化工冷卻器制造工藝及管束套裝技術研究

孫楷楨 歐凡強 王健

摘 ?要：化工冷卻器制造工藝及管束套裝技術對設備的制造成本、制造周期、制造質(zhì)量、運行安全性及可靠性等方面具有重要影響，而換熱器本身具有結構復雜的特性，這在一定程度上增加了設備制造的難度。此外，化工設備的制造工藝作為制定檢修改造方案的重要參考，對化工冷卻器的后期維護有重要意義，在社會各方對設備制造質(zhì)量要求日益提高的背景下，化工設備制造工藝的重要性日漸突出。對此，本文將對化工冷卻器制造工藝及管束套裝技術進行分析，以促進化工冷卻器制造質(zhì)量的提升。

關鍵詞：化工冷卻器;制造工藝;管束套裝技術

冷卻器屬于化工裝置中的換熱設備，需要長時間穩(wěn)定、可靠地運行，其制造質(zhì)量必須滿足這一要求。化工冷卻器制造工藝及管束套裝技術對設備的制造成本、制造周期、制造質(zhì)量、運行安全性及可靠性等方面具有重要影響，同時也可作為制定檢修改造方案的重要參考，對化工冷卻器的后期維護有重要意義。由于換熱器本身具有結構復雜的特性，這在一定程度上增加了設備制造的難度，制造廠的相關人員需對冷卻器的制造工藝與管束套裝技術有深入研究，以便提高冷卻器的制造質(zhì)量，降低制造成本和制造周期。對此，本文將從五個方面對化工冷卻器制造工藝及管束套裝技術進行分析。

一、化工冷卻器制造方案總體設計

在進行化工冷卻器制造方案總體設計時，應按以下步驟進行：首先明晰冷卻器的制造要求，如化工冷卻器屬類、總重、變徑段尺寸、殼體厚度、材質(zhì)以及換熱管等各方面信息，再根據(jù)制造廠的設備、制造能力、制造經(jīng)驗等制定制造方案，確定需外購的零件與需外協(xié)的工序;其次是確定設備制造中的關鍵點，從冷卻器的結構可以看出，冷卻器的制造關鍵點在于殼體變徑段的加工成型和換熱管管束的制造及套裝;再次是確定殼體變徑段的制造方案，主要是四件變徑折邊封頭，考慮制造成本，可以選擇先沖壓成橢圓封頭，再通過小端直徑開孔反邊成型的方法對四件變徑折邊封頭進行加工。最后是管束套裝，一般而言，針對于芯體管束的組裝多采用臥式拉引整體套裝技術和殼體外開式穿管完成組裝焊接工作[1]。

二、化工冷卻器變徑段制造計算分析

若冷卻器變徑折邊封頭采用的是先沖壓橢圓封頭后開孔的方式進行，針對于變徑段制造計算分析，需注意以下幾方面：一是橢圓封頭的毛坯下料直徑計算，一般以等面積展開為原理，借助微積分方法進行計算推導，也可根據(jù)經(jīng)驗公式進行計算;二是橢圓封頭翻邊直段高度計算，若將成型變徑段折邊封頭改變?yōu)闄E圓封頭，需要先對封頭的翻邊高度進行計算確認;三是翻邊開孔直徑的計算，一般以等面積展開為原理，假定翻邊后的面積無明顯變化，再進行翻邊開孔直徑的計算[2]。

三、化工冷卻器殼體制造工藝流程

化工冷卻器殼體制造工藝流程，主要分為以下步驟：一是變徑段折邊封頭與筒節(jié)的組對，一般采用清根后雙側焊接，保證全焊透;二是導流筒制造，在導流筒制造完成之后，應先將其放入殼體內(nèi)，再與變徑段折邊封頭進行焊接，受空間結構所限，采用單面焊雙面成型;三是設備法蘭與橢圓封頭管箱的組焊成型;四是殼體長度方向余量的加工，提前測量換熱管實際長度和管板實際厚度，考慮殼體與管板環(huán)縫收縮余量，通過計算確定殼體長度，根據(jù)計算結果去除殼體長度方向余量，并加工坡口;五是接管法蘭的裝焊，應當將各個接管法蘭組對焊接在殼體之上，并將導流筒防沖板和殼體進行組裝焊接。

四、化工冷卻器管束制造流程與套裝

在殼體外完成管束的制造。首先應當將帶有拉桿孔的管板固定于工作臺V形架上，并使用型鋼或鋼管在管板兩側臨時吊耳位置點焊固定，作為支撐。依次安裝拉桿、定距管、折流板以及雙排換熱管，在此過程中使用試穿管進行試穿，同時調(diào)整折流板位置。在所有折流板就位后，將拉桿的螺母擰緊點焊，然后進行換熱管穿管，穿管時在管板端保留長度約500mm的換熱管。

管束套裝一般采用臥式拉引整體套裝技術。首先將殼體固定于軌道一側，使用吊車將管束放入殼內(nèi)并保持約一半長度在殼體內(nèi)，吊裝時使用吊帶，精心選擇吊點，吊裝時應緩慢進行，避免損傷換熱管。然后用手拉葫蘆拉引法完成最終的套裝工作，將殼體與管板點焊固定。在套裝完成之后，再組裝另一塊管板，保證管孔方位對正后，點焊固定，完成所有換熱管穿管后，焊妥管板與殼體的焊縫。調(diào)整換熱管伸出管板長度，去除換熱管管端余量，依次對所有換熱管進行管子管板焊和貼脹[3]。

五、化工冷卻器水壓試驗

水壓試驗是檢驗化工冷卻器性能的重要試驗。化工冷卻器水壓試驗，應按以下步驟進行。

首先進行殼程水壓試驗。先將管口進行封閉，充滿水后，再安裝壓力表、打壓管路以及水壓泵等。在設備內(nèi)溫度達到要求后，緩緩升壓至設計壓力，保壓10min進行檢查。繼續(xù)升壓至水壓試驗壓力，保壓30min，然后降壓至設計壓力，并進行檢查，無滲漏、異響或可見變形方為合格。水壓試驗合格后再降壓至零并排空水;

然后進行管程水壓試驗。管程水壓試驗與殼程水壓試驗類似，但因換熱管的存在，充水過程應緩慢進行，確保換熱管內(nèi)無殘存空氣，以免影響后續(xù)升壓過程。在水壓試驗合格后，排水過程中，應著重注意換熱管的排空水與清潔，必要時應增加檢查次數(shù)。

在水壓試驗合格排空水后，應及時對殼程和管程進行清理干燥，避免設備內(nèi)部生銹。

結束語

綜上所述，化工冷卻器作為化工裝置中的重要設備，其制造工藝及管束套裝技術逐漸受到重視，但是，由于化工冷卻器本身具有結構復雜的特點，使得化工冷卻器的制造具有一定的難度。對此，制造廠的相關工作人員應對冷卻器的制造工藝以及管束套裝技術有深入研究，并通過化工冷卻器制造方案總體設計、變徑段制造工藝計算、殼體制造工藝流程、管束制造流程及套裝技術以及水壓試驗等方面的研究，為化工冷卻器的高效高質(zhì)量制造奠定良好的基礎。

參考文獻

[1] 陸平，陸博福.化工冷卻器制造工藝及管束套裝技術[J].石油和化工設備，2016，19（10）：19-21.

[2] 朱生萍，李曉亮，王軍杰，等.高壓循環(huán)氣冷卻器的制造[J].化工管理，2018，（5）：185.DOI：10.3969/j.issn.1008-4800.2018.05.151.

[3] 梁翠翠，龐軍.空氣冷卻器模型在氣體換熱器設計中的應用[J].一重技術，2017，（1）：33-36，78.DOI：10.3969/j.issn.1673-3355.2017.01.007.

作者簡介：孫楷楨（1987年11月-），男，漢族，河北省鹽山縣人，碩士研究生，職稱：工程師;研究方向：壓力容器、核電設備制造。

歐凡強（1985年6月-），男，漢族，四川省瀘州市人，大學本科學歷，職稱：工程師;研究方向：壓力容器、核電設備制造。

王健（1988年6月-），男，漢族，遼寧省海城市人，大學本科學歷，職稱：工程師;研究方向：機械設計制造。