Incoloy 825加氫高壓空冷器的加工技術的探討

王剛（哈爾濱空調股份有限公司，黑龍江 哈爾濱150000）

國內石化產業(yè)中，高硫原油的加氫高壓空冷器包括兩大類，一類是2007年之前的空冷器設備，主要材料是碳鋼，另一類是2007 年之后投入的空冷器，主要材料便是Incoloy825 材料。據(jù)調查，2007 年前高壓空冷器腐蝕泄露比例為85%，是產生非計劃停工的主要原因。825 材料由于突出的抗腐蝕性能，已經得到了業(yè)內人士的認可，在新時期高壓空冷器的制造中具有良好的應用前景。

1 高壓空冷器的結構設計

結合調查結果進行分析，空冷器泄露的主要問題包括：管箱蓋板、絲堵和墊片的硬度不符合設計要求；絲堵結構設計存在墊片過薄等不合理問題；密封配合效果較差；箱體蓋板結構易發(fā)生變形，且緊固環(huán)節(jié)不合理，導致墊片發(fā)生不均勻化的變形；825材料的加工條件、工藝要求不合理，密封效果不達標；合金材料的機械加工性能不合理。

為了有效進行上述問題的改進，具體優(yōu)化措施如下：第一、合理進行墊片厚度的增加，針對絲堵孔墊片深度進行調整，可調整為2.5mm，有效發(fā)揮墊片的承載能力，避免緊固環(huán)節(jié)對絲堵、管板等產生的損壞。第二、提高絲堵孔加工精度、垂直度，保證絲堵安裝符合同心、對中等基本要求。第三、加強絲堵、絲堵孔密封效果的匹配化處理，螺紋和孔的配合盡量滿足6H/6g要求。第四、825 材料的空冷器在訂貨環(huán)節(jié)中，針對絲堵、絲堵墊片、管板的硬度進行詳細化要求，必須確保絲堵與絲堵墊片的硬度差不低于HB25，同時要滿足蓋板硬度大于絲堵硬度的基本要求。第五、對于825材料的絲堵，從提高其硬度出發(fā)，可借助固溶技術加工方法，墊片硬度盡量降低。在材質滿足抗腐蝕要求的前提下，積極進行材料碳含量的控制，借助固溶退火工藝進行差別化處理。第六、絲堵、絲堵孔的加工中，要加權數(shù)控機床的合理應用，提高機床的加工精度。第七、管箱蓋板焊接環(huán)節(jié)中，要借助相應措施來防止其發(fā)生變形作用，提高管箱蓋板的垂直效果。第八、絲堵擰緊過程中，要合理借助力矩扳手處理，加強緊固效果，保證每個絲堵的受力均勻性。上述措施是空冷器制造廠家所能采用的舉措，可明顯解決高壓空冷設備的絲堵泄露問題。

2 Incoloy825材料和制造要求

NS1402合金材料在國外已經成為成熟的合金材料，但是國內大規(guī)模應用的時長較短，經驗并未達到成熟化水平。必須及時進行825材料的成分分析、力學性能和焊接性能的探討，結合工況條件、腐蝕程度等進行技術規(guī)定。

2.1 Incoloy825材料冶煉工藝分析

常規(guī)825 材料的冶煉工藝包括：電爐+VOD 法；真空感應爐+電渣重熔法。進口825材料多采用第一種方法，具有價格低廉的優(yōu)勢。第二種方法冶煉工藝具有成本高的特點，對于小批量生產而言具有一定優(yōu)勢。同時兼顧生產周期短、性能指標突出等優(yōu)勢，國內825 材料多采用后者進行冶煉。對825 材料而言，主要考慮要素包括：材料耐腐蝕性、焊接性能、碳含量等級等。借助825材料進行絲堵、墊片等部分的加工中，必須將碳含量控制在較低水平。不同熱處理工藝可在硬度值上進行有效調整，絲堵、墊片等加工中還要充分考慮密封性、硬度差的要求，這是避免絲堵式管箱發(fā)生泄漏的必要舉措。

2.2 空冷器管箱的焊接和制造要求

第一、管箱焊接操作分析。管箱在焊接中必須采取必要措施進行焊接變形的有效管控，尤其是管板、蓋板等部件的焊接操作。對于Incoloy825 材料而言，焊接材料一般以低氫型鎳基焊接材料為主，如ERNiCrMo-3。工藝控制中，最大焊接輸入熱量需保證低于25kJ/cm，層間溫度不可超過150℃。第二、管子和管板的焊接操作分析。管子管板焊接中建議采用強度焊加貼脹的方法，后者多以液壓脹接為主，脹度不可超宇2%，避免過度脹接導致的焊接缺陷問題。管板和管子的焊接中，盡量采用填絲焊，兩次焊接的起弧點交錯60-180°。焊接后中部焊接區(qū)域需由下一步焊接覆蓋。第三、加工制造中，建議Incoloy825材料的空冷器在專用的清潔車間進行制造。合金材料需借助高鎳合金專用磨盤進行加工，避免碳弧氣泡切割。

2.3 高壓空冷器的制造檢驗

Incoloy 825材料制造的高壓空冷器，主要檢驗要求包括：焊接前要進行滲透分析，借助丙酮、酒精等有機試劑進行清洗，焊接后還需進一步進行RT、UT、PT 檢測。高壓空冷器制造完成后，可在水壓試驗合格的條件下進行后續(xù)操作，然后進行氣密性試驗，合理進行絲堵接頭、密封面泄露狀況的檢測。最后，需在條件允許的條件下，及時對管子接頭、絲堵接頭等位置進行氦泄露檢測。

3 結語

國產高壓空冷器已經有多部成功運行的案例，投產后經歷住了考驗。其成功運行案例有效提高了石化產業(yè)、煉油產業(yè)的運行效果，是換熱設備核心技術水平的充分展現(xiàn)，同時提高了民族企業(yè)的制造水平。對國家未來空冷器的成功運行具有深遠影響，經濟效益、社會效益十分突出。