一效蒸發器主要制作工藝

童明涓 陸金權

上海吳涇化工實業有限公司 （上海 200241）

工作研究

一效蒸發器主要制作工藝

童明涓 陸金權

上海吳涇化工實業有限公司 （上海 200241）

介紹了一效蒸發器的主要制作工藝，將設備的整體熱處理改為局部熱處理和脹緊率的確定，為強度脹接大口徑管子積累了經驗。

熱處理 硬度差 脹緊率

一效蒸發器是2008年上海吳涇化工實業有限公司承建的某鋁業有限公司氧化鋁二期工程中的設備：直徑2.2 m、筒體厚14 mm、總高13.7 m；筒體材料16MnR；上、下管板材料16MnR、厚70mm；管子：?54 mm×2.6mm×12000 mm，材料P265GH；工況為強堿應力腐蝕。該設備主要技術參數見表1，結構簡圖見圖1。

表1 一效蒸發器主要技術參數（Ⅰ類容器）

圖1 一效蒸發器結構簡圖

1 殼程制造工藝簡述

1.1 制造工藝路線

圖紙設計要求設備作整體熱處理，即上、下管板，管束與筒體組裝焊接后整體進行消除應力熱處理，再穿換熱管，管子與管板采用強度脹接。考慮到第一，估計熱處理后管板變形大，穿管有風險；第二，熱處理后管板與管子硬度差值不一定能保證，管子為進口管,因專利技術供方不提供質保書，只告知與20#鋼管相近，無法知道供貨硬度值。利用硬度計實際測得管板、管子的平均硬度差值為85 HB，但熱處理后管板硬度勢必降低，降至多少不清楚，而工況又決定了管子端部不允許退火處理，如果硬度差值過小，脹接效果將無法保證。以前使用僅強度脹接不超過?25mm的管子。綜合考慮，我們提出以下制造工藝路線：先對殼程筒體（所有與筒體的焊接件全部裝焊完畢）進行消除應力熱處理→下管板、拉桿、折流板、定距管與筒體裝配→下管板與筒體焊接(焊接時控制線能量)→對下管板與筒體的角焊縫進行局部消除應力熱處理（電加熱）→穿管→裝配上管板→引頭→焊接上管板(焊接時控制線能量)→對上管板與筒體的角焊縫進行局部消除應力熱處理（此時管子推出上管板）。之后測得上、下管板硬度平均下降約50HB，則硬度差約為35HB。數據顯示硬度差在范圍之內（根據經驗，一般管板與管子的硬度差選取在30～50HB之間）。

1.2 熱處理工藝

殼程整體消除應力熱處理改為筒體爐內消除應力熱處理和管子與管板焊縫局部消除應力熱處理。

1.2.1 殼體熱處理

殼程筒體由6節組成，筒體按中徑展開下料，刨邊機上刨縱、環縫焊接坡口，油壓機壓頭，卷板機軋圓,縱縫組裝時控制筒體橢圓度≤3.5mm、縱縫錯邊量≤3mm、棱角度≤3.4 mm。第一節筒體帶產品焊接試板，按焊接工藝焊接筒體縱縫和產品試板，焊后局部變形通過卷板機校圓，筒體組對焊接，控制環縫錯邊量≤3 mm、棱角度≤3.4 mm。縱、環縫按JB/T 4730—2005標準20%射線檢測，III級合格；100%磁粉檢測，Ⅰ級合格。環縫無損檢測合格后，按管口方位劃線開孔、組焊法蘭接管。整體進爐熱處理，試板同爐，爐內熱處理時為了防止筒體變形，增加了支撐工裝，在筒體內側均勻布置4個加固圈，很好地解決了熱處理時發生的變形問題。按熱處理工藝進行熱處理，熱處理試板拉伸、彎曲、沖擊試驗均合格。實際熱處理工藝曲線見圖2。

圖2 熱處理工藝曲線

1.2.2 管板與筒體的角焊縫超聲波檢測合格后采用局部熱處理

局部熱處理采用履帶式紅外線電加熱方式，將履帶式紅外線加熱器用鐵絲捆扎在管板與筒體焊縫的外側，并進行保溫。

焊縫加熱寬度為筒體側100 mm、管板側70 mm，采用耐熱纖維進行保溫，保溫寬度為筒體側500mm、管板外表面100mm。在該焊縫上均勻布置6支熱電偶，熱電偶位于焊縫中心處，用自動溫控儀進行控溫。按熱處理工藝進行熱處理，實際熱處理工藝曲線見圖3。

圖3 熱處理工藝曲線

1.3 脹緊率的確定

脹管分兩次進行，先初脹160MPa，利用液袋式脹管方法定位，然后進行機械強度脹接。

1.3.1 脹管前的準備

管子與管孔壁之間不能有雜物存在，否則脹接后不但影響脹接強度，而且也很難保證接頭的嚴密性，因此脹接前必須對管孔及管端加以清理。對已清理的管子和管孔進行尺寸測量，將個別尺寸偏大或偏小的管子和管孔進行編號、分類，以便于選配，直徑偏大的管子選配偏大的管孔。經這樣選配后便能得到比較合理的間隙，因而保證了脹接質量。

1.3.2 脹緊率的確定

為了得到良好的脹接接頭,在脹接時管子的擴脹量必須控制在一定的范圍內。當擴脹量不足（欠脹）時，不能保證接頭的脹接強度和密封性；若擴脹量過量（過脹），管孔因四周過分脹大而使孔壁失去彈性，不能對管子產生足夠的徑向壓力，導致密封性和脹接強度均相應降低，所以欠脹或過脹都不能保證質量，需選擇合適的脹緊率。資料介紹一般中低壓換熱器脹緊率可選6%～7%，經驗計算公式如下：

式中：hs——脹緊率，即管子內徑的脹大值對管壁厚度的相對百分率（%）；

d1——管子脹緊后的內徑，mm；d0——管子脹緊前的內徑，mm；

e——脹緊前管子與管孔的間隙，mm；

s——管壁厚度，mm。

按d0=48.8 mm、e=0.6mm、s=2.6mm以及hs為6%、7%分別計算管子脹緊后的內徑d1=49.71mm、49.76 mm，先試脹至49.5 mm左右時試水壓0.75 MPa滲漏明顯，再脹至49.7mm試水壓0.75MPa仍有部分滲漏。補脹至49.8mm試水壓0.75MPa管口全部合格，脹管率確定在7%左右，確保了管口的嚴密性，即殼程試水壓0.75MPa合格。

2 管程制造工藝簡述

筒體周長按封頭實際外周長確定下料尺寸，帶產品試板1件，刨邊機上刨縱、環縫焊接坡口。油壓機上壓頭，卷板機軋圓,縱縫組裝時控制筒體橢圓度≤11mm、縱縫錯邊量≤3mm、棱角度≤3.4mm。按焊接工藝焊接筒體縱縫和產品試板，焊后局部變形通過卷板機校圓，筒體與封頭組對焊接，控制環縫錯邊量≤3mm、棱角度≤3.4mm。縱、環縫按JB/T 4730—2005標準20%射線檢測，III級合格；100%磁粉檢測，Ⅰ級合格。環縫無損檢測合格后設備法蘭、法蘭接管組對焊接。整體進爐熱處理，試板同爐，熱處理工藝曲線見圖2。熱處理試板拉伸、彎曲、沖擊試驗均合格。密封面金加工，內件組裝，與殼程裝配，管程在現場試水壓0.75MPa合格。

3 結語

在不影響設備使用性能的前提下，對設備的熱處理工藝進行了修改。由于嚴密的熱處理工藝控制了管子與管板的硬度差，脹緊率適中，脹接效果好，最終各項指標都達到了圖紙要求。設備運行至今三年多，使用單位非常滿意，說明該工藝是可行的。

Major Manufacturing Process of Single Effect Evaporator

Tong Mingjuan Lu jinquan

Introduces themajormanufacturing process of single effect evaporator,in which,the overall heat treatment is rep laced by the local heat treatment and the determination of swelling rate,which accumulates experience for the expansion of large diameter pipes.

Heat-treatment;Hardness difference;Swelling rate

TQ 110.5

2013年12月

童明涓 女 1963年生 高級工程師 主要從事壓力容器制造工藝編制工作