u型换热器
折流杆换热器
铝换热器
翅片换热器
新闻动态
浅谈板壳式换热器的特点及质量控制点击：2025 日期：[ 2014-04-26 21:53:47 ] |
| 浅谈板壳式换热器的特点及质量控制 王金涛 时晓峰 (上海众深石化设备科技有限公司,上海201203) 摘要：从板壳式换热器的特点入题,举例说明了板壳式换热器的工艺性能、设计参数、设计和结构特点,从监造的角度阐述了产品制造过程的质量控制,分析了制造过程中出现质量问题的原因,并提出了解决方案。最后分析了板壳式换热器目前的不足之处,提出了需要改进的方面。 关键词：板壳式换热器;质量控制;监造 中图分类号：TF066.2+1文献标识码:B 文章编号：1671-0711(2008)02-0025-04 板壳式换热器既具有传热效率高、结构紧凑、重量轻的优点,同时又有管壳式换热器承高压及耐高温、密封性能好、安全可靠等优点。传热板片沿流体流动方向的流道断面形状不断变化,大大加强了流动的扰动,因而能在很低的雷诺数下形成湍流,从而增加了流体的传热性能。 一、设备工艺性能 某石化公司40万t/年连续重整装置进料换热器,设备中冷态的油气混合物(重整进料)由冷流入口接管流入,经由板束下端均匀进入到每个板程流道,物料在板程流道中自下而上流动,并在流动过程中与壳程介质传热,被加热后汇集到板束上管箱并流出换热器。热态的反应出料由反应出料入口接管流入,经由板束上端壳程侧向开口均匀进入壳程的每个流道,物料在壳程流道中自上而下流动,并在流动过程中与板程介质传热,经冷却后由板束下端壳程侧向开口流出壳程。板程介质与壳程介质的流动呈纯逆流。 1.换热器工艺参数(见表1)。 2.换热器进料组成及性质。 (1)重整生成油性质:比重0.783 5。 (2)重整进料性质:比重0.729 5。 (3)氢气组成(×10-)2,见表2。 本台换热器设计参数见表3。 换热器温度操作极限:正常操作工况下,热端温差(反应出料入口温度与反应进料出口温度之差值)操作极限值80℃;非正常操作(瞬变状态)工况下,热端温差操作极限值100℃。换热器正常操作升降温速率不大于55℃/h。 二、设备的设计特点和设计参数板壳式换热器由甘肃蓝科石化设备有限责任公司采用专利技术设计。板片采用常用的RZ2板型。 三、设备的结构特点 由不锈钢波纹板组成的全焊式板束安装在壳体中,冷流进料液体经进料分配混合器与循环氢充分混合后从设备底部进入板束的板程,从设备顶部流出;热流从设备上侧开口进入板束的壳程,从设备下侧开口流出,两程流体在板束中“全逆流”换热。为解决热膨胀问题,在板束上下端部设置膨胀节。壳体采用了无泄漏密封结构型式的法兰,设备可拆。 本台换热器为立式布置,采用板壳式进料换热器结构。采用不锈钢波纹板片作为传热元件,板片间采用全焊接结构,全焊接板束装在压力容器壳内。换热器结构示意图如图1所示(将立式摆位顺时针方向旋转90°后的视图)。 换热器由下部壳体、下部膨胀节、全焊接板束、支座、上部壳体、上部膨胀节等组成。设有设备法兰,板束支撑板与设备法兰之间采用夹持、焊接密封结构。全焊接板束外部设有板束加强板,使全焊接板束可承受板壳程间压差。全焊接板束由板叠、板束加强板、板束支撑板、管箱等部件组成。为吸收全焊接板束与外部壳体及板叠与板束加强件之间的热膨胀差,在全焊接板束的上、下端均设有与外部壳体及全焊接板束同心的膨胀节。支座采用悬挂式裙座结构。壳体上下端分别开设一个检修人孔,以便于对板束进行检查及维修。 四、设备的质量控制基本流程及重点难点 1.开工前准备工作质量控制。针对本台设备的结构、性能等,仔细查阅了设计蓝图、技术协议等客户资料,编制了详细的《监造细则》,并参照相关标准审查了制造厂的以下文件资料。 (1)制造厂的《压力容器生产许可证》。 (2)制造厂针对本设备编制的《制造工艺卡》。 (3)制造厂针对本设备编制的《焊接工艺卡》,所涉及的《焊接工艺评定》以及《焊工资格证》。 2.换热板束制造质量控制。板片材料为 0Cr18Ni10Ti,由于换热板束是本台设备的核心,因此对其制造的每道工序都严格把关,确保产品质量,从以下各方面控制其质量。 (1)原材料的质量控制。在审核供货厂家《产品质量证明书》的基础上,还按卷取样复验了薄板的化学成品、机械性能等主要性能指标。 (2)薄板在压制板片前在正面覆膜,以保护板片的表面质量,在板片压制成型后按规定对压制后的板片表面进行了100%PT的抽检,确保板片在压制的过程中未出现压痕、微裂纹等缺陷,从源头上确保产品质量。 (3)板管焊接完成后做氨渗漏试验,保证了板束长缝的焊接质量,确保了单个板管无渗漏。 (4)板管叠装成板束后,待端缝、镶块、压紧板焊接完成后,对板束部件整体做氨渗漏试验,检测合格后再组焊侧板、镶块等其他部件。 (5)现场见证了膨胀节的水压试验,膨胀节安装时严格控制同心度。 (6)待板束整体组装完成,所有部件都焊接完成后,再整体做一次气密性试验,保证在板束装入筒体之前质量合格。 3.换热器壳体制造质量控制。壳体所采用材料为0Cr18Ni10Ti和20R,结构比较简单,按一般压力容器质量控制过程即可满足要求,主要质量控制点如下。 (1)原材料质量控制,参照《容规》和相关标准认真审查《产品质量证明书》。 (2)封头的成型质量、筒体的外形结构尺寸等参照GB150和相关标准检验,对于A、B类焊缝的棱角度、错边量、表面质量等严格控制,检查了筒体的直线度,审查了焊缝RT检测底片及报告。 (3)各接管的安装焊接等严格按照设计图纸认真核对,监理方现场见证;现场抽检了角焊缝的PT、MT检测,审查了所有无损检测报告。 (4)所有焊接工作完成后对壳体内壁表面的处理的喷沙、酸洗钝化质量现场检查。 4.整体组装质量控制。待板束、壳体分别制造完成后,即转入整体组装,整体组装前先清洁壳体内部,然后将板束拉入下部壳体,重点控制支撑板的位置,在板束拉的过程中注意板束不要碰撞设备法兰密封面和筒体,然后再套入上部壳体,板束整体装入后调整板束中心与筒体中心一致,保证分布器的位置尺寸,严格控制支撑板与设备法兰的连接环缝的错边量,支撑板与设备法兰焊接完成后,对密封焊缝做100%PT检测,确保焊接质量。 5.最终检测和表面处理质量控制。设备完成后检测其主要尺寸,合格后做水压试验,先对板程和壳程分别按照设计压差的压力做水压试验,试验合格后按照设计蓝图规定的试验压力对设备进行整体水压试验,加压过程中控制板程、壳程压差不超过设计压差。 所有检测完成后,修补设备表面的缺陷,对设备表面按照相关要求进行最后的处理。监理方现场检查合格后参照《技术协议》要求复核文件资料,出具《监理放行通知单》,发货。 五、检验过程中出现的问题及处理 1.原材料的质量控制。由于各种原因,目前材料制造厂在材料发货时一般都不能及时提供原材料质证书,因此对于比较重要的受压材料,设备制造厂家都会做材料复验,可以保证所用材料符合设计要求,但给原材料的及时审查造成了不便。监理方对此问题的处理大多数都是采取先检查材料复验报告,合格后允许先划线下料,再机加工等,但不允许焊接,待材料厂家提供质证书后审查合格、归档完成后再允许焊接工作开始,即保证了材料的正确使用,又不影响产品制造工期。 2.板束的质量控制。板束的焊接是在专用厂房完成的,长缝采用先电阻焊自熔一道,再用自动氩弧焊自熔封边的形式焊接而成,在焊接完成后,单个板管进行氨渗漏试验,一般情况下板管长缝方向都会出现渗漏,制造厂修补完成后再做氨渗漏试验,监理方对两次氨渗漏试验都必须现场见证;板管合格后进行板管叠装,并组装镶块,此时要严格控制板管的叠装尺寸及板管与镶块的组装间隙,否则将严重影响焊接质量并会在使用中产生较大的结构应力;叠装好的板束在镶块、侧板等部件组焊完成后需要再做一次氨渗漏检测,此次检测非常重要,监理方在现场见证时要全面仔细地检查每道焊缝,尤其是侧板和压紧板之间的角焊缝,因此现场监理应作为停止点控制,保证产品质量。 3.封头制作问题。一般情况下,设计图纸要求封头整体下料,但由于到货钢板宽度不一定满足要求,且制造厂考虑到工期问题、已到货钢板的合理使用等情况,封头可能会采用拼接。监理方发现此问题后应及时与制造厂的技术、质检、生产三部门协商,问清原因,以书面形式汇报业主。并要求制造厂对封头的拼接工艺,拼接焊缝的检测要求等尽快完善,得到制造厂及时的答复后审查的工艺要符合相关法规、标准要求。若制造厂的工艺文件中对封头板拼接焊缝在压制前不做RT要求,监理方可建议增加此检测;且在制造过程中对封头的压制、拼缝的无损检测、返修等过程进行跟踪见证。待封头压制成形后对小“R”部位要求做RT检测,若出现返修,返修后应检查外形尺寸必须符合封头标准的要求。 4.壳体制作问题。壳体在筒节与筒节、筒节与封头组对时必须按工艺要求,在组对前测量筒节封头)外周长,避免造成组焊后环缝错边量超标,监理方在现场若发现不按工艺施工则必须制止这种错误做法,向生产作业人员明确提出保证焊缝错边量和棱角度,并向质检部门发出《监理工作联络单》,要求质检人员严格控制。 5.外购膨胀节问题。制造厂是根据《技术协议》的要求自行设计膨胀节,再将设计蓝图交给膨胀节厂家生产,但大型膨胀节制造厂有时会根据用户《技术协议》的要求重新设计膨胀节的结构形式。因此,监理方在发现此问题后首先要将问题详细真实地反映给业主,在取得业主的认可后再对到货的膨胀节进行现场水压试验复验并见证,以确保产品质量;同时要求制造厂对膨胀节结构形式的变更给出书面的《设计变更单》,或报业主确认。 6.水压试验问题。水压试验是整台设备完工后最主要、也是最关键的一项检验,一般是列为停止点检验,这就要求现场监理人员在水压试验的现场见证工作必须做到严格、仔细、认真,准备工作完成后检查压力表的使用必须符合《容规》的要求、所有密封面密封完好、法兰与盲板之间的连接螺栓全部装上把紧等,合格后加压,在加压过程中注意检查是否符合工艺文件的要求(主要检查压差是否小于设计要求),并检查有无渗漏等。当压力加到试验压力的要求时保压5min,再仔细检查设备整体,查看有无渗漏。确认无渗漏后开始保压,并记时;保压足够时间后查看压力有无变化,压降的变化范围是否在压力表精度允许的变化范围之内,特别是在板程水压时一定要从膨胀节处进入壳体,仔细检查板束两端有无渗漏和积水。检查合格后确认水压试验合格,做好水压试验记录归档。 六、结论 国产的板壳式换热器还是一个比较新的产品,从设计和制造上来说都还处于研制阶段,目前换热面积在4000m2内已有成功的使用经验,但随着设备的大型化发展,产品的性能还不是很稳定,针对在监造过程中发现的问题和处理意见,应注意以下两点。 1.板壳式换热器的设计理念是基于普通管式换热器,针对换热面积的提高做了改良,今后还应该从它的使用范围的扩展、效率的提高、结构特点的优化等方面多些改进,使板壳式换热器能够适应各种工况,能够取代管式换热器。特别是目前研制的7 000m2、9 000m2大型板壳式换热器,更要使设备的整体结构设计、材料的选择、板型的设计、分布器的结构设计及制造工艺流程得到优化。 2.板壳式换热器由于板片采用厚度1.0mm以下的薄板,由于板束在设备中的重要性,因此在制造过程中对板束的焊接质量要求非常高,但针对目前的检测手段,无法对焊缝机械性能和内在质量进行100%检测,只能通过一些试验方法验证其焊接的密封性能。 |
| 上一篇：板式换热器的设计计算及其影响因素 | 下一篇：内插自振弹簧换热管流动与传热特性的数值模拟 |