換熱器制造的質(zhì)量控制分析

劉丹

摘 要： 換熱器是工業(yè)生產(chǎn)中用來實(shí)現(xiàn)物料之間熱量傳遞過程的一種設(shè)備，殼體制造、殼體接管、換熱管與管板連接是換熱器制造過程中的三個(gè)主要控制環(huán)節(jié)，通過分析某些制造環(huán)節(jié)中的關(guān)鍵因素，提出了確保換熱器制造質(zhì)量的有效控制措施。

關(guān)鍵詞： 換熱器； 殼體； 管板； 制造質(zhì)量

換熱器在石油化工行業(yè)用途廣泛，它在生產(chǎn)裝置中可占到設(shè)備總重量的35% 以上，其中管殼式換熱器又占換熱器制造總量的70%。管殼式換熱器與其它類型換熱器相比，具有能夠承受更高壓力，整體結(jié)構(gòu)更加緊固，拆裝和維修更加方便的特點(diǎn)。隨著近幾年換熱器大型化、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)創(chuàng)新化，以及制造水平的不斷提高，嚴(yán)格換熱器制造工藝便成為決定其制造質(zhì)量的關(guān)鍵因素，也成為換熱器今后安全運(yùn)行的先決條件，本文以管殼式換熱器為例，著重分析影響制造質(zhì)量的關(guān)鍵因素及控制措施。

1.換熱器殼體制造質(zhì)量控制

殼體是換熱器的主要部件，其制造過程主要包括筒節(jié)板材下料、筒節(jié)成型和組對焊接、筒體圓度與直線度控制等。

1.1.下料工序的質(zhì)量控制

筒節(jié)下料尺寸準(zhǔn)確與否直接影響著筒節(jié)成型后的幾何尺寸。本工序的首要控制環(huán)節(jié)是對材料進(jìn)行復(fù)核，除了檢查材料標(biāo)記、規(guī)格和外觀質(zhì)量外，更重要的是檢查劃線和下料尺寸是否正確。

1.2.筒節(jié)成型和組對焊接的質(zhì)量控制

本工序是筒體制造過程中的最重要環(huán)節(jié)，它直接影響整個(gè)筒體的最終制造質(zhì)量，主要控制環(huán)節(jié)為筒節(jié)縱縫及環(huán)縫的對口錯(cuò)邊量（b） 、棱角（E） 、焊縫余高（e） 和焊縫咬邊量等。

1.2.1.筒節(jié)的縱、環(huán)焊縫對口錯(cuò)邊量及棱角控制

錯(cuò)邊量和棱角會(huì)引起筒節(jié)應(yīng)力集中，在局部產(chǎn)生附加彎曲應(yīng)力。換熱器組對完成后，整臺設(shè)備所產(chǎn)生的應(yīng)力集中不容忽視，它極大的消弱產(chǎn)品使用過程中的承載能力，所以國家標(biāo)準(zhǔn)對錯(cuò)邊量和棱角有嚴(yán)格限制。對于換熱器來說，錯(cuò)邊量和棱角的影響還不僅僅如此，它還關(guān)系到制造過程中管束拆裝和殼體的折流間隙，并由此影響到換熱效果。

棱角不僅影響到產(chǎn)品外觀，還加大了局部錯(cuò)邊量，形成交接部位形狀和尺寸突變，使用過程中產(chǎn)生壓力不均勻分布，減少換熱器使用壽命，所以棱角超標(biāo)危害極大。檢查焊接接頭形成的環(huán)向棱角（ E） ，用弦長等于1 /6Di，且不小于300mm 的內(nèi)樣板或外樣板檢查，其E 值不得大于（δs/10 + 2） mm，且不大于5mm，如果出現(xiàn)棱角超標(biāo)必須從筒節(jié)卷制，組對焊接等工序找出原因，對超標(biāo)部位進(jìn)行校正，校完后局部位置探傷檢查。

在筒節(jié)對接焊中，焊接接頭軸向形成的棱角（E） 常被忽視，此棱角多數(shù)是在筒節(jié)組對過程中形成，周向分布沒有規(guī)律，一旦形成便不易消除。所以要控制強(qiáng)力組對，減少組對變形，隨時(shí)調(diào)整徑向組對尺寸，使誤差均勻分布，避免集中到一處形成軸向棱角，檢查時(shí)用長度不小于300mm 的直尺，其E 值不得大于（δs/10+2） mm，且不大于5mm，見圖1。

圖1 軸向棱角檢查方法

1.2.2.焊縫余高（e） 和焊縫咬邊的控制

焊縫余高引起應(yīng)力集中，加劇應(yīng)力腐蝕，是疲勞裂紋的起源，焊縫余高打磨后其疲勞壽命將增加2.1～2.5 倍，但并不是所有設(shè)備都要求打磨掉焊縫余高。所以實(shí)際制造中要盡量減小焊縫余高，并盡可能使焊縫與筒節(jié)表面平齊。焊縫咬邊會(huì)消弱焊縫強(qiáng)度，引起咬邊處應(yīng)力集中，通常也是應(yīng)力腐蝕裂紋起源，特別是對于強(qiáng)度級別較高的鋼材，咬邊處危害更大、對應(yīng)力腐蝕更加敏感，應(yīng)對咬邊深度和長度加以限制。對焊縫余高及咬邊的質(zhì)量檢查，應(yīng)使用焊縫檢測尺對每條焊縫抽測8～10 點(diǎn)，并盡可能檢測其最大或最小偏差處，以其最大值和最小值記錄為該焊縫的檢查值。對于超標(biāo)部分，必須進(jìn)行修磨，若咬邊深度超標(biāo)，則必須進(jìn)行補(bǔ)焊后，再進(jìn)行修磨，直至符合要求。

1.2.3.筒體圓度及直線度控制

殼體公差（ 直徑、圓度和直線度） 將影響與折流板的制造間隙，總體直徑偏大則間隙過大，圓度超標(biāo)則局部間隙加大，這些都導(dǎo)致?lián)Q熱器中旁路流體量急劇增加。如果間隙達(dá)到10mm 以上，走捷徑的熱介質(zhì)可達(dá)10%以上，換熱器工作效率和換熱效果最高可降低20%。因此控制筒體圓度及直線度也是一關(guān)鍵要素，相關(guān)要求GB151 有明確規(guī)定。

2.接管開孔與組裝的質(zhì)量控制

接管開孔位置與組裝質(zhì)量直接影響換熱器現(xiàn)場安裝與設(shè)備管線的對接質(zhì)量，特別是更新的換熱器與舊有管線安裝時(shí)，更要求筒體接管位置精確。接管尺寸控制允差除GB151 規(guī)定外，還應(yīng)符合如下要求：（1） 接管中心線至基準(zhǔn)面的安裝尺寸允差為±6mm；（2） 接管的方位允差為± 6mm。此外，接管開孔位置正確與否，取決于正確地選擇測量基準(zhǔn)面，一般情況下測量基準(zhǔn)面與圖紙所提供的基準(zhǔn)面一致。若不能直接利用圖紙所提供的基準(zhǔn)面，則應(yīng)以圖紙所提供基準(zhǔn)面為依據(jù)，相應(yīng)地減去換熱器部位的尺寸（ 如管板、法蘭及組對間隙等尺寸） ，以得到新的測量基準(zhǔn)面，從而確定接管開孔的定位尺寸。結(jié)合制造的實(shí)際情況，則應(yīng)選擇筒節(jié)的邊緣（即B3焊縫所在平面）為測量基準(zhǔn)面。接管組裝的垂直度，應(yīng)進(jìn)行軸向和環(huán)向檢查，并記錄相應(yīng)數(shù)據(jù)，取其最大偏差值作為測量結(jié)果。對于軸向垂直度檢查，應(yīng)使用彎尺和直尺測量，對于環(huán)向垂直度檢查，應(yīng)首先確定兩個(gè)測量基準(zhǔn)點(diǎn)，該基準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)位于接管環(huán)向左右兩側(cè)并等值。

3.總結(jié)

換熱器殼體制造是控制整體質(zhì)量的第一道環(huán)節(jié)，從板材下料開始就要嚴(yán)格尺寸，減少誤差，在筒節(jié)組對和防止焊接變形階段要連續(xù)監(jiān)督和檢查，防止各種因素累積造成質(zhì)量問題。殼體接管與法蘭組對，直接關(guān)系到換熱器與現(xiàn)場管道的安裝質(zhì)量，所以進(jìn)行接管組對時(shí)要多方位檢查，保證在殼體上的角度和垂直度。

參考文獻(xiàn)：

[1]李金萍. 換熱器制造檢驗(yàn)中的幾個(gè)問題[J]. 山東化工. 2009（11）

[2]尹德江. 管板與換熱管連接結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 化學(xué)工程與裝備. 2009（01）