管殼式換熱器制造中需要注意的問題探討

高玉林

摘 要：換熱器是煤化工行業(yè)中應(yīng)用較為普遍的一種工藝設(shè)備，在煤化工項(xiàng)目建設(shè)中，換熱器投資約占設(shè)備總投資的20%，其中固定管板式換熱器投資約占換熱器投資的70%。換熱器如果在運(yùn)行中出現(xiàn)問題，不但對工藝生產(chǎn)造成巨大損失，而且嚴(yán)重的容易釀成事故，所以換熱器的設(shè)計(jì)制造需要引起重視。本文對煤化工企業(yè)中的換熱器常見問題進(jìn)行了詳盡的分析，列舉了換熱器制作中應(yīng)注意的一些關(guān)鍵點(diǎn)，提出了換熱器制造廠家在制造中需要注意的問題。

關(guān)鍵詞：換熱器；制造；密封性；安全性

中圖分類號：TQ051.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）04-0088-01

在煤化工企業(yè)中換熱器的應(yīng)用非常廣泛，換熱器出現(xiàn)問題的話對煤化工的生產(chǎn)影響很大。為了避免管殼式換熱器在制造中出現(xiàn)問題，本文對管殼式換熱器制造中常見的問題做了總結(jié)分析，同時(shí)提出了注意事項(xiàng)。

1 換熱器運(yùn)行中出現(xiàn)問題的原因

換熱器運(yùn)行中出現(xiàn)問題的原因主要有三個(gè)方面[1]：（1）換熱器的設(shè)計(jì)選型出現(xiàn)問題。換熱器的設(shè)計(jì)選型不符合工藝要求，導(dǎo)致運(yùn)行中出現(xiàn)運(yùn)行不穩(wěn)定，不能滿足工藝要求等問題。（2）換熱器的操作不符合規(guī)定。換熱器雖然是一種常規(guī)設(shè)備，但是也需要正規(guī)的工藝操作的，冷熱端的進(jìn)出口壓力、流量、溫度都是有操作要求的，所以在操作之前一定要熟悉工藝，熟讀操作規(guī)程，避免操作失誤導(dǎo)致?lián)Q熱器運(yùn)行不穩(wěn)定甚至停機(jī)。（3）換熱器制造不符合要求。換熱器的制造有相應(yīng)的制作標(biāo)準(zhǔn)，如果制造換熱器時(shí)不符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，那么換熱器在工藝運(yùn)行中就會(huì)出現(xiàn)換熱器泄漏、換熱器短路、達(dá)不到換熱效果等問題。

2 換熱器制造過程中需要特別注意的問題

下面列舉出換熱器制造過程中需要特別注意的幾點(diǎn)[2]：

（1）換熱管材料要按相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)采購，應(yīng)有質(zhì)量合格證書。根據(jù)GB150-2011的要求，換熱管的尺寸精度等級應(yīng)選用高級精度。若換熱管出廠時(shí)只做了渦流檢查而未做水壓試驗(yàn)（注：相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)允許用渦流檢查代替水壓試驗(yàn)），對于U形換熱器還必須在彎制成形后再逐根進(jìn)行水壓試驗(yàn)合格后才能轉(zhuǎn)下道工序。同時(shí)應(yīng)特別注意的是，GB/T8163中的10、20剛和Q345D鋼管不得用于換熱管。（2）換熱器制造廠家在對管板進(jìn)行加工時(shí)經(jīng)常會(huì)擴(kuò)大管孔直徑，這樣便于穿管，減少穿管的工作強(qiáng)度。這種做法會(huì)導(dǎo)致?lián)Q熱管與管板之間的間隙增大，如果換熱管與管板采用強(qiáng)度焊的連接方式，那么換熱管與管板之間的縫隙就會(huì)導(dǎo)致?lián)Q熱器運(yùn)行時(shí)介質(zhì)大量殘留，工作時(shí)間一長，換熱管與管板的角焊縫就會(huì)被介質(zhì)腐蝕，換熱器就出現(xiàn)泄漏。所以在換熱器制造過程中，應(yīng)嚴(yán)格按照圖紙要求加工管孔直徑。（3）換熱器管板開孔要符合相應(yīng)的工序，對于固定管板式換熱器，兩端管板的管孔是相對應(yīng)的，同時(shí)折流板開孔也是相對應(yīng)的，如果開孔有偏差，換熱器將無法組裝換熱管，即使強(qiáng)行組裝成功，換熱管也是受到很大的應(yīng)力，長期運(yùn)行換熱管會(huì)出現(xiàn)斷裂，導(dǎo)致?lián)Q熱器泄漏。所以在加工管孔時(shí)要采用管板與折流板（或支撐板）疊裝一起配鉆管孔，做出相應(yīng)配對標(biāo)記及順序號。管束組件組裝時(shí)，應(yīng)保證管板，折流板（或支撐板）中心應(yīng)在同一軸心線上，且垂直于管板端面，便于順利裝配換熱管。（4）殼程筒體在制作時(shí)要嚴(yán)格控制最大直徑與最小直徑之差，其內(nèi)表面焊縫要打磨至與母材平齊，并用整圓樣板對筒體內(nèi)套裝順利通過后，再組裝管束組件。套裝管束組件應(yīng)有專用工裝吊裝，不得損傷換熱管。（5）在完成換熱管與管板的焊接時(shí)，先焊完第一道焊縫后，殼程內(nèi)通入低壓壓縮空氣對焊縫檢漏，確認(rèn)第一道焊縫無缺陷后，再進(jìn)行第二道焊縫焊接，其焊縫還可增滲透檢測以保證接頭質(zhì)量。（6）換熱管與管板焊接后要求進(jìn)行貼脹或強(qiáng)度脹接的換熱器。脹接應(yīng)采用液壓脹接、盡量不采用機(jī)械脹接，尤其雙相鋼等特殊材質(zhì)的換熱管不宜采用機(jī)械脹。液壓脹接不但能夠避免換熱管受到機(jī)械損傷，還能保證換熱管不產(chǎn)生軸向伸長。在實(shí)際運(yùn)行中，換熱管與管板連接處一直是管殼式換熱器中最薄弱的環(huán)節(jié)之一，最容易發(fā)生破壞導(dǎo)致?lián)Q熱器泄漏，其中脹管率控制不當(dāng)是主要原因之一。對不同材質(zhì)、不同規(guī)格換熱管的換熱器，凡是有貼脹或強(qiáng)度脹接要求的，必須先做同材質(zhì)、同規(guī)格的換熱管的模擬脹接試驗(yàn)。換熱管脹后分別進(jìn)行內(nèi)徑測量、水壓試驗(yàn)、拉脫試驗(yàn)及換熱管脹接后與管板換熱管孔貼合情況檢查，以便確定機(jī)械脹管時(shí)的電機(jī)功率（以電流強(qiáng)度值為準(zhǔn)），液壓脹管的液壓壓力。（7）焊接質(zhì)量是換熱器制造上的關(guān)鍵。換熱管與管板焊接時(shí)，在焊縫兩側(cè)形成熱影響區(qū)，這是焊接接頭的薄弱部位，容易產(chǎn)生殘余變形和殘余應(yīng)力，即容易形成應(yīng)力腐蝕的基本條件。若遇到腐蝕環(huán)境的影響，例如在H2S、OH-等環(huán)境中（奧氏體不銹鋼在Cl-、OH-等環(huán)境中），就會(huì)發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂，造成換熱器管接頭處泄漏。管子與管板之間的縫隙處液體的殘留，與縫隙外液體形成濃差電池，引起縫隙腐蝕，也會(huì)造成換熱管接頭處泄漏。（8）存在應(yīng)力腐蝕的換熱器，除標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求的焊接接頭等需進(jìn)行相應(yīng)熱處理外，換熱管與管板的焊接接頭也應(yīng)進(jìn)行消應(yīng)力處理。

3 結(jié)語

綜上所述，管殼式換熱器雖然是常規(guī)設(shè)備，無論從設(shè)備設(shè)計(jì)、換熱效率及制作方面都有其優(yōu)勢，但同時(shí)也有一定的特殊性。因此我們無論在設(shè)計(jì)、制作過程中都應(yīng)嚴(yán)格遵守相關(guān)的規(guī)定及要求，才能使設(shè)備的安全得以保證、功用得以發(fā)揮。

參考文獻(xiàn)

[1]李平瑾，徐道榮，主編.鋼制壓力容器焊接技術(shù)及焊工問答[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

[2]秦曉鐘，編.壓力容器用鋼手冊（二）[M].機(jī)械工業(yè)出版社，1995.