化工高壓冷卻器修復工藝技術及試壓工裝

汪陽　陸博福

（中鐵八局集團公司城市軌道交通分公司）(中國第一重型機械股份公司重裝事業技術質量部）

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化工高壓冷卻器修復工藝技術及試壓工裝

汪陽*陸博福

（中鐵八局集團公司城市軌道交通分公司）(中國第一重型機械股份公司重裝事業技術質量部）

在化工企業的高壓設備修復中，采用科學、經濟、實用的修復技術方案，是有效地進行設備修復的必要條件。對于高壓水壓試驗，設計研制安全可靠、經濟實用的專用試壓工裝是取得試壓成功的重要保障。

冷卻器高壓設備修復工藝高壓試驗裝置設計制造

0　引言

某3D22型Ⅲ級冷卻器是某化工企業化肥生產裝置的主要設備之一。自該化肥生產裝置建成投產以來，該冷卻器已連續運行了十多年之久，其部件均有不同程度的銹蝕損壞，泄漏嚴重，影響了生產。為確保生產正常進行，該企業的設備管理部門將該設備修理工作委托某專業的壓力容器制造廠來完成。維修時間安排在設備大修期間。對于該設備的修復，經研究采取了一系列修復工藝和相應的技術措施，經壓力容器制造廠員工共同努力，完成了設備修復工作。經維修的高壓冷卻器其技術性能指標達到了設計要求，現第一臺已修復投產運行一年多，第二臺也已運行半年有余，為企業經濟效益的提高作出了貢獻。現將其修復工藝技術闡述如下。

圖1為3D22型Ⅲ級冷卻器設備結構圖。

1　冷卻器的技術條件和數據分析

該高壓冷卻器由內、外殼水腔和內管氣腔多排組構成，外殼主體由覫83×4無縫鋼管（材質20鋼）構成，內管氣腔由覫49×10無縫鋼管 （材質20鋼）及彎頭構成。介質為N2、H2混合氣，溫度為136℃，設計壓力為32 MPa。其殼程水套管經水壓試驗發現嚴重泄漏，通過局部切割取樣分析證實銹蝕嚴重，需全部更換外殼水套鋼管。對每根管子都必須進行單根試壓檢測，試壓合格后方可組焊安裝。

2　修復工藝方案確定

（1）將該冷卻器全部解體，對氣管進行外觀檢查、超聲波測厚和單根水壓試驗，試驗壓力ps=35MPa。管子最小壁厚≥6 mm、彎頭最小壁厚≥7 mm為合格。

（2）對檢測合格的氣管進行除銹刷油防腐。

（3）更換水套管，可用覫89×5鋼管代用，允許有少量接管拼焊，并做RT20%探傷，Ⅲ級合格。

（4）對卸下的舊橢圓法蘭均應進行修復鏜孔及平面加工，保證質量，以備再用。其他法蘭切割取下，采用車床加工，修復內孔端面。

（5）清點零件，對不齊全的和無法修復的法蘭等零部件要重新進行制作加工。

（6）分別對設備的高壓螺栓、設備上的螺孔以及彎頭部件的密封面進行修復。

（7）新的水套管制成后，以p=0.45 MPa進行水壓試驗。

（8）設備總裝完成后，對水腔大管進行水壓試驗，試驗壓力為ps=0.5 MPa。

（9）為保證氣管單根試驗及總裝水壓試驗工作順利實施，需設計制造高壓水壓試驗裝置和專用工裝。

圖1　3D22型Ⅲ級冷卻器

3　設備修復工藝過程

（1）鉚工拆卸螺栓，將氣管從水套管內抽出，吊車配合作業，而后進行超聲波測厚、探傷、試壓，并進行除銹和刷涂鐵紅底漆防腐。

（2）對經超聲波測厚合格的氣管進行水壓試驗。壓力表量程選擇p=60 MPa，試壓泵選擇PN63，閥門選擇PN32以上、DN15的兩只，安裝于試壓管路中。

（3）鉚焊制做水套管（水腔），采用覫89×5無縫鋼管，按放樣、下料、切割、組對焊接的順序進行；其一端先與橢圓法蘭組焊，另一端與法蘭組焊，制成兩根雙聯體；而后將4個雙聯體組焊成一個排片。對單排片單獨進行水壓試驗，壓力表選擇p=1.6 MPa，試驗壓力ps=0.55 MPa，保壓30 min后降壓到p=0.35 MPa，檢查無泄漏合格后再降壓放水。

（4）對單排片水套管進行除銹涂漆防腐，底漆面漆各涂一道。

（5）對排片水管套進行總體組裝焊接，并用木墊塊U形夾螺栓固定于槽鋼架體上，以保證裝配管口法蘭的對接安裝尺寸符合要求。

（6）將氣管組裝于水腔殼內，安裝U形彎頭，另一端裝填料石墨石棉繩，并用壓蓋螺栓壓緊。

（7）設備的一端安裝氣體分配總管箱2個，另一端安裝高壓彎頭 （PN32、DN32），共計20件。加入透鏡墊，并用高壓雙頭螺栓M20把緊。

（8）水腔水壓試驗工作：安裝試壓管路，接試壓泵和兩塊壓力表 （p=1.6 MPa）；封閉管口，然后加水；緩慢升壓到試驗壓力p=0.55 MPa，保壓30 min后降壓到ps=0.35 MPa，檢查無泄漏合格后再降壓放水。

（9）氣腔水壓試驗工作：選用p=60 MPa一級壓力表兩塊，試壓高壓角型截止閥兩只，試壓泵p=63 MPa一臺，試壓專用組合管件若干，透鏡墊為PN32和DN15、DN32的兩種。用高壓螺栓安裝試壓管路，封閉管口后加水，緩慢升壓到試驗壓力ps=32 MPa，保壓45 min，經檢查無泄漏合格后再降壓放水。

4　冷卻器氣腔高壓水壓試驗裝置的設計

為保證高壓水壓試驗的安全可靠性，研制了一套專用件與通用件組合式的試壓工裝。

4.1試壓工裝結構設計

對于高壓水壓試驗裝置其關鍵問題在于試壓元件的密封結構設計。對于壓力大于10 MPa的密封結構，應采用透鏡鋼墊加螺紋法蘭的連接結構。螺紋法蘭規格尺寸按其設備接口和閥門接口而定。然而由于該冷卻器的氣管規格為 覫49×10，其與PN32、DN32是相對應配套的，但閥門則是PN32、DN15接口的螺紋法蘭，管端部螺紋規格M33×2，尤其是對于總體氣腔水壓試驗設備，其接口是PN32、DN65，這就給密封結構的設計帶來了難度。就目前所掌握的資料而言，尚未見到此類結構的有關設計。為此，設計了變徑壓盤螺紋法蘭密封結構，并采用相壓焊接結構與連接結構方式，從而保證了該試壓裝置的技術可靠性和安全實用性。圖2為試壓組合管件即試壓變徑體與活套法蘭的裝配圖。

圖2　試壓變徑體與活套法蘭裝配圖

4.2高壓水壓試驗專用工裝的結構與材料選擇

（1）對于試壓組合管件的結構，其變徑盤的一端有厚壁接管覫35×9、材質20鋼，另一端為透鏡曲面凸盤，材質為Q235B，曲面SR，其中R為按設備接管口大小而定的公稱規格。對于PN32、DN65的管接口，其曲面SR取為S116±0.4，內孔Dn=68 mm，Dw=90 mm，H=20 mm。對于氣管覫49×10，按手冊透鏡墊相應的標準選SR52.5±0.3、外徑45 mm。圖3為專用的試壓變徑體結構圖，圖4為閥門、壓力表與試壓管路的連接頭結構圖。

（2）連接法蘭、透鏡墊按標準選取。

（3）主要元件制造加工。對于透鏡壓盤，先由焊工切割下料，然后轉車床加工，其曲面SR用鉗工所做的樣板配制。對于接頭則由車床加工而成。

圖3　專用的試壓變徑體結構（DN65）

圖4　閥門和壓力表與試壓管路的連接頭

5　結論

在高壓設備修復中，采用科學、經濟、實用的修復技術方案，是有效地進行設備修復的必要條件。

（1）該冷卻器的維修工藝經實際應用獲得了較為理想的成效，成功地修復了兩臺高壓冷卻器，對企業經濟效益的提高有非常重要的作用。

（2）對于要求防腐刷油的設備，應根據設備結構采取交叉作業的方式，即在未裝配前預先進行防腐刷油，否則組裝后將無法完成。例如水套管防腐刷油應安排在大組裝配前進行。

（3）在設計制作工裝夾具時，應在結構上考慮到元件的通用性，這樣可大為減少元件制造的工作量和維修工期，也有利于降低成本。例如長接頭、緩沖表管接頭等可在不同設備的高壓水壓試驗中重復使用。

Repair Craft and Hydro-test Device of Chemical High Pressure Cooler

Wang YangLu Bofu

The scientific,economical and practical repairing schemes of the high pressure equipments are of great importance.As for the high-pressure hydraulically tests,it's crucial to design and develop a reliable and economical hydro-test device.

Cooler；High pressure equipments；Repair craft；High-pressure testing apparatus；Design and develop

TQ 050.7DOI：10.16759/j.cnki.issn.1007-7251.2016.06.016

2015-10-13）

*汪陽，男，1986年生，工程師。成都市，610081。