螺旋管换热器
同轴换热器
陶瓷换热器
新闻动态
苯乙烯装置进出料换热器的特点及制造点击：1739 日期：[ 2014-04-26 21:53:51 ] |
| 苯乙烯装置进出料换热器的特点及制造 戴建军1，梁启国2，潘彦军2，刘斌2，张勇2 （1.大庆石化公司，黑龙江大庆163714；2.大庆石油化工机械厂，黑龙江大庆163711） 摘要：文中阐述了苯乙烯装置进出料换热器的制造工艺。重点介绍了内孔焊接工艺的操作要点及工艺试验；挠性密封条制作；整体组装方案等。通过采取合理的机械加工、焊接及组装工艺，成功地完成了换热器的国产化制造，设备质量完全满足国外专利商工艺技术及设计图样要求。 关键词：换热器；内孔焊；国产化；挠性密封条 中图分类号：TQ051.5文献标识码：B文章编号:1671-4962（2009）04-0033-03进出料换热器（TT2202）是大庆石化公司新建1×105 kt/a苯乙烯装置的关键设备。该换热器为立式结构，总高度9 321 mm，总重29 540 kg，选用材质304 H，规格为DN2000×16 mm，该换热器上部接管与加氢反应器物料出口相连，下部与进料预热器（TT2201）、高压蒸汽发生器（TT2203）相连，组成1台三联换热器[1]。 该设备特点是工艺操作温度高，结构复杂，质量要求高，制造难度大。目前国内苯乙烯装置该结构形式的换热器都是专利商认可的国外厂商制 造，尚无国内制造先例。 该设备工艺操作与设计参数见表1。 1·设备的结构特点 设备的结构特点有4个。 （1）换热管与上管板采用对接结构，即内孔焊结构；换热管与下管板采用角接结构（强度焊加强度胀）。 （2）每块折流板上焊有挠性密封条，密封条材料特殊且厚度较薄（δ=0.8 mm，材料为800H）。 （3）折流板与壳体之间单侧间隙不得大于2.9 mm，并要求安装后进行每块折流板与筒体内壁实际间隙的测量。 （4）为减少壳体接管的焊接应力，壳程接管采用嵌入式结构。 2·材料检验及复验 进出料换热器在高温工况下运行，工作温度为638℃，所以设备全部采用了具有较高高温力学性能和抗高温蠕变性能的奥氏体不锈钢304H系列。设备主体钢板采用按ASME SA240标准生产的304H不锈钢板；换热管采用按ASME SA213标准生产的TP304H不锈钢管[2]。 所用材料必须具有生产厂提供的质量证明书，证明书的项目应符合材料订货技术条件的要求。 钢板、换热管到货后按技术条件进行了复验，具体的化学成分和力学性能见表2，3。 2.1钢板 钢板逐张按材料订货技术条件及相关标准进行检验。钢板的厚度负偏差≤0.25 mm。钢板交货状态为固溶酸洗。按YB/T5148-93《金属平均晶粒度测定法》复验钢板晶粒度，合格级别≤7级。 2.2换热管 根据外方专利商技术要求，进出料换热器采用的换热管需要外壁打磨，打磨后光洁度达到125RMS，换热管按固溶、酸洗、抛光状态供货，并按ASME SA213标准进行检验。 2.3焊材检验及复验 按相应标准和规定进行焊材到货检验和复验，焊丝做化学成分复验；焊条做化学成分和力学性能复验。 3·整体组装顺序 根据进出料换热器的结构特点，为了保证内孔焊有足够的操作空间、检验空间；挠性密封条顺利安装；折流板安装后与壳体内径实际间隙的测量这些特殊结构要求的实现，确定合理的制造安装顺序至关重要[3]。 （1）壳体上段靠近上管板处预留1段筒体，待内孔焊结束后再进行该段筒体焊接。 （2）除预留筒体外，其余段筒体成型后，与下管板组焊。 （3）利用工装架，立置进行拉杆、定距管、折流板安装。 （4）卧置进行挠性密封条焊接、检验。 （5）进行管束组装。 （6）利用工装架将设备整体立置，进行上管板与换热管的内孔焊焊接、理化检测。 （7）预留段筒体焊接，下管板与换热管焊接。 （8）组焊上、下管箱。 4·关键部件的制造要点 4.1折流板的加工 （1）折流板采用数控等离子进行整圆下料，直径方向预留10 mm的加工余量。 （2）制做钻孔模板，折流板钻孔时，均使用模板进行引孔。 （3）为提高折流板孔的加工精度，需严格进行铰孔，铰孔余量预留0.4～0.5 mm。 （4）在筒体内部与折流板对应位置测量筒体内径（每块折流板每30°做1次实际间隙的测量），根据测量结果加工折流板外径[4]。 4.2上管板（内孔焊管板）加工 （1）上管板加工顺序为：钻Φ27.53 mm孔→铰孔→加工Φ32.59 mm槽→加工Φ31.75 mm槽，管板尺寸见图1。 （2）为保证上管板的加工质量，采用数控钻床进行钻孔、绞孔，用自行设计的专用刀具完成管板加工任务，加工后管板见图2。 4.3挠性密封条的制作 挠性弹性密封板（δ=0.8 mm，材料800H）为圆环形结构且规格小（R994 mm/r971 mm，弦长337 mm），加工起来非常困难。经过多次工艺试验，利用冲床配合专用胎具完成了挠性弹性密封板的压制；焊接采用手工钨极氩弧焊自熔方式进行。 4.4嵌入式接管加工 设备接管与壳体的连接采用对接结构，这种结构降低了应力集中但增加了加工难度，为保证这些接管的加工尺寸满足设计要求，接管马鞍内侧采用3.5 m立车进行加工，外侧采用镗床配合转动盘进行加工，并制作内外弧度样板进行检验。 5·上管板与换热管内孔焊控制 5.1内孔焊工艺试验及工艺评定 “内孔焊”的焊接是自动化程度较高的技术。焊接电弧是在很深的管板孔内燃烧，与常规焊接相比，操作者无法直接观察焊接的全过程，焊接结果完全取决于预先调试确定的焊接工艺参数和焊工的操作技能水平。 由于内孔焊结构焊接过程的不可见性，苛刻的制造工艺条件及焊缝返修极为困难，所以内孔焊工序成为了整台设备制造的核心工序。通过大量的焊接工艺试验，最后确定合理的焊接工艺参数，并制定了相应的“内孔焊工艺规程”，以指导焊工实际操作。另外，按外方专利商技术要求进行了焊接工艺评定，对评定试件焊接接头进行了射线检测，并对焊缝进行了外观、厚度、拉脱强度等项目的检测，其结果均满足外方专利商技术要求。焊接参数见表4。 5.2内孔焊质量控制要点 焊接的质量控制要点有6个。 （1）换热管与管板对界面要严格保证无间隙。 （2）换热管与管板对界面及周边要保证清洁，无油污等污染。 （3）控制好钨极对中不得偏离焊缝，同时控制好间隙。 （4）设计制作合适的外保护套，对焊缝外表面进行保护。 （5）采取措施保证管内充满稳定的氩气，以保证焊缝内表面质量。 （6）对操作工进行培训，严格按工艺规程、按工序进行操作，同时做好操作工之间的配合。 5.3内孔焊接头检测 按照上述焊接工艺参数进行了实际产品的焊接，1 932根换热管焊接1次合格，合格率达到100%，其中I级口合格率达到99.84%。 焊接后，理化检测人员采用直角探头内窥镜（OLYMPUS IF6C5X1-30）对内部焊缝进行了宏观检测，结果表明内部焊缝无任何缺陷存在，表面检测合格。 焊接接头的气密试验是在宏观检测合格后进行的，由于结构的特殊性，只能焊完1根就进行气密试验，通过设计专用工装进行气密试验。经过气密检测无一渗漏，合格率达100%。 6·组装与水压试验 （1）待内孔焊工序结束后，将预留L=850 mm筒体进行装配，并对其焊缝进行超声波检测达I级合格，焊口1次合格率达100%。 （2）对另1侧换热管与管板进行焊接，焊接时注意分区跳焊，防止焊接变形。焊后对接头进行100%渗透检测，1次合格率达100%。 （3）组焊上、下管箱，理化检测。 （4）按照设计要求对换热器壳程、管程进行了水压试验，试验结果无渗漏及异常。 7·结论 通过采用合适的焊接工艺参数及焊接措施，解决了内孔焊的焊接问题，完成了进出料换热器的制造，结果满足外方专利商技术要求。内孔焊作为1种新的管与管板连接形式，可有效解决管与管板接头的应力腐蚀问题，随着制造与检验技术的发展，内孔焊接技术必将在换热器的制造中得到更加广泛的应用。 参考文献： ［1］中国机械工程学会焊接学会.焊接手册（第1卷）［M］.北京:机械工业出版社，2003：157-159. ［2］高亮.乙苯蒸汽过热器的制造［J］.压力容器，2001（4）：53-54. ［3］成大先.机械设计手册［M］.北京:化学工业出版社，2002：160-164. ［4］ASME锅炉及压力容器规范国际性规范（第2卷）［S］.中国石化出版社，2001：204-212. 作者简介：戴建军，男，高级工程师，1983年毕业于大庆石油学院化工机械专业，现从事石油化工设备技术管理工作。 |
| 上一篇：自主研制高压 换热器应用成功 | 下一篇：板式换热器的优化设计 |