螺紋鎖緊環(huán)式換熱器介紹

螺紋鎖緊環(huán)式換熱器介紹、概述、螺紋鎖緊環(huán)式換熱器制造簡述三、螺紋鎖緊環(huán)式換熱器簡明工藝流程圖一、概述1.簡要說明螺紋鎖緊環(huán)式換熱器是當前世界先進水平的熱交換設(shè)備，國內(nèi)外大型煉油企業(yè)在加氫裂化和重油加氫脫硫裝置中一般均采用此種形式換熱器。它具有結(jié)構(gòu)緊湊,泄漏點少，密封可靠，占地面積小，節(jié)省材料的特點.一旦運行過程中出現(xiàn)泄漏點，也不必停車，緊固內(nèi)、外圈頂緊螺栓即可達到密封要求。但結(jié)構(gòu)復雜，機加工量大，裝配復雜,拆卸需要借助專用工裝，隨著煉油規(guī)模及裝置大型化及其裝置的更新、增加，對此類設(shè)備的年需求量日增。以往此類設(shè)備，均依賴從日本、美國及意大利進口,國家每年需支付大量外匯，故早在“七五”期間，國家將其列入國產(chǎn)化攻關(guān)項目，由中石化總公司、原機械部組織，洛陽設(shè)計院與蘭石廠聯(lián)合攻關(guān)。最初，通過引進、吸收、消化國外技術(shù)及意大利IMB公司合作生產(chǎn)的方式，為鎮(zhèn)海煉廠“80萬噸/年加氫裂化裝置”生產(chǎn)出兩臺（重疊為一組）“H--H”型螺紋鎖緊式換熱器。在此基礎(chǔ)上，又進行了聯(lián)合攻關(guān)的第二步，即完全國產(chǎn)化一臺，此臺也用于此裝置中。這三臺換熱器,在鎮(zhèn)海煉廠未停車運行三年多后進行設(shè)備檢修至今運行正常，證明其質(zhì)量是有保證的。此三臺換熱器的制造成功，標志著此類換熱器整體制造功關(guān)目的已基本達到，從設(shè)計到制造，已具備國產(chǎn)化的條件。雙殼程螺紋鎖緊環(huán)高壓換熱器為九十年代國外新一代高科技產(chǎn)品。八十年代中期，各制造廠家就在開發(fā)研究“雙殼程螺紋鎖緊環(huán)高壓換熱器”上投入了較大的人力、物力，從材料的采購，結(jié)構(gòu)設(shè)計，制造工藝及質(zhì)量控制等方面進行了大量的工作，并制定出科學合理可操作的制造工藝方案。此類設(shè)備主體材料的焊接和內(nèi)壁不銹鋼層的堆焊，其工藝已相當成熟。單個筒體環(huán)縫坡口均采用立車加工，以保證組裝后的直線度。為了保證兩大段組裝后達到圖紙的要求，在兩大段對接端口設(shè)計了自動定心工裝，大螺紋加工是本設(shè)備制造非常重要的一環(huán)，各制造公司設(shè)計了專用測量工具及樣板，編制了專用加工工藝和檢檢方法，采用了大型數(shù)控鏜銑床加工，保證大螺紋一次加工成功，換熱管與管板貼脹，采用新開發(fā)出的液壓漲管技術(shù)進行漲結(jié)，管壁無機械損傷和減薄，提高了管壁抗腐蝕能力，并且大大便利了內(nèi)部施工，降低了勞動強度.安裝管箱內(nèi)件，采用新設(shè)計旋螺紋工裝旋入大螺紋，確保螺紋環(huán)旋到位.這充分說明國內(nèi)制造廠有條件，有能力制造開發(fā)更高參數(shù)更新結(jié)構(gòu)的雙殼程螺紋鎖緊環(huán)高壓換熱器。八十年代,此設(shè)備在石油行業(yè)一直為國外進口產(chǎn)品,國內(nèi)于1989年在國內(nèi)首家與意大利IMB合作為鎮(zhèn)海煉油廠成功生產(chǎn)了三臺螺紋鎖緊環(huán)高壓換熱器，填補了國內(nèi)制造領(lǐng)域的空白，此后又先后為遼化、武石化、天津煉廠、長嶺煉廠、鎮(zhèn)海煉化等單位提供了近150臺此類設(shè)備.產(chǎn)品質(zhì)量完全可替代國外進口。遵守執(zhí)行的主要標準規(guī)范設(shè)備除遵守制造協(xié)議的要求外，尚應符合設(shè)計院的圖紙及下列規(guī)范、規(guī)程和標準的規(guī)定。2.1GB150《鋼制壓力容器》或JB4732《鋼制壓力容器--分析設(shè)計標準》2.2勞動部頒發(fā)的《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》。JB4730《壓力容器無損檢驗》。JB4708《鋼制壓力容器焊接工藝評定》JB4726-4728《壓力容器用鍛件》。ASMEBPVCode伽-1、伽-2、TEMA標準。二、螺紋鎖緊環(huán)式換熱器制造簡述螺紋鎖緊環(huán)式換熱器是當前世界先進水平的熱交換設(shè)備，國內(nèi)外大型煉油企業(yè)在加氫裂化和重油加氫脫硫裝置中一般均采用此種形式換熱器.它具有結(jié)構(gòu)緊湊，泄漏點少，密封可靠，占地面積小，節(jié)省材料的特點.一旦運行過程中出現(xiàn)泄漏點，也不必停車，緊固內(nèi)、外圈頂緊螺栓即可達到密封要求.但結(jié)構(gòu)復雜，機加工量大，裝配復雜,拆卸需要借助專用工具。結(jié)構(gòu)特點1.1設(shè)備由殼體、管箱、管束、蓋板、端蓋及螺紋鎖緊環(huán)等組成。1.2殼程采用雙殼程，可大大提高換熱效率，為保證上、下殼程不串漏,對殼體直線度、圓度均提出嚴格要求，加大了制造難度。1.3管箱內(nèi)部采用雙層不銹鋼堆焊，管箱內(nèi)件均為不銹鋼。1.4管箱兩進、出口大接管，增加一段不銹鋼過渡段，大大便利用戶現(xiàn)場管線裝配焊接。1.5大螺紋采用美國ANSIB1.8-1977標準的短齒梯形螺紋。1.6管程密封面改以往凹凸面密封為平面密封.以避免因長期高溫工況下使用，不銹鋼大蓋板變形，凸面不能扣合凹面之弊端。主要部件的制造2.1殼體由于本設(shè)備結(jié)構(gòu)為雙殼程，因此對殼體、圓度、直線度要求極嚴格,殼體內(nèi)壁需機加工才能滿足設(shè)計要求，故我們對其制造采用以下工藝措施加以控制。2.1.1筒節(jié)：單個筒節(jié)環(huán)縫坡口均采用立車加工，以保證組裝后的直線度。2.1.2殼體分為兩大段組裝，分別機加工兩段內(nèi)壁，邊加工邊測厚。2.1.3兩大段最終組成一體，為了保證兩大段組裝后仍能滿足圖紙要求,我們在兩大段對接端口設(shè)計了自動定心工裝。由于采用了上述工藝措施，克服了我廠對4M多長殼體無法整體加工難題，從而用工藝方法保證了設(shè)計圖紙要求。2.2管束本設(shè)備管束與通常U型管換熱器不同：①因雙殼程，中間插入一密封隔板，②管板厚，鉆孔、脹管困難。我們在制造中采用了下述工藝.2.2.1密封隔板密封隔板與殼體內(nèi)壁之間間隙控制的好壞，直接影響是否能將上、下殼程有效密封，是此設(shè)備制造關(guān)鍵之一。因此，在制造中，根據(jù)已加工好殼體內(nèi)徑尺寸，采用機加工手段，嚴格控制了隔板的寬度、長度尺寸.隔板上的壓條與之配鉆,從而使0.1厚不銹鋼紙與隔板之間可靠連接,保證了密封的可靠性。2.2.2U形管一般U型管最小R管的煨制難度大，需做大量工藝驗證,以滿足壁厚減薄量要求，制造廠還增做逐根通球試驗。2.2.2.2為保證U型管質(zhì)量，專用U形管轉(zhuǎn)運架和劃線專用胎。2.2.2.3U形管R端部，利用美國進口專用設(shè)備，進行固熔化熱處理，以徹底消除殘余應力。2.2.2.4穿管前，逐根U形管進行了兩倍設(shè)計壓力的水壓試驗。2.2.3折流板該管束因獨特結(jié)構(gòu)，如工藝不當，極易造成U形管無法穿,我們采用下述工藝。2.2.3.1使用專用鉆模，保證孔間距公差。2.2.3.2折流板與中間隔板接觸部位采用機加工.由于上述措施及U形管良好的成型尺寸,使后序穿管很順利。2.2.4管箱及管板管箱的制造是本設(shè)備制造過程中的又一關(guān)鍵。其內(nèi)部采用雙層不銹鋼堆焊，堆焊后需機加工內(nèi)表面，內(nèi)件多，裝配尺寸要求嚴格，管箱上兩個安放式大接管焊接在制造上均有一定難度，工藝還需考慮合理裝配順序,為此我們制定了以下制造工藝：2.2.4.1管箱殼體單獨堆焊，單獨加工。2.2.4.2管板鉆孔,采用進口的數(shù)控鉆床鉆孔，保證孔的垂直度和光潔度要求。2.2.4.3為保證堆焊層厚度，工藝安排邊加工邊測量。2.2.4.4管箱內(nèi)件均焊后加工，這樣保證了內(nèi)件的順利裝配及可能因內(nèi)件焊后變形造成管、殼程分隔不好，使之串漏。2.2.4.5兩大安放式接管，采用單面焊，背面機加工清根辦法。2.2.5管束組裝2.2.5.1換熱管與管板焊接采用焊兩遍，保證焊腳高度。2.2.5.2換熱管與管板貼脹，采用新開發(fā)出的液壓漲管技術(shù)。2.3不銹鋼大密封盤加工密封板是本設(shè)備關(guān)鍵另件之一，其質(zhì)量好壞，直接影響到產(chǎn)品密封可靠性及產(chǎn)品使用安全性.其具有直徑大、壁薄、加工時變形不易控制、尺寸精度要求高、不易裝卡等難點針對上述問題，我們根據(jù)以往加工經(jīng)驗，設(shè)計了專用裝卡工裝，加工出合格另件。2.4大螺紋的加工大螺紋加工是本設(shè)備制造非常重要的一環(huán)，在技術(shù)準備時，認真分析圖紙，研究各部位尺寸，設(shè)計了專用測量工具及樣板，編制了專用加工工藝和檢查方法，采用大型落地數(shù)控鏜銑中心加工，殼體與管箱整體熱處理后最終一次性加工出合格螺紋。2.5產(chǎn)品最終裝配及水壓試驗由于前期嚴把各工序質(zhì)量，各另、部件制造均符合圖紙要求，這就為產(chǎn)品最終組裝奠定了良好的基礎(chǔ)。2.5.1殼體水試，此次水試，重點檢驗管板與管頭的焊接質(zhì)量。2.5.2安裝管箱內(nèi)件，采用新設(shè)計旋螺紋工裝，旋入大螺紋，旋螺紋仔細測量尺寸，以確保螺紋環(huán)旋到位。2.5.3管程水試，按圖紙要求，管、殼程同時升壓，管程升壓到保壓1小時，水試一次合格通過.根據(jù)工藝方案,利用從ESAB等購置的窄間隙焊接裝置和帶板堆焊裝置等，可完成管箱、殼體和大接管內(nèi)壁的帶極埋弧堆焊（或帶極電渣堆焊）和TIG自動堆焊，厚板窄間隙埋弧自動焊和換熱管頭的TIG焊.----儲備有“Y射線機”和直線加速器，探傷厚度達250毫米?？蓪芟浒卜攀浇庸艿鸟R鞍型焊縫作100%的RT.串列式等UT設(shè)備齊全，可按設(shè)計院提出的UT技術(shù)條件或按國標及美國的有關(guān)標準作堆焊層的UT.----根據(jù)原設(shè)計要求，自制了“烘干處理裝置”。堆焊設(shè)備備完工后內(nèi)部充N2保證了設(shè)備運輸和放置期間的質(zhì)量要求.----此外，還設(shè)計、制造和配備有全套工裝.如U形管單根高壓試壓裝置，管束起吊工具;穿裝管束裝置（變滑動為滾動），裝拆大螺紋鎖緊環(huán)的工裝等，保證了產(chǎn)品質(zhì)量，提高了工作效率。焊接管箱堆焊3.1.1管箱的堆焊，堆焊加工后，都能滿足圖紙要求，我們采取的工藝措施是：3.1.1.1堆焊過渡層時，對管箱進行均勻加熱達到堆焊予熱溫要求，3.1.1.2堆焊時采用進口鋼帶，較小焊接規(guī)范，管箱、殼體間的環(huán)縫焊接采取的焊接方法為內(nèi)手工單面焊雙面成型，埋弧自動焊，這樣就可以解決由于管箱內(nèi)部清根操作困難，焊后環(huán)縫徑向內(nèi)縮量大的問題，在產(chǎn)品實際施焊時，我們將選派水平較高且具有相應焊工資格的焊工進行焊接，均能保證100%UT、100%RT、100%MT一次合格，3.3接管與管箱的焊接接管與管箱的焊接，由于管箱壁較厚，為了減少由于焊接填充量大引起焊接應力增大而造成的焊接變形，以保證管箱橢圓度的要求，選擇了最佳坡口，焊接采用手工電弧焊，國內(nèi)已完全掌握了這種焊接技術(shù)，可保證接管與管箱焊縫100%UT、100%RT、100%MT一次合格4、熱處理4.1管箱、筒體管箱采用2.25Cr-1Mo及1.25Cr-0.5MoSi鋼鍛件制造管箱，內(nèi)壁堆焊防腐不銹鋼層，管箱壁厚不均勻，形狀不規(guī)則，在焊后消除應力過程中，我們采取了較慢的升降速度，并根據(jù)技術(shù)條件要求在管箱環(huán)縫上布置了熱電偶，準確的測量并控制了工件的退火溫度。換熱器對筒體的直線度和橢園度有很高的要求，直線度不大于±1mm，橢園度不大于2.5mm。因此，我們采用冷卷成型，縱縫組焊后經(jīng)過消除應力熱處理，再進行冷校，這樣就保證了筒體加工前的尺寸精度.在焊后熱處理中，在筒體外壁加支撐圈固定，并合理擺放了熱處理支座的位置，保證筒體在熱處理過程中無較大變形.根據(jù)技術(shù)條件要求，在焊后熱處理過程中，在筒體縱縫和環(huán)縫上布置熱電偶，測控工件本身溫度。4.3U型管固溶化處理U型管為無縫鋼管，材質(zhì)符合SA213標準.為了避免管子彎曲部分在使用過程中引起腐蝕，我們采用意大利進口設(shè)備對U型管的變曲部分進行固溶處理，固溶處理范圍包括U型管煨彎的部分及相連至少300mm長的直管段，處理前將這部分管子用丙酮擦試干凈,整個固溶處理過程中采用光學高溫計來測定、校對處理溫度，管子固溶化處理完畢后，對其逐根進行試壓。U型管固溶處理工藝為:1050±20°C:10秒保溫后，管內(nèi)充氣冷卻,3分鐘內(nèi)降到300C以下，經(jīng)實際認真檢測，多項指標均可符合圖紙要求，工藝是合理可行的。5.2在投料前對每個關(guān)鍵部位的工藝方案進行論證，所有工藝評定要為生產(chǎn)留有足夠的裕量。5.3在制造過程中執(zhí)行質(zhì)控負責人制。要對產(chǎn)品質(zhì)量進行全過程監(jiān)控，實行技術(shù)準備、材料采辦、工藝措施、工序檢驗、設(shè)備保障分工負責制，以確保各部門工作質(zhì)量.產(chǎn)品質(zhì)量必須在受控狀態(tài)下運行。5.4為保證產(chǎn)品按期交貨，煉化設(shè)備廠領(lǐng)導班子個人交納風險抵押金，按期完成獎勵，否則扣罰。5.5與駐廠勞動監(jiān)檢部門和代表用戶的第三方檢驗人員建立密切合作關(guān)系，配合他們完成監(jiān)檢大綱的編制和對產(chǎn)品的監(jiān)造工作。5.6加強與原設(shè)計單位聯(lián)系，主要技術(shù)問題的處理須得到原設(shè)計的確認。5.7產(chǎn)品交貨后，按產(chǎn)品"三包"規(guī)定，積極做好售后服務(wù)工作。三、螺紋鎖緊環(huán)式換熱器簡明工藝流程圖I 1材檢超探下料沖壓成形正火+回火熱處理探傷二次下料加工坡口TOC\o"1-5"\h\zI封頭卜____O——O——O O O O O O AI 1材檢初加工超傷精加工堆焊過渡層退火熱處理著色探傷加工堆焊層堆焊表層探傷加工開孔I管箱筒體卜---O-----O-----O-----O O O O O O——O——O —ILI————」加工螺紋探傷 退火熱處理 組焊接管IB— -O O O O-----」I 1 材檢 初加工探傷精加工fI冗程同體卜---O O O- O -f CI 1材檢初加工探傷精加工堆