螺紋鎖緊環(huán)式換熱器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及制造特點(diǎn)

作者： 2015年11月16日 來(lái)源：互聯(lián)網(wǎng) 瀏覽量：
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一、結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 　　1整體式螺紋鎖緊環(huán)換熱器 　　這種換熱器適用于管程和殼程同為高壓的介質(zhì)，管箱同殼程介質(zhì)共用一個(gè)殼體，殼程側(cè)頂端為封頭，管箱端部用螺紋承壓環(huán)旋入，就像一個(gè)大的絲堵旋入管箱內(nèi)。管箱與殼
　　一、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

　　1整體式螺紋鎖緊環(huán)換熱器
 
　　這種換熱器適用于管程和殼程同為高壓的介質(zhì)，管箱同殼程介質(zhì)共用一個(gè)殼體，殼程側(cè)頂端為封頭，管箱端部用螺紋承壓環(huán)旋入，就像一個(gè)大的絲堵旋入管箱內(nèi)。管箱與殼程筒體焊接為一個(gè)整體，所有的內(nèi)構(gòu)件都封裝在同一殼體內(nèi)部，減少了密封點(diǎn)降低了泄漏的可能性。與法蘭式換熱器相比其最大的一個(gè)特點(diǎn)就是該換熱器把管箱側(cè)承受的巨大的壓力傳遞到了螺紋鎖緊環(huán)上，而壓緊螺栓只要提供墊片密封所需要的壓緊力。一旦發(fā)生泄漏只要調(diào)節(jié)壓緊螺栓就可以壓緊墊片。而法蘭式換熱器主螺栓要承受內(nèi)壓和壓緊力的兩種負(fù)荷，使得在相同壓力下設(shè)計(jì)出來(lái)的換熱器螺栓和螺母非常粗大，法蘭面非常厚，不僅體積要比螺紋鎖緊環(huán)大好多而且一旦發(fā)生泄漏很難進(jìn)行緊漏。
 
　　從圖1可以看出，該換熱器從管板右側(cè)從里向外主要零件分別為：內(nèi)密封墊片、管板、壓環(huán)、卡環(huán)、管程內(nèi)套筒、外密封墊片、螺紋承壓環(huán)、壓蓋、內(nèi)外壓緊螺栓等等。
 
　　內(nèi)密封墊片：主要起到了隔離殼程與管程介質(zhì)的作用，因?yàn)楣艹虃?cè)和殼程側(cè)都為高壓而且壓差較小。所以使密封面上所受的合力較小。減少了普通換熱器由于管板受到高壓而發(fā)生泄漏的可能性。即使發(fā)生泄漏也不會(huì)向外界泄漏，增加了安全性。
 
　　管板：由于該管板使用了壓差設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)壓力只有3.5Mpa。使得管板的厚度大大減薄，既減少了材料又控制了換熱器的整體體積。
 
　　卡環(huán)和壓環(huán)：卡環(huán)和壓環(huán)都起到了傳遞內(nèi)壓螺栓力的作用，在安裝和殼程試壓時(shí)卡環(huán)還可以通過(guò)其配對(duì)螺栓對(duì)管板進(jìn)行預(yù)壓緊。
 
　　管程內(nèi)套筒：起到了傳遞內(nèi)壓緊螺栓的作用，壓緊管板，達(dá)到了內(nèi)密封圈壓緊力的要求。
 
　　外密封墊片：用來(lái)密封管程內(nèi)介質(zhì)與外界環(huán)境的墊片，該墊片的壓緊力由外壓緊螺栓來(lái)提供。該壓緊螺栓只需提供保證密封面不發(fā)生泄漏的壓緊力，而不同與普通的換熱器螺栓還要提供抵消介質(zhì)對(duì)封頭的巨大的壓力作用。所以相對(duì)來(lái)說(shuō)該墊片極易壓緊而且泄漏的可能性很小。
 
　　螺紋縮緊環(huán)和壓蓋：螺紋縮緊環(huán)和壓蓋共同起到了一個(gè)封頭的作用，只不過(guò)不是采用焊接而是采用螺紋連接的形式和筒節(jié)連接。螺紋鎖緊環(huán)通過(guò)螺紋的壓緊力，不僅承受管程內(nèi)部介質(zhì)的壓力還有內(nèi)壓桿穿過(guò)來(lái)的管板對(duì)內(nèi)壓桿的反作用力。

　　圖1  螺紋鎖緊環(huán)式換熱器
 
　　1 壓蓋； 2 內(nèi)壓緊螺栓；3 外壓緊螺栓；4 螺紋鎖緊環(huán)；5 壓環(huán)；6 卡環(huán)；7 管程內(nèi)套筒；8 盤(pán)根； 9 管板；10 筒節(jié)2；11 管束；12 密封盤(pán)；13 波齒復(fù)合墊片；14 筒節(jié)1

　　圖2 分體式螺紋鎖緊環(huán)換熱器
 
　　2 分體式螺紋鎖緊環(huán)換熱器
 
　　根據(jù)工藝需要，有的換熱器需要高壓介質(zhì)和低壓介質(zhì)進(jìn)行換熱。這種情況就可以使用分體式螺紋鎖緊環(huán)式換熱器。這種形式的換熱器的殼程同普通換熱器一樣，只是相當(dāng)于把普通換熱器的管箱和管板焊接成一個(gè)整體，管箱部分采用螺紋鎖緊環(huán)的形式。管箱同殼體部分的連接采用螺栓連接（見(jiàn)圖2）。
 
　　由圖可以看出該結(jié)構(gòu)的和整體式的原理相同，只是少了內(nèi)壓螺栓和相關(guān)結(jié)構(gòu)，而且沒(méi)有了平衡式設(shè)計(jì)，管板相對(duì)比較厚一些。
　　二、螺紋鎖緊環(huán)式換熱器制造七大特點(diǎn)
 
　　1、管束加工
 
　　管束材質(zhì)絕大多數(shù)都采用0Cr18Ni10Ti,管板厚度一般介于215~320 mm。為保證管板鉆孔后換熱管中心線(xiàn)與管板密封面的垂直度,及管板上各管橋?qū)挾冗_(dá)到圖樣要求,管板上的全部管孔采用數(shù)控鉆床加工。
 
　　U型換熱管采用整根鋼管煨制,對(duì)彎管部分(包括300 mm直管)進(jìn)行固溶及酸洗鈍化處理,并在用于組裝管束前進(jìn)行單根水壓試驗(yàn),試驗(yàn)壓力為2倍設(shè)計(jì)壓力且不大于19 MPa。
 
　　2、設(shè)備螺栓緊固
 
　　整個(gè)設(shè)備的螺栓緊固應(yīng)使用帶有能控制預(yù)緊力的液壓扳手或可調(diào)力矩的手動(dòng)扳手進(jìn)行操作,緊固前應(yīng)將每個(gè)螺孔內(nèi)及螺栓表面清理干凈,并在螺紋表面涂上耐高溫咬合劑,所有螺栓采用對(duì)稱(chēng)預(yù)緊和對(duì)稱(chēng)緊固的方法進(jìn)行操作,緊固時(shí)用力要均勻。螺栓力矩值可按M=Fμd×10-3計(jì)算。其中,F為螺栓預(yù)緊力,N;μ為系數(shù),常規(guī)可取μ=0.2;d為螺栓直徑,mm。
 
　　3、焊接
 
　　螺紋鎖緊環(huán)式換熱器的主體材質(zhì)大部分采用Cr-Mo鋼,鑒于此鋼種對(duì)焊接熱裂紋敏感性較強(qiáng)、加之焊縫溶氫和焊接應(yīng)力等因素的影響,在焊接過(guò)程中易產(chǎn)生焊接裂紋及焊后產(chǎn)生延遲裂紋,因此,在焊接過(guò)程中必須采用焊前預(yù)熱、控制層間溫度、焊后消氫處理及焊后消除應(yīng)力熱處理等措施,其具體工藝參數(shù)見(jiàn)表1。
 
　　所有焊縫在進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理前,焊縫坡口及其兩側(cè)(1倍壁厚)范圍內(nèi)的母材溫度應(yīng)始終維持不低于預(yù)熱溫度且不高于層間溫度,焊接過(guò)程中如果必須間斷,應(yīng)維持焊縫坡口及兩側(cè)各1倍壁厚范圍內(nèi)處于預(yù)熱溫度狀態(tài),直至重新焊接,否則在暫停工作后應(yīng)立即進(jìn)行消氫處理。
 
　　4、筒體成型
 
　　設(shè)備筒體由管程筒體和殼程筒體兩部分組成。一般情況下,管程筒體選用鍛件制作;殼程筒體選用板材制作,鋼板厚度在40~120 mm。組成殼程圓筒的各筒節(jié)采用自動(dòng)切割機(jī)火切下料,同時(shí)制備出縱縫坡口,然后在卷板機(jī)上完成卷制成型,焊接筒節(jié)的縱焊縫及進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理,機(jī)械加工筒節(jié)的內(nèi)表面及其環(huán)縫坡口,再將尺寸加工合格的各筒節(jié)組焊在一起,完成殼程筒體的制作。
 
　　殼程筒體上的封頭采用整張鋼板在水壓機(jī)上熱沖壓成型,成型后進(jìn)行恢復(fù)狀態(tài)熱處理,然后加工環(huán)縫坡口。
 
　　5、熱處理
 
　　鋼焊接及熱處理按照相關(guān)圖樣及技術(shù)條件執(zhí)行即可。為保證設(shè)備內(nèi)部零件的加工尺寸達(dá)到圖樣要求,對(duì)分程管箱部件增加了穩(wěn)定化處理,即隨爐加熱至870℃后,保溫3~4 h后空冷。對(duì)支架部件增加了定型熱處理,即隨爐加熱至430℃,保溫2~3 h后空冷。
 
　　6、螺紋加工
 
　　管箱、承壓環(huán)螺紋采用進(jìn)口數(shù)控鏜銑床加工,并使用經(jīng)一次磨刀即可完成全長(zhǎng)螺紋線(xiàn)加工的成型銑刀,以保證整個(gè)螺紋的加工精度。螺紋可以先選用三面刃銑刀開(kāi)槽,再用螺紋成型銑刀精銑的方法達(dá)到圖樣要求的尺寸。
 
　　7、其它注意事項(xiàng)
 
　　(1)由于設(shè)備結(jié)構(gòu)上的限制,在管束裝配時(shí)需要使用專(zhuān)用的胎具,保證管束與殼體裝配后的尺寸精度要求。
 
　　(2)保證管箱筒體內(nèi)部堆焊后的所有加工尺寸、垂直度、傾斜度及粗糙度達(dá)到圖樣要求。
 
　　(3)保證盤(pán)根壓環(huán)內(nèi)、外徑與相鄰件之間的間隙小于2 mm。
 
　　(4)在管板下部?jī)蓚?cè)各30°方位上焊定位點(diǎn),以保證管束與設(shè)備的同軸度。
 
　　(5)殼程水壓試驗(yàn)時(shí)如果出現(xiàn)滲漏,應(yīng)首先檢查調(diào)整各內(nèi)構(gòu)件,再緊固頂壓螺栓,直至合格。
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