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带膨胀节双管板换热器的设计问题及处理方法点击：2068 日期：[ 2014-04-26 22:06:26 ] |
| 带膨胀节双管板换热器的设计问题及处理方法 马兆泰 张建 雍兆铭 （江苏省溧阳市云龙化工设备有限公司，溧阳２１３３１１） 摘要：介绍了带膨胀节的双管板液氯汽化器由于设计疏忽所产生的问题及在制造过程中的处理方法。 关键词：膨胀节 双管板换热器 设计问题 处理方法 １ 前言 某设计单位设计的带膨胀节的双管板液氯汽化器是用于某聚氨酯（ＭＤＩ）生产线的关键设备，其结构见图１。它的使用特点是管、壳程存在一定的温差和压差，管程和壳程内的介质不允许接触，否则会使该设备迅速腐蚀而失效。所以，设计单位在设计图上对壳程、积液腔和管程的耐压试验和致密性试验提出了相应的要求，但对积液腔提出耐压试验值时疏忽了对处于壳程侧的膨胀节的平面失稳应力校核。制造过程中发现如按设计图纸要求对积液腔进行耐压试压，则壳程侧的膨胀节会产生平面失稳。后对积液腔改为氨渗漏试验，很好地解决了设备的原设计问题，该设备投入生产运行２年多，至今一切正常。 ２.主要技术参数 该设备属固定管板换热器，采用板焊结构，其中内侧管板与换热管为强度胀、外侧管板与换热管为强度焊加贴胀，换热器由带膨胀节的壳程筒体、管板、积液腔筒节和管箱等组成。壳程筒体、积液腔筒节和管箱均采用１６ＭｎＲ、管板为１６ＭｎⅢ、膨胀节为０Ｃｒ１８Ｎｉ９、换热管为２０。设备属三类中压容器，设备净重７０７０ｋｇ，其设计主要参数见表１。 ３ 设计疏忽产生的问题 设计图纸要求设备制造完毕后，按壳程、积液壳、管程顺序分别进行 ０．６２５ＭＰａ、２．１ＭＰａ、２．１ＭＰａ水压试验，都合格后管程及积液壳均进行１．６５ＭＰａ气密性试验。最后，壳程和积液壳还应参照ＨＧ２０５８４－１９９８附录Ａ“Ｂ法”进行氨渗漏试验。在实际制造过程中，当壳程经０．６２５ＭＰａ水压试验合格后，对积液壳按壳程充水并保压０．９５ＭＰａ、积液壳水压压力升至１．６ＭＰａ 保压３０ 分钟，检查内外侧管头及其他焊缝均无泄漏和异常（压力表指示值稳定）。在这一过程中使积液腔及壳体交替升压，维持内侧管头承受的压力始终在小于０．６５ＭＰａ范围内。但在积液壳内压力由 １．６ ＭＰａ 升压至２．１ＭＰａ保压的过程中，发现内侧管头有泄漏（积液壳的压力表指示值有下降趋势）。由于对外侧管头必须经２．１ＭＰａ水压试验，经分析首先按ＧＢ１５１和ＳＷ６ 计算程序用１．０５ＭＰａ 试验压力值对壳程进行强度校核，如能满足则对内侧强度胀管头加大胀接力，将设计图纸原壳程水压试验值０．６２５ＭＰａ改为１．０５ＭＰａ再重新对壳程进行水压试验。但当我们用膨胀节的实际投料厚度７．７５ｍｍ代入ＳＷ６程序计算，结果是该膨胀节的平面失稳压力为１．０１ＭＰａ，即发现处于壳程侧的ＺＤＬ１０００－１．０－１×８×１（Ｔ）膨胀节在 １．０５ＭＰａ 试验压力下将产生平面失稳。 ４ 处理方法 针对该设备处于壳程侧的膨胀节不能满足原设计对积液壳的水压试验要求的问题，以及当时设备除部分试验和油漆还没有完成外，其余已全部制造完工的实际状况。经分析及根据我公司以往制造类似设备的经验并征得原设计单位的同意，将该设备的试验要求改为：ａ．壳程进行０．６２５ＭＰａ水压试验；ｂ．管程进行２．１ＭＰａ水压试验合格后，再进行 １．６５ ＭＰａ 气密性试验；ｃ．对积液壳参照ＨＧ２０５８４－１９９８附录Ａ“Ｂ法”进行氨渗漏试验，具体采用的氨渗漏试验参数见表２。 采取的检查方法为在积液壳氨渗漏试验保压时，将管箱卸掉及壳程仅保留一个管口敞开，分别在外侧管头和敞开管口上敷以浸渍石蕊试液的白纱布，观察检查用白纱布上有无红色斑点出现，在整个保压期间如无红色斑点出现即为合格。 ５ 结论 ５．１ 设计管程设计压力大于壳程压力的带膨胀节双管板换热器过程中，在确定外侧管头试验压力时，应全面考虑壳程各个组成元件的极限应力。 ５．２ 该换热器原设计要求的试验需７个步骤，经分析及根据我公司以往制造类似设备的经验并征得原设计单位的同意，实际试验仅采用４个步骤。所以，设计中对这类设备各个腔、承压元件或密封面确定试验压力和试验方法时，在保证产品质量及使用性和安全性的前提下，还应充分考虑到方便制造、检验等的经济性。 ５．３ 本文所采用氨渗漏试验替代液压试验的方法仅适用于特定的条件，至于选用怎样的氨渗漏试验压力、氨浓度、保压时间能替代多少压力的液压试验，还有待进一步探讨。 |
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