雙管板換熱器的制造與驗(yàn)收過程中應(yīng)注意的問題

趙焱焱

西安通惠環(huán)保熱力設(shè)備制造有限公司

雙管板換熱器的制造與驗(yàn)收過程中應(yīng)注意的問題

趙焱焱

西安通惠環(huán)保熱力設(shè)備制造有限公司

雙管板換熱器作為一種特殊的換熱器結(jié)構(gòu)，能很好地解決管程和殼程中的介質(zhì)相互泄漏的問題，但前提是雙管板換熱器的制造質(zhì)量要過關(guān)，特別是換熱管的質(zhì)量，必須保證換熱管在使用中不出現(xiàn)管壁破裂的情況。為了更好地應(yīng)用和推廣雙管板換熱器必須要在各個(gè)環(huán)節(jié)中進(jìn)行必要的控制，從而為產(chǎn)品的質(zhì)量提供保證?；诖吮疚姆治隽穗p管板換熱器的制造與驗(yàn)收過程中應(yīng)注意的問題，以期提供一些借鑒。

雙管板換熱器；制造

1、雙管板換熱器的簡介及應(yīng)用場合

管殼式換熱器是最為常見的單元操作設(shè)備之一。而實(shí)際操作過程中，換熱器的換熱管和管板連接處最容易發(fā)生泄漏。為保證管子與管板的連接強(qiáng)度和密封性能，可采用各種連接方法，但這些方法都不能保證絕對不漏。即使水壓試驗(yàn)﹑氣密性試驗(yàn)完全合格，但在操作中由于介質(zhì)腐蝕﹑溫度﹑壓力作用，特別是壓力﹑溫度的波動(dòng)或是突然變化(如：開﹑停車﹑不正常操作)，往往使得管子與管板連接處產(chǎn)生不同程度的泄漏。少量的泄漏在一般化工工藝中影響不大，是可以允許的；但在特定場合，這些泄漏是不允許的，因此需要采用一種不同形式的換熱器--雙管板換熱器(圖1)，其作用不是消除泄漏，而是防止殼程(或管程)漏出的流體混進(jìn)管程(或殼程)，即雙管板間的隔離腔把管程與殼程介質(zhì)完全分隔開。

圖1

對于防止介質(zhì)混合的雙管板換熱器，一般可在內(nèi)外管板間的空腔上增加放空放凈裝置，供日常定期檢查預(yù)防事故以及在內(nèi)管板發(fā)生泄漏時(shí)排放，使得管殼程介質(zhì)切實(shí)被內(nèi)外兩層管板隔離。同時(shí)，可以通過從集液腔內(nèi)流出的介質(zhì)可以判斷出是管程泄漏還是殼程泄漏。

另一種需要應(yīng)用雙管板換熱器的場合是管殼程間介質(zhì)高溫差和高壓差的場合。此時(shí)，通常在內(nèi)外管板之間的空腔中加入一種介質(zhì)(惰性氣體或液體)，以減少管殼程間介質(zhì)的壓差。這和一般單管板換熱器一樣，不能絕對保證外管板上管口不發(fā)生泄漏。

雙管板換熱器的管板結(jié)構(gòu)一般分為 3 種： 整體式雙管板﹑由哈夫短接連接而成的雙管板和由定位支撐連接的雙管板，其中以整體式雙管板較為常用。多數(shù)整體式雙管板實(shí)為兩管板焊接而成。焊接整體式雙管板與管箱﹑殼體和換熱管的連接示意圖，與管箱法蘭用螺栓連接的管板為外管板; 與殼體連接的管板為內(nèi)管板; 外管板與內(nèi)管板焊接為一體，換熱管同時(shí)穿過兩塊管板。

2、雙管板換熱器的制造

2.1 殼體

要嚴(yán)格控制有關(guān)幾何尺寸和方位。錯(cuò)邊量﹑棱角度和無損探傷按GB150-1998規(guī)定執(zhí)行，周長﹑圓度和直線度按GB151規(guī)定執(zhí)行，殼體長度按圖樣規(guī)定。檢查殼體兩端面平行度與殼體軸線垂直度，在兩端面標(biāo)出對稱的十字中心線，且兩端面中心線連線(方位線)平行于殼體軸線，該標(biāo)記線是組對雙管板的基準(zhǔn)之一。用與折流板外徑相等的圓盤模板工裝預(yù)先檢測殼體內(nèi)徑與直線度，確保折流板外徑和殼體內(nèi)壁有一定間隙，使管束能順利裝入殼體。

2.2 管板加工

最好采用數(shù)控鉆床加工管板孔，以保證管孔直徑﹑垂直度及管口間距。鉆孔時(shí)，切削和退刀速度應(yīng)盡量慢，以保證管孔的表面粗糙度不低于Ra6.3，鉆孔時(shí)還應(yīng)留有0.1mm的鉸孔余量。鉆孔后對管板進(jìn)行鉸孔，以消除管孔上的縱向劃痕，保證管口的表面粗糙度不低于Ra3.2。

鉸孔完成后，按圖樣規(guī)定的管孔公差要求，用止規(guī)和通規(guī)對每塊管板的管孔進(jìn)行檢測。應(yīng)特別注意的是，對于有強(qiáng)度脹或貼脹要求的管板，管孔內(nèi)不允許存在貫通的螺旋形或縱向條痕。

2.3 折流板加工

將管板與折流板電焊固定并做好方位標(biāo)記，以管板孔作為導(dǎo)向，鉆折流板管孔。為便于穿管，鉆孔方向應(yīng)與穿管方向保持一致。每塊折流板正﹑反兩面的管孔均要仔細(xì)倒角并清除毛刺，防止穿管時(shí)損傷換熱管的外表面。

2.4 殼程管板與換熱管的連接

殼程管板與換熱管的連接是制造雙管板換熱器的關(guān)鍵，目前國內(nèi)設(shè)計(jì)﹑制造此類設(shè)備的下管板與管束的連接方式基本上都是采用強(qiáng)度脹接。但在實(shí)際使用中一旦產(chǎn)生應(yīng)力松弛，常常在此部位引發(fā)泄漏，而且無法修復(fù)，影響生產(chǎn)。另外，在制造時(shí)也有諸多不利因素：

(1)由于雙管板之間的距離大，給脹管器的設(shè)計(jì)和制造帶來一定的困難。(2)強(qiáng)度脹接時(shí)要求換熱管的硬度小于管板的硬度HB30左右，當(dāng)管子和管板采用同一材質(zhì)，但又不能用管端局部退火的方式來降低管子硬度時(shí)，這一硬度差很難達(dá)到，脹接質(zhì)量也就難以保證。(3)管板加工槽時(shí)，雖然有特定的專用刀具，但生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)排屑不暢，很費(fèi)時(shí)。(4)采用脹接時(shí)，管板最小厚度除滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造要求外，用于易燃﹑易爆及有毒介質(zhì)工況時(shí)，應(yīng)不小于換熱管外徑，這對壓力不高﹑直徑較小﹑管板計(jì)算厚度較薄時(shí)顯然是增加了設(shè)備的成本，至于復(fù)合管板的厚度更是高于采用焊接時(shí)的要求。(5)強(qiáng)度脹接時(shí)管子的外徑和管孔的內(nèi)徑之間的配合要較緊，這樣管子外徑尺寸的精度和管孔的精度都要提高，增加了制造難度。(6)強(qiáng)度脹接完全靠試脹﹑經(jīng)驗(yàn)而成，容易使管子產(chǎn)生過脹，嚴(yán)重時(shí)只能重新制造，造成材料的損失﹑工時(shí)的浪費(fèi)；而強(qiáng)度焊接時(shí)，有合格的焊工﹑嚴(yán)格的工藝規(guī)程，焊接質(zhì)量易于保證，即使不合格也方便返修。此外，還規(guī)定了不能采用強(qiáng)度脹接的某些特定的工況。因此我們在設(shè)計(jì)﹑制造時(shí)可以嘗試將殼程管板與管束的連接由傳統(tǒng)的強(qiáng)度脹接改為焊接。

3、水壓試驗(yàn)和氣密性試驗(yàn)

一般來說在雙管板換熱器的壓力試驗(yàn)中應(yīng)按相應(yīng)的步驟來進(jìn)行。在殼程水壓試驗(yàn)的過程中應(yīng)按照設(shè)計(jì)圖樣規(guī)定的壓力試驗(yàn)值來進(jìn)行，可通過聚液腔的空間檢查內(nèi)側(cè)殼程管板與換熱管的連接質(zhì)量。水壓試驗(yàn)合格后還要按要求的壓力試驗(yàn)值進(jìn)行氣密性試驗(yàn)并將透明的形管檢驗(yàn)工裝分別安裝在聚液腔下方的個(gè)排泄孔處，同時(shí)為了保持水平液位還需要往形管內(nèi)加水。出現(xiàn)試驗(yàn)氣體微泄漏的情況時(shí)月形管內(nèi)的水平液位會發(fā)生一定的變化。殼程氨滲漏試驗(yàn)的過程中可使用試紙?jiān)诰垡呵坏呐判箍自嚶┘庸嚰堫伾珱]有改變則為合格。另外在做聚液腔氣密性試驗(yàn)的時(shí)候應(yīng)按要求進(jìn)行對換熱管接頭與管程管板的連接質(zhì)量進(jìn)行仔細(xì)的檢查然后再對管程進(jìn)行水壓試驗(yàn)和氣密性試驗(yàn)。

[1]王玲.雙管板換熱器的管板設(shè)計(jì)及制造[J].中國科技信息，2009，12：181+184.