雙管板換熱器制造工藝

　近年來,本廠成功制造了數(shù)臺(tái)固定管板式和U形管式雙管板換熱器。2003年我公司制造的四氯化碳裝置中的急冷器是1臺(tái)固定管板式換熱器。換熱面積為573m2,其結(jié)構(gòu)見圖1,技術(shù)參數(shù)見表1。

　急冷器殼體尺寸Dg1065mm×14mm×5855mm,材料為16MnR。外側(cè)管板尺寸1210mm×60mm,內(nèi)側(cè)管板尺寸1093mm×55mm,材料均為16Mn(鍛Ⅲ)。總共有1643根19mm×2mm×6100mm的換熱管,材料為10號(hào)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(duì)其制造工藝進(jìn)行簡(jiǎn)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塊管板把管程與殼程的介質(zhì)*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(duì)稱的2個(gè)排泄孔。內(nèi)側(cè)管板2背面(與殼體焊接面)有12個(gè)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。(1)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(推薦：太陽能)力主要取決于雙管板間距。對(duì)固定式雙管板進(jìn)行殼程水壓試驗(yàn)時(shí),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(shí)必須考慮觀察、檢漏所需要的zui小空間。圖樣中的雙管板間距為13mm,根據(jù)制造經(jīng)驗(yàn),將其調(diào)整為50mm。

　　(2)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)量是雙管板結(jié)構(gòu)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GB151-1999《管殼式》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8mm3mm6mm3mm。根據(jù)液壓脹接經(jīng)驗(yàn)和脹管試驗(yàn),脹管槽深度仍定為0 5mm,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13mm5mm10mm5mm。

　　(3)管子伸出管板面長(zhǎng)度圖樣中管子伸出管板面的長(zhǎng)度是1mm,符合GB151-1999的規(guī)定。而國(guó)外進(jìn)口用于高溫、高壓、易燃、有毒或較強(qiáng)腐蝕性等介質(zhì)的,管子伸出管板面的長(zhǎng)度普遍為4～5mm。結(jié)合制造尿素裝置的經(jīng)驗(yàn)以及換熱管的特點(diǎn),將管子伸出管板面的長(zhǎng)度調(diào)整為3～4mm。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。

　　(4)管板與管子硬度差液壓脹接會(huì)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(qiáng)度與硬度必須大于換熱管材料的屈服強(qiáng)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(diǎn)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(yàn),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(cuò)邊量、棱角度和無損探傷按GB150-1998規(guī)定執(zhí)行,周長(zhǎng)、圓度和直線度按GB151規(guī)定執(zhí)行,殼體長(zhǎng)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(duì)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(duì)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(cè)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,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(duì)單塊管板的管孔進(jìn)行檢驗(yàn),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(hào)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(shí)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(zhǎng)的定位筋板連接成1個(gè)整體,調(diào)整每組雙管板的同心度、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。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(duì)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(duì)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(zhǎng)度大于雙管板間距的2倍。zui后組裝第1組雙管板,測(cè)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(zhǎng)度為3～4mm。雙管板與換熱管連接的順序?yàn)?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(píng)定試驗(yàn)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(zhǎng)了液壓脹接的作業(yè)時(shí)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?。例如從管板頂部開始,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。為防止漏脹或重脹,在現(xiàn)場(chǎng)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(yàn)。然后采用氬弧焊再焊接第2層,進(jìn)行100%PT查。

　　2 .7壓力試驗(yàn)首先按圖樣壓力進(jìn)行殼程的水壓試驗(yàn),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(yàn)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(yàn)。分別在隔離腔下方的2個(gè)排泄孔安裝透明的U形管檢驗(yàn)工裝,U形管內(nèi)加水,保持一定的水平液位。如若有試驗(yàn)氣體微滲漏時(shí),則U形管內(nèi)的水平液位就會(huì)發(fā)生變化,以氣密性試驗(yàn)時(shí)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(yàn),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(duì)隔離腔進(jìn)行氣密性試驗(yàn),zui后對(duì)管程進(jìn)行水壓試驗(yàn)和氣密性試驗(yàn)。

　　3建議

　　(1)對(duì)固定式雙管板,先把雙管板固定焊成1個(gè)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(yàn)合格之前,哈呋短節(jié)暫時(shí)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(diǎn)。對(duì)U形管式雙管板,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。

　　(2)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(yàn)的方法。

　　(3)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(qiáng)度脹接。脹接壓力確定之前應(yīng)進(jìn)行脹接工藝評(píng)定試驗(yàn),同時(shí)按照特殊過程的要求進(jìn)行管理。

　　(4)用于高溫、高壓、易燃、易爆、有毒或較強(qiáng)腐蝕介質(zhì)的,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(qiáng)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(zhǎng)度,通常以4～5mm為宜。

　　(5)液壓脹接與機(jī)械脹接的機(jī)理*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(píng)定,將符合設(shè)計(jì)或標(biāo)準(zhǔn)許用拉脫力時(shí)的脹接壓力或此時(shí)測(cè)量的脹管率,作為考核液壓脹接質(zhì)量的指標(biāo)為妥。

　　(6)檢驗(yàn)管子與雙管板連接質(zhì)量時(shí),推薦采用水壓試驗(yàn)和氨滲透試驗(yàn),必要時(shí)增加0 05MPa的氦檢試驗(yàn)。對(duì)固定管板式雙管板,檢驗(yàn)順序?yàn)闅こ?、隔離腔、管程。對(duì)U形管式雙管板,檢驗(yàn)順序為隔離腔、殼程、管程。

　　4結(jié)語近年來,按照文中工藝制造了數(shù)臺(tái)雙管板結(jié)構(gòu)的管殼式,其質(zhì)量可靠、穩(wěn)定,使用至今均運(yùn)行正常。

列管式/冷疑器

本公司生產(chǎn)的列管式/冷疑器，適用于制藥和其它液體食品產(chǎn)品、原位清洗液和水的冷卻和加熱，以及某些應(yīng)用中的巴氏消毒。

 一.列管式/冷疑器的結(jié)構(gòu)及特性：

管殼式具有結(jié)構(gòu)可靠簡(jiǎn)單，適應(yīng)性強(qiáng)，清洗較為方便，處理量大，能承受高溫和高壓等優(yōu)點(diǎn)，內(nèi)*，無污染，易于清洗，占地小，易安裝。是一種技術(shù)成熟，已標(biāo)準(zhǔn)化的換熱設(shè)備。符合醫(yī)藥行業(yè)GMP要求，是一種理想的醫(yī)藥工業(yè)傳熱設(shè)備。 

1、用進(jìn)口316L制作，換熱內(nèi)管規(guī)格為Φ12×1.5mm。 

2、內(nèi)表面電化拋光，粗糙度Ra0.2μm~Ra0.4μm,與管板氬弧焊接，焊口進(jìn)行拋光處理。 

3、用珍珠棉保溫，外表面用304亞光板或拉絲處理。 

二.列管式/冷疑器的技術(shù)參數(shù)：

換熱面積1、1.5、2、2.5、3m2

換熱管長(zhǎng)度：1500mm

zui高工作壓力：1 .0Mpa

zui高工作溫度：150℃ 

傳熱系數(shù)：水—水：1100~1400W/㎡·℃　

　 水—蒸汽：2300~5700 W/㎡·℃

 三合企業(yè)工程技術(shù)部