固定折流板換熱器的制造技術(shù)和解決方案

摘要：固定管板換熱器中折流板與簡體內(nèi)壁焊接的結(jié)構(gòu)能有效防止設(shè)備運(yùn)行中管束的振動(dòng)損傷，介紹了在對采用這種結(jié)構(gòu)的某進(jìn)口固定管板換熱器進(jìn)行國產(chǎn)化制造的過程中，由于結(jié)構(gòu)空間限制所必須的制造技術(shù)。
　　關(guān)鍵詞：換熱器； 折流板； 管束振動(dòng)
　　中圖分類號：TQ051．5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009—3281(2006)05-0019-03
　　某化工裝置中的汽一汽換熱器為立式固定管板不銹鋼換熱器，設(shè)計(jì)壓力為2．334 MPa，設(shè)計(jì)溫度為262℃ ，公稱直徑DN1 400，高約1400 mm，共有23塊折流板，為進(jìn)口設(shè)備。設(shè)備運(yùn)行一段時(shí)間后，換熱管和折流板會因?yàn)檎駝?dòng)而嚴(yán)重磨損，因此該設(shè)備采用所有折流板與簡體焊接的方法來保證設(shè)備的長期穩(wěn)定運(yùn)行。
　　為了實(shí)現(xiàn)該設(shè)備的國產(chǎn)化，設(shè)計(jì)單位對其進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，使其材料、制造、檢驗(yàn)符合國內(nèi)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，特別強(qiáng)調(diào)了折流板與簡體的焊接要求。
　　1 換熱器結(jié)構(gòu)和制造難點(diǎn)
　　換熱器簡圖如圖1所示。該換熱器殼體厚度為16 mm，折流板厚度為16miD_，折流板外徑為西1 392mm，按照固定管板換熱器的一般制造方法，管束的穿管組裝是在簡體外進(jìn)行的，這樣做穿管容易，等管束的一端管板與折流板穿好管后，再裝入簡體，組焊管板與簡體并組裝另一端管板。該設(shè)備要求所有折流板除缺口部分外都需與簡體焊接，焊角高為6mill，而其折流板的缺口弓形圓缺高度僅有22l mm，無法容納人的進(jìn)出，這樣折流板就無法在簡體外用拉桿組裝好后再裝入簡體內(nèi)整體組焊，使如何組裝管束穿管成為制造難點(diǎn)。
    2 制造方案分析
    2．1 方案一
    從殼程簡體的一端開始組焊第一塊折流板，組焊好后穿管，穿完后操作者從另一端進(jìn)入簡體組焊第二塊折流板，組焊好后繼續(xù)對第二塊折流板穿管，穿完后又組焊第三塊折流板，依此類推，逐步組焊好所有折流板后，再組焊管板，完成管束的組裝穿管工作，如圖2所示，圖中數(shù)字表示折流板組焊順序。
    優(yōu)點(diǎn)：步步為營，逐步推進(jìn)，若在穿管過程中出現(xiàn)換熱管無法穿人管孔的問題或其它問題可及時(shí)采取措施處理。
   缺點(diǎn)：只能在管束穿管前在簡體內(nèi)組焊折流板，而弓形折流板的圓弧部分與簡體組焊后其位置必然會向焊縫一側(cè)竄動(dòng)，與之錯(cuò)排的相鄰折流板在與筒體組焊后則會向另一側(cè)竄動(dòng)，對應(yīng)的換熱管孔就會錯(cuò)開，當(dāng)總共23塊折流板在約12 m的簡體內(nèi)組焊完后，同一條換熱管在不同的折流板上對應(yīng)的管孔將不在一條直線上，而是處于一條“之”字形曲線上，這將使穿管幾乎不可能做到。另外，穿管過程中露在簡體外的約12 m長、共2 221條管如何按布管方位支承的問題沒有解決。


    2．2 方案二
    在折流板加工好后再對其剪切一次，使弓形圓缺高度達(dá)到450 mm，然后在簡體外利用拉桿及其螺母將所有折流板組裝好，再裝人簡體進(jìn)行折流板與簡體的組焊工作，此時(shí)操作者從外側(cè)折流板的缺口進(jìn)入簡體組焊內(nèi)側(cè)折流板時(shí)，不但要組焊折流板與筒體，還須將原折流板第二次切去的部分組焊回來，依此方法，組焊好所有折流板，然后在簡體外穿管。
   優(yōu)點(diǎn)：折流板在簡體外組裝，操作方便，而且折流板用拉桿組裝后還可組裝少許不影響后續(xù)組焊的換熱管，使折流板架剛性更大，與簡體組焊后更不易竄動(dòng)。
    缺點(diǎn)：成品折流板剪切后再焊回，降低了質(zhì)量，而且筒體內(nèi)組焊空間狹小，無法保證組對焊接質(zhì)量。另外，此方案屬設(shè)計(jì)修改，還須征得設(shè)計(jì)單位的同意。
2．3 方案三
    (1)先將簡體中間的一塊折流板與筒體組焊好；
    (2)將該折流板一側(cè)相鄰的一塊折流板放人筒體組焊位置；
    (3)用一部分換熱管進(jìn)行試穿，主要是折流板
    中間兩排垂直的管和外圈的管來定位管孔，若因管孔不對中而穿不進(jìn)，則調(diào)整未焊的折流板直至所有管孔對中；
    (4)組焊該折流板與簡體，因試穿的外圈換熱管阻礙施焊，在將折流板與簡體點(diǎn)焊定位后需抽出外圈換熱管，再進(jìn)行折流板與筒體的連續(xù)焊；
    (5)將中間折流板另一側(cè)相鄰的一塊折流板放人簡體組焊位置；
    (6)用同樣的方法在保證管孔對中后組焊簡體與折流板；
    (7)又用同樣方法組焊原先一側(cè)相鄰的一塊折流板；
    (8)依此類推，用試穿管后再抽出的方法將中間折流板兩側(cè)的折流板交替組焊到簡體上，如圖3所示，圖中數(shù)字表示折流板組焊順序；
   (9)所有折流板組焊完后，在簡體外一根根地穿管，組裝好管束。 
   優(yōu)點(diǎn)：靠實(shí)際穿管檢驗(yàn)來確保折流板組焊后管孔仍能對中，而且在每焊好一塊折流板后就進(jìn)行穿管檢驗(yàn)，確保管孑L對中后，才組焊下一塊折流板，防止了23塊折流板與簡體組焊后管孔對中偏差逐漸累積放大。另外，該方案采用了先組焊中間折流板，再交替組焊兩邊折流板的方法，避免了管孔對中偏差從筒體一側(cè)開始逐漸累積放大到另一側(cè)，減小了對中偏差。由于穿管是在簡體外一根根地進(jìn)行，也有效解決了穿管時(shí)約12m長、共2 221條管如何按布管方位支承的問題。
    缺點(diǎn)：每焊一塊折流板都需穿管后再抽出，工作量較大，工期較長。

    3 最終方案的確定和實(shí)施
    通過上述分析，方案三雖然工作量較大，但是能確保穿管順利進(jìn)行而又不降低折流板質(zhì)量，因此，我們確定了方案三為最終方案來實(shí)施。制造過程首先采取了下列5點(diǎn)措施：
    (1)筒節(jié)的卷制、組焊偏差必須嚴(yán)格控制，簡體同一斷面上的最大最小內(nèi)徑差應(yīng)不大于4 mill，簡體直線度偏差應(yīng)不大于6 mm，簡體環(huán)焊縫的內(nèi)部余高須打磨至與簡體內(nèi)壁平齊。
    (2)須制定特殊鉆孔工藝，嚴(yán)格保證管板、折流板的管孔同心，在管板、折流板加工完后，須將其疊在一起用管試穿，以保證管孔同心。
   (3)在筒節(jié)上開孔和組焊接管及其他墊板時(shí)，須采取加支撐等防止簡體變形以至不圓度超差的措施。
    (4)管束組裝前簡體的支撐采用標(biāo)準(zhǔn)鞍式支座均布支撐，且數(shù)量不少于4個(gè)，以防止組裝管束時(shí)由于重力而導(dǎo)致支撐處簡體局部變形。
    (5)穿管前應(yīng)將換熱管頭部毛刺磨去，組焊折流板與簡體應(yīng)采用二氧化碳保護(hù)焊或氬弧焊等焊接變形量較小的焊接方法，折流板經(jīng)試穿定位后應(yīng)將折流板與簡體問的所有間隙用薄鋼板塞緊后再施焊，以防止折流板在焊接時(shí)竄動(dòng)。然后才按方案三進(jìn)行管束組裝。由于精心準(zhǔn)備，嚴(yán)格施工，使穿管工作順利進(jìn)行，成功完成了該國產(chǎn)化設(shè)備的制造。
    4 結(jié)論
    進(jìn)口固定管板換熱器中折流板與簡體焊接的結(jié)構(gòu)能有效防止設(shè)備運(yùn)行中管束的振動(dòng)，這種換熱器結(jié)構(gòu)的成功國產(chǎn)化制造，使我們推廣設(shè)計(jì)制造這種結(jié)構(gòu)的換熱器，逐步取代進(jìn)口成為可能，我們在該結(jié)構(gòu)的國產(chǎn)化制造攻關(guān)中也積累了經(jīng)驗(yàn)，提高了制造水平。