管壳式换热器制造关键技术

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1、管壳式换热器制造关键技术吴海耀，王剑（天津大沽机电设备安全工程有限公司，天津300450）摘要：换热器是工业生产中用来实现物料之间热量传递过程的一种设备。其中管壳式换热器又占换热器制造总量的70%，管壳式换热器具有能够承受高压，整体结构紧固，拆装和维修方便的特点。本文主要分析了影响管壳式换热器制造质量的关键因素，结合我公司实际制造经验，提出了确保管壳式换热器制造质量的有效措施。关键词：加工精度；焊接；胀接；先焊后胀doi：10.3969/j.issn.1008-1267.2014.05.013中图分类号：TQ051.5文献

2、标志码：C文章编号：1008-1267（2014）05-0036-03制造加工精度主要包含两个方面：壳体加工成型，管板、折流板加工。加工精度要求参照GB151-1999《管壳式换热器》。2.1壳体加工成型2.1.1筒节下料尺寸准确与否直接影响着筒节成型后的几何尺寸。下料前对材料进行复核，检查材料标记规格和外观质量合格后方可下料。下料时要仔细检查划线和下料尺寸是否正确，要有专人检验。加工坡口要严格控制尺寸精度，主要包括筒节周长、板宽、对角线长度，严格控制公差在规定范围内方可进入下道工序。2.1.2筒节成型和组对的质量控制是筒

3、体制造过程中的重要环节，它直接影响整个筒体的最终制造质量，主要表现在筒节圆度、棱角度、筒节对接错边量、筒节直线度要符合公差要求。2.1.3换热器接管及支座、鞍座等部件的定位尺寸符合公差要求。其中最主要的是接管的垂直度及伸出长度，这直接关系到现场管道的安装质量，以及以后设备的可替换性，如设备尺寸误差较大，即便能够勉强替换原有设备，也会造成接管连接应力过大，潜在泄露隐患。接管组装的垂直度需要进行轴向和环向检查，并记录相应数据。对于轴向垂直度检查，应使用弯尺和直尺测量，对于环向垂直度检查，应首先确定两个测量基准点，该基准点应位于

4、接管环向左右两侧并等值。如图1所示。综述换热器是工业生产中用来实现物料之间热量传递过程的一种设备，在化工生产中应用十分普遍。其中管壳式换热器又占换热器制造总量的70%，管壳式换热器与其它类型换热器相比，具有能够承受更高压力，整体结构更加紧固，拆装和维修更加方便的特点。我公司为国内较大型的氯碱企业，在逐步向石化行业转型过程中，对管壳式换热器的制造质量要求越来越高。近几年来公司投产的VCM二期、三期，10万t双氧水，临港苯乙烯及ABS等装置中都大量使用了管壳式换热器，使用条件多为高温、高压，介质危害较大，这就对换热器制造质量提

5、出了更高的要求，制造水平要不断提高，编制合理的制造工艺并严格执行便成为决定确保制造质量的关键因素。我公司换热器制造工艺流程大致如下：下料—板缝加工坡口—卷筒—纵缝焊接—椭圆度找正—环缝焊接—射线检验—尺寸检查—接管焊接里口—壳体组装—壳体与管板焊接—穿管—管端处理—焊接列管—试压—氦检—胀管—试压—氦检—热处理（部分换热器）—管箱及管板密封面加工—安装管箱—试压—外壳防腐—完工报检。管壳式换热器制造关键因素总结起来主要有两个方面：加工精度、焊接及胀接质量控制，以下详细说明。1收稿日期：2014-03-21作者简介：吴海耀（

6、1977－），男，本科，工程师，主要从事生产计划工作。加工精度2第28卷第5期吴海耀等：管壳式换热器制造关键技术37的、质量有保证的划槽器。焊接及胀接质量控制3换热器失效的原因多为列管与管板的连接失效。不管是固定管板还是浮头管板、U形管壳式换热器，管子与管板的连接是换热器中十分重要的结构和环节。由于换热管和管板是换热器管程和壳程之间的唯一屏障，因此换热管与管板连接接头质量的好坏是管壳式换热器失效最主要的因素，也因此成为用户和制造单位共同关注的问题。换热器管板与管子的连接接头型式，根据换热器的使用条件不同，分为胀接、焊接、胀

7、接加焊接。3.1胀接胀接质量的好坏主要取决于管端上径向残余压缩应力，其值同管子与管板的材料及尺寸、是否开槽、胀管率、管子与管板的径向间隙，表面粗糙度等因素有关。为了得到良好和稳定的胀接性能，除了严格控制管板的加工精度，保证管板材料与管子材料适当的硬度差，还需正确选用胀管器、胀管动力和控制手段，保证合适的胀度及采取合理的胀接顺序等。为保证胀接质量，无论是采用机械胀接还是液压胀接，设备胀管都要通过模拟试验确定胀接工艺参数，亦即在产品胀接之前进行胀接工艺评定，根据工艺评定编制合理的胀接工艺并严格执行。模拟试验试件样式可参照图3。

8、图12.2管板、折流板加工垂直度检查管板、折流板加工是换热器加工环节中最重要的一环。加工精度的衡量指标通常有：管板、折流板的管孔孔径公差，管孔内孔表面粗糙度，垂直度，管板、折流板同心度等。我公司加工工序主要是：管板钻孔——折流板配钻——管板一次铰孔—管板加工胀管槽—管板二次铰孔。为保证管板加工精度，应采