換熱器

雙管板換熱器制造工藝

　近年來(lái),本廠(chǎng)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(jiàn)圖1,技術(shù)參數見(jiàn)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)?？偣灿?643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(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。

　　1雙管板結構雙管板是目前較新的結構,見(jiàn)圖2。在位于換熱管的端部有1塊管板,稱(chēng)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(chēng)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(zhì)*分隔開(kāi)。每塊外側管板的背面均有和隔離腔相連通的位置對稱(chēng)的2個(gè)排泄孔。內側管板2背面(與殼體焊接面)有12個(gè)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(zhì)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(yáng)能)力主要取決于雙管板間距。對固定式雙管板進(jìn)行殼程水壓試驗時(shí),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(shí)必須考慮觀(guān)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(jīng)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(zhì)量是雙管板結構制造的關(guān)鍵,而拉脫力與密封性能是衡量接頭連接質(zhì)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(jīng)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(cháng)度圖樣中管子伸出管板面的長(cháng)度是1mm,符合GB151-1999的規定。而國外進(jìn)口用于高溫、高壓、易燃、有毒或較強腐蝕性等介質(zhì)的,管子伸出管板面的長(cháng)度普遍為4～5mm。結合制造尿素裝置的經(jīng)驗以及換熱管的特點(diǎn),將管子伸出管板面的長(cháng)度調整為3～4mm。采用氬弧焊焊接2層,管壁不允許過(guò)燒或焊通,且管頭不能有咬邊,保持管端圓整無(wú)缺。

　　(4)管板與管子硬度差液壓脹接會(huì )使換熱管發(fā)生塑性變形,管板產(chǎn)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(zhì)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(diǎn)控制4塊管板的同心度、平行度、扭曲度及其與殼體軸線(xiàn)的垂直度,可保障設備的制造質(zhì)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(zhì)量的關(guān)鍵。

　　2.1殼體嚴格控制有關(guān)幾何尺寸和方位。錯邊量、棱角度和無(wú)損探傷按GB150-1998規定執行,周長(cháng)、圓度和直線(xiàn)度按GB151規定執行,殼體長(cháng)度按圖樣規定。檢查殼體兩端面平行度與殼體軸線(xiàn)的垂直度,在兩端面標出對稱(chēng)的十字中心線(xiàn),且兩端面中心線(xiàn)的連線(xiàn)(方位線(xiàn))平行于殼體的軸線(xiàn),該標記線(xiàn)是組對雙管板的基準之一。用與折流板外徑相等的圓盤(pán)模板工裝預先檢測殼體的內徑與直線(xiàn)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(jìn)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(shí)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(zhì)量的異物。將每組雙管板用50mm長(cháng)的定位筋板連接成1個(gè)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(jìn)行穿管的方法較為穩妥,有利于控制2組雙管板的組裝質(zhì)量。使用剛出廠(chǎng)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(xiàn)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(cháng)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(cháng)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(jìn)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(cháng)了液壓脹接的作業(yè)時(shí)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(kāi)始,第1行從右側開(kāi)始向左側脹接,第2行從左側向右側脹接,依此類(lèi)推,直至管板底部脹完。為防止漏脹或重脹,在現場(chǎng)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(jìn)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(jìn)行100%PT查。

　　2 .7壓力試驗首先按圖樣壓力進(jìn)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(zhì)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(jìn)行氣密性試驗。分別在隔離腔下方的2個(gè)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(shí),則U形管內的水平液位就會(huì )發(fā)生變化,以氣密性試驗時(shí)U形管內仍保持液位水平為合格。按圖樣要求進(jìn)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(jìn)行氣密性試驗,zui后對管程進(jìn)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(gè)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(shí)不與雙管板組焊為佳,以便直觀(guān)準確地檢查管子與內側管板連接處的泄漏點(diǎn)。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(zhì)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(jìn)行脹接工藝評定試驗,同時(shí)按照特殊過(guò)程的要求進(jìn)行管理。

　　(4)用于高溫、高壓、易燃、易爆、有毒或較強腐蝕介質(zhì)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(cháng)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(zhì)量,而應用脹管工藝評定,將符合設計或標準許用拉脫力時(shí)的脹接壓力或此時(shí)測量的脹管率,作為考核液壓脹接質(zhì)量的指標為妥。

　　(6)檢驗管子與雙管板連接質(zhì)量時(shí),推薦采用水壓試驗和氨滲透試驗,必要時(shí)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(yǔ)近年來(lái),按照文中工藝制造了數臺雙管板結構的管殼式,其質(zhì)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(chǎn)的列管式/冷疑器，適用于制藥和其它液體食品產(chǎn)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(jiǎn)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(yōu)點(diǎn)，內*，無(wú)污染，易于清洗，占地小，易安裝。是一種技術(shù)成熟，已標準化的換熱設備。符合醫藥行業(yè)GMP要求，是一種理想的醫藥工業(yè)傳熱設備。 

1、用進(jìn)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(jìn)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(shù)參數：

換熱面積1、1.5、2、2.5、3m2

換熱管長(cháng)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(yè)工程技術(shù)部