八通集合管的研制

【摘 要】 八通集合管是外取熱器管束中接管與集合管連接的重要管件，其對接式結構型式是最佳連接方式，實踐驗證了八通集合管的制造工藝是可行的，并為廢熱鍋爐用集箱、噴水減溫器等結構設計起到了示范和推廣的作用。

【關鍵詞】 八通 集合管 研制

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2014.16.013

1 外取熱器的結構

外取熱器就是一種立置管殼式蒸汽發生器，主要結構由三部分組成：筒體和焊接在一起的上下封頭組成的受壓殼體、管束、催化劑供給循環管路。外取熱器在殼體內裝有多組并聯取熱管束，熱催化劑從上部進入殼體由下部流出，在殼體內通過管束之間與蒸發管內的水進行換熱，催化劑被冷卻100℃～150℃，進出口管線上都設有滑閥調節其循環量。并聯式管束是由上下集合管及許多蒸發管、水下降管和套管組成。水從下降管送入到下部集合管，分別進入到各個蒸發管內，在上升過程中不斷被加熱汽化，然后通過上集合管進入套管，再將水汽混合物送到汽包內。

這種外取熱器能有效地控制石油催化裂化過程的操作溫度，具有抗磨損能力強、操作可靠、制造方便、價格低廉等優點。

中國石油天然氣股份有限公司某煉化分公司ARGG裝置優化改造外取熱器為下流式結構，管束為蛇管式結構，其結構型式見圖1，其運行設計技術參數見表1《外取熱器技術參數》。

圖1 設備結構總圖

1.1 外取熱器技術條件

（1）外取熱器的管束應嚴格按照JB/T1611-1993《鍋爐管子制造技術條件》及《蒸汽鍋爐安全技術監察規程》進行制造和驗收。

（2）管束所用材料應符合GB5310-2008《高壓鍋爐用無縫鋼管》中普通級的規定。

（3）管束的焊接及探傷要求應符合JB/T1613-1993《鍋爐受壓元件焊接技術條件》的規定。

（4）取熱管與兩端煨彎的接管焊接后，其軸線保持在同一平面內，全長偏差不得大于6mm。

（5）管束上所有焊縫應采用氬弧焊打底，全焊透結構。對打底焊縫應按總長抽取10%進行射線探傷檢查。

（6）管束上管子的所有焊縫接頭處，管子的橢圓度偏差不得大于GB3087-2008和GB5310-2008中普通級的規定。

（7）所有對接焊縫應進行100%射線檢測，達到JB/T4730.2-2005中II級為合格；所有角焊縫做磁粉探傷檢查，按JB/T4730.4-2005中的規定，其缺陷顯示累積長度達到I級為合格。

（8）上下聯箱制造時，應先將接管與集合管焊接，經100%射線檢測。檢測結果不低于JB/T4730.2-2005中II級為合格；檢測合格后，再將兩端堵板焊好，然后對其環焊縫進行100%射線探傷檢查，檢測結果不低于JB/T4730.2-2005中II級為合格；檢測結果合格后，進行消除應力熱處理。

（9）外取熱管束制造完成后，必須進行整體消除應力熱處理。

（10）每組管束制造完畢，無損檢測合格后要進行水壓試驗，試驗壓力10.8MPa（立置）。水壓試驗應按JB/T1612-1994《鍋爐水壓試驗技術條件》進行。

（11）管束制造完畢后，要用大于0.29MPa以上的壓縮風將管內吹掃干凈。

1.2 外取熱器技術參數（如表1）

要滿足以上技術條件而制造出合格的外取熱器，連接上、中、下接管的集合管的八通集合管是本設備中至關重要的部件，它是連接外取熱管束中三段管子的過渡結構，起到承上啟下的作用。該外取熱器是否能夠正常安全運行，取之八通集合管及對接管口的焊接質量。

2 接管與集合管接頭型式的對比與選用

通常接管與集合管的連接方式有以下四種，見表表2。

通過表2可以看出，四種結構的對比中，第四種對接式結構是應用于本設備的最佳結構型式。因此，該種集合管共有八個連接孔，稱為八通集合管。具體結構設計尺寸見圖2。

3 八通集合管的制造工藝

無縫整體多孔集合管制作方法有兩種：液壓擠形、熱壓成型、液壓擠形。

液壓擠形是通過管坯的軸向補償擠出支管的一種成形方法。制作過程是采用專用液壓機，將管坯內注入液體（一般為油），通過專用液壓機的兩個水平杠對中擠壓管坯，管坯受擠壓后體積變小管坯內的液體壓力升高，當達到一定的壓力時，管坯在杠和管坯內液體壓力的雙重作用下向模具內孔流動而脹出支管。最后經過支管整形車坡口完成成品。但該方法不適應厚壁多孔集合管的制作。

熱壓成形是將大于八通基管直徑的管坯，壓扁至八通基管直徑的尺寸，在拉伸支管的部位開一個孔（小于支管的尺寸）；管坯加熱放入模具中，并在管坯內裝入拉伸支管的沖杠；在壓力的作用下管坯被徑向壓縮，在壓縮的過程中金屬向支管方向流動并在沖杠的拉伸下形成支管（管坯的徑向運動進行補償）。整個過程是通過管坯的徑向壓縮和支管部位的拉伸成形。通過加熱、壓扁、縮口（既中間鼓凸）、開口、翻邊等工序制造而成。碳鋼三通加熱溫度一般在870℃～930℃較為合適，這種工藝適用于制造厚壁多孔集合管，八通集合管采用該工藝制作而成。具體方式有以下兩種：

（1）八通集合管基管為設計直徑159mm、壁厚30mm、長度為設計長度的1.1倍進行熱壓成型。

（2）八通集合管基管為高于設計直徑一個檔次的標準鋼管219mm、壁厚為設計壁厚。長度為設計長度的1.1倍進行熱壓成型。

八通集合管熱壓成型工藝路線如下：

原材料檢驗——復驗——下料——加熱——壓扁——縮口——開口——翻邊——內孔加工——坡口加工——噴砂表面處理——無損檢測——修磨——防腐涂漆——標識包裝——產品終檢——成品入庫。

多孔加工時，要多次反復“加熱——壓扁——縮口——開口——翻邊”的工藝過程。

4 結論

（1）集合管在外取熱器中是關鍵的零部件。

（2）對接式集合管是外取熱器管束的最佳連接方式。

（3）由于集合管采用對接方式，長集合管無法實現熱加工，因此，需要將集合管分段加工，并組焊在一起形成符合工藝設計要求的長度，因此確定八通集合管為基本管件單元。

（4）八通集合管可以采用等徑厚壁基管加長方式熱壓成型加工制作；也可以采用高一個等級管徑等壁厚2倍等長的基管方式熱壓成型加工制作。

（5）研制開發的八通集合管符合圖紙的要求，在外取熱器上應用，效果良好，達到了用戶的使用要求。

（6）對于其他種類的鍋爐用集箱、噴水減溫器等集合管的結構設計有很好的示范作用。

參考文獻

[1]GB3087-2008《低中壓鍋爐用無縫鋼管》

[2]GB5310-2008《高壓鍋爐用無縫鋼管》

[3]JB/T1611-1993《鍋爐管子制造技術條件》

[4]JB/T1612-1994《鍋爐水壓試驗技術條件》

[5]JB/T1613-1993《鍋爐受壓元件焊接技術條件》

[6]JB/T4730.1～6-2005《承壓設備無損檢測》

作者簡介

錢成偉，工程師，畢業于沈陽大學，長期從事壓力容器設計研發和管理工作。

（責任編輯：張曉明）