高—低壓螺紋鎖緊環換熱設備檢修技術

孫塔娜，陳啟明

（1.中國石油大慶煉化公司檢維修中心，黑龍江大慶 163714；2.中國石油大慶石化公司，黑龍江大慶 163714）

0 引言

加氫裂化/加氫提純設備對工作條件（高溫、高壓和臨氫）有很高的要求，并且介質中存在H2S 和NH3，因此對其密封性有著嚴格的規定。近年來，化工工業設備在含H2、H2S 等的高溫、高壓介質中，采用帶螺紋的閉鎖式熱交換器日益增多。由于工作環境的特殊性，螺旋閉合換熱器必須定期進行維修。本文就此類換熱器的維修工藝進行簡要介紹。

1 待檢換熱設備概述

某精煉產品/常壓型給水換熱裝置的構造如圖1 所示，它是一種特殊的帶螺紋的鎖緊環，結構復雜。其密封性是由螺紋鎖緊環上的加壓螺栓來實現的，安裝精度高，加工精度要求嚴格。因此，對其的拆裝檢修作業也有特別的規定。

圖1 高—低壓螺紋鎖緊環熱交換器構造示意

換熱器的技術指標：

（1）材料（管程/殼程）12Cr2Mo1 鍛/16Mn 鍛＋Q345R。

（2）工藝介質（管程/殼程）精制反應產物/原料：蒽油。

（3）設計壓力（管程/殼程）16.8/13.3 MPa。

（4）設計溫度（管程/殼程）450/410 ℃。

2 維修依據和設備

維修依據包括：GB 150—2011《壓力容器》、GB/T 151—2014《熱交換器》、TSG 21—2016《固定式壓力容器安全技術監察規程》、NB/T 47014—2011《承壓設備焊接工藝評定》、NB/T 47015—2011《壓力容器焊接規程》、NB/T 47013—2015《承壓設備無損檢測》。

換熱器維修時需要更換：1 個主密封條、1 個管板襯圈、1 個分程盒密封墊、1 個密封板。

換熱設備維修所需要的螺紋鎖緊環拆卸工具由支撐桿、連接板、緊固螺栓、螺母、配重、拆卸把手和支架等構成（圖2）。

3 拆除工藝

高—低壓螺紋鎖緊環式換熱器外殼內的媒質是蒽油，經過長時間的高溫、高壓負荷運轉后，管束會出現大量的燒焦現象，造成換熱率下降。因其無法在現場進行維修，用戶必須按照《在用壓力容器檢驗規程》的規定，切斷與系統相連的管道，對設備進行返廠維修。

3.1 前期準備

在拆除換熱器之前，必須進行下列工作：

（1）準備螺紋鎖緊環、密封盤、壓環、分程箱蓋的拆卸工具及管束的抽裝工具。

（2）準備替換的固定部件、后備襯墊、耐高溫咬合材料、螺栓、螺母清潔劑和潤滑劑、安裝螺栓的轉矩扳手（按設備的設計要求來確定）。

（3）將潤滑脂注入到螺紋鎖定圈的噴油口，以便在維修時快速拆除螺紋鎖定圈。

（4）在大修前12 h 對壓力螺栓進行編號，并對壓力螺栓噴灑螺栓釋放劑。

3.2 拆除程序

3.2.1 管盒內部部件

螺紋鎖定圈的拆除過程：

（1）利用起重機上的螺紋鎖圈拆除模具，并進行相應的調節和校正，按照螺紋圈拆開模具的使用規程，將螺紋圈和壓蓋擰牢，并將螺栓緊固。

（2）根據螺紋鎖緊環、壓蓋和壓環等的重量，計算選擇螺紋鎖緊環擰入模具所需的平衡塊，并對齊。本文中該裝置需12 個平衡塊。

（3）將螺紋鎖緊環擰下，取下頂銷釘。取下的螺紋鎖緊環應置于橡膠墊子上，以避免對螺紋造成損傷。

（4）檢驗螺紋鎖緊環是否有重大損傷。若無損傷，用千葉輪對螺紋鎖緊環的螺紋面進行打磨，并按NB/T 47013—2015《承壓設備無損檢測》的規定進行滲入試驗，要求達到I 類合格。

（5）密封盤片使用密封盤拆開工具進行拆解，因密封盤長期受到高溫和壓力的影響，拆開后不能再用，必須進行替換。

（6）拆下壓環及分段盒蓋，因其材料為304 不銹鋼+撓性石墨，拆下后不能再用，必須進行替換。

3.2.2 箱式圓管

因為僅在殼程接頭處觀察到了管束的燒焦狀況，不能判斷出整個管束的燒焦狀況，所以采取了整體加溫和整體拆卸的方式，具體的拆卸過程是：

（1）使整個裝置安放平整，并將管箱端部緊固牢固。

（2）將3 個附加支架焊接后進行爐外滅氫，外殼焊料J507，5.0 mm，管箱焊料。

（3）拆除外殼裝置凸緣螺栓，對需要拆除的外殼程法蘭螺栓，提前12 h 噴螺栓釋放劑。使用特殊的工具將所有螺栓拆下，然后用煤油清潔，清除表面銹跡，并妥善保存。對可以修理的螺栓按圖紙技術規定修理，螺紋損傷嚴重的必須更換。

（4）將電熱板覆蓋到外殼圓柱上，將其均勻加熱到380 ℃，并保溫4 h。

（5）裝配3 臺100 t 的千斤頂，外殼凸緣上的副支架，管箱筒體上的副支架和管箱支撐之間，以避免鈑金變形。采用50 t或以上的起重機，將外殼的管端部緩緩抬升，使其與輥子架分離時的支撐分離，減小箱形部件與輥子之間的摩擦。調節好千斤頂，然后慢慢加壓，注意套管與管片之間的距離并作記號。當殼程法蘭與管片之間的間隔超過50 mm 時，整個環狀管片都會出現焦炭現象。

由于該裝置外殼內部有大量的積碳，上述整體拆卸方式不能成功地將其從外殼中取出，故采取了外殼分段的拆卸方式。在拆卸之前，先畫出圓筒節段之間的焊接位置，然后安裝輔助支架和副支架（圖3）。

圖3 管件焊縫位置線、輔助耳、輔助支架

外殼的分塊拆卸工序按以下程序進行：

（1）將整個裝置平整地擺放好，在焊接縫合處采用碳纖維氣體刨，在筒節3 和筒節2 之間的環形縫隙處進行切割，并確保不要損壞傳熱管道。

（2）在筒節3 上需要加熱的部位覆蓋電加熱片，均勻加熱到380 ℃，并保溫4 h。

（3）將筒節3 和筒節2 焊接在一起的副支架之間安裝100 t的起重裝置，筒節3 由吊桿吊鉤由起重機牽引，并調節吊桿和吊桿的拉緊力，并均勻地、緩慢地施加壓力，將筒節3 拉出來。

（4）將裸露的管束用高壓水搶沖洗干凈，將一些燒焦物質沖洗干凈后，按順序將管束、筒節2、筒節1 抽出。

在外殼圓筒拆卸后，發現內部管子有嚴重的燒焦現象（圖4）。

圖4 燒焦的管束

3.3 清潔和檢驗

將燒結物的管子侵入特殊的清潔液，然后用高壓水炮沖洗，同時將其他部件也清理干凈（圖5）。

圖5 管束除污

外殼式圓筒節內壁清潔后，按照NB/T 47013—2015《承壓設備無損檢測》的規定對兩個封口和斜槽面進行100%PT 檢驗，要求達到I 類合格。然后對管頭、殼體內表面及管箱螺紋表面進行100%的滲入試驗，要求達到I 類合格。

4 回裝工藝

4.1 殼程筒體裝配

外殼管的裝配過程是：

（1）對組合焊外殼圓管節間環向焊縫進行無損檢驗，環形焊縫按照規定進行后的電加熱處理。

（2）裝配外殼凸緣和管面板，更換新的襯套，并將螺栓擰緊。

（3）外殼圓筒上的每一套管子都裝有一塊試驗用的密封片和螺栓，并將其擰緊。

（4）將殼程通入0.6 MPa 的壓縮氣體，在管道和換熱管道的連接處進行了探頭試驗。

（5）對外殼進行液壓測試，按照原始設計的壓力數值，尋找管道頭部和密封表面泄漏的位置。

（6）氣割法移除輔助支架（首先進行加熱，然后進行氣割，并保證不會損傷基體材料）和支架，拋光后的部分應與基體材料水平一致，根據NB/T 47013—2015《承壓設備無損檢測》的規定，對其進行100%MT 檢驗，結果為I 類合格。

4.2 總成管盒內部零件

管子盒內部零件按以下方法裝配：

（1）裝配筒體內部的流線盒蓋和密封件，并將聯結螺栓擰緊。

（2）裝配壓環及密封盤。

（3）裝配如圖6 所示的螺紋鎖緊環和螺紋鎖定圈擰進模具，用螺紋調整螺紋鎖緊環上的壓力螺栓，以確保壓力螺栓的出入順暢。

圖6 螺紋圈可拆式模具組裝原理

（4）用起重機吊裝帶的螺紋鎖圈擰進模具并定位，用導向鏈條將管盒與模具慢慢對齊，然后擰進模具，直到達到設計的規格，卸下模具。

（5）緊固的螺紋鎖緊環上的螺栓。

（6）檢驗各個部件的裝配大小是否符合設計的要求。

（7）清潔裝置的外表面，并進行涂層處理。

5 總結

螺紋鎖緊環換熱器是化工領域的關鍵裝置，廣泛應用于加氫裂化、加氫精煉等過程，其構造復雜、裝配精度要求高。在使用過程中要注意維護和過程的控制，以防止在異常條件下操作。為使裝置能夠長時間安全、高效運轉，必須對其進行定期維護和維修，并在維修過程中結合現場的具體條件，制訂科學、有效的維修技術規范。