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固定折流板换热器的制造技术和解决方案点击：1684 日期：[ 2014-04-26 22:00:18 ] |
| 固定折流板换热器的制造技术和解决方案 钟 杰， 黎伟宏， 陈孙艺 (中国石化茂名石化机械厂，茂名市525024) 摘要：固定管板换热器中折流板与简体内壁焊接的结构能有效防止设备运行中管束的振动损伤，介绍了在对采用这种结构的某进口固定管板换热器进行国产化制造的过程中，由于结构空间限制所必须的制造技术。 关键词：换热器； 折流板； 管束振动 中图分类号：TQ051．5 文献标识码：A 文章编号：1009—3281(2006)05-0019-03 某化工装置中的汽一汽换热器为立式固定管板不锈钢换热器，设计压力为2．334 MPa，设计温度为262℃ ，公称直径DN1 400，高约1400 mm，共有23块折流板，为进口设备。设备运行一段时间后，换热管和折流板会因为振动而严重磨损，因此该设备采用所有折流板与简体焊接的方法来保证设备的长期稳定运行。 为了实现该设备的国产化，设计单位对其进行了重新设计，使其材料、制造、检验符合国内有关标准，特别强调了折流板与简体的焊接要求。 1 换热器结构和制造难点 换热器简图如图1所示。该换热器壳体厚度为16 mm，折流板厚度为16miD_，折流板外径为西1 392mm，按照固定管板换热器的一般制造方法，管束的穿管组装是在简体外进行的，这样做穿管容易，等管束的一端管板与折流板穿好管后，再装入简体，组焊管板与简体并组装另一端管板。该设备要求所有折流板除缺口部分外都需与简体焊接，焊角高为6mill，而其折流板的缺口弓形圆缺高度仅有22l mm，无法容纳人的进出，这样折流板就无法在简体外用拉杆组装好后再装入简体内整体组焊，使如何组装管束穿管成为制造难点。 2 制造方案分析 2．1 方案一 从壳程简体的一端开始组焊第一块折流板，组焊好后穿管，穿完后操作者从另一端进入简体组焊第二块折流板，组焊好后继续对第二块折流板穿管，穿完后又组焊第三块折流板，依此类推，逐步组焊好所有折流板后，再组焊管板，完成管束的组装穿管工作，如图2所示，图中数字表示折流板组焊顺序。 优点：步步为营，逐步推进，若在穿管过程中出现换热管无法穿人管孔的问题或其它问题可及时采取措施处理。 缺点：只能在管束穿管前在简体内组焊折流板，而弓形折流板的圆弧部分与简体组焊后其位置必然会向焊缝一侧窜动，与之错排的相邻折流板在与筒体组焊后则会向另一侧窜动，对应的换热管孔就会错开，当总共23块折流板在约12 m的简体内组焊完后，同一条换热管在不同的折流板上对应的管孔将不在一条直线上，而是处于一条“之”字形曲线上，这将使穿管几乎不可能做到。另外，穿管过程中露在简体外的约12 m长、共2 221条管如何按布管方位支承的问题没有解决。 2．2 方案二 在折流板加工好后再对其剪切一次，使弓形圆缺高度达到450 mm，然后在简体外利用拉杆及其螺母将所有折流板组装好，再装人简体进行折流板与简体的组焊工作，此时操作者从外侧折流板的缺口进入简体组焊内侧折流板时，不但要组焊折流板与筒体，还须将原折流板第二次切去的部分组焊回来，依此方法，组焊好所有折流板，然后在简体外穿管。 优点：折流板在简体外组装，操作方便，而且折流板用拉杆组装后还可组装少许不影响后续组焊的换热管，使折流板架刚性更大，与简体组焊后更不易窜动。 缺点：成品折流板剪切后再焊回，降低了质量，而且筒体内组焊空间狭小，无法保证组对焊接质量。另外，此方案属设计修改，还须征得设计单位的同意。 2．3 方案三 (1)先将简体中间的一块折流板与筒体组焊好； (2)将该折流板一侧相邻的一块折流板放人筒体组焊位置； (3)用一部分换热管进行试穿，主要是折流板 中间两排垂直的管和外圈的管来定位管孔，若因管孔不对中而穿不进，则调整未焊的折流板直至所有管孔对中； (4)组焊该折流板与简体，因试穿的外圈换热管阻碍施焊，在将折流板与简体点焊定位后需抽出外圈换热管，再进行折流板与筒体的连续焊； (5)将中间折流板另一侧相邻的一块折流板放人简体组焊位置； (6)用同样的方法在保证管孔对中后组焊简体与折流板； (7)又用同样方法组焊原先一侧相邻的一块折流板； (8)依此类推，用试穿管后再抽出的方法将中间折流板两侧的折流板交替组焊到简体上，如图3所示，图中数字表示折流板组焊顺序； (9)所有折流板组焊完后，在简体外一根根地穿管，组装好管束。 优点：靠实际穿管检验来确保折流板组焊后管孔仍能对中，而且在每焊好一块折流板后就进行穿管检验，确保管孑L对中后，才组焊下一块折流板，防止了23块折流板与简体组焊后管孔对中偏差逐渐累积放大。另外，该方案采用了先组焊中间折流板，再交替组焊两边折流板的方法，避免了管孔对中偏差从筒体一侧开始逐渐累积放大到另一侧，减小了对中偏差。由于穿管是在简体外一根根地进行，也有效解决了穿管时约12m长、共2 221条管如何按布管方位支承的问题。 缺点：每焊一块折流板都需穿管后再抽出，工作量较大，工期较长。 3 最终方案的确定和实施 通过上述分析，方案三虽然工作量较大，但是能确保穿管顺利进行而又不降低折流板质量，因此，我们确定了方案三为最终方案来实施。制造过程首先采取了下列5点措施： (1)筒节的卷制、组焊偏差必须严格控制，简体同一断面上的最大最小内径差应不大于4 mill，简体直线度偏差应不大于6 mm，简体环焊缝的内部余高须打磨至与简体内壁平齐。 (2)须制定特殊钻孔工艺，严格保证管板、折流板的管孔同心，在管板、折流板加工完后，须将其叠在一起用管试穿，以保证管孔同心。 (3)在筒节上开孔和组焊接管及其他垫板时，须采取加支撑等防止简体变形以至不圆度超差的措施。 (4)管束组装前简体的支撑采用标准鞍式支座均布支撑，且数量不少于4个，以防止组装管束时由于重力而导致支撑处简体局部变形。 (5)穿管前应将换热管头部毛刺磨去，组焊折流板与简体应采用二氧化碳保护焊或氩弧焊等焊接变形量较小的焊接方法，折流板经试穿定位后应将折流板与简体问的所有间隙用薄钢板塞紧后再施焊，以防止折流板在焊接时窜动。然后才按方案三进行管束组装。由于精心准备，严格施工，使穿管工作顺利进行，成功完成了该国产化设备的制造。 4 结论 进口固定管板换热器中折流板与简体焊接的结构能有效防止设备运行中管束的振动，这种换热器结构的成功国产化制造，使我们推广设计制造这种结构的换热器，逐步取代进口成为可能，我们在该结构的国产化制造攻关中也积累了经验，提高了制造水平。 |
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