程龍

摘 要：管殼式換熱器是一種比較傳統(tǒng)的標準熱交換裝置，由于其具有較多的優(yōu)點，因此在石化行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。隨著工業(yè)化進程的不斷發(fā)展，對管殼式換熱器的制造質(zhì)量有了更加嚴格的要求。該文對管殼式換熱器的制造工藝進行分析，希望在制造質(zhì)量方面能夠得到進一步的改善。

關(guān)鍵詞：管殼式換熱器；制造工藝；材料檢驗

中圖分類號：TH12 文獻標志碼：A

管殼式換熱器又稱列管式換熱器，是以封閉在殼體中管束的壁面作為傳熱面的間壁式換熱器。與其他類型的換熱器相比，管殼式換熱器的承壓能力較強，結(jié)構(gòu)較為緊固，用材比較廣泛，維修拆卸比較方便，生產(chǎn)成本低，能夠適應(yīng)高溫高壓的生產(chǎn)環(huán)境，因此在石油化工領(lǐng)域中應(yīng)用較為廣泛。在科技快速發(fā)展的時代背景下，對管殼式換熱器的制造工藝和質(zhì)量也提出了更高的要求，其制造質(zhì)量直接關(guān)系到工業(yè)生產(chǎn)的安全性，因此應(yīng)該對制造工藝給予高度重視。

1 管殼式換熱器的制造工藝

1.1 材料管理與檢驗

雖然管殼式換熱器的用材比較廣泛，但是對材料的質(zhì)量有較高的要求，材料的質(zhì)量直接關(guān)系到換熱器的制造質(zhì)量，因此要做好材料的管理和檢驗。在材料管理方面，應(yīng)該嚴格區(qū)分有害成分與無害成分的材料，避免二者混放。對于達到使用壽命周期的產(chǎn)品，分情況對其進行回收利用或者采用適宜的工藝方法進行處理，避免對環(huán)境造成污染。

在選擇制造材料時，應(yīng)該對材料的焊接試板進行拉伸、彎曲以及沖擊的力學(xué)性能試驗，每個試驗都要嚴格遵守試驗標準，為后期的制造工藝提供質(zhì)量保障。在材料檢驗方面，鋼材作為主要材料，其質(zhì)量和規(guī)格應(yīng)該符合國家和行業(yè)規(guī)定的技術(shù)標準，其中的受壓元件以及直接與受壓元件焊接的非受壓元件用的鋼材，一定要有質(zhì)量證明書。針對設(shè)備的使用條件，應(yīng)該嚴格監(jiān)控材料的供貨狀態(tài)，在必要的情況下，可對材料進行化學(xué)成分、機械性能以及超聲波檢驗。對于盛裝高度危害毒性介質(zhì)、液化石油氣、壓力大于10 MPa的壓力容器，應(yīng)該進行超聲波檢測，以確保質(zhì)量符合材料要求的標準。

1.2 焊接方式

焊接是管殼式換熱器制造工藝中最為重要的環(huán)節(jié)，由于各個元件是通過焊接組合在一起的，因此焊接質(zhì)量對整個制造工藝而言非常關(guān)鍵。比較常用的焊接方式有手工電弧焊、埋弧自動焊、氣體保護焊等，在制造過程中，根據(jù)所使用的材料不同，應(yīng)該選擇適宜的焊接方式。手工電弧焊是應(yīng)用最為廣泛的焊接方式，因其操作靈活、設(shè)備簡單，并且能夠進行全位置焊接，但是這種焊接方式的焊接質(zhì)量很大程度上取決于焊工的經(jīng)驗和技術(shù)水平。無論采用哪種焊接方式，都會產(chǎn)生一定的變形和應(yīng)力，為了最大程度地避免這種危害，應(yīng)該使用最好的焊接材料，根據(jù)母材選擇適宜的焊接工藝，做好工件結(jié)構(gòu)和坡口處理。在焊接完成后，要做好應(yīng)力消除和探傷檢測。

1.3 焊后熱處理

在焊接過程中，焊條、焊劑和空氣中的氫氣在高溫狀態(tài)下會分解成原子狀態(tài)而溶于液態(tài)金屬中，在焊縫冷卻的過程中，氫原子在鋼中的溶解度就會急劇下降，在較短的時間內(nèi)氫來不及逸出就會留在焊縫的金屬中，就會導(dǎo)致焊縫出現(xiàn)延遲裂紋。為了消除焊縫的這種質(zhì)量缺陷，就需要對其進行消氫處理以及焊后熱處理。消氫處理就是在焊接完成后，將焊縫加熱到規(guī)定的溫度后持續(xù)相應(yīng)的時間，為氫逸出焊縫提供穩(wěn)定條件，避免延遲裂紋的出現(xiàn)。而焊后熱處理是根據(jù)具體情況，將焊件整體或者局部加熱到規(guī)定溫度進行保溫，然后進行爐冷或者空冷?？蓪⒑附舆^程中產(chǎn)生的應(yīng)力消除或者降低，避免焊接結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂紋。根據(jù)焊接部位不同，采取的熱處理方式會有一定的差異，要根據(jù)具體情況具體分析。

1.4 無損檢測

管殼式換熱器在焊接時容易在焊縫中形成一定的質(zhì)量缺陷，為了避免焊接缺陷的存在，在進行組裝之前應(yīng)該對其進行無損檢測。比較常用的檢測方式有磁粉檢測、滲透檢測、超聲波、射線和聲發(fā)射等，對于焊縫表面的檢測可使用滲透或者磁粉檢測，內(nèi)部檢測一般會采用超聲波或者射線，但是由于射線具有較強的傳射性，不利于檢測人員的身體健康以及環(huán)境保護。因此磁記憶檢測在檢測人員中備受推崇。使用金屬磁記憶的方法，不僅能夠發(fā)現(xiàn)在焊接過程中存在的焊接缺陷，而且還能夠找出生成缺陷的根源，對焊接缺陷的修復(fù)以及焊接工藝的改進提供了重要的依據(jù)。通過無損檢測，能夠發(fā)現(xiàn)焊縫中存在的質(zhì)量缺陷，避免組裝后出現(xiàn)質(zhì)量問題。

1.5 耐壓試驗和泄漏性試驗

由于管殼式換熱器在運行過程中需要承受較大的壓力，并且具有較強的密封性，因此在組裝前應(yīng)該對其進行耐壓試驗和泄露性試驗，以保證制造質(zhì)量符合標準要求。耐壓試驗主要有液壓、氣壓以及氣液組合試驗，在綠色生產(chǎn)的背景下，采用水壓試驗可形成水路閉合，這種循環(huán)用水不僅能夠節(jié)約用水，而且還會減少廢水排放對環(huán)境造成的污染。氣密、氨滲、氦滲漏都是泄露性試驗的檢驗方法，氣密是比較常用的檢驗方法，如果盛裝介質(zhì)對設(shè)備的致密性有較高的要求時，就需要使用氨滲或者氦滲漏的方法。在使用氨滲檢驗時，應(yīng)該做好氨氣的排放安全，將氨氣引入水中避免發(fā)生中毒事件，對于溶解的氨水可根據(jù)生產(chǎn)條件進行妥善處理，或?qū)⑵涔喔绒r(nóng)田，或者蒸出氨氣回收再利用。

1.6 噴漆與包裝

為了避免換熱器發(fā)生銹蝕和腐蝕，根據(jù)管殼式換熱器使用的材料不同，應(yīng)該對其進行噴漆或者酸洗處理。對于碳鋼材料的換熱器可對其進行噴漆處理，為了減少對操作人員以及環(huán)境的污染，應(yīng)該在獨立的車間內(nèi)進行，并且做好大氣循環(huán)和廢氣的處理措施。對于不銹鋼或者鈦制設(shè)備的表面，可采用酸洗鈍化處理，為了避免對土壤和地下水的酸性污染，應(yīng)該在固定位置進行酸洗，并且用石灰對沖洗用水進行中和處理，中性水可進行再利用。為了實現(xiàn)綠色生產(chǎn)，設(shè)備的包裝盡量采用可降解性強、可重復(fù)利用的包裝，提高生產(chǎn)的經(jīng)濟效益和生態(tài)效益。

2 管殼式換熱器制造過程中需要注意的問題

管殼式換熱器在制造的過程中還有很多需要注意的要點，下面針對幾處要點進行闡述。

（1）在加工換熱器管板和折流板時，要嚴格按照圖紙要求加工管孔直徑，嚴禁為了穿管方便而擴大管孔直徑，從而導(dǎo)致?lián)Q熱管與管板之間的縫隙出現(xiàn)腐蝕泄露。如果對折流板采用劃線鉆孔，應(yīng)該將管板和折流板重疊配鉆，鉆完后將折流板編號和方位圖。

（2）在焊接換熱管與管板時，第一道焊縫完成后，使用低壓壓縮空氣檢查焊縫是否存在泄露缺陷，檢查合格后再進行第二道焊縫的焊接。

（3）對于換熱管與管板的連接，主要包括強度脹、強度焊、強度脹加密封焊、強度焊加貼脹。使用強度脹時應(yīng)該采用液壓脹接，盡量不使用機械脹接。液壓脹接能夠有效避免換熱管受到機械損傷，還可避免換熱管產(chǎn)生軸向伸長。

（4）嚴格控制殼程筒體的最大直徑與最小直徑之差，內(nèi)表面的焊縫要打磨至與母材平齊，并用整圓樣板對筒體內(nèi)套裝順利通過后，再組裝管束組件。套裝管束組件應(yīng)有專用工裝吊裝，不得損傷換熱管。

3 結(jié)語

管殼式換熱器作為石化生產(chǎn)中重要的熱交換設(shè)備，一定要做好制造工藝過程中的質(zhì)量控制，嚴格監(jiān)控制造中的每一個環(huán)節(jié)。每道工序都要嚴格按照設(shè)計圖紙的要求執(zhí)行，并且做好質(zhì)量檢驗工作，避免質(zhì)量缺陷的出現(xiàn)。隨著科技的快速發(fā)展，管殼式換熱器的制造工藝也會不斷提升，為我國工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展奠定更加堅實的基礎(chǔ)。

參考文獻

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