换热器

双管板换热器制造工艺

　近年来,本厂成功制造了数台固定管板式和U形管式双管板换热器。2003年我公司制造的四氯化碳装置中的急冷器是1台固定管板式换热器。换热面积为573m2,其结构见图1,技术参数见表1。

　急冷器壳体尺寸Dg1065mm×14mm×5855mm,材料为16MnR。外侧管板尺寸1210mm×60mm,内侧管板尺寸1093mm×55mm,材料均为16Mn(锻Ⅲ)。总共有1643根19mm×2mm×6100mm的换热管,材料为10号碳素钢。急冷器为双管板结构,具有一定的制造难度,现对其制造工艺进行简要介绍。

　　1双管板结构双管板是目前较新的结构,见图2。在位于换热管的端部有1块管板,称为外侧管板,兼作设备法兰,分别与换热管及管箱法兰相连接。在距换热管端部比较近的位置还有1块管板,称为内侧管板,分别与换热管及壳程相连接。外侧管板与内侧管板之间有一定的距离,用哈呋短节相连,组成不承受压力的隔离腔。双管板结构的特征是,2块管板把管程与壳程的介质*分隔开。每块外侧管板的背面均有和隔离腔相连通的位置对称的2个排泄孔。内侧管板2背面(与壳体焊接面)有12个拉杆螺孔。外侧管板1和内侧管板1组成第1组双管板,外侧管板2和内侧管板2组成第2组双管板。(1)双管板间距隔离腔不与管程、壳程相连通,不承受介质压力,但承受设备的机械载荷与热载荷。隔离腔的承载能(推荐：太阳能)力主要取决于双管板间距。对固定式双管板进行壳程水压试验时,内侧管板与换热管连接处可能存在泄漏,故在确定双管板间距时必须考虑观察、检漏所需要的zui小空间。图样中的双管板间距为13mm,根据制造经验,将其调整为50mm。

　　(2)内侧管板管孔的胀管槽尺寸内侧管板与换热管的连接质量是双管板结构制造的关键,而拉脱力与密封性能是衡量接头连接质量的主要指标。在GB151-1999《管壳式》中,胀管槽的宽度规定为3mm,但也指出,根据不同的胀接方法可以适当修改。图样中内侧管板管孔的胀管槽宽度是3mm,深度是0 5mm,第1道胀管槽距管板端面8mm,第2道胀管槽的尺寸链为8mm3mm6mm3mm。根据液压胀接经验和胀管试验,胀管槽深度仍定为0 5mm,但将胀管槽的宽度调整为5mm。第2道胀管槽的尺寸链调整为13mm5mm10mm5mm。

　　(3)管子伸出管板面长度图样中管子伸出管板面的长度是1mm,符合GB151-1999的规定。而国外进口用于高温、高压、易燃、有毒或较强腐蚀性等介质的,管子伸出管板面的长度普遍为4～5mm。结合制造尿素装置的经验以及换热管的特点,将管子伸出管板面的长度调整为3～4mm。采用氩弧焊焊接2层,管壁不允许过烧或焊通,且管头不能有咬边,保持管端圆整无缺。

　　(4)管板与管子硬度差液压胀接会使换热管发生塑性变形,管板产生弹性变形。而胀接目的是为了让换热管与管板之间获得足够的残余接触应力。因此,管板材料的屈服强度与硬度必须大于换热管材料的屈服强度与硬度。保持管板与管子之间一定的硬度差是改善胀接质量的重要途径之一,通常将硬度差控制在HB30左右。

　　2制造要点控制4块管板的同心度、平行度、扭曲度及其与壳体轴线的垂直度,可保障设备的制造质量,也可保障换热管与管板的连接性能。而确保内侧管板与换热管液压胀接的拉脱力和密封性及其检验,是保证急冷器制造质量的关键。

　　2.1壳体严格控制有关几何尺寸和方位。错边量、棱角度和无损探伤按GB150-1998规定执行,周长、圆度和直线度按GB151规定执行,壳体长度按图样规定。检查壳体两端面平行度与壳体轴线的垂直度,在两端面标出对称的十字中心线,且两端面中心线的连线(方位线)平行于壳体的轴线,该标记线是组对双管板的基准之一。用与折流板外径相等的圆盘模板工装预先检测壳体的内径与直线度,确保折流板外径和壳体内壁有一定的间隙,使管束能顺利地装入壳体。

　　2.2管板及折流板采用数控钻床钻孔,控制管孔直径、垂直度及管孔间距。为利于穿管,管板和折流板的钻孔方向应与穿管方向保持一致。按图样和GB151规定对单块管板的管孔进行检验,特别是内侧管板管孔内不允许存在贯通性的螺旋形或纵向条痕。把2组双管板分别按钻孔方向叠置,找同心,用换热管逐孔预穿。将折流板叠置钻孔,按钻孔方向逐块做顺序号和正、反面的标记。每块折流板正、反面的管孔均要仔细倒角,清除毛刺,防止穿管时损伤管子的外表面。把双管板和折流板按钻孔的方向顺序叠置,用换热管逐孔预穿。

　　2.3双管板预装清除管孔内和管板面的毛刺、铁屑、锈斑及油污等影响胀接质量的异物。将每组双管板用50mm长的定位筋板连接成1个整体,调整每组双管板的同心度、平行度和扭曲度,用换热管逐孔预穿之后,按焊接工艺分别固定焊成2组双管板。

　　2 .4管束与壳体组装在壳体内组装拉杆、折流板,并进行穿管的方法较为稳妥,有利于控制2组双管板的组装质量。使用刚出厂的外表面光滑的管子,杜绝使用有腐蚀坑的换热管。按壳体的方位线先组对第2组双管板,调整第2组双管板与壳体的垂直度和同心度。在壳体内把拉杆装于内侧管板2上,按钻孔的顺序组对折流板。每装1块折流板,就从外侧管板2密封面方向穿入梅花形的数组换热管。其目的是自然调整折流板与管板的同心度。待用螺母紧固折流板之后,可从折流板朝外侧管板2方向穿入全部换热管。换热管伸出外侧管板2的长度大于双管板间距的2倍。zui后组装第1组双管板,测量外侧管板1和内侧管板1的同心度、平行度和扭曲度及2组双管板之间距。穿入全部换热管后,以外侧管板面为基准,调整换热管伸出管板面的长度为3～4mm。双管板与换热管连接的顺序为,先胀接内侧管板与换热管,后焊接外侧管板与换热管。

　　2 .5内侧管板与换热管的液压胀接采取二次胀接法。采用胀接工艺评定试验选取的工作胀接压力进行第1次液压胀接,然后以等于或略大于第1次的胀接压力再胀接一遍。二次胀接法虽然延长了液压胀接的作业时间,却是防止双管板漏胀的有效措施。采取连续的柔性链式胀接顺序。例如从管板顶部开始,第1行从右侧开始向左侧胀接,第2行从左侧向右侧胀接,依此类推,直至管板底部胀完。为防止漏胀或重胀,在现场布置相同的管板图,逐孔胀接并做标记。根据胀接情况,要不定期地复检胀杆轴定位尺寸,确保液袋位于管板孔的胀接范围之内。

　　2 .6外侧管板与换热管焊接按焊接工艺要求,采用氩弧焊,先焊接第1层,进行压力为0 05MPa的气密性试验。然后采用氩弧焊再焊接第2层,进行100%PT查。

　　2 .7压力试验首先按图样压力进行壳程的水压试验,从隔离腔的空间检查管子与内侧管板的连接质量。壳程水压试验合格后,组焊隔离腔的哈呋短节使之成为密闭的腔体。按图样压力进行气密性试验。分别在隔离腔下方的2个排泄孔安装透明的U形管检验工装,U形管内加水,保持一定的水平液位。如若有试验气体微渗漏时,则U形管内的水平液位就会发生变化,以气密性试验时U形管内仍保持液位水平为合格。按图样要求进行壳程氨渗透试验,在隔离腔的排泄孔贴试纸,试纸不变色为合格。然后按图样要求对隔离腔进行气密性试验,zui后对管程进行水压试验和气密性试验。

　　3建议

　　(1)对固定式双管板,先把双管板固定焊成1个整体,使其成为单管板结构,然后与壳体及管束组装。在壳程水压试验合格之前,哈呋短节暂时不与双管板组焊为佳,以便直观准确地检查管子与内侧管板连接处的泄漏点。对U形管式双管板,可用短筒节代替哈呋短节,直接与双管板组焊成整体,使其成为单管板结构,组装管束。

　　(2)严格控制可能影响双管板同心度、平行度、扭曲度及胀接质量的各种因素,尽量采用工装和预装、预穿及预试验的方法。

　　(3)由于内侧管板位置特殊,内侧管板与换热管的连接必须采用液压强度胀接。胀接压力确定之前应进行胀接工艺评定试验,同时按照特殊过程的要求进行管理。

　　(4)用于高温、高压、易燃、易爆、有毒或较强腐蚀介质的,其单管板或双管板的外侧管板与换热管的连接要采用强度焊,且要根据管子直径及孔间距的不同控制管子伸出管板面的长度,通常以4～5mm为宜。

　　(5)液压胀接与机械胀接的机理*不同,因此不能用机械胀接的胀管率考核液压胀接的质量,而应用胀管工艺评定,将符合设计或标准许用拉脱力时的胀接压力或此时测量的胀管率,作为考核液压胀接质量的指标为妥。

　　(6)检验管子与双管板连接质量时,推荐采用水压试验和氨渗透试验,必要时增加0 05MPa的氦检试验。对固定管板式双管板,检验顺序为壳程、隔离腔、管程。对U形管式双管板,检验顺序为隔离腔、壳程、管程。

　　4结语近年来,按照文中工艺制造了数台双管板结构的管壳式,其质量可靠、稳定,使用至今均运行正常。

列管式/冷疑器

本公司生产的列管式/冷疑器，适用于制药和其它液体食品产品、原位清洗液和水的冷却和加热，以及某些应用中的巴氏消毒。

 一.列管式/冷疑器的结构及特性：

管壳式具有结构可靠简单，适应性强，清洗较为方便，处理量大，能承受高温和高压等优点，内*，无污染，易于清洗，占地小，易安装。是一种技术成熟，已标准化的换热设备。符合医药行业GMP要求，是一种理想的医药工业传热设备。 

1、用进口316L制作，换热内管规格为Φ12×1.5mm。 

2、内表面电化抛光，粗糙度Ra0.2μm~Ra0.4μm,与管板氩弧焊接，焊口进行抛光处理。 

3、用珍珠棉保温，外表面用304亚光板或拉丝处理。 

二.列管式/冷疑器的技术参数：

换热面积1、1.5、2、2.5、3m2

换热管长度：1500mm

zui高工作压力：1 .0Mpa

zui高工作温度：150℃ 

传热系数：水—水：1100~1400W/㎡·℃　

　 水—蒸汽：2300~5700 W/㎡·℃

 三合企业工程技术部