分析高温高压焊接密封结构式双壳程换热器的设计.pdf

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1、学兔兔www.xuetutu.com石油与化工设备一0一2010年第13卷吉日台同皿同压焊接密封结构式双壳程换热器的设计王振龙(北京中衰工程项目管理有限公司，北京100013)[摘要]对高温高压换热器材料和密封结构的选择做了介绍，给出了密封结构的计算方法。[关键词]双壳程换热器；材料；焊接密封；设计；计算2006年，给塔里木大化肥项目合成氨装置设为了提高壳程的传热系数，实现全逆流传热，采计了1台合成锅炉给水预热器(位号：E502)。该用了双壳程结构；为减少管箱在高温高压工况下设备工作压力和工作温度较高，操作条件苛刻。引起的泄漏，采用了焊接密封结构

2、。该设备的有关设计参数见表1。1设计参数表l合成锅炉耠水预热器设计参数设计压力(MPaG)设计温度(℃)工作介质焊缝系数程数壳程I管程壳程管程壳程I管程壳程l管程壳程l管程18l21．4340／一10370／一10锅炉给水I合成气1l12I2换热面积m换热管等级换热器结构尺寸地震烈度风压Pa334I级1200x4627．5／(管箱7度400内径1280)2换热器选材温拉伸试验；同时对锻件的晶粒尺寸，非金属夹根据设计计算，壳程简体(U形管换热器杂物按照相关标准提出了要求。简体)名义厚度取120mm。如果选用16MnR表22．25Cr一1Mo锻件的化

3、学成分(热熔分析WT％)钢板(即现在的Q345R)，16MnR钢板最厚为化学120mm，考虑到卷板制造中厚度会减薄，制造加元素CSiMnP(1)S(2)CrMo工后的厚度应不小于名义厚度，为此选用16MnO．05～≤0．30～≤≤2．00～0．9O～Ⅳ锻件。由于筒体壁厚较厚，受国内钢厂轧制设O．150．5OO．6O0．O100．0082．50l_10备条件的限制，轧制的钢板内部致密度及中心组化学元素NiCuSbSn(1)As织质量稍差，选用锻件比选用钢板合理。因合成≤≤≤≤≤气介质含有氢，氢在一定温度和压力的作用下，0．20O．200．0040．

4、0100．012对钢材有腐蚀作用，因此换热器管板和管箱材质按有关规定选用了抗氢钢2．25Cr一1Mo(SA一336注：(1)对于锻件，P+Sn≤0．014％，最低含量为0．012％F22class3)锻件。由ASMEⅧ及GB150可知：SA一(2)S含量最低为0．002％336F22class3和16Mn设计温度下的许用应力是换热管选用国外材料2．25Cr．1Mo(SA一213l38MPa和107．6MPa。计算后管箱简体，壳程简T22)。这样管箱与管板采用材质相同，与换热管体厚度基本一致。这使得壳程筒体、管程简体与材质接近。2．25Cr一1Mo

5、锻件、板材的化学成分见管板焊接连接结构简单，过渡平缓，可减少由温表2、表3；2．25Cr．1Mo换热管的化学成分见表4；差应力引起的内应力。因此选用了抗拉强度级别2．25Cr-lMo机械性能见表5。较高的国外材料SA一336F22class3。壳程的化学3换热器结构选择成分和力学性能应符合JB4726—2000《压力容器用碳素钢和低合金钢》的Ⅳ级规定；管程锻件应3．1高温高压换热器采用双壳程结构，可使壳程介符合ASMESA336／SA336M中相应规定，以及作者简介：王振龙(1963一)，男，1988年毕业于吉林工业JB4726—2000的相应规

6、定。壳程、管程锻件进行高大学机械制造及焊接技术专业，主要从事压力容器设计工作。学兔兔www.xuetutu.com第10期王振龙高温高压焊接密封结构式双壳程换热器的设计．．11．．质由原单壳程的一半并流、一半逆流变成全逆流封可靠，造价低，适合开工周期长不允许泄漏的场传热，温差校正系数接近于1，在壳径不变的前合。缺点是：留在Q环中的积液无法清除，会造成提下，使壳程流速提高了一倍，因而使总传热系密封环的腐蚀。拆卸检修时，需要沿Q环顶部焊缝数、换热效率得以提高。切开，安装时，再将Q环组对焊上。3．2管箱密封结构3．2．5密封板焊接密封。在高温高压条件下

7、，对于可拆卸法兰结构连接件(螺栓)和被连接件(盖板或高温高压换热器密封结构设计需考虑：尽可法兰、垫片)的温度不同，两者线膨胀系数不同，能减少密封面直径；尽可能少用法兰结构；减少线胀量有别，安装时螺栓受预应力和操作时温差应密封空间；结构要简单。由于高温高压换热器密力的联合作用，使可连续结构本身产生附加载荷，封结构直接影响密封的可靠性、制造难易程度和造成螺栓松弛，压紧面分离，垫片移动，导致泄制造成本，因此成为设计中的重要环节。国内外漏。因此法兰密封结构泄漏几率较大。使用较多的结构如下：对密封元件封焊，可有效防止泄漏。焊接密3．2．1金属平垫密封。属于

8、强制密封，特点是结构简封来源于近年引进的装置技术，也包括国内设计单，密封可靠，检修维护容易；但当压力和温度和使用经验。密封焊结构由盖板(