沈阳特种设备检测研究院 辽宁沈阳 110035
摘要：本文首先简单阐述了双管板换热器的设备结构特点，分析了结构材料质量控制，研究了结构设计要点以及制造工艺，并在此基础上提出了几点注意事项。旨在完善双管板换热器制造模式，提升其使用安全性与稳定性。
关键词：双管板换热器；结构设计；制造工艺
一、设备结构特点：
本头塔再沸器设备是大型管壳式双管板结构换热器，规格尺寸φ2300*14，换热面积：647.3m2。设计压力MPa（壳程/管程）：0.981/FV/0.755/FV，工作压力MPa（壳程/管程）：0.588/0.108，设计温度℃（壳程/管程）214 /175，工作温度℃：壳程：170/163.3，管程：108.1/108.1，工作介质：壳程：蒸汽，管程：二氯乙烷（为中易燃、中度危害）。设备主材：换热管BFe30-1-1、内外管板16MnⅢ、设备法兰16MnⅡ、管壳程筒体、封头、膨胀节Q345R。
为确保设备在设计要求下安全有效地运行，我公司在制造过程中采取了以下主要工艺措施，保证了产品质量。
二、双管板换热器材料质量控制
1、按规定严格做好原材料、焊材、外购外协件的采购、检查、复验、验收、保管与发放、材料标记与移植等工作，以确保容器用材准确无误、具有可追溯性。
2、双管板换热器用管板、换热管、筒体、封头、法兰等主材及焊材，严格按图纸要求的材料向有信誉保证、合格的供应商采购及检验。白铜BFe30-1-1换热管应符合GB8890标准要求，其外径、壁厚允差按图样要求，管板、法兰16Mn锻件应符合JB4726-2000标准要求，Q345R钢板应符合GB713-2007标准要求。材料进厂后，由检查员对材料外观质量、标记、材质证明书等进行核对、检查、材料复验，经材料责任师确认，合格后方可入库。经检查合格的材料方可投入生产。
三、双管板换热器的制造工艺方案
本双管板换热器中筒体、封头、管板（内、外）制造、管束组装、壳体组装，换热管与内管板的强度胀及试压检漏、换热管与外管板的焊接与胀接是设备制造的关键和难点。
1、管板锻造与加工
16MnⅢ管板锻件选择有信誉保证的锻造厂家锻造，锻件符合JB4726-2000标准要求，锻件质量证明齐全，并具有合格证和监检证书。
内外管板锻件经检查合格后，严格按图样要求进行加工。为保证管板与管板之间及与所有折流板管孔同心，采用数控钻孔加工，内外管板采取“预钻孔+扩钻孔+铰孔+划槽+铰孔去毛刺”加工工艺（外管板图样要求不划槽），确保管板孔径及公差、划槽尺寸和光洁度等符合图样要求。折流板采取“预钻+扩孔+倒角”加工工艺，达到图样要求。折流板在各管孔同心情况下（管孔加芯轴定位）进行立车加工外圆达图样要求（并考虑筒体实际内径尺寸）。
为保证胀接质量，对于换热管与内管板强度胀，按液压胀需要的槽形尺寸（如内外管板13-9-8-9，深0.5-0.6），采用专用成型刀具加工胀接槽，保证槽形尺寸符合要求。管板按图样要求倒角（外管板管孔内侧倒角应适当加大以便于检漏），严格控制管板孔外侧倒角尺寸，以确保管头强度焊的焊接质量。加工后的管板、折流板进行除油、酸碱洗，检验合格后覆膜保护摆放，作好标识。
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2、换热管与内管板强度胀接，与外管板焊接、胀接
换热管与管板的联接质量直接关系到整台设备的质量及使用寿命，根据图样要求，要严格控制管子伸出长度、内管板强度胀接、外管板强度焊和贴胀的质量。
（1）换热管与内管板强度胀接
为便于换热管与内管板的强度胀试压检漏、换热管与外管板接头先只点固焊接。为减少胀管时冷作硬化产生应力腐蚀裂纹以及为保护换热管内表面不受损伤或污染，与内管板强度胀采用液袋式液压胀接。制定胀接工艺，由操作熟练的胀管工严格按胀接工艺要求胀接，严格控制胀接参数，不得欠胀和过胀。
（2）换热管与内管板强度胀接试压检漏
换热管与内管板强度胀接试压检漏是胀接质量检查的关键环节，为能准确检查出漏点，对于这台大直径设备无法直接检查到漏点，因为双管板之间积液腔已封闭。在卧置状态进行壳程气水混合试验，即壳程装一半水进行通压缩空气进行0.98MPa气密试验，在双管板之间的排气口接软管插如平静的水面下进行泄漏检查，采取排除法进行漏点检查。如果水面下有气泡产生，说明壳程上半部气腔的内管板胀接接头有漏点，通过逐渐旋转壳体来确定是哪一排换热管有漏点。对发现有漏点的一排管内管头进行补胀直到气密检查合格为止。通过实际检验，还是比较容易检查到有漏点的一排管，通过补胀达到所有内管板接头没有任何渗漏。
（3）换热管与外、内管板焊接、胀接
换热管与外、内管板焊接、胀接工序顺序：管头第1遍焊接→内管板密封强度胀→外管头第2遍焊接→壳程水压、气密试验→通过积液腔气密检查内管板接头→对积液腔做气密检查外管接头→外管头贴胀→外管头100%渗透检测→积液腔水压试验。在外管头贴胀正式胀接前，通过试验确定合理的贴胀长度、胀接压力和胀接时间等胀接参数，保证贴胀其拉脱强度不低于1MPa。制定胀接工艺，由操作熟练的胀管工严格按胀接工艺要求胀接，严格控制胀接参数，不得欠胀和过帐。换热管与管板焊接采用手工氩弧焊。
3、焊接工艺要点
（1）焊接环境：焊接应在清洁、干燥的环境中进行，温度应在15℃以上。严禁在含铁等灰尘的空气中施焊。
焊工技术：焊工应是焊接技能好，焊接质量一贯稳定的熟练焊工。焊工在施焊中应穿戴干净的皮手套和干净洁白的帆布工作服，穿绝缘工作鞋。
（2）表面防腐处理：设备碳钢表面经彻底清理、除锈，经检查合格，按图样要求喷漆。要求漆膜均匀、无起层、脱落等现象。
（3）产品检验：为了检验产品是否符合图样、标准和客户的要求，通过对生产过程的检验和试验进行有效的控制，做到未经检验或检验不合格的零部件不进行下序、不组装。
4、过程检验控制
产品在制造过程中，检验人员根据图纸、工艺及有关规程和用户的技术条件要求进行严格的检查确认，在每道工序完工后及时进行工序检验，经检查合格的工件才能转入下道工序，同时强化制造过程中的巡检工作，对可能出现的问题尽早发现和进行有效控制，对停止点的工序必须有责任人员到场签字认可才能转入下道工序。同时做好检查记录，设备制造、检验和验收应满足GB151-1999《管壳式换热器》、《容规》、JB/T4755-2006《铜制压力容器》、HG20584-1998《钢制化工容器制造技术要求》等标准。
四、结论：
本台大直径双管板换热器通过按上述制造工艺方案进行工序质量控制和严格检验，产品质量得到了有效的控制，质量性能完全符合设计图样和标准要求，目前在某化工厂安全正常运行。该台双管板换热器制造的成功，标志了某公司大型双管板换热器制造的一个新台阶，为今后同类设备制造积累了宝贵的经验。
论文作者:赵杰
论文发表刊物:《基层建设》2016年9期
论文发表时间:2016/7/27
标签：热管论文; 图样论文; 换热器论文; 强度论文; 双管论文; 工序论文; 质量论文; 《基层建设》2016年9期论文;