淺談雙管板換熱器設備監造控制點

李文健 陳浩

摘? ?要：主要介紹雙管板換熱器設備在監造過程中的主要控制點，討論其應用場合，并針對實際制造過程提出一些注意事項。

關鍵詞：雙管板換熱器;制造;脹接

1? ? 雙管板換熱器設備背景介紹

在一般制藥、化工生產過程中，單管板換熱器常被使用，如常見的管式換熱器等。其中，連接管子管板一般使用焊脹、脹或焊接方式，保證連接處強度能在正常運行情況下有極可靠的嚴密性及拉脫力;但是，滲漏情況時有發生。為避免滲漏帶來的影響，一般使用雙管板換熱器確保裝置的正常運行。2012年9—11月，某制造廠對雙管板換熱器設備進行了監造。雙管板換熱器是在苛刻生產條件下使用的一種更為安全的換熱器，因此，了解分析它的應用場合，并針對實際制造過程提出注意事項，對于監造控制意義重大。

對于壓力容器來說，開展監造設計的項目包括：有關工藝的審核;評定焊接工藝;原材料檢查;焊接檢查;主要尺寸檢查;總裝檢查;產品質量證明書審查。

2? ? 簡述雙管板換熱器的監造控制點

2.1? 雙管板結構

雙管板換熱器結構包括固定管板式換熱器、U型管式換熱器兩種形式。

固定管板式換熱器：這種結構包含了4塊管板，如圖1所示（有聚液殼）[1]。在這一換熱器內的管程、殼程中，介質是逆向流動的，設有高傳熱系統，效果好。U型管式換熱器：這種結構包含兩塊管板，如圖2所示（有聚液殼）[2]，在管程、殼程中，介質一半管束并向流動、一半管束內外介質逆向流動，傳熱效果并不高。

以上兩種結構特點如下：前者相比后者，傳熱系數更高，但由于管板多出兩個，可能的泄漏點也就增加兩個。同時，在殼程水壓實驗之后，烘干更容易。如果換熱器換熱面積比較小、殼程管程溫差大、殼程介質不干凈、管束表面要時時清潔處理，通常是運用U型管式換熱器來處理的。

2.2? 換熱管與管板的連接

雙管板換熱器換熱管、兩管板相互連接，其可靠性對設備的使用壽命有著最直接的影響。如圖3所示，沒有辦法動焊換熱管、內管板，只可采用開槽強度脹接[3]。換熱管、外管板運用強度焊+貼脹，貼脹的原因是如果出現了泄漏，可以防止管板、換熱管焊縫被腐蝕。同時，兩個管板間的距離不能過小、過大，過大會導致材料浪費，過小則給安裝帶來不便，且放空（凈）口也需要有空間。同時，液壓脹對換熱管伸入長度、管子精度等均有要求，因此，管板之間的距離大小設計需要將制造廠加工能力等因素全部考慮在內。

2.3? 雙管板換熱器制造控制點

2.3.1? 焊接工藝評定審查

根據工程設計標準，在產品正式施工前對筒體板材對接焊縫、換熱管與管板強度焊角焊縫、接管法蘭對接焊縫的焊接工藝評定及手工焊的焊工操作技能評定進行審查并經認可。

2.3.2? 脹接工藝評定審查

內管板與換熱管連接方式為強度脹接，且脹接后必須完全合格。為了更好地控制脹接合格率，在產品脹接前，做好工藝的評定工作，這樣才能選擇更合適的參數進行處理。通過計算脹接壓力進行強度脹，脹接完畢，以水壓試驗無滲漏及試脹接接頭的拉脫力q≥4 MPa為合格標準。

2.3.3? 原材料檢查

根據有關部門的標準需求，對雙管板換熱器主要受壓原件的材料、焊接材料等質量證明書進行審查。

（1）主要受壓原件材料：封頭、筒體、內管板、外管板、換熱管、設備法蘭、M36以上的設備主螺栓及公稱直徑≥250 mm的接管和管法蘭。

（2）焊接材料：說明書中的不銹鋼焊接、碳鋼焊接材料。

（3）其他材料：如墊片，主要用來處理砂輪和磨料，并且用馬克筆做好標記。

在制造過程中，應依據材料質量證明書對材料進行實物檢驗，檢驗內容包括材料標記、表面質量、幾何尺寸檢查。

2.3.4? 主要零部件加工后檢查

（1）筒體：首先，坡口表面不能有缺陷，如分層、裂紋等。其次，標準抗拉強度≥540 MPa，合金鋼、Cr-Mo低合金鋼材通過切割坡口表面完成加工后按JB/T 4730進行磁粉檢測，I級為合格。最后，施焊前應清除坡口及兩側母材表面20 mm范圍內的氧化皮、油污、熔渣等有害物質。

（2）封頭：按照GB 150及技術條件檢查形狀尺寸，對于先拼板后成形的封頭，拼縫應按照JB/T 4730做100%射線探傷，拼接焊縫的內表面及影響成形質量的拼接焊縫外表面，在成型前應與母材打磨平齊。采用單張整板沖壓成型的封頭應注意沖壓后最小厚度要滿足圖樣要求。

（3）內外管板：管板厚度應≥設計厚度;管板外圓及密封面尺寸符合圖紙要求;管板孔允許偏差，孔橋寬度允許偏差，脹槽尺寸符合圖紙要求;管板孔表面質量，不允許有影響脹接緊密性的刻痕及影響脹接和焊接質量的油污毛刺等;對管板正面、密封面進行硬度檢查。

（4）折流板：平整度≤3 mm，孔邊沿無毛刺;相鄰孔中心距偏差為±0.3 mm，任意孔中心距偏差為±1 mm，允許有4%相鄰孔中心距偏差為±0.5 mm;折流板與管板配鉆保持管板孔與折流板孔同心度;

（5）換熱管：表面質量檢查，裂紋、軋折、折疊、結疤和離層等，若有清理深度，不得超過公稱壁厚的負偏差，清理處的實際壁厚不小于壁厚偏差的最小值。幾何尺寸檢查，長度及允許偏差、內外徑及允許偏差、壁厚及允許偏差符合圖紙、GB 151及相關標準的要求。在U型管的檢查中，彎曲半徑檢查、彎管段圓度偏差檢查需要符合圖紙GB 151及相關標準要求。硬度檢查。

（6）法蘭、接管、主螺栓、主螺母檢查。

2.3.5? 總裝檢查

（1）殼體：對幾何尺寸、方位做好控制。有關參數，如無損檢測、周長、錯力量等，均根據GB 151—1999執行。殼體長度則根據圖樣來明確。同時，用與折流板外徑相等的圓盤模板工裝，先要對殼體直線度、內徑預先檢測，明確流板外徑、殼體內壁間隙，讓管束安裝入殼體時可以更順利。

（2）內外管板預組裝：在組裝前，連接部位的換熱管和管板孔表面應清理干凈，不應留有影響脹接或焊接連接質量的因素。組裝中檢查兩塊管板孔的同心度、垂直度。外管板與內管板間距要符合圖紙要求。

（3）管束組裝：穿管從內到外，調整一排管頭，讓伸出在外的管板長度平均。穿管過程切勿用鐵錘直接敲擊管子，穿管完畢后套入殼體。切管時，換熱管的伸出長度應考慮到由于焊接及脹接造成管子縮短的長度。

（4）內管板的強度脹接：內管板與換熱管的強度脹應采用液壓脹。液壓脹前，外管板與內管板要按產品結構形式固定起來，并精確測量外管板管頭側到內管板脹區的距離l1。依據內管板厚度及脹接尺寸配置液袋、擋圈（2個）。按照順序裝配好擋圈、液袋（液袋位于2個擋圈中間），并測量脹深限位套前端到最后一個擋圈的距離l2，且保證l2=l1;按脹接工藝評定確定的參數值（脹接壓力、脹接時間）進行脹接，并按一定的順序脹接，防止漏脹，同時做好標記，直至脹完。殼程水壓，升至設計壓力無滲漏再升至試驗壓力保壓30 min，降至設計壓力，平行與管束間放置紙條檢查漏點，檢測不通過的管頭卸壓后，進行補脹，然后再次進行水壓試驗檢查漏點，若再不通過，需通過技術部門再定處理方案。

（5）外管板強度焊與貼脹：國內的換熱器一般采用先焊后脹工藝。焊接前外管板、管板孔、換熱管內無油、無銹蝕、無臟物。焊接過程符合焊接工藝指導書的規定。焊接后管板與換熱管焊縫外觀無任何可見缺陷。依據JB/T 4730做PT檢測，I級為合格。管板與換熱管水壓試驗、氣密試驗無任何泄漏。焊接之后，貼脹外管板管頭，對部分管頭的內徑抽查，包括修磨脹管器直徑，讓脹管器可以順利穿入管子內并進行機械脹接。

（6）聚液殼組焊，吊耳等外部預焊件組焊。

（7）壓力試驗：殼程水壓，積液箱水壓，聚液腔氣密，管程水壓，管程氣密。

（8）酸洗鈍化，油漆包裝，出廠文件。

3? ? 雙管板換熱器的應用及制造過程中的注意事項

3.1? 雙管板換熱器的應用

雙管板換熱器一般作為兩種間介質，混合之后可能出現嚴重的問題，在以下情況下采用這種形式：

（1）遇毒、腐蝕場合。殼側、管側流體不接觸時，并不會出現不良情況，但是當兩種液體混合之后，可能會引發嚴重的后果。

（2）防爆的場合。兩種液體混合之后，可能引發爆炸、燃燒。

（3）設備可能附著污垢。當兩液體混合后，會形成聚合物，且呈樹脂狀，有不良化學反應。

（4）在管、殼程液體接觸之后，讓一種化學反應受到抑制，或不產生反應、產生不良反應，對產品造成污染，導致產品的質量不斷下降。

（5）管、殼程介質的壓力差比較大。設計時，在內外管板間空腔加入一種介質，以此減少介質間的壓力差。

3.2? 雙管板制造過程中的注意事項

（1）對于固定式雙管板的換熱器，首先要將雙管板固定，焊成一個整體，讓其可成為單管板的結構，之后和殼體、管束相組裝。

（2）在殼程水實驗合格前，聚液殼不能與雙管板組焊相連。這樣可以更直觀、準確地對其連接處的泄漏點進行連接。

（3）對雙管板同心度、平行度等進行嚴格控制，盡可能運用工裝和預裝等方法處理。

（4）內側管板位置相對比較特殊，換熱管、內側管板連接，需要運用液壓強度做好脹接工作。在壓力明確前，還需要做好工藝的測試、評定。

（5）用于高溫度、高壓力、易燃、易爆的換熱器，單管板、雙管板外側管板與換熱管連接，需要采用強度焊，同時根據管子直徑、孔間距不同控制管子伸出管板面4～5 mm的理想長度。

（6）液壓脹接、機械脹接機理不一樣，所以不可以用機械脹接脹管率對液壓脹接質量進行評定，評定的應該是脹管工藝，把符合設計、標準用拉脫力脹接壓力來測量脹管率，以此作為考核液壓脹接質量的指標。

（7）檢驗管子、雙管板的連接質量，可采用水壓、氨滲透實驗，必要的時候需要增加氦檢的實驗。對于固定管板式雙管板換熱器，檢驗的順序為殼程、積液腔程、管程，而U形管式的檢驗順序為積液腔、殼程、管程。

4? ? 結語

通過了解雙管板設備在監造過程中的控制點，可以了解脹槽同心、垂直度、內外管板管孔雙管板換熱器制造要點，內管板強度脹接原來是雙管板換熱器制造的一個難點問題。所以，監造人員需要在制造時做好嚴格的控制處理，從而保證整個設備的制造質量。

[參考文獻]

[1]徐福勝，陳? ?靜，王? ?雷.雙管板換熱器的設計與制造[J].石油和化工設備，2009（3）：29-31.

[2]汪金鳳.雙管板換熱器設計要點[J].化學工業與工程技術，2007（S1）：199-201.

[3]馬? ?玲，楊劉平.雙管板換熱器下管板與管束連接方法的探討[J].化工裝備技術，2004（5）：28-30.