管殼式換熱器制造工藝分析

程龍

摘 要：管殼式換熱器是一種比較傳統的標準熱交換裝置，由于其具有較多的優點，因此在石化行業中得到了廣泛的應用。隨著工業化進程的不斷發展，對管殼式換熱器的制造質量有了更加嚴格的要求。該文對管殼式換熱器的制造工藝進行分析，希望在制造質量方面能夠得到進一步的改善。

關鍵詞：管殼式換熱器；制造工藝；材料檢驗

中圖分類號：TH12 文獻標志碼：A

管殼式換熱器又稱列管式換熱器，是以封閉在殼體中管束的壁面作為傳熱面的間壁式換熱器。與其他類型的換熱器相比，管殼式換熱器的承壓能力較強，結構較為緊固，用材比較廣泛，維修拆卸比較方便，生產成本低，能夠適應高溫高壓的生產環境，因此在石油化工領域中應用較為廣泛。在科技快速發展的時代背景下，對管殼式換熱器的制造工藝和質量也提出了更高的要求，其制造質量直接關系到工業生產的安全性，因此應該對制造工藝給予高度重視。

1 管殼式換熱器的制造工藝

1.1 材料管理與檢驗

雖然管殼式換熱器的用材比較廣泛，但是對材料的質量有較高的要求，材料的質量直接關系到換熱器的制造質量，因此要做好材料的管理和檢驗。在材料管理方面，應該嚴格區分有害成分與無害成分的材料，避免二者混放。對于達到使用壽命周期的產品，分情況對其進行回收利用或者采用適宜的工藝方法進行處理，避免對環境造成污染。

在選擇制造材料時，應該對材料的焊接試板進行拉伸、彎曲以及沖擊的力學性能試驗，每個試驗都要嚴格遵守試驗標準，為后期的制造工藝提供質量保障。在材料檢驗方面，鋼材作為主要材料，其質量和規格應該符合國家和行業規定的技術標準，其中的受壓元件以及直接與受壓元件焊接的非受壓元件用的鋼材，一定要有質量證明書。針對設備的使用條件，應該嚴格監控材料的供貨狀態，在必要的情況下，可對材料進行化學成分、機械性能以及超聲波檢驗。對于盛裝高度危害毒性介質、液化石油氣、壓力大于10 MPa的壓力容器，應該進行超聲波檢測，以確保質量符合材料要求的標準。

1.2 焊接方式

焊接是管殼式換熱器制造工藝中最為重要的環節，由于各個元件是通過焊接組合在一起的，因此焊接質量對整個制造工藝而言非常關鍵。比較常用的焊接方式有手工電弧焊、埋弧自動焊、氣體保護焊等，在制造過程中，根據所使用的材料不同，應該選擇適宜的焊接方式。手工電弧焊是應用最為廣泛的焊接方式，因其操作靈活、設備簡單，并且能夠進行全位置焊接，但是這種焊接方式的焊接質量很大程度上取決于焊工的經驗和技術水平。無論采用哪種焊接方式，都會產生一定的變形和應力，為了最大程度地避免這種危害，應該使用最好的焊接材料，根據母材選擇適宜的焊接工藝，做好工件結構和坡口處理。在焊接完成后，要做好應力消除和探傷檢測。

1.3 焊后熱處理

在焊接過程中，焊條、焊劑和空氣中的氫氣在高溫狀態下會分解成原子狀態而溶于液態金屬中，在焊縫冷卻的過程中，氫原子在鋼中的溶解度就會急劇下降，在較短的時間內氫來不及逸出就會留在焊縫的金屬中，就會導致焊縫出現延遲裂紋。為了消除焊縫的這種質量缺陷，就需要對其進行消氫處理以及焊后熱處理。消氫處理就是在焊接完成后，將焊縫加熱到規定的溫度后持續相應的時間，為氫逸出焊縫提供穩定條件，避免延遲裂紋的出現。而焊后熱處理是根據具體情況，將焊件整體或者局部加熱到規定溫度進行保溫，然后進行爐冷或者空冷。可將焊接過程中產生的應力消除或者降低，避免焊接結構出現裂紋。根據焊接部位不同，采取的熱處理方式會有一定的差異，要根據具體情況具體分析。

1.4 無損檢測

管殼式換熱器在焊接時容易在焊縫中形成一定的質量缺陷，為了避免焊接缺陷的存在，在進行組裝之前應該對其進行無損檢測。比較常用的檢測方式有磁粉檢測、滲透檢測、超聲波、射線和聲發射等，對于焊縫表面的檢測可使用滲透或者磁粉檢測，內部檢測一般會采用超聲波或者射線，但是由于射線具有較強的傳射性，不利于檢測人員的身體健康以及環境保護。因此磁記憶檢測在檢測人員中備受推崇。使用金屬磁記憶的方法，不僅能夠發現在焊接過程中存在的焊接缺陷，而且還能夠找出生成缺陷的根源，對焊接缺陷的修復以及焊接工藝的改進提供了重要的依據。通過無損檢測，能夠發現焊縫中存在的質量缺陷，避免組裝后出現質量問題。

1.5 耐壓試驗和泄漏性試驗

由于管殼式換熱器在運行過程中需要承受較大的壓力，并且具有較強的密封性，因此在組裝前應該對其進行耐壓試驗和泄露性試驗，以保證制造質量符合標準要求。耐壓試驗主要有液壓、氣壓以及氣液組合試驗，在綠色生產的背景下，采用水壓試驗可形成水路閉合，這種循環用水不僅能夠節約用水，而且還會減少廢水排放對環境造成的污染。氣密、氨滲、氦滲漏都是泄露性試驗的檢驗方法，氣密是比較常用的檢驗方法，如果盛裝介質對設備的致密性有較高的要求時，就需要使用氨滲或者氦滲漏的方法。在使用氨滲檢驗時，應該做好氨氣的排放安全，將氨氣引入水中避免發生中毒事件，對于溶解的氨水可根據生產條件進行妥善處理，或將其灌溉農田，或者蒸出氨氣回收再利用。

1.6 噴漆與包裝

為了避免換熱器發生銹蝕和腐蝕，根據管殼式換熱器使用的材料不同，應該對其進行噴漆或者酸洗處理。對于碳鋼材料的換熱器可對其進行噴漆處理，為了減少對操作人員以及環境的污染，應該在獨立的車間內進行，并且做好大氣循環和廢氣的處理措施。對于不銹鋼或者鈦制設備的表面，可采用酸洗鈍化處理，為了避免對土壤和地下水的酸性污染，應該在固定位置進行酸洗，并且用石灰對沖洗用水進行中和處理，中性水可進行再利用。為了實現綠色生產，設備的包裝盡量采用可降解性強、可重復利用的包裝，提高生產的經濟效益和生態效益。

2 管殼式換熱器制造過程中需要注意的問題

管殼式換熱器在制造的過程中還有很多需要注意的要點，下面針對幾處要點進行闡述。

（1）在加工換熱器管板和折流板時，要嚴格按照圖紙要求加工管孔直徑，嚴禁為了穿管方便而擴大管孔直徑，從而導致換熱管與管板之間的縫隙出現腐蝕泄露。如果對折流板采用劃線鉆孔，應該將管板和折流板重疊配鉆，鉆完后將折流板編號和方位圖。

（2）在焊接換熱管與管板時，第一道焊縫完成后，使用低壓壓縮空氣檢查焊縫是否存在泄露缺陷，檢查合格后再進行第二道焊縫的焊接。

（3）對于換熱管與管板的連接，主要包括強度脹、強度焊、強度脹加密封焊、強度焊加貼脹。使用強度脹時應該采用液壓脹接，盡量不使用機械脹接。液壓脹接能夠有效避免換熱管受到機械損傷，還可避免換熱管產生軸向伸長。

（4）嚴格控制殼程筒體的最大直徑與最小直徑之差，內表面的焊縫要打磨至與母材平齊，并用整圓樣板對筒體內套裝順利通過后，再組裝管束組件。套裝管束組件應有專用工裝吊裝，不得損傷換熱管。

3 結語

管殼式換熱器作為石化生產中重要的熱交換設備，一定要做好制造工藝過程中的質量控制，嚴格監控制造中的每一個環節。每道工序都要嚴格按照設計圖紙的要求執行，并且做好質量檢驗工作，避免質量缺陷的出現。隨著科技的快速發展，管殼式換熱器的制造工藝也會不斷提升，為我國工業生產的發展奠定更加堅實的基礎。

參考文獻

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