高壓空冷器若干技術問題探討

林寶森

（哈爾濱空調股份有限公司，黑龍江 哈爾濱 150078）

高壓空冷器是廣泛應用在石化行業、煉油行業、催化氫化過程中的配套換熱設備，在這些領域的生產過程中起著關鍵作用。近年來世界各國的加氫裂化技術都在迅速發展，對高壓空冷器的需求量不斷加大，也帶動了我國國內高壓空冷器的發展。

汽油等原料在臨氫壓力和催化劑的作用下裂變為低分子的烴類產物，如重石腦油和石腦油的過程稱為加氫裂化單元。這個過程要經過加氫反應、加氫裂化反應和輕重石腦油的分離等步驟。在整個工藝過程中，加氫裂化后的產物經過一系列高壓轉化器冷卻、冷凝后再凈高壓空冷器冷凝，最后進入高壓分離心痛和抵押分離心痛得到分離。在整個工藝中高壓空冷器發揮了重要作用。

1 高壓空冷器的設計要點

（1）根據操作介質選擇適合的鋼材來制作管箱和換熱基管。

（2）將翅片管與管板連接設計為強度脹加密封焊形式，這樣可以抵抗因振動而可能產生的疲勞破壞。

（3）合理設計矩形管箱四塊壁板間的焊接坡口形式和尺寸，以實現全焊透。

（4）在進出口溫差大于110℃時，將進、出口管箱設計成剖分式，使兩管箱間可以相對移動，以避免熱膨脹差引起翅片管與管板拉脫。

（5）在翅片管與管板連接處增設抗腐蝕性能卓越的金屬鈦管，以避免該部位由于沖蝕而產生的破壞。

（6）對矩形管箱的制造、檢驗提出嚴格的、切實可行的技術要求。

2 高壓空冷器的制造技術

2.1 制造材料的選用

高壓空冷器的使用環境決定了它對材料的嚴格要求，加氫的反應產物從反應器流出后經3～5臺高壓換熱器換熱后到達高壓空冷器，在此被進一步冷卻，使溫度降低到50℃左右。然后進入高壓分離器進行氣液分離。高壓空冷器的工作特點是：正常操作時溫度不高（200℃以下），但遇緊急放空時，會有大量未經充分換熱的高溫氣體（＞200℃）在短時間內通過空冷器。因此要求空冷器翅片管具有良好的抗沖擊性能。介質進入空冷器時溫度一般已降到200℃以下。在這一溫度下，氫氣對一般碳鋼已無明顯腐蝕作用，所以大部分高壓空冷器的管束用材均為碳鋼。氫腐蝕是氫氣在高溫下對鋼材造成損傷的長期累積過程。但也有些加氫流程會出現一些中溫操作的空冷器，其正常操作溫度大于240℃。此時碳鋼已不能抵抗氫腐蝕。因而應選取抗氫腐蝕性更好的CrMo鋼或Q345R（HIC）來制作管箱和基管。但對在苛刻工況下的空冷器管箱和換熱管，近年來也有采用雙相不銹鋼或Incolloy825等耐腐蝕性更強的材料。

2.2 焊接材料的選用

以Q345R（HIC）材質的空冷器管箱為例，因為高壓空冷器的管箱鋼板采用了HIC鋼板和H鋼板，因此所選的焊接材料要與這兩種鋼板材料相互匹配。根據NB/T47014-2011的規定，與HIC鋼材匹配的焊接材料要求含硫量小于0.01%，含磷量小于0.02%，硬度值不能大于200HB。而H鋼板所匹配的焊接材料含硫量小于0.012%，含磷量小于0.015，熔敷金屬硬度HB應小于225。焊接材料的選擇對高壓空冷器制造也起到了決定性的作用。

2.3 焊接方法的確定

空冷器的管箱內腔容積較小，使用一般的自動焊設備有些障礙，必須選擇可進行小空間、長距離的焊接設備，而且可以進行埋弧自動焊和氣體保護焊兩用的焊接設備。為了保證焊透且不燒穿，而且有利于清渣，一般采用藥芯焊絲氣體保護焊方法進行自動焊接，根據鋼板厚度確定焊接次數。

管箱承壓主焊縫的焊接方法為填角焊縫，外側焊縫的金屬鋼板采用埋弧自動焊和二氧化碳氣體保護焊，其中二氧化碳連續、均勻、適量地通入電弧區內，且通入的二氧化碳氣體必須經過去濕處理，否者將水分帶入到焊接劑中造成焊縫不理想，焊縫上會產生氣孔。其次，通入二氧化碳的過程中要保證壓力適當，如果壓力過大會將焊接劑吹散，并且影響電弧穩定燃燒，造成焊縫上留下嚴重的氣孔；如果通氣壓力過小，不能順利推動焊接劑前進，且不能保證通氣均勻。同時，焊接方法對高壓空冷器的好壞也起著至關重要的影響，高壓空冷器制造的相關單位一定要選擇最合適的、最有效的焊接技術，全方位的保證高壓空冷器的制造質量。

3 高壓空冷器的質量保證措施

在高壓空冷器制造過程中，要想提高高壓空冷器的質量就全面做好每一個相關的細節工作。首先，在制造材料選擇方面，選材的時候要嚴格的把好選材關，高壓空冷器的制造質量就一定要嚴格地控制好制造的原材料；其次，在焊接過程中要選擇恰當的焊接方式，必須選擇可進行小空間、長距離的焊接設備，而且可以進行埋弧自動焊和氣體保護焊兩用的焊接設備。為了保證焊透且不燒穿，而且有利于清渣，一般采用藥芯焊絲氣體保護焊方法進行自動焊接，根據鋼板厚度確定焊接次數，并且在焊接后正確地進行熱處理，焊接后應該保證熱處理溫度保持在675度左右為最佳，在熱處理時應該嚴格的保證處理溫度，這樣可以很大程度的提高焊接質量，進而提高高壓空冷器的質量；最后，也是最關鍵的是要嚴格的進行質量驗收，高壓空冷器制造完成以后要請相關單位進行質量驗證，務必把好這最后一關。如果高壓空冷器出現任何質量問題必須要進行處理，一定要杜絕不合格的產品上市，這不僅是對生產單位負責更為了廣大的消費者利益考慮。

結語

高壓空冷器是廣泛應用在石化行業、煉油行業、催化氫化過程中的配套換熱設備，在這些領域的生產過程中起著關鍵作用。近年來世界各國的加氫裂化技術都在迅速發展，對高壓空冷器的需求量不斷加大，也帶動了我國國內高壓空冷器的發展。

在我國全面建成小康社會和實現現代化建設，轉變經濟發展方式的關鍵時期，一定要實現全面的、可持續的發展，實現每一個行業的健康的發展。這就要求國家必須加大建設力度，加大建設力度要依靠科技發展。而其中的高壓空冷器應用的領域比較廣，它的應用對社會發展和國家的經濟發展都會起到至關重要的作用，所以國家一定要重視起來。

[1]上海石油化工總廠生產裝置技術資料匯編.芳烴聯合裝置[Z].上海：上海石油化工總廠，1984.

[3]韓崇仁，等.加氫裂化工藝與工程[M].北京：中國石化出版社，2001.