浮头式冷却器组装工艺设计.docVIP

浮头式冷却器组装工艺设计【摘 要】浮头式冷却器的组装工艺设计包括管箱、管束、壳体和总装配工艺设计，并确定用水压试验来检测质量的方案。 【关键词】浮头式；冷却器；制造工艺；质量控制 冷却器是国民生产中的重要设备，其应用遍及化工、石油化工、动力、医药、冶金、制冷、轻工、海水淡化等各工业部门。例如，锅炉热力系统中的过热器、省煤器、空气预热器、凝气器、除氧器、给水加热器、冷却塔等；金属冶炼系统中的热风炉、空气或煤气预热器、废热锅炉等；制冷及低温系统中的蒸发器、冷凝器、回热器等；石油化工工业中广泛采用的加热及冷却设备等，制糖工业和造纸工业的糖液蒸发器和纸浆蒸发器，这些都是冷却器应用的大量实例。它不但是一种广泛应用的通用设备，并且在某些工业企业中占有很重要的地位。例如在石油化工工厂中，它的投资要占到整个建厂投资的1/5左右，它的重量占工艺设备总重的40%；在年产30万吨的乙烯装置中，它的投资占总投资的25%。 冷却器的工作任务，不外乎冷却热流体或加热冷流体，包括有相变时的让蒸汽冷凝或者让液体蒸发成蒸汽。于是换热器被划分为加热器，冷却器，冷凝器和蒸发器。例如锅炉就是在一个砖砌耐火墙体围成的箱形大壳体内有省煤器（给水预热器），蒸发器和烟道中蒸汽过热器串联组成的换热器联合体。当今换热器技术的发展以CFD、模型化技术、强化传热技术及新型换热器开发等形成了一个高技术体系。 冷却器的制造工艺过程是保证设备完好运行的关键过程，而制造过程则是由原材料到各零部件经铆焊、组装成整体设备的制造过程。一般包括：浮头式冷却器的概况与准备制造工序、焊接工艺的确定、零部件成型质量控制及加工工艺的设计（封头、筒体、管板、折流板）和各部件的组装等几个关键工序。 浮头式换热器结构特点是一端管板与壳体固定，而另一端的管板可以在壳体内自由浮动。壳体和管束对热膨胀是自由的，故当两种介质的温差较大时，管束与壳体之间不会产生温差应力。浮头端设计成可拆结构，使管束可以容易地插入或抽出，这样为检修和清洗提供了方便。这种形式的换热器特别适用于壳体与换热管温差应力较大，而且要求壳程与管程都要进行清洗的工况。浮头式换热器的缺点是结构复杂，价格较贵，而且浮头端小盖在操作时无法知道泄漏情况，所以装配时一定要注意密封性能。因此要针对此换热器的特点及使用情况来设计。了解浮头式换热器的作用和使用特性以及结构特点，对其工艺设计有所了解，在生产中有更好的应用[1]。 该设备为Ⅰ类浮头式压力容器，规格φ900×12×6200，材质Q345R；换热管Φ19×2，材质10#；工作介质壳程焦化富气，管程水；A、B类焊缝检测RT20%。 1、管箱的组装焊接与加工工艺设计 先将焊好并经检验合格后的筒节，转机加车间吊装、找正、卡紧，与封头焊接的一侧环缝车削边，GB150中规定削边长度L≥3（δ1-δ2），即L=3X（16-12）=12mm。管箱法兰粗加工，管箱法兰密封面与隔板端面焊后加工，其余尺寸车达图。短节利用支撑胎找正，管箱法兰吊装并与短节组对，组对间隙由3块2mm的铜片确定后即可点焊，法兰密封面与短节轴线不垂直度≤1mm，焊接方法见第3章壳体纵环缝焊接工艺设计内容，待环焊缝检验合格后再部分打磨平焊缝并装焊分程隔板，分程隔板密封端留3-5mm加工余量。划各接管位置线，割磨接管口，组焊接管及接管法兰[2]。 由于管箱部分焊缝布置较密集，因而焊接应力亦相应较大，当投入使用后，随着高温下应力松弛的变形和操作压力的作用，往往会出现密封面连接的泄漏。故在管箱制作时通常应在做好消除应力的退火处理后再加工管箱的密封，车管箱法兰及分程隔板密封面。热处理曲线见图1-1所示。 管箱热处理：碳钢、低合金钢制的焊有分程隔板的管箱和浮头盖以及管箱的侧向开孔超过1/3圆筒内径的管箱，在施焊后作消除应力的热处理，设备法兰密封面应在热处理后加工。 管箱组装技术要求： （1）隔板与法兰形成的缺口处要焊平。 （2）必须在环缝焊完检查合格后再组对隔板。 （3）法兰螺孔跨中装配，允许中心线旋转1°。 焊后热处理应优先选用在炉内加热的方法，其操作应符合如下规定： （1）焊件进炉时炉内温度不得高于400℃。 （2）焊件升温至400最小可为50℃/h。加热区升温速度不得超过5000/δS℃/h，且不超过200℃/h，最小可为50℃/h。 （3）升温时，加热区内任意5000mm长度内的温差不得大于120℃。 （4）保温时，加热区内最高与最低温度之差不宜超过65℃。 （5）升温及保温时应控制加热区温度，防止焊件表面过度氧化。 （6）温度高于400℃时，加热区降温速度不得超过6500/δS℃/h，且不得超过260℃/h，最小可为50℃/h。 （7）焊件出炉时，炉温不得高于400℃，