雙管板換熱器制造工藝

　近年來,本廠成功制造了數臺固定管板式和U形管式雙管板換熱器。2003年我公司制造的四氯化碳裝置中的急冷器是1臺固定管板式換熱器。換熱面積為573m2,其結構見圖1,技術參數見表1。

　急冷器殼體尺寸Dg1065mm×14mm×5855mm,材料為16MnR。外側管板尺寸1210mm×60mm,內側管板尺寸1093mm×55mm,材料均為16Mn(鍛Ⅲ)。總共有1643根19mm×2mm×6100mm的換熱管,材料為10號碳素鋼。急冷器為雙管板結構,具有一定的制造難度,現對其制造工藝進行簡要介紹。

　　1雙管板結構雙管板是目前較新的結構,見圖2。在位于換熱管的端部有1塊管板,稱為外側管板,兼作設備法蘭,分別與換熱管及管箱法蘭相連接。在距換熱管端部比較近的位置還有1塊管板,稱為內側管板,分別與換熱管及殼程相連接。外側管板與內側管板之間有一定的距離,用哈呋短節相連,組成不承受壓力的隔離腔。雙管板結構的特征是,2塊管板把管程與殼程的介質*分隔開。每塊外側管板的背面均有和隔離腔相連通的位置對稱的2個排泄孔。內側管板2背面(與殼體焊接面)有12個拉桿螺孔。外側管板1和內側管板1組成第1組雙管板,外側管板2和內側管板2組成第2組雙管板。(1)雙管板間距隔離腔不與管程、殼程相連通,不承受介質壓力,但承受設備的機械載荷與熱載荷。隔離腔的承載能(推薦：太陽能)力主要取決于雙管板間距。對固定式雙管板進行殼程水壓試驗時,內側管板與換熱管連接處可能存在泄漏,故在確定雙管板間距時必須考慮觀察、檢漏所需要的zui小空間。圖樣中的雙管板間距為13mm,根據制造經驗,將其調整為50mm。

　　(2)內側管板管孔的脹管槽尺寸內側管板與換熱管的連接質量是雙管板結構制造的關鍵,而拉脫力與密封性能是衡量接頭連接質量的主要指標。在GB151-1999《管殼式》中,脹管槽的寬度規定為3mm,但也指出,根據不同的脹接方法可以適當修改。圖樣中內側管板管孔的脹管槽寬度是3mm,深度是0 5mm,第1道脹管槽距管板端面8mm,第2道脹管槽的尺寸鏈為8mm3mm6mm3mm。根據液壓脹接經驗和脹管試驗,脹管槽深度仍定為0 5mm,但將脹管槽的寬度調整為5mm。第2道脹管槽的尺寸鏈調整為13mm5mm10mm5mm。

　　(3)管子伸出管板面長度圖樣中管子伸出管板面的長度是1mm,符合GB151-1999的規定。而國外進口用于高溫、高壓、易燃、有毒或較強腐蝕性等介質的,管子伸出管板面的長度普遍為4～5mm。結合制造尿素裝置的經驗以及換熱管的特點,將管子伸出管板面的長度調整為3～4mm。采用氬弧焊焊接2層,管壁不允許過燒或焊通,且管頭不能有咬邊,保持管端圓整無缺。

　　(4)管板與管子硬度差液壓脹接會使換熱管發生塑性變形,管板產生彈性變形。而脹接目的是為了讓換熱管與管板之間獲得足夠的殘余接觸應力。因此,管板材料的屈服強度與硬度必須大于換熱管材料的屈服強度與硬度。保持管板與管子之間一定的硬度差是改善脹接質量的重要途徑之一,通常將硬度差控制在HB30左右。

　　2制造要點控制4塊管板的同心度、平行度、扭曲度及其與殼體軸線的垂直度,可保障設備的制造質量,也可保障換熱管與管板的連接性能。而確保內側管板與換熱管液壓脹接的拉脫力和密封性及其檢驗,是保證急冷器制造質量的關鍵。

　　2.1殼體嚴格控制有關幾何尺寸和方位。錯邊量、棱角度和無損探傷按GB150-1998規定執行,周長、圓度和直線度按GB151規定執行,殼體長度按圖樣規定。檢查殼體兩端面平行度與殼體軸線的垂直度,在兩端面標出對稱的十字中心線,且兩端面中心線的連線(方位線)平行于殼體的軸線,該標記線是組對雙管板的基準之一。用與折流板外徑相等的圓盤模板工裝預先檢測殼體的內徑與直線度,確保折流板外徑和殼體內壁有一定的間隙,使管束能順利地裝入殼體。

　　2.2管板及折流板采用數控鉆床鉆孔,控制管孔直徑、垂直度及管孔間距。為利于穿管,管板和折流板的鉆孔方向應與穿管方向保持一致。按圖樣和GB151規定對單塊管板的管孔進行檢驗,特別是內側管板管孔內不允許存在貫通性的螺旋形或縱向條痕。把2組雙管板分別按鉆孔方向疊置,找同心,用換熱管逐孔預穿。將折流板疊置鉆孔,按鉆孔方向逐塊做順序號和正、反面的標記。每塊折流板正、反面的管孔均要仔細倒角,清除毛刺,防止穿管時損傷管子的外表面。把雙管板和折流板按鉆孔的方向順序疊置,用換熱管逐孔預穿。

　　2.3雙管板預裝清除管孔內和管板面的毛刺、鐵屑、銹斑及油污等影響脹接質量的異物。將每組雙管板用50mm長的定位筋板連接成1個整體,調整每組雙管板的同心度、平行度和扭曲度,用換熱管逐孔預穿之后,按焊接工藝分別固定焊成2組雙管板。

　　2 .4管束與殼體組裝在殼體內組裝拉桿、折流板,并進行穿管的方法較為穩妥,有利于控制2組雙管板的組裝質量。使用剛出廠的外表面光滑的管子,杜絕使用有腐蝕坑的換熱管。按殼體的方位線先組對第2組雙管板,調整第2組雙管板與殼體的垂直度和同心度。在殼體內把拉桿裝于內側管板2上,按鉆孔的順序組對折流板。每裝1塊折流板,就從外側管板2密封面方向穿入梅花形的數組換熱管。其目的是自然調整折流板與管板的同心度。待用螺母緊固折流板之后,可從折流板朝外側管板2方向穿入全部換熱管。換熱管伸出外側管板2的長度大于雙管板間距的2倍。zui后組裝第1組雙管板,測量外側管板1和內側管板1的同心度、平行度和扭曲度及2組雙管板之間距。穿入全部換熱管后,以外側管板面為基準,調整換熱管伸出管板面的長度為3～4mm。雙管板與換熱管連接的順序為,先脹接內側管板與換熱管,后焊接外側管板與換熱管。

　　2 .5內側管板與換熱管的液壓脹接采取二次脹接法。采用脹接工藝評定試驗選取的工作脹接壓力進行第1次液壓脹接,然后以等于或略大于第1次的脹接壓力再脹接一遍。二次脹接法雖然延長了液壓脹接的作業時間,卻是防止雙管板漏脹的有效措施。采取連續的柔性鏈式脹接順序。例如從管板頂部開始,第1行從右側開始向左側脹接,第2行從左側向右側脹接,依此類推,直至管板底部脹完。為防止漏脹或重脹,在現場布置相同的管板圖,逐孔脹接并做標記。根據脹接情況,要不定期地復檢脹桿軸定位尺寸,確保液袋位于管板孔的脹接范圍之內。

　　2 .6外側管板與換熱管焊接按焊接工藝要求,采用氬弧焊,先焊接第1層,進行壓力為0 05MPa的氣密性試驗。然后采用氬弧焊再焊接第2層,進行100%PT查。

　　2 .7壓力試驗首先按圖樣壓力進行殼程的水壓試驗,從隔離腔的空間檢查管子與內側管板的連接質量。殼程水壓試驗合格后,組焊隔離腔的哈呋短節使之成為密閉的腔體。按圖樣壓力進行氣密性試驗。分別在隔離腔下方的2個排泄孔安裝透明的U形管檢驗工裝,U形管內加水,保持一定的水平液位。如若有試驗氣體微滲漏時,則U形管內的水平液位就會發生變化,以氣密性試驗時U形管內仍保持液位水平為合格。按圖樣要求進行殼程氨滲透試驗,在隔離腔的排泄孔貼試紙,試紙不變色為合格。然后按圖樣要求對隔離腔進行氣密性試驗,zui后對管程進行水壓試驗和氣密性試驗。

　　3建議

　　(1)對固定式雙管板,先把雙管板固定焊成1個整體,使其成為單管板結構,然后與殼體及管束組裝。在殼程水壓試驗合格之前,哈呋短節暫時不與雙管板組焊為佳,以便直觀準確地檢查管子與內側管板連接處的泄漏點。對U形管式雙管板,可用短筒節代替哈呋短節,直接與雙管板組焊成整體,使其成為單管板結構,組裝管束。

　　(2)嚴格控制可能影響雙管板同心度、平行度、扭曲度及脹接質量的各種因素,盡量采用工裝和預裝、預穿及預試驗的方法。

　　(3)由于內側管板位置特殊,內側管板與換熱管的連接必須采用液壓強度脹接。脹接壓力確定之前應進行脹接工藝評定試驗,同時按照特殊過程的要求進行管理。

　　(4)用于高溫、高壓、易燃、易爆、有毒或較強腐蝕介質的,其單管板或雙管板的外側管板與換熱管的連接要采用強度焊,且要根據管子直徑及孔間距的不同控制管子伸出管板面的長度,通常以4～5mm為宜。

　　(5)液壓脹接與機械脹接的機理*不同,因此不能用機械脹接的脹管率考核液壓脹接的質量,而應用脹管工藝評定,將符合設計或標準許用拉脫力時的脹接壓力或此時測量的脹管率,作為考核液壓脹接質量的指標為妥。

　　(6)檢驗管子與雙管板連接質量時,推薦采用水壓試驗和氨滲透試驗,必要時增加0 05MPa的氦檢試驗。對固定管板式雙管板,檢驗順序為殼程、隔離腔、管程。對U形管式雙管板,檢驗順序為隔離腔、殼程、管程。

　　4結語近年來,按照文中工藝制造了數臺雙管板結構的管殼式,其質量可靠、穩定,使用至今均運行正常。

列管式/冷疑器

本公司生產的列管式/冷疑器，適用于制藥和其它液體食品產品、原位清洗液和水的冷卻和加熱，以及某些應用中的巴氏消毒。

 一.列管式/冷疑器的結構及特性：

管殼式具有結構可靠簡單，適應性強，清洗較為方便，處理量大，能承受高溫和高壓等優點，內*，無污染，易于清洗，占地小，易安裝。是一種技術成熟，已標準化的換熱設備。符合醫藥行業GMP要求，是一種理想的醫藥工業傳熱設備。 

1、用進口316L制作，換熱內管規格為Φ12×1.5mm。 

2、內表面電化拋光，粗糙度Ra0.2μm~Ra0.4μm,與管板氬弧焊接，焊口進行拋光處理。 

3、用珍珠棉保溫，外表面用304亞光板或拉絲處理。 

二.列管式/冷疑器的技術參數：

換熱面積1、1.5、2、2.5、3m2

換熱管長度：1500mm

zui高工作壓力：1 .0Mpa

zui高工作溫度：150℃ 

傳熱系數：水—水：1100~1400W/㎡·℃　

　 水—蒸汽：2300~5700 W/㎡·℃

 三合企業工程技術部