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        管殼式換熱器制造工藝分析

        2019-05-21 04:54:04程龍
        中國新技術(shù)新產(chǎn)品 2019年8期
        關(guān)鍵詞:制造工藝

        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

        [1]吳讓建.管殼式換熱器故障分析及維修處理[J].中國石油和化工標準與質(zhì)量,2018,38(17):32-33.

        [2]和凱.管殼式換熱器整體焊后熱處理變形的原因分析[J].石油和化工設(shè)備,2018,179(5):72-73.

        [3]劉俊成.管殼式換熱器泄漏原因分析及改進設(shè)計思路[J].民營科技,2018,224(11):74.

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