SO3蒸發(fā)器碳鋼列管的選材與安裝控制

王志剛

（武漢青江化工集團(tuán)股份有限公司，湖北武漢 430035）

SO3蒸發(fā)器是硫酸工業(yè)中生產(chǎn)延伸產(chǎn)品的關(guān)鍵設(shè)備，它的性能好壞直接影響產(chǎn)品的穩(wěn)定生產(chǎn)，一旦發(fā)生泄漏不但造成系統(tǒng)停產(chǎn)，而且更換麻煩，如殘液和煙氣置換、保溫拆除、管道脫開、設(shè)備吊裝、焊接、保溫恢復(fù)等都需進(jìn)行處理。因此，保證SO3蒸發(fā)器的質(zhì)量，提高其耐用性、延長(zhǎng)其使用壽命是一個(gè)值得重視的問題[1-2]。為了保證SO3蒸發(fā)器的質(zhì)量，根據(jù)筆者多年經(jīng)驗(yàn)，可以從碳鋼列管的選材與安裝控制采取相應(yīng)措施。

1 保證列管質(zhì)量

SO3蒸發(fā)器常用的是列管式固定板式換熱器，蒸發(fā)器內(nèi)有數(shù)量眾多的列管。在使用過程中，若其中1根列管發(fā)生泄漏，則需整體更換。因?yàn)榱泄苄孤┎幌裢鈿ば孤梢匝a(bǔ)漏；列管泄漏難以查找，也較難處理，即使進(jìn)行了相關(guān)處理，處理也不安全、不可靠，會(huì)影響其他列管。當(dāng)列管發(fā)生泄漏時(shí)，需拆下來全面徹底洗凈或重新全部換管。因此，列管的使用壽命直接關(guān)系到SO3蒸發(fā)器的使用壽命，列管的質(zhì)量尤其重要。

列管的壽命取決于其管材，SO3蒸發(fā)器列管材質(zhì)一般為碳鋼，因此應(yīng)保證鋼管的質(zhì)量。

1.1 注重鋼管來源

為了保證蒸發(fā)器內(nèi)全部換熱鋼管的質(zhì)量，首先要注重鋼管來源，建議選取來源可靠的正規(guī)無縫鋼管廠家產(chǎn)品。實(shí)地考察鋼管制造廠的實(shí)力，是否具備熱處理和缺陷檢測(cè)設(shè)備，設(shè)備是否在線正常使用，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和管理是否達(dá)到要求等。從正規(guī)鋼管制造廠家直購(gòu)，可避免選到來歷不明的管子，蒸發(fā)器用管較多，鋼管制造廠愿意制造，甚至單獨(dú)訂做，這樣的管子用于溫度高的SO3蒸發(fā)器設(shè)備質(zhì)量可靠。前期進(jìn)行充分考察，后期可作為定點(diǎn)廠家，簡(jiǎn)單省心。如果委托外部企業(yè)制作SO3蒸發(fā)器，那么可以指定委外制作企業(yè)購(gòu)買考察確認(rèn)過的無縫鋼管廠鋼管。

1.2 鋼管型號(hào)的選取

SO3蒸發(fā)器列管可采用GB 9948—2013《石油裂化用無縫鋼管》標(biāo)準(zhǔn)中的10號(hào)鋼管、20號(hào)鋼管等，這幾種型號(hào)的鋼管與其他標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)鋼管價(jià)格相差不多，目前僅存在300元/t左右的差價(jià)，比GB/T 8163—2018《 輸送流體用無縫鋼管》標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)鋼管高約300元/t，比GB 3087—2008《低中壓鍋爐用無縫鋼管》 標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)鋼管高約250元/t。為保證鋼管加工質(zhì)量，正規(guī)鋼管制造廠家對(duì)每根鋼管經(jīng)過正火及回火熱處理，渦流探傷檢測(cè)，超聲波探傷檢測(cè)，出產(chǎn)品質(zhì)量合格證明書。經(jīng)過渦流探傷、超聲波探傷檢測(cè)，有缺陷鋼管被淘汰，每根鋼管出廠合格，保證了蒸發(fā)器列管在使用過程中均勻腐蝕，避免了個(gè)別鋼管缺陷非正常腐蝕短命，消除“木桶”效應(yīng)，延長(zhǎng)蒸發(fā)器使用壽命。

1.3 選取合適的鋼管壁厚

SO3蒸發(fā)器列管宜選取4.5～5.0 mm鋼管壁厚，不建議采用像轉(zhuǎn)化工序換熱器常用的3.5 mm列管來套用。因?yàn)榭紤]蒸發(fā)器列管泄漏對(duì)生產(chǎn)影響較大，更換麻煩以及腐蝕裕量，鋼管較薄時(shí)單位面積受力和加工制造時(shí)的影響都比管壁較厚時(shí)要大；若有傷缺，有效壁厚減小，且管子兩端面還需打磨除銹，若增加1 mm，就增加了最薄弱管子的有效厚度，選取比3.5 mm厚1.0～1.5mm的無縫鋼管是合適的。根據(jù)計(jì)算，若厚度增加28.57%，使得有效腐蝕裕量不止增加28.57%，能大幅提高使用壽命，減少更換周期。

2 制作安裝過程關(guān)鍵點(diǎn)控制

SO3蒸發(fā)器在制作過程中，必須對(duì)一些關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行控制，從而消除影響列管使用壽命的一些因素。

2.1 鋼管長(zhǎng)度控制

SO3蒸發(fā)器常用的是列管兩頭管板固定式換熱器，根據(jù)換熱器列管的長(zhǎng)度，比如為4 m長(zhǎng)，考慮到實(shí)際貨車托運(yùn)，鋼管廠一般1根鋼管長(zhǎng)度會(huì)做成1根列管的2倍，至少8.005 m（含切割損失長(zhǎng)度0.005 m），運(yùn)回后自己切割分為2根。在切割的過程當(dāng)中，不論是鋼管制作廠家切割成8.005 m，還是蒸發(fā)器制作單位切割成2根4 m的列管，都可能產(chǎn)生誤差，產(chǎn)生少量切短的管子。如鋼管廠和蒸發(fā)器制作單位在切割時(shí)切管定距架固定并不牢固或者不在一塊基板上，出現(xiàn)大量切割后架子跑偏、切割機(jī)偏移和人為因素等，會(huì)出現(xiàn)少量短管，甚至斜口。1根切為2根，1段切長(zhǎng)了，剩下另一段就短了，切短會(huì)造成浪費(fèi)。需要特別注意的是，設(shè)計(jì)圖紙時(shí)管板兩端距離取4 m還是管子長(zhǎng)度取4 m整數(shù)，要確認(rèn)清楚，否則就會(huì)出錯(cuò)，因?yàn)楣茏娱L(zhǎng)度設(shè)計(jì)為4 m，管板兩端距離要小于4 m通常取3.99 m，列管露出管板5 mm；如果管板兩端距離制作時(shí)一時(shí)疏忽也做成4 m，就麻煩了，列管短了。

另外，假如蒸發(fā)器制作時(shí)鋼管出現(xiàn)了過短淘汰導(dǎo)致數(shù)量不夠，差幾根，此時(shí)不可能讓鋼管生產(chǎn)廠家為幾根再生產(chǎn)和發(fā)貨，但又必須完成蒸發(fā)器制作，這樣臨時(shí)找來代替的管子補(bǔ)上，很大可能會(huì)和前期管子不同，質(zhì)量和壁厚不能保證，就是可疑管子，就可能會(huì)影響蒸發(fā)器的壽命。因此，列管采購(gòu)除了數(shù)量上根據(jù)損耗和加工水平需有可靠備用外，以取露出管板8 mm或者10 mm來計(jì)算管長(zhǎng)都是可以的，平均露出5 mm，實(shí)際制作時(shí)很難精細(xì)檢查調(diào)整，如果是平均露出8 mm或10 mm則余量多一點(diǎn)，可避免某個(gè)環(huán)節(jié)偏差錯(cuò)誤導(dǎo)致管子短不能用的幾率，還能保證焊肉厚度有余地。如果是立式蒸發(fā)器，為了減少上封頭開口檢修時(shí)冒煙，可在上部管板上留一兩根管子露頭少點(diǎn)并特別焊接牢靠即可，以減少管板上面停用時(shí)的積酸。因此，為了保證鋼管長(zhǎng)度合適，切割鋼管的定距限位物須牢固準(zhǔn)確可靠，確保不能發(fā)生偏移，切割中途驗(yàn)證復(fù)核尺寸，做好質(zhì)量控制，使定距切下來的管長(zhǎng)相同。

2.2 監(jiān)查跟蹤列管加工安裝到位

SO3蒸發(fā)器在制作的過程中，需要監(jiān)查跟蹤列管加工安裝節(jié)點(diǎn)，若是本單位制作，監(jiān)查跟蹤較方便，委外加工就相對(duì)麻煩，但委外加工制作更需要過程驗(yàn)收，避免返工，因此更需要進(jìn)行過程控制。

過程控制重點(diǎn)在于對(duì)關(guān)鍵點(diǎn)的控制：

1）在蒸發(fā)器殼體內(nèi)部板件制作完成后才可拆開所定制的捆綁列管，查看制作現(xiàn)場(chǎng)，如果現(xiàn)場(chǎng)各種列管較多，堆放雜亂，須引起注意，因?yàn)榘徇\(yùn)切割打磨等移動(dòng)過程中存在一些偶然因素，會(huì)混入其他列管，若是列管單獨(dú)存放，沒有其他雜管則較放心。

2）對(duì)定制鋼管驗(yàn)收確認(rèn)，查看外表狀況、數(shù)量、鋼管厚度及每捆最短鋼管長(zhǎng)度等。

3）對(duì)現(xiàn)場(chǎng)切割鋼管的定距長(zhǎng)度復(fù)核并對(duì)牢固程度進(jìn)行檢查。

4）對(duì)管端除銹打磨程度進(jìn)行查看，檢查是否有過度磨損。

5）對(duì)蒸發(fā)器殼體管板兩端長(zhǎng)度復(fù)核，判斷列管能夠突出管板長(zhǎng)度是否合適。

6）鋼管加工好后開始穿管，穿管也是關(guān)鍵控制點(diǎn)。因?yàn)橛行┐┕懿僮魅藛T為了方便進(jìn)管，在鋼管剛伸進(jìn)管板孔后，習(xí)慣性地人為向下壓折將管口端折彎，這樣勢(shì)必造成鋼管應(yīng)力損傷，在硫酸轉(zhuǎn)化工序第一高溫?fù)Q熱器列管內(nèi)漏時(shí)常見到管板以下100～200 mm處先發(fā)生穿腐，除高溫原因外，與此種處理方式也有關(guān)系。因此，在穿管時(shí)便應(yīng)把關(guān)監(jiān)督，避免此種現(xiàn)象發(fā)生，要求不受力直接穿管，并講明原因。直到操作人員習(xí)慣為止，避免列管未用就發(fā)生損傷。穿管同時(shí)檢查鋼管兩頭漏出管板的長(zhǎng)度，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)采取措施，預(yù)防處理，避免完工后再處理。對(duì)過短鋼管進(jìn)行淘汰，對(duì)偏短鋼管，則作記號(hào)重點(diǎn)處理。

7）鋼管全部穿滿后再次檢查列管露出長(zhǎng)度并進(jìn)行調(diào)整，管板與鋼管之間施氬弧打底環(huán)焊和手工電弧填焊，在開始打底焊接后才可以放心離開，至此，完成全部跟蹤關(guān)鍵過程控制，確保優(yōu)質(zhì)碳鋼列管加工安裝到位。

眾所周知，煙酸濃度越低，鋼管腐蝕越快：溫度越高，腐蝕越快。筆者全程跟蹤1套過度蒸發(fā)的蒸發(fā)器，以前正常使用一年，最短使用3個(gè)月。采用上述方法后，在進(jìn)蒸發(fā)器發(fā)煙硫酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)103.5%～105.5%，長(zhǎng)期質(zhì)量分?jǐn)?shù)103.5 %，出蒸發(fā)器酸溫170～200 ℃的過度蒸發(fā)苛刻腐蝕工況下，使用2年多仍完好在用。

3 結(jié)語

通過嚴(yán)格控制列管質(zhì)量，跟蹤SO3蒸發(fā)器制作過程關(guān)鍵點(diǎn)控制，有效保證了蒸發(fā)器列管的質(zhì)量，提高SO3蒸發(fā)器的耐用性，延長(zhǎng)了其使用壽命。