换设备展厅
冷却塔, 冷凝器, 冷却器, 蒸发器, 集热器, ...
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)
文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者,请点击此处) (4/17/2005)
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