纏繞管式換熱器制造組裝工藝控制措施

趙萬里

（大慶石化公司機械廠有限公司，黑龍江大慶163714）

纏繞管式換熱器的不銹鋼管束芯體在制造過程中，因換熱管逐層纏繞和局部焊接變形，在纏繞管束芯體成型后其外圓直徑與總體長度會產生制造偏差，保證芯體管束順利穿入殼體內是制造纏繞管式換熱器的關鍵工藝技術［1］。

1 總體方案

（1）為保證芯體順利穿入殼體內，設備筒體可參考芯體管束預制成型后的公差范圍下料卷制。

（2）筒體采用機械加工坡口，縱縫焊接成型后進行校圓，校圓符合要求后在筒體外部設置弧板定位工裝，確保控制筒體成型的橢圓度與直線度。

（3）穿芯要考慮到現場吊裝安全作業、工機具方便使用及管束吊裝過程防護等因素，采用水平位置臥式組裝纏繞式換熱器芯體管束的方法［2］。

2 穿芯前的準備

2.1 管束與殼體

組裝前，殼體與上、下大封頭不組對，支座及墊板可組對點焊，但先不要焊接。

2.2 打磨

打磨殼體內壁縱、環焊縫，消除焊縫余高。

2.3 殼體方位劃線

在組對殼體底部封頭前必須在位于殼體上、下封頭與筒體的環焊縫以上50 mm處畫出測量基準面，并標出0o、90o、180o、270o等4個方位線。

2.4 組合件預制

（1）上、下小封頭與管箱短節、包括接管等在裝芯前應組焊安裝完畢預制成組合件Ⅰ、Ⅱ；

（2）不銹鋼殼體在焊接過程中易變形，因此其接管組對法蘭面相對基準面的尺寸偏差要求需要控制在±0.5 mm以內；

（3）接管組對，必須4個對稱點固定后焊接。組焊后打磨接管與殼體內壁焊縫，消除余高［3］；

（4）防沖板及支撐等組合件預制好，芯體穿入殼體后夾套與筒體內壁焊接完成，再將防沖板組合件裝入殼體內進行組裝焊接。

2.5 夾套預制

（1）夾套、上夾套按圖紙要求預制，上夾套直徑應根據筒體實際成型尺寸決定，建議上夾套直徑小于筒體實際成型內徑0～2 mm為宜［4］；

（2）殼程2件大封頭開孔需根據中心筒組件上的上、下管板外徑尺寸實測值，進行機械加工開孔。纏繞管式換熱器組裝部件見圖1。

圖1纏繞管式換熱器的組裝部件

3 穿芯

3.1 組裝前的檢查

（1）檢查芯體外觀包括其支撐條、焊縫的連接情況，以便進行有效控制；

（2）測量芯體實際長度、最大外徑和殼體的長度及最小內徑點的差值，經量測后芯體制造總長偏差在±6 mm、外徑偏差在±3 mm以內為合格［5］；

（3）檢查夾套、加強襯筒、支撐條等全部安裝完畢且焊接質量合格。芯體成型組裝前見圖2；

圖2芯體成型組裝檢查合格

（4）檢查所有工機具完好并帶有產品合格證書，檢查附件安裝及機索具設置是否符合要求。

3.2 設備組裝

（1）穿芯時先將殼體水平定位，利用加配重等措施保證殼體整體處于水平位置，保證穿芯過程中的水平度以便于隨時觀察；

（2）采用“Z”字型工裝，將管束抽芯機與芯體在設備殼體端口處于水平位置進行定位，利用抽芯機將芯體從上管板位置1端平穩、勻速地頂入殼體內，使管束下端的支承條全部進入殼體，同時要確保穿芯過程中筒體邊緣不會劃傷換熱管；

（3）在下管板中心臨時焊接1個吊耳，配合倒鏈用作芯體的引出端；

（4）當下管板的吊耳從殼體1側將要露出時，采用倒鏈鉤住下管板吊耳在另1端配合抽芯機進行芯體的抽裝，直到芯體完全穿入殼體內，再使用導鏈或千斤頂進行局部調整，保證上、下管板與中心筒位于同一軸線上；

（5）出于保護纏繞管束芯體的目的，吊裝及組裝管束時一律使用吊裝帶；

（6）芯體管束組裝過程中要注意相關安全措施是否布置到位，包括人員、設備的安全防護。

4 焊接與安裝

4.1 殼體封頭環縫組對焊接

（1）組對前首先在殼體上找正0o、90o、180o、270o等4個基準方位線；

（2）確認下管板組裝到位后，測量下管板至筒體右端環向坡口的水平距離符合圖紙要求；

（3）測量下管板密封面與地面的垂直度，調整使其達到符合安裝位置公差范圍3 mm以內；

（4）檢查上、下管板密封面相對于殼體基準圓的平行度≤1 mm時為合格；

（5）上述檢查合格后再進行下封頭與殼體的組對、安裝。組對時可根據下管板與封頭開孔位置進行調整，符合圖紙的方位后，拔去上支承管與套管的定位銷軸,組焊下封頭與殼體的環焊縫；

（6）下封頭與殼體的環焊縫組焊完畢后，再進行芯體上夾套、夾套與筒體內壁的組對，調整夾套與筒體之間的間隙，保證均勻后進行組焊；

（7）夾套組焊完畢后，再進行上管板與上封頭開孔位置焊縫組對、焊接。

4.2 組焊管板與殼體封頭開孔角焊縫

（1）殼體封頭環縫組焊完畢后，檢查上、下管板水平方位、管板密封面與地面的垂直度、殼體封頭開孔的組對間隙全部符合圖紙要求。

（2）分別進行上、下管板與殼體封頭開孔角焊縫的施焊。

4.3 小封頭組件安裝

（1）上、下小封頭組合件Ⅰ、Ⅱ分別與上、下管板組對安裝，檢查接管法蘭面與水平垂直度等。

（2）檢查符合要求后，小封頭組件Ⅰ、Ⅱ分別與上、下管板進行焊接及無損檢測。

4.4 防沖板組焊

（1）防沖板安裝在殼程入口管N1處，制作時各支腳的長度按圖紙要求且保證防沖板與筒體軸線的傾角，防沖板制作完成后在芯體穿入前，臨時用鋼絲固定，固定位置應參考測量的管束下管板處自由段直徑。

（2）防沖板與防沖板支撐在穿芯后根據實際情況調整位置，符合圖紙安裝方位并檢查確認后再與接管內壁進行組裝，并確保3根防沖板支撐的移動距離相等，調整好并檢查確認后再與接管內壁進行焊接。

4.5 支耳、吊耳制作和安裝

按照圖紙方位及相關標準制作、焊接及安裝支耳、吊耳等附件。芯體組焊安裝完成，拆下相關穿芯工裝機具。芯體管束成功組裝穿入殼程筒體內并保持水平定位，見圖3。

圖3芯體成功組裝入殼體組焊完畢

5 氨滲漏檢查

芯體管束組裝完畢檢查合格后再按標準HG/T20584-2011附錄A《壓力容器氨滲漏試驗方法》進行焊口的密封性檢查，通過氨滲漏試驗以檢驗換熱管與管板焊縫、筒體與管板焊接接頭焊接質量以及殼體等承壓部件的制造質量。

6 酸洗鈍化

氨滲漏檢驗合格后，清除設備外表面油污并做酸洗、鈍化處理，處理時應控制酸洗鈍化液的氯離子含量。所形的鈍化膜按GB/T25150-2010《工業設備化學清洗中奧氏體不銹鋼鈍化膜質量的測試方法藍點法》進行藍點檢查，無藍點為合格。

7 芯體組裝制造關鍵點

（1）殼體內軸線、芯體軸線與定位胎具的拉推力應位于同一水平軸線上；

（2）抽芯機配合倒鏈用力應保持勻速、平穩，推力與拉力應適當，以推動芯體緩慢前進為準；

（3）殼體應該安裝牢固、平穩，繞管芯體的進入端應該微微抬高（大約12o），以便于芯體整體部分能順利進入筒體內，組裝時筒體不得隨芯體一起移動；

（4）芯體組裝過程中要隨時進行檢查，芯體組裝嚴禁碰傷、壓扁換熱管，對芯體外部做好過程保護。如遇影響組裝的問題時，立即停止作業進行檢查、處理，切勿采取強力進行組裝，以免造成芯體管束及設備的損壞；

（5）焊接時應盡量采用小線能量的焊接參數，并采用對稱、多道進行施焊；

（6）芯體制造與組焊安裝現場要求清潔，不銹鋼設備禁止與碳鋼接觸或混放，避免鐵離子污染。

8 結束語

通過采取不銹鋼纏繞管束芯體組裝工藝控制，完成了纏繞管式換熱器的研發制造并投入應用，設備滿足設計要求的各項技術指標。該設備的成功制造為承接同類裝置的纏繞管式結構設備提供了可靠的技術支持，并獲得良好的經濟效益。