氨合成塔进出口换热器的制造技术难点.pdf

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1、第52卷第l期2015年2月化工设置与篁叠PROCESSEQUIPMENT&PIPINGVbl．52No．1Feb．2015氨合成塔进出口换热器的制造技术难点姜昊(中国五环工程有限公司，武汉430223)摘要：以某项目氨合成塔进出口换热器的制造过程为研究对象，阐明了此类设备的制造技术难点，包括换热管的质量控制、焊接、无损检测、热处理、管束组装等，并提出了对相关技术问题的解决方法和建议。关键词：合成塔进出口换热器；技术难点；质量控制中图分类号：TQ051．5；TH16文献标识码：A文章编号：1009．328l(2叭5)01．0037—004氨合成塔进出口换热器是合成氨装置中关键的配套换热

2、设备，它长期处于高温、高压的苛刻工况下运行。在工艺流程中，人塔气经合成气压缩机压缩后再通过合成塔进出口换热器管程预热至约192℃后进入氨合成塔合成，反应气出合成塔后经过合成塔出口蒸汽发生器、合成塔出口锅炉给水预热器回收部分热量后再进入合成塔进出口换热器的壳程预热管程中的入塔气。合成塔进出口换热器在工艺流程中起到了利用反应气的合成反应热预热人塔气的作用。随着生产规模的不断扩大，此类设备的尺寸也趋于大型化，这给设备的制造带来不小的难度。1主要技术特征及结构特点该设备的制造、检验除符合国家相关标准外，还遵循美国凯洛格公司的工程标准。该设备的主要技术特性如表1。表1主要技术特性表T曲lc1M“

3、11charactcIistictable¨滓燃哆数⋯⋯，，”11竹{__

4、：发川Jf、力7MPa1627516二75『．作忆7J‘、1Pa15049lj4q3改¨‰If‘0C300二75卜们孙1J蔓，C1214．7～746576～192．2、l‘均{‰％C141131物十：j}‘确：kh，7L(H：，＼＼¨、)，、”?’LI}I．＼j．NHj)I‘#按{《_i系数1Ol()水儿、试验JJ、／J／MPa24．58：4．58倚0·1【_I!慰¨m夸MPa!s该设备为固定管板式换热器，设备超长，壳体壁厚，且换热管为小口径超长换热管。该设备壳程筒体小段内径妒l300mm，壁厚为80mm，加强

5、段部分壁厚为llOmm；壳程简体大段内径咖1620mm，壁厚为1lomm；变径段壳体壁厚为110mm；管箱简体内径咖1330mm，壁厚为90mm；换热管规格为≯14mm×2mm×20000mm，换热管根数为3011根。设备全长达到24000mm。设备的结构如图1所示。2技术难点2．1换热管的质量材料质量直接影响设备的制造质量川。由于当前氨合成装置产能的增大，部分换热器的换热管也逐渐增长，这给换热管的制造带来很大的难度，国内为数不多的几家生产厂家也相继出现质量问题。该设备的换热管为小口径超长换热管，对换热管质量的控制是该设备材料质量控制的重点。该设备的换热管材料为sA一213Gr．Tll

6、，在换热管的材料采购规格书中规定，换热管用钢的冶炼方法为电弧炉(或氧气转炉)加炉外精炼并经真空精炼处理，热轧(锻)管坯的制造方法需符合YB／T5137的规定。换热管采用冷拔(扎)无缝方法制造，不允许拼接。换热管的化学成分按SA一213，且P≤0．010％；S≤0．008％。力学性能除满足sA．213的要求外，还应满足硬度值不大于83HRB。换热管以正火收稿日期：2014—08—26作者简介：姜吴(1985一)，男，湖北武汉人，工程师。主要从事压力容器设计工作。化工没墨与叠叠第52卷第1期型过图1氨合成塔进出口换热器的结构Fig．1S仃uctu】广coftheAmmoniaConvene

7、rFeed／EmuentExchanger+回火的热处理状态交货，其中正火930～960℃，回火700~720℃，热处理设备宜选用LOI气氛保护正回火炉，热处理时换热管被N：或H：保护且火焰不与换热管直接接触，换热管的表面质量可得到保障。对换热管的主要检验要求有以下几项：(1)对换热管进行表面检查。换热管的内外表面不允许有裂纹、折叠、结疤、直道和离层，不得有明显锈蚀，麻点。换热管内表面的表面质量用内窥镜进行检查。(2)利用卡尺，环规等量具对换热管尺寸进行测量，外径允许偏差为一0．10~+0．05mm，壁厚允许偏差为±10％壁厚，不圆度不超过外径公差的80％，弯曲度不大于1．5删刚m。(

8、3)对换热管进行逐根超声检测，试验方法按GB／T5777，对比样管纵向刻槽深度0．20mm，宽度0．40mm。(4)对换热管进行逐根涡流检测，试验方法按GB／rr7735，对比样管通孑L直径0．65mm，验收级别为B级。(5)对换热管进行逐根水压试验，试验压力20MPa，保压10s。在试验压力下，换热管不得出现泄漏现象。换热管的水压试验在换热管厂进行，但在以往的项目中由于缺少对换热管厂商的监督，换热管厂商往往以生产进度紧为由，仅进行部分换热管的