全焊接寬通道板式換熱器設計與應用

陳靜CHEN Jing

（吉林燃料乙醇有限公司，吉林 132101）

（Jilin Fuel Alcohol Company Limited，Jilin 132101，China）

0 引言

全焊接寬通道板式換熱器是專門為處理含有大量固體顆粒、纖維懸浮物以及粘稠狀流體的加熱或冷卻而設計開發的。本文重點闡述全焊接寬通道板式換熱器的設計理念和技術要求，并通過試驗檢驗其實際應用效果。

1 技術要求

1.1 產品介紹：全焊接寬通道側流道光滑，流體流通順暢，實現了大處理量、高傳熱效率、耐壓耐溫耐磨性能、低阻力損失的換熱要求。

1.2 產品構成：全焊接寬通道板式換熱器由換熱板束、側板、夾緊板、管箱、螺栓、螺母、密封墊片、分程隔板、支座等基本元件構成。產品板束為全焊接結構，四面管箱為可拆式結構，便于拆開清洗維護。

1.3 具體產品結構形式參見此項目的外形尺寸簡圖。

圖1

1.4 框架材料為Q235-B，側板的材料為Q235-B。

1.5 側板處的密封墊片材質為三元乙丙橡膠。

1.6 流道結構

圖2 平板定距柱結構

圖3 窩狀結構

通道采用了高效平板定距柱或窩狀結構，寬通道側無觸點和其它支撐塊，保證了介質流過板片表面時很順暢，無死區，不容易產生沉積、堵塞等現象。同時由于相鄰通道內有很多觸點，使得冷介質介質通過時很容易形成湍流，從而得到較好的傳熱性能。兩種介質的流動實現純逆流，提高換熱效果。

1.7 板片間的連接方式：板片對之間采用受力形式很好的球型焊接結構，沒有采用簡單的“V”字型焊接結構，球型結構能夠有效的防止物料積聚，避免物料對板片表面棱角的磨損，同時承壓能力更強。

圖4

圖5 板對間焊接接頭型式的比較

圖6

圖7

1.8 當板片表面有超過板片厚度負偏差的凹坑、劃傷、壓痕等缺陷時應進行修磨或更換。

1.9 板片波紋深度偏差為±0.1mm。

1.10 為了更好的確保產品的使用性能、耐磨性能和焊接性能，有效的延長產品的使用壽命和降低維護成本，板片厚度為1.5mm，厚度偏差應符合相應的材料標準規定，板片成形后最薄處的厚度應不小于板片厚度的90%。

1.11 板片在裝配前進行清洗，波紋表面不應有污物。板片表面應清除沖切毛刺等。

1.12 焊接：

1.12.1 當施焊環境出現下列任一情況、且無有效防護措施時，應禁止施焊：①相對濕度大于90%；②焊件溫度低于15℃。

1.12.2 焊接工藝。受壓元件焊接工藝評定可參見NB/T 47014-2011《承壓設備焊接工藝評定》和圖樣要求制定。

1.12.3 焊接要求。①焊接接頭形式除圖中注明外，所有搭接或角接焊角高度均等于較薄件厚度。②板片間的焊接采用激光焊接方式，焊縫軌跡為圓形，焊縫寬度窄，焊縫應力和焊接變形小，激光焊不會給工件帶來任何磨損，而且能長時間穩定地工作，并且焊縫是兩種工件金屬的熔合。然后再采用縫焊的焊接方式焊接板片兩側內側縱向長焊縫，端部外側焊縫采用自動氬弧焊焊接。焊接時板片錯邊量不得大于0.5mm。③焊接前清除焊接部位的油污、雜質等。

1.12.4 焊縫質量。①焊縫余高應符合圖樣要求。②焊縫表面不得有裂紋、氣孔、弧坑和飛濺物等缺陷。

1.13 接管法蘭密封面與接管中心線的垂直度偏差必須控制在法蘭外徑的1%以內，且要保證小于3mm。法蘭或側板的螺柱（栓）孔應跨中布置。

1.14 對換熱器碳素鋼零部件外表面做防銹處理。

1.15 在換熱器金屬表面涂漆前，先將表面的油污等雜物清理干凈，防止涂抹的漆膜不均勻、起氣泡，或出現龜裂、薄弱等問題。油漆顏色為銀灰色。

1.16 組裝后，換熱器內腔應潔凈、無雜物。

1.17 全焊接寬通道板式換熱器上應設置相應的起吊結構。

2 試驗與檢驗

2.1 全焊接寬通道板式換熱器制成后必須逐臺進行液壓試驗。①在液壓試驗中，通常采用溫度高于5℃、氯離子含量少于25ppm 的水作為介質；奧氏體不銹鋼板片組裝的板式換熱器；②按照有效檢定期，選兩個量程相同（量程分別為試驗壓力的2 倍）、精度等級高于1.5 的壓力表用高于1.5 倍和高于3 倍的試驗壓力進行液壓試驗；③在液壓試驗過程中，必須在合適的位置布設排氣口。換熱器觀察面在試驗中必須始終是干燥的；④在換熱器兩側分別開展單側液壓試驗。單側試驗過程中另一側將處于無壓力狀態；⑤試驗階段升壓速度不宜過快，當壓力值達到試驗標準后保壓10～30min，繼而按照預先設定的壓力值降壓再保壓。⑥液壓試驗合格后，應放凈流道內的積水。

2.2 板片檢測

2.2.1 通過百分表測得板片波紋深度，檢測前按照下列要求布設監測點：①由板片水平對稱中心線開始，沿板片縱向每米長度應不少于3 排點（包括對稱線點），如果縱向長度達不到1m，一律按1m 的標準計算；②從板片縱向對稱中心線起，沿板片橫向檢測點間距小于或等于200mm，且至少設置2 點（包括對稱線點）。

2.2.2 每批板片抽3%，且不少于3 片來檢測波紋深度尺寸。檢測過程中，若其中一張板片達不到檢測標準，則需逐張檢查，將不達標的板片進而二次加工重新組批檢測。同一次裝卡模具、同一爐批號材料壓制的板片組成一批。

2.2.3 有下列情況之一時,應抽取一張板片用切割解剖或無損測厚法對減薄較大處進行厚度檢測：①用新模具壓制的板片；②用新材料壓制的板片；③模具更換鑲塊后壓制的板片。

2.2.4 每件板片對焊接完成后均進行0.3-0.4MPa 的氣密檢測，確保單件板片對的密封性。

2.2.5 板束焊后所有焊縫按JB4730 進行100%滲透檢測I 級合格。

2.3 接管 ①公稱直徑不小于250mm 的接管對接連接的焊接接頭，應按JB4730 進行100%射線檢測，達到Ⅲ級合格。②公稱直徑小于250mm 的接管對接連接的焊接接頭，需按圖樣規定的方法對其表面進行磁粉或滲透檢測，按JB4730 進行，達到I 級合格。

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