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(duì)接式結(jié)構(gòu)型式是最佳連接方式，實(shí)踐驗(yàn)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)起到了示范和推廣的作用。

【關(guān)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(jié)構(gòu)

外取熱器就是一種立置管殼式蒸汽發(fā)生器，主要結(jié)構(gòu)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(huán)管路。外取熱器在殼體內(nèi)裝有多組并聯(lián)取熱管束，熱催化劑從上部進(jìn)入殼體由下部流出，在殼體內(nèi)通過管束之間與蒸發(fā)管內(nèi)的水進(jìn)行換熱，催化劑被冷卻100℃～150℃，進(jìn)出口管線上都設(shè)有滑閥調(diào)節(jié)其循環(huán)量。并聯(lián)式管束是由上下集合管及許多蒸發(fā)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(jìn)入到各個(gè)蒸發(fā)管內(nèi)，在上升過程中不斷被加熱汽化，然后通過上集合管進(jìn)入套管，再將水汽混合物送到汽包內(nèi)。

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(qiáng)、操作可靠、制造方便、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。

中國石油天然氣股份有限公司某煉化分公司ARGG裝置優(yōu)化改造外取熱器為下流式結(jié)構(gòu)，管束為蛇管式結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)型式見圖1，其運(yùn)行設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)見表1《外取熱器技術(shù)參數(shù)》。

圖1 設(shè)備結(jié)構(gòu)總圖

1.1 外取熱器技術(shù)條件

（1）外取熱器的管束應(yīng)嚴(yán)格按照J(rèn)B/T1611-1993《鍋爐管子制造技術(shù)條件》及《蒸汽鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》進(jìn)行制造和驗(yàn)收。

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

（3）管束的焊接及探傷要求應(yīng)符合JB/T1613-1993《鍋爐受壓元件焊接技術(shù)條件》的規(guī)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(nèi)，全長偏差不得大于6mm。

（5）管束上所有焊縫應(yīng)采用氬弧焊打底，全焊透結(jié)構(gòu)。對(duì)打底焊縫應(yīng)按總長抽取10%進(jìn)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(jí)的規(guī)定。

（7）所有對(duì)接焊縫應(yīng)進(jìn)行100%射線檢測(cè)，達(dá)到JB/T4730.2-2005中II級(jí)為合格；所有角焊縫做磁粉探傷檢查，按JB/T4730.4-2005中的規(guī)定，其缺陷顯示累積長度達(dá)到I級(jí)為合格。

（8）上下聯(lián)箱制造時(shí)，應(yīng)先將接管與集合管焊接，經(jīng)100%射線檢測(cè)。檢測(cè)結(jié)果不低于JB/T4730.2-2005中II級(jí)為合格；檢測(cè)合格后，再將兩端堵板焊好，然后對(duì)其環(huán)焊縫進(jìn)行100%射線探傷檢查，檢測(cè)結(jié)果不低于JB/T4730.2-2005中II級(jí)為合格；檢測(cè)結(jié)果合格后，進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理。

（9）外取熱管束制造完成后，必須進(jìn)行整體消除應(yīng)力熱處理。

（10）每組管束制造完畢，無損檢測(cè)合格后要進(jìn)行水壓試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力10.8MPa（立置）。水壓試驗(yàn)應(yīng)按JB/T1612-1994《鍋爐水壓試驗(yàn)技術(shù)條件》進(jìn)行。

（11）管束制造完畢后，要用大于0.29MPa以上的壓縮風(fēng)將管內(nèi)吹掃干凈。

1.2 外取熱器技術(shù)參數(shù)（如表1）

要滿足以上技術(shù)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(shè)備中至關(guān)重要的部件，它是連接外取熱管束中三段管子的過渡結(jié)構(gòu)，起到承上啟下的作用。該外取熱器是否能夠正常安全運(yùn)行，取之八通集合管及對(duì)接管口的焊接質(zhì)量。

2 接管與集合管接頭型式的對(duì)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(jié)構(gòu)的對(duì)比中，第四種對(duì)接式結(jié)構(gòu)是應(yīng)用于本設(shè)備的最佳結(jié)構(gòu)型式。因此，該種集合管共有八個(gè)連接孔，稱為八通集合管。具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(bǔ)償擠出支管的一種成形方法。制作過程是采用專用液壓機(jī)，將管坯內(nèi)注入液體（一般為油），通過專用液壓機(jī)的兩個(gè)水平杠對(duì)中擠壓管坯，管坯受擠壓后體積變小管坯內(nèi)的液體壓力升高，當(dāng)達(dá)到一定的壓力時(shí)，管坯在杠和管坯內(nèi)液體壓力的雙重作用下向模具內(nèi)孔流動(dòng)而脹出支管。最后經(jīng)過支管整形車坡口完成成品。但該方法不適應(yīng)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(gè)孔（小于支管的尺寸）；管坯加熱放入模具中，并在管坯內(nèi)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(dòng)并在沖杠的拉伸下形成支管（管坯的徑向運(yùn)動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償）。整個(gè)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(shè)計(jì)直徑159mm、壁厚30mm、長度為設(shè)計(jì)長度的1.1倍進(jìn)行熱壓成型。

（2）八通集合管基管為高于設(shè)計(jì)直徑一個(gè)檔次的標(biāo)準(zhǔn)鋼管219mm、壁厚為設(shè)計(jì)壁厚。長度為設(shè)計(jì)長度的1.1倍進(jìn)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(yàn)——復(fù)驗(yàn)——下料——加熱——壓扁——縮口——開口——翻邊——內(nèi)孔加工——坡口加工——噴砂表面處理——無損檢測(cè)——修磨——防腐涂漆——標(biāo)識(shí)包裝——產(chǎn)品終檢——成品入庫。

多孔加工時(shí)，要多次反復(fù)“加熱——壓扁——縮口——開口——翻邊”的工藝過程。

4 結(jié)論

（1）集合管在外取熱器中是關(guān)鍵的零部件。

（2）對(duì)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(duì)接方式，長集合管無法實(shí)現(xiàn)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(shè)計(jì)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(gè)等級(jí)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(fā)的八通集合管符合圖紙的要求，在外取熱器上應(yīng)用，效果良好，達(dá)到了用戶的使用要求。

（6）對(duì)于其他種類的鍋爐用集箱、噴水減溫器等集合管的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有很好的示范作用。

參考文獻(xiàn)

[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(shù)條件》

[4]JB/T1612-1994《鍋爐水壓試驗(yàn)技術(shù)條件》

[5]JB/T1613-1993《鍋爐受壓元件焊接技術(shù)條件》

[6]JB/T4730.1～6-2005《承壓設(shè)備無損檢測(cè)》

作者簡(jiǎn)介

錢成偉，工程師，畢業(yè)于沈陽大學(xué)，長期從事壓力容器設(shè)計(jì)研發(fā)和管理工作。

（責(zé)任編輯：張曉明）