Ｕ形管式双管板换热器 4.docVIP

Ｕ形管式双管板换热器 近年来,本厂成功制造了数台固定管板式和Ｕ形管式双管板换热器。2003年为上海某公司制造的四氯化碳装置中的急冷器是1台固定管板式换热器,属于第三类压力容器。换热面积为573ｍ2,其结构见图1,技术参数见表1。急冷器壳体尺寸Ｄｇ1065ｍｍ×14ｍｍ×5855ｍｍ,材料为16ＭｎＲ。外侧管板尺寸 1210ｍｍ×60ｍｍ,内侧管板尺寸 1093ｍｍ×55ｍｍ,材料均为16Ｍｎ(锻Ⅲ)。总共有1643根 19ｍｍ×2ｍｍ×6100ｍｍ的换热管,材料为10号优质碳素钢。急冷器为双管板结构,具有一定的制造难度,现对其制造工艺进行简要介绍。1 双管板结构双管板是目前较新的结构,见图2。在位于换热管的端部有1块管板,称为外侧管板,兼作设备法兰,分别与换热管及管箱法兰相连接。在距换热管端部比较近的位置还有1块管板,称为内侧管板,分别与换热管及壳程相连接。外侧管板与内侧管板之间有一定的距离,用哈呋短节相连,组成不承受压力的隔离腔。双管板结构的特征是,2块管板把管程与壳程的介质完全分隔开。每块外侧管板的背面均有和隔离腔相连通的位置对称的2个排泄孔。内侧管板2背面(与壳体焊接面)有12个拉杆螺孔。外侧管板1和内侧管板1组成第1组双管板,外侧管板2和内侧管板2组成第2组双管板。(1)双管板间距 隔离腔不与管程、壳程相连通,不承受介质压力,但承受设备的机械载荷与热载荷。隔离腔的承载能力主要取决于双管板间距。对固定式双管板进行壳程水压试验时,内侧管板与换热管连接处可能存在泄漏,故在确定双管板间距时必须考虑观察、检漏所需要的最小空间。图样中的双管板间距为13ｍｍ,根据制造经验,将其调整为50ｍｍ。(2)内侧管板管孔的胀管槽尺寸 内侧管板与换热管的连接质量是双管板结构换热器制造的关键,而拉脱力与密封性能是衡量接头连接质量的主要指标。在ＧＢ151-1999《管壳式换热器》中,胀管槽的宽度规定为3ｍｍ,但也指出,根据不同的胀接方法可以适当修改。图样中内侧管板管孔的胀管槽宽度是3ｍｍ,深度是0 5ｍｍ,第1道胀管槽距管板端面8ｍｍ,第2道胀管槽的尺寸链为8ｍｍ 3ｍｍ 6ｍｍ 3ｍｍ。根据液压胀接经验和胀管试验,胀管槽深度仍定为0 5ｍｍ,但将胀管槽的宽度调整为5ｍｍ。第2道胀管槽的尺寸链调整为13ｍｍ 5ｍｍ 10ｍｍ 5ｍｍ。(3)管子伸出管板面长度 图样中管子伸出管板面的长度是1ｍｍ,符合ＧＢ151-1999的规定。而国外进口用于高温、高压、易燃、有毒或较强腐蚀性等介质的换热器,管子伸出管板面的长度普遍为4～5ｍｍ。结合制造尿素装置换热器的经验以及换热管的特点,将管子伸出管板面的长度调整为3～4ｍｍ。采用氩弧焊焊接2层,管壁不允许过烧或焊通,且管头不能有咬边,保持管端圆整无缺。(4)管板与管子硬度差 液压胀接会使换热管发生塑性变形,管板产生弹性变形。而胀接目的是为了让换热管与管板之间获得足够的残余接触应力。因此,管板材料的屈服强度与硬度必须大于换热管材料的屈服强度与硬度。保持管板与管子之间一定的硬度差是改善胀接质量的重要途径之一,通常将硬度差控制在ＨＢ30左右。2 制造要点控制4块管板的同心度、平行度、扭曲度及其与壳体轴线的垂直度,可保障设备的制造质量,也可保障换热管与管板的连接性能。而确保内侧管板与换热管液压胀接的拉脱力和密封性及其检验,是保证急冷器制造质量的关键。2.1 壳体严格控制有关几何尺寸和方位。错边量、棱角度和无损探伤按ＧＢ150-1998规定执行,周长、圆度和直线度按ＧＢ151规定执行,壳体长度按图样规定。检查壳体两端面平行度与壳体轴线的垂直度,在两端面标出对称的十字中心线,且两端面中心线的连线(方位线)平行于壳体的轴线,该标记线是组对双管板的基准之一。用与折流板外径相等的圆盘模板工装预先检测壳体的内径与直线度,确保折流板外径和壳体内壁有一定的间隙,使管束能顺利地装入壳体。2.2 管板及折流板采用数控钻床钻孔,控制管孔直径、垂直度及管孔间距。为利于穿管,管板和折流板的钻孔方向应与穿管方向保持一致。按图样和ＧＢ151规定对单块管板的管孔进行检验,特别是内侧管板管孔内不允许存在贯通性的螺旋形或纵向条痕。把2组双管板分别按钻孔方向叠置,找同心,用换热管逐孔预穿。将折流板叠置钻孔,按钻孔方向逐块做顺序号和正、反面的标记。每块折流板正、反面的管孔均要仔细倒角,清除毛刺,防止穿管时损伤管子的外表面。把双管板和折流板按钻孔的方向顺序叠置,用换热管逐孔预穿。2.3 双管板预装清除管孔内和管板面的毛刺、铁屑、锈斑及油污等影响胀接质量的异物。将每组双管板用50ｍｍ长的定位筋板连接成1个整体,调整每组双管板的同心度、平行度和扭曲度,用换热管逐孔预穿之后,按焊接工艺分别固定焊成2组双管板。