哈雷钎焊板式换热器
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板式换热器的制造

点击:2920 日期:[ 2014-04-20 00:59:04 ]
摘要:通过与法国PACKINOX公司合作完成了板式换热器壳体的国产化制造。换热器板芯为法国PACKINOX公司制造,通过设计工装顺利完成了板芯的插装工作。板式换热器的设计选材、焊接工艺评定、板芯插装、试压等设计制造过程是换热器顺利完成的关键过程,通过对关键过程工序的控制,高效优质的完成了换热器的整体制造出厂。板式换热器的顺利制造为此类换热器的国产化改造积累了经验。
    关键词:板式换热器;焊接工艺评定;板芯插装;试压
    中图分类号:TG457文献标识码:B文章编号:1001-2303(2012)04-0058-07
    0·前言
    板式换热器是一种性能高效、结构紧凑的换热设备,与管壳式换热器相比具有使用周期长、换热效率高等特点,广泛应用于石油、化工等行业。某公司制造的联合进料热交换器是一台板式换热器,是装置中的关键长周期设备,结构装配和技术要求高、制造难度大,通过焊接工艺评定以及采取切实可行的制造工艺和措施,顺利完成了产品制造。
    1·结构特点和主要技术参数
    1.1结构特点
    该联合进料热交换器是由外部壳体、内部板芯及连接部分、裙座等组成的立式换热器,装配要求高。外部壳体由球形封头、筒体、进料口、循环进口、喷淋口、物料出口、循环出口等部件组成,内部板芯为法国PACKINOX公司的专利产品,连接部分包括弯头、膨胀节,为法国PACKINOX公司供货,其外观示意如图1所示。
              
    1.2技术参数
    联合进料热交换器壳体部分根据法国PACKINOX公司提供的相应技术参数①,依据GB150-1998和《固定式压力容器安全技术监察规程》进行设计,依据GB150-1998和《固定式压力容器安全技术监察规程》确定为Ⅱ类容器。此台设备设计温度较高,其中高温部分为493℃,技术参数如表1所示。
              
    2·设计和制造关键工序
    2.1主体材料确定
    原联合进料热交换器基本为整体进口或壳体板材进口国内制造,现经国产化改造依据GB150进行设计。因此,为了使选材做到恰当、准确,将选择的国内材料牌号的化学成分和力学性能与国外材料牌号进行了对比,如表2、表3所示。

    由表2和表3可知,国产材料14Cr1MoR与国外材料SA387 Gr11 Cl2在化学成分和力学性能上基本相同,且国产材料14Cr1MoR的S、P含量要求远高于国外材料。在475℃以上的力学性能也优于国外材料。国产材料14Cr1MoR的设计温度为493℃。
    根据上述比较,最终确定板式换热器壳体的主体材料选用14Cr1MoR。为确保质量,参考法国PACKINOX公司提供的材料技术条件①,对板式换热器壳体的主体材料提出比标准更为严格的要求,以达到设备设计工况下的使用要求。
    2.1.1钢板交货状态
    正火后加速冷却+回火处理,回火温度大于等于710℃。
    2.1.2钢板化学成分
    按GB/T223进行分析,并符合如表4所示规定。
             
    钢板的回火脆化敏感性系数应符合如下要求:
    J=(Mn+Si)×(P+Sn)×104≤150,元素含量以百分数表示。
    X=(10P+4Sn+5Sb+AS)/100≤15×10-6,元素含量以10-6表示。
    元素Mn、Si的含量在满足性能要求和GB713标准的前提下,尽可能接近规定范围的下限。
    2.1.3力学性能
    (1)钢板应逐张进行力学性能试验,如表5所示。
              
    试件从满足交货状态的钢板上制取,且试件需经模拟最大或最小焊后热处理后进行试验,钢板取样部位、数量符合表6的规定。
 
    (2)壳体用钢板模拟焊后热处理的条件为:
    a.最大模拟焊后热处理PWHT(max)———热处理温度690℃±10℃,保温时间10 h;
    b.最小模拟焊后热处理PWHT(min)———热处理温度690℃±10℃,保温时间2.5 h;
    c.升温速度和降温速度小于等于100℃/h。
    2.2焊接
    确定材料的化学成分和性能要求后,为满足焊接接头对性能和成分的要求[1],对焊接用材料提出了相应要求,并进行产品生产所需要的焊接工艺评定。
    2.2.1封头拼板用焊接工艺评定
    试板材料为舞阳钢铁有限公司生产的14Cr1MoR、δ=26 mm板材,焊接材料为哈尔滨威尔焊接材料有限责任公司生产的焊丝H08CrMoG,焊剂SJ110;焊接完成试板经正火+回火热处理后,试板分两部分进行模拟焊后热处理:最大模拟焊后热处理、最小模拟焊后热处理,然后分别评定,力学性能取样数量和试验结果满足表5、表6的相关要求,试验结果如表7所示。   

    2.2.2主体用埋弧自动焊焊接工艺评定
    试板材料为舞阳钢铁有限公司生产的14Cr1MoR、
    δ=24 mm板材,焊接材料为哈尔滨威尔焊接材料有限责任公司生产的焊丝H08CrMoG、焊剂SJ110;焊接完成后试板分两部分进行模拟焊后热处理:最大模拟焊后热处理、最小模拟焊后热处理,然后分别评定,力学性能取样数量和试验结果满足表5、表6的相关要求。试验结果如表8所示。
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