管殼式換熱器零部件的制造與組裝

作者： 2014年03月18日 來源： 瀏覽量：
字號(hào)：T | T
本文節(jié)選自《管殼式換熱器的維修》 1零部件的制造與組裝 （1）管殼式換熱器的制造 管殼式換熱器是一種傳統(tǒng)的換熱器，它在工業(yè)上的應(yīng)用具有悠久的歷史。在長(zhǎng)期的使用中，其結(jié)構(gòu)型式不斷地改進(jìn)，目前已經(jīng)基本定型

 

本文節(jié)選自 《管殼式換熱器的維修》
 
    1 零部件的制造與組裝
    （1）管殼式換熱器的制造
管殼式換熱器是一種傳統(tǒng)的換熱器，它在工業(yè)上的應(yīng)用具有悠久的歷史。在長(zhǎng)期的使用中，其結(jié)構(gòu)型式不斷地改進(jìn)，目前已經(jīng)基本定型。管殼式換熱器的殼體、管箱、封頭、法蘭及接管等的制造與一般化工容器基本相同。對(duì)維護(hù)檢修工作者來講，需要了解管殼式換熱器在制造和組裝過程中較為特殊的方面，這里就相關(guān)部件的內(nèi)容進(jìn)行介紹。
① 筒體制造
a．筒體橢圓度
換熱器筒體的橢圓度要求較高，因必須保證殼體與折流板之間由合適的間隙。如太大就要影響換熱效果，太小就要增加裝配的困難。因此，殼體在下料和輥壓過程中必須小心謹(jǐn)慎。
b．下料
下料須正確，切割方法有：機(jī)械切割法、氧氣切割法和等離子切割法三種。機(jī)械切割法是用斜口剪板機(jī)切割，效率低，不能切割高硬度的材料；氧氣切割法可以切割較厚的碳素鋼板，但不能切割不銹鋼和其它高熔點(diǎn)的金屬或非金屬；等離子切割法不僅可切割高熔點(diǎn)的金屬或非金屬，且效率高、切口光滑又平整、熱影響區(qū)小，材料性能無顯著變化，工件變形小，成本低。切割好的鋼板應(yīng)根據(jù)鋼板厚度、操作壓力高低選定的破口形式進(jìn)行邊緣加工。
c．卷板與焊接
鋼板在卷板機(jī)上輥壓加工時(shí)，須注意鋼棒縱向邊緣嚴(yán)格與滾筒軸線保持平行，輥壓成形后的圓筒立即點(diǎn)焊，由卷板機(jī)上卸下后內(nèi)外進(jìn)行縱縫焊接。焊接采用手工電弧焊或買弧自動(dòng)焊，焊接過程中必須注意：焊條應(yīng)保持干燥；坡口應(yīng)清除干凈；如發(fā)現(xiàn)焊接缺陷必須完全鑿去再進(jìn)行下一層焊接；盡量采用平焊；焊接順序應(yīng)合理，以減小變形和應(yīng)力。所有殼體的縱、環(huán)焊縫（帶蒸發(fā)空間的重沸器除外），均應(yīng)加工成于殼體齊平，以利于管束的裝配。焊接后須再上卷板機(jī)以矯正由于焊接產(chǎn)生的變形而得到正圓筒。殼體的允許不圓度應(yīng)使金屬模板能順利地通過殼體而不會(huì)卡住。該模板由兩塊直徑等于折流板的剛性圓盤及與它垂直的一根芯軸組成。接管注意不開在焊縫上，并應(yīng)與其相連接的內(nèi)表面齊平。
② 封頭和管箱的制造
封頭和管箱的厚度一般不小于殼體的最小壁厚，且接管開孔往往采用整體加強(qiáng)而不用加強(qiáng)板。分程隔板兩側(cè)全長(zhǎng)均應(yīng)焊接，并應(yīng)具有全焊透的焊縫。由于焊接應(yīng)力較大，故管箱和封頭法蘭等焊接后，須進(jìn)行清除應(yīng)力的熱處理，最后進(jìn)行機(jī)械加工。
管程如為腐蝕性介質(zhì)，則管箱及封頭可采用復(fù)合板或耐腐蝕合金板襯里，在法蘭內(nèi)壁及端面可采用堆焊。
在換熱器制造過程中，管子的加工、管板的制造、管子與管板的連接為換熱器的特有部分，管子與管板的連接工藝是換熱器制造過程中最重要的一環(huán)，世界各國(guó)都很重視，并作了大量的研究工作。目前，由于我國(guó)煉油、化工及石油化工工業(yè)的發(fā)展，要求換熱器的操作條件越來越苛刻。為適應(yīng)高溫高壓及大型化的需要，國(guó)內(nèi)外已研究成功了許多新的連接工藝，今后將逐步在生產(chǎn)中推廣使用。
③ 管子的選用和加工
直管一律采用整根管子而不允許有接縫，U形管可以拼接應(yīng)正確選擇接頭位置，使其盡量靠近彎頭處，可避免由于穿管時(shí)接頭經(jīng)過折流板而造成穿管困難。U形管的最小彎曲半徑，目前國(guó)內(nèi)可達(dá)兩倍管子外徑。彎曲處須用直徑為管子內(nèi)徑0.85倍的圓球作通過檢查，以檢驗(yàn)其不圓度。
管子加工的步驟如下：
a．管子下料的方法可根據(jù)各制造廠的設(shè)備條件選用，可采用鋸床切管、沖管機(jī)沖管、砂輪鋸等。有手工操作，也有利用液壓系統(tǒng)和射流控制自動(dòng)進(jìn)給和后退的半自動(dòng)操作。
b．管子要校直，否則將造成穿管困難。
c．管子兩端須用磨管機(jī)清除氧化皮、鐵銹及污垢等雜質(zhì)，直至露出金屬金澤。除銹長(zhǎng)度不小于兩倍管板厚度。國(guó)外也有在管子內(nèi)徑兩端約10mm長(zhǎng)度范圍內(nèi)進(jìn)行除銹。
d．當(dāng)管子與管板的連接采用脹接工藝時(shí)，管端硬度應(yīng)低于管板硬度。如管子硬度高于或接近管板硬度，應(yīng)將管子兩端進(jìn)行退火處理，退火長(zhǎng)度一般取200～250mm。加熱的燃料用木炭或焦炭等。碳素鋼管加熱的溫度取600～650℃（呈棕紅色），合金鋼管加熱溫度取650～700℃（呈深紅色）。加熱時(shí)，管子的另一端必須堵死，避免因空氣對(duì)流而影響加熱。加熱時(shí)應(yīng)經(jīng)常轉(zhuǎn)動(dòng)管子，使管壁各處的受熱均勻，避免局部過熱。保溫時(shí)間10～15min，取出后埋在溫?zé)岫稍锏纳白永锩?，或者用保溫材料（石棉、硅藻土）包好，慢慢冷卻。當(dāng)采用不同材料如20號(hào)管子和16Mn管板，則本身存在硬度差，就不用退火處理。
e．當(dāng)采用脹接工藝時(shí)，管端須檢查如有縱向傷痕者不可使用。
當(dāng)對(duì)換熱器有耐高溫或腐蝕等要求時(shí)，為節(jié)約貴重材料、降低制造成本，可根據(jù)需要采用雙金屬管外，還可進(jìn)行各種表面處理，國(guó)內(nèi)使用最多的為表面滲鋁。在日本，比較盛行于采用滲鉻、滲鋁、噴涂金屬或樹脂保護(hù)層等方法。經(jīng)過滲鋁處理的管子，對(duì)于抗硫、硫化物和其它一些腐蝕介質(zhì)以及耐熱等方面，效果很好。但滲鉻和滲鋁后，金屬機(jī)械性能有所降低、而且因其表面硬度增加，脹管比較困難，噴涂法是將保護(hù)材料如不銹鋼、鋁或合成樹脂等噴涂在管子表面，在有應(yīng)力腐蝕裂紋的場(chǎng)合，短時(shí)間內(nèi)保護(hù)效果非常好。
④ 管板的加工制造
管板一般采用低合金鋼鍛造，或者采用低合金鋼鋼板加工。管板毛坯可以是鋼板、鍛制的、焊制的及復(fù)合的。如為鋼板材料時(shí)，加工前表面不平度當(dāng)直徑小于1000mm時(shí)不得大于2mm；等于或大于1000mm時(shí)，不得大于3mm。如超過以上規(guī)定時(shí)，應(yīng)先進(jìn)行校平，然后進(jìn)行精加工。
當(dāng)某種單一材料不能同時(shí)抵抗兩側(cè)換熱介質(zhì)的腐蝕時(shí)，必須采用雙金屬板。有時(shí)雖只是一種介質(zhì)具有強(qiáng)烈腐蝕作用，但是管板尺寸較大較厚，那么采用整體的貴重材料制造管板不如采用復(fù)合板來得經(jīng)濟(jì)。常用的換熱器復(fù)合管板制造方法有：
a．軋制法    軋制法就是把軋制了的不銹鋼板和碳素鋼板疊合起來，用焊接等方法將四周固定，然后把疊合起來的鋼板進(jìn)行熱軋加工。
b．堆焊法    在碳素鋼的表面，用焊接方法來焊接不銹鋼，制成整個(gè)不銹鋼的層面，然后把不銹鋼層表面用接卸切削方法加工成型。作為焊接方法，可以采用手工焊、埋弧焊等。但是，最近幾年發(fā)展起來的帶極電弧焊接法又取得了更廣泛的應(yīng)用。
c．爆炸復(fù)合法    利用炸藥的爆炸能將碳素鋼與不銹鋼接合的方法，如下圖2-1所示。在碳素鋼的上面保持一定距離設(shè)置不銹鋼板，在不銹鋼板的上面把炸藥全部布以一樣的厚度，由一端借雷管爆炸而進(jìn)行接合。在炸藥爆炸的前端處，不銹鋼復(fù)合材料變形，以高速度沖擊到母材上，由沖擊點(diǎn)向前方可以噴出金屬射流，使它們進(jìn)行接合。因?yàn)檫@種方法是在極其短的時(shí)間內(nèi)完成的，所以在接合交界面上兩種材料的合金元素?cái)U(kuò)散極少。這樣，能夠貼合異種金屬而幾乎不形成異種金屬貼合時(shí)所存在的合金層。這種合金層非常堅(jiān)硬，當(dāng)材料彎曲時(shí)，往往從這里產(chǎn)生裂縫。
  圖2-1 爆炸復(fù)合鋼板的制造  
d．焊管覆合法    首先分別加工出覆合層鋼板和基層碳鋼板的孔，且覆合層板的孔應(yīng)大于基層碳鋼管板孔。然后穿管焊接，同時(shí)將不銹鋼板、碳鋼板及不銹鋼管子焊在一起，以達(dá)到覆合的目的。此法適合于管間距較大的場(chǎng)合。
e．橋面堆焊法    待碳鋼板穿管焊接后，以不銹鋼焊條堆焊焊管孔間的橋面，可使碳鋼表面獲得不銹鋼覆合層，此法最節(jié)約不銹鋼，但焊后不易熱處理，也不易加工管板堆焊的平面。這種方法可用于管間距較小的場(chǎng)合。
管孔加工是管板制造中主要的一環(huán)，在加工過程中必須盡可能滿足以下幾點(diǎn)要求：
a．保證孔的位置及尺寸精度，如管孔不圓度。同心度及孔壁的光潔度。
b．對(duì)大厚度的管板必須保證孔與管板平面垂直。
c．組裝狀態(tài)下管板和折流板的同一位置的管孔和拉桿用孔的中心應(yīng)在同一直線上。
目前國(guó)內(nèi)最普遍的管孔加工方法是管板下料、校平、平面外圓及壓緊面的車削完畢后，進(jìn)行劃線、鉆孔、刻槽、倒角等工序。適用于小批或單件生產(chǎn)的低壓換熱器。為保證上下管孔的同心度可將兩塊管板疊合起來一起鉆孔。
⑤ 折流板的加工制造
由于折流板一般都很薄，鉆孔時(shí)鉆頭的推力將使管板中心變形，故可將下料成整圓的折流板去掉毛刺并校平、重疊、壓緊后沿周邊點(diǎn)焊，然后一起鉆孔。須注意折流板疊合后的厚度不能超過鉆頭工作部分份額4/5。為防止折流板鉆孔時(shí)產(chǎn)生撓曲而影響孔距精度，必須在折流板下面墊上整塊木板以承受鉆頭的推力。
為保證順利穿管，必須使折流板的管孔與管板的管孔中心在同一直線上?？梢詫⒐馨瀹?dāng)作鉆模放在折流板上壓緊后進(jìn)行引孔，即以管板為基礎(chǔ)先在折流板上鉆出和管板孔距一致的定位孔，然后取下管板，將折流板壓緊，并換上適合折流板的鉆頭，以引出的定位孔為準(zhǔn)備進(jìn)行加工。但必須注意為防止產(chǎn)生積累誤差，故當(dāng)作鉆模的管板必須是第一塊管板。
⑥ 膨脹節(jié)
膨脹節(jié)是靠波殼的伸縮變形而起溫差補(bǔ)償作用的部件。波殼橫截面的形狀有許多種，實(shí)際使用的絕大多數(shù)為U形，其次是Ω形。
Ω形波殼與筒體連接的場(chǎng)合，一般像圖2-2（a）所示的那樣，將平行部向筒體插入并將端部由內(nèi)側(cè)進(jìn)行焊接。圖2-2（b）所示的方法不但在焊接處產(chǎn)生較大的應(yīng)力，而且不可能達(dá)到焊透，所以必須限于小直徑筒體或應(yīng)力小的場(chǎng)合下采用。若將薄弱環(huán)節(jié)結(jié)構(gòu)改進(jìn)如圖2（c）所示，并使用環(huán)形管，制造即方便，受力也較好，環(huán)形管壁可以較薄。
圖2-2Ω形膨脹節(jié)的連接方法
單波U形膨脹節(jié)的波殼結(jié)構(gòu)如圖2-3 所示。圖2-3中（a）頂部沒有焊接，（b）頂部設(shè)置焊接部分。由于頂部處應(yīng)力較大，所以在這部份焊接時(shí)應(yīng)在U形頂部設(shè)置平行部，且應(yīng)采用封底焊方法，作充分焊透。
圖2-3 U形膨脹節(jié)結(jié)構(gòu)
（2）管束的組裝
管殼式換熱器的組裝主要是指管束的組裝。
換熱器組裝要求兩管板相互平行，允許誤差不得大于1mm；兩管板間長(zhǎng)度誤差為±2mm；管子與管板應(yīng)垂直；拉桿應(yīng)牢靠固定；定距管兩端面要整齊；穿管時(shí)管子頭不能用鐵器直接敲打。
① 固定管板管束組裝：
    固定管板管束的組裝隨著管板與殼體連接結(jié)構(gòu)不同而不同。
    當(dāng)壓力較低直徑較小的換熱器，組裝如圖2-4。先將一塊管板和折流板組裝，須使中心線調(diào)整一致。在此管板的某些部位，一般在中心線上及四周插入一部分管子，再將殼體裝上并與管板點(diǎn)焊固定。
圖2 -4固定管板管束的組裝
也可將兩塊管板同時(shí)裝上殼體兩端且點(diǎn)焊固定，然后再將全部管子從任意一頭插入，也可兩頭同時(shí)插。一頭由上向下插，另一頭由下向上插，不會(huì)發(fā)生矛盾。當(dāng)壓力較高，直徑較大，對(duì)密封要求較高的換熱器，可先將管板焊上兩個(gè)短接，短接再與筒體焊上后，最后穿管。
② 浮頭管束組裝：
浮頭管束的組裝如圖2-5所示。先將兩端管板固定在組裝臺(tái)上，保證兩管板的同軸度、垂直度、平行度和兩板之間的距離。兩管板之間的平行度誤差應(yīng)小于±lmm，兩端距離誤差應(yīng)小于±2mm。然后將拉桿、定距管、支承板、折流板按要求依次固定好，并校對(duì)好各部尺寸，檢查折流方向、同軸度是否符合要求，然后逐一穿入換熱管。
圖2-5浮頭管束的組裝
③ U形管束組裝：
U形管束如圖2-6所示，先將管板固定在專用的組裝平臺(tái)上，保證其與裝配平臺(tái)水平面的垂直度，然后將拉桿、定距管、支承板、折流板依次組裝好，先從中間穿入U(xiǎn)形管，用木榔頭敲擊U形管的后部，將兩端的管口插入管板，穿好一組后，焊接或脹接固定好，再插入另一組，順次由里向外逐排組裝。
圖2-6 U形管束的組裝
管束的組裝還應(yīng)注意：
a．拉桿上的螺母應(yīng)擰緊，以免在裝入或抽出管束時(shí)，因折流板竄動(dòng)而損傷換熱管。
b．穿管時(shí)不應(yīng)強(qiáng)行敲打，換熱管表面不應(yīng)出現(xiàn)凹癟或劃傷。
c．除了換熱管與管板間以焊接連接外，其他任何零件均不準(zhǔn)與換熱管相焊接。
全球化工設(shè)備網(wǎng)（http://www.bhmbl.cn ）友情提醒，轉(zhuǎn)載請(qǐng)務(wù)必注明來源:全球化工設(shè)備網(wǎng)！違者必究.

標(biāo)簽：管殼式換熱器 零部件 制造 組裝

分享到：
免責(zé)聲明：1、本文系本網(wǎng)編輯轉(zhuǎn)載或者作者自行發(fā)布，本網(wǎng)發(fā)布文章的目的在于傳遞更多信息給訪問者，并不代表本網(wǎng)贊同其觀點(diǎn)，同時(shí)本網(wǎng)亦不對(duì)文章內(nèi)容的真實(shí)性負(fù)責(zé)。
2、如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)和其它問題，請(qǐng)?jiān)?0日內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系，我們將在第一時(shí)間作出適當(dāng)處理！有關(guān)作品版權(quán)事宜請(qǐng)聯(lián)系：+86-571-88970062