一次機五段后冷卻器高壓管箱隔膜密封結構設計

陳孫藝，李志海，鐘經山

(1. 茂名重力石化裝備股份公司，廣東 茂名 525024； 2. 廣東石油化工學院 廣東省石化裝備故障診斷重點實驗室，廣東 茂名 525000； 3. 廣東石油化工學院 廣東省石油化工裝備工程技術研究中心，廣東 茂名 525000； 4. 中海殼牌石油化工有限公司，廣東 惠州 516086)

文獻【1】報道了某超高壓聚乙烯裝置一次機五段后冷卻器E-6645管箱分程隔板在開車后2年多時間發生4次斷裂失效的分析及處理措施，指出失效的根本原因是介質的脈沖作用引起隔板疲勞失效，同時下游的緊急放空與氣體介質中攜帶的液體進一步使隔板受到沖擊，2種因素共同導致了最終的斷裂失效。據報道，該冷卻器是型號為DEU的4管程U形管束結構，主要設計參數見表1。原始設計隔板兩側的壓差為0.07 MPa，為了保證密封效果和抵御往復式壓縮機的脈沖作用，管箱與其端部人孔蓋板之間的密封墊片采用焊接結構。本文將對這種有別于傳統密封形式而綜合了隔膜密封和焊接密封兩方面優點的設計結構進行分析。

表1 高壓換熱器設計參數

1 墊片結構功能分析

由文獻【1】可知，該冷卻器管束、管板和管箱是一體化結構，如圖1所示。其管箱直徑不大，屬于GB/T 151—2014《熱交換器》中圖6-7的D型特殊高壓管箱，端部設計成無法蘭的敞開結構，以便兼做人孔使用；厚壁圓筒端部的螺紋孔用于栽絲緊固端蓋；圓筒端部和端蓋之間的隔膜密封墊是在傳統環形密封墊的基礎上增設中間隔膜組合而成的。

圖1 高壓冷卻器管束

該密封最重要的結構是針對脈沖作用所設計的球面拱形隔膜，其可以隨著脈動負荷在拱形與平板形之間彈性變化。……