空冷器設備制造過程中的質量控制

王飛 石留幫 趙清萬 王常青

摘 要從監理方角度對空冷器重要質量控制如原材料檢驗、組裝尺寸檢驗、焊接檢驗、熱處理檢驗及壓力試驗等進行分析，描述控制點中易出現的質量問題和提出控制措施及建議，對未來類似設備監理工作具有參考意義。

關鍵詞空冷器制造;質量控制;設備監理

空冷器是石化、煉油、能源等換熱裝置中不可或缺的設備，因其高效、節水、節能等優點，近幾年隨著國內大型煉油煉化項目、油品升級項目、煤制油等一系列國家工程的進行，空冷器有廣泛的應用[1-2]。國內生產廠家經過多年的探索，已總結生產空冷器的一套工藝，當然也存在不足之處。本文依據用于芳烴抽提裝置的空冷器監理工作，介紹絲堵式管箱結構的空冷器在監理過程中的質量控制，并對制造過程中出現的質量問題和處理措施進行了論述，對今后類似設備監理和制造工作具有參考價值。本文所述空冷器均指絲堵式管箱結構的空冷器。

1 空冷器技術參數

空冷器一般包括管束、鋼結構、風機等，其中管束（其中一臺管束技術參數如表1所示）是空冷器的主體，是由多排翅片管或光管和端部管箱構成，是空冷器的主要受壓部位。風機產生的空氣流過管束表面，管束溫度被帶走實現空冷。管束內介質流向有逆流、順流，管束傾斜方向由流向決定?？諝饬鲃臃较蚺c風機形式和安裝方位保持一致。

2 質量要求

由于空冷器工作介質為C6～C7，易爆易燃不允許泄漏，質量要求高，因此在制造過程中要嚴格執行質量控制，采取相應的措施以保證產品的質量。

2.1 材料采購階段質量控制

審查制造工藝文件、焊接工藝文件，并對其合理性和完整性進行審查，熟悉圖紙、技術協議、技術規格書等相關技術要求的基礎上編制檢驗計劃，并經過部門領導、技術負責人、業主和設備監理審查認可后執行，對即將開始制造的設備設置關鍵質量點設置，制造廠按設定的點通知監理見證檢查，監理單位完成以上工作后形成監理工作實施細則。

2.2 主要受壓原材料質量控制

主要受壓的鋼板、鍛件、基管、焊絲等材料的產品質量證明書應詳細核對檢查。需要復驗材料的應在制造廠完成復驗合格后才可使用。

原材料質量是產品質量的基礎，原材料質量控制是空冷器制造過程中重要環節之一，應對該過程進行全面的跟蹤和監督，將原材料入廠驗收作為停止點驗收，按檢驗計劃要求通知設備監理人員見證。

基管是空冷器主要換熱的核心部件，其在擠壓翅片前，應逐根進行二倍設計壓力的水壓試驗，合格后才能進行除銹、繞制等工序，水壓試驗在實際施工中最容易被忽視，所以此點被設備監理方設置為見證點，檢驗員應通知設備監理人員見證?；茉跀D壓翅片后，應逐根檢查翅片管目視型式，本設備翅片管為DR 型，如軋制不當，翅片未能全覆蓋基管，將在縫隙處集聚液體而腐蝕基管，按要求每200根翅片管抽查一根進行單管傳熱性能試驗，并提供試驗報告，使翅片管的換熱性能得到保證，其他檢查項目可按NB/T47007-2010檢查[3]。如檢驗合格，翅片管方能入庫。翅片管的尺寸檢驗是保證設備換熱性能的關鍵，但管子數量多，監理人員應進行見證檢驗人員現場抽檢尺寸驗收。

實際工作中，會出現制造廠不能及時提供空冷器管束受壓件原材料的質保書及材料理化復驗報告的情況，制造方迫于項目工期又急于使用材料，同時采取了及時開展了復驗工作，監理方采取對原材料的質保書進行審查并對制造廠的復驗工作進行現場見證的方式，以確保所有材料在合格后再進行劃線下料、機加工等后續工作。同時督促制造廠的復驗報告編制工作，并給予及時審查，既保證了材料的合格使用，又不影響到生產工期[4]。有時是因為制造方進度安排不合理而造成的急于用料的情況，而又拖延復驗工作，此時必須書面要求整改。涉及復驗工作周期較長的項目如應力腐蝕試驗、回火脆化傾向評定等，應及時關注，提醒廠方應預留有足夠的工期進行此項工作。

2.3 組裝尺寸驗收

空冷器的管箱基本都是長方體，管絲板和蓋板較長，為保證管箱的直線度，管絲板和蓋板下料后，應校平整。管束兩端間距應與圖紙保持一致。內部隔板或加強板組裝時應平直不能傾斜，以免影響開孔和管頭施焊。

2.4 焊接與熱處理質量控制

空冷器管束重要焊縫焊接是管束箱體焊接、翅片管與管板的焊接，此處焊接質量的好壞決定了空冷器的最終質量[5]，監理人員對焊接應加強管理?？绽淦鞴苁芟浠旧先捎萌竿甘浇Y構（如圖一所示），焊接過程中應及時在背面進行表面檢查，以保證無未焊透、未熔合、裂紋、咬邊等缺陷后再進行填充和蓋面。隔板與管板和絲堵板組焊應采用交叉對稱分層施焊，以減小管箱變形管箱，焊腳高度按要求，以免影響管頭施焊。

管箱端蓋與主體之間采用單面焊接的方式，為保證焊接質量，采用鎢極氬弧焊自熔，電弧焊打底、填充、蓋面。打底后應及時在背面進行表面檢查，以保證無未焊透、未熔合、裂紋、咬邊等缺陷后再進行填充和蓋面，這種全焊透式結構焊縫系數高，焊接變形小。隔板與管板和絲堵板組焊應采用交叉對稱分層施焊，以減小管箱變形管箱。

因管箱內部空間狹小，施焊采用專用工裝，后續探傷發現不合格缺陷，返修比較困難，為保證焊縫一次施焊合格，坡口形式和尺寸嚴格與工藝一致，采用單邊U型坡口，坡口組對間隙 0～1mm，便于氬弧焊打底，不允許偏差較大對施焊造成很大困難而增大缺陷產生概率。管箱焊后熱處理后應檢查管箱直線度和管絲板的平面度，避免后續劃線開孔偏差，管頭與管箱組對時，管頭無外伸，施焊困難，管頭質量無法保證。管箱鉆孔后，內部鐵屑應清理干凈，管孔處應按工藝倒角，此倒角亦是管頭坡口，因隱蔽在管箱內部，容易被機加工操作人員和檢驗忽略。

焊接中容易產生且影響使用的內部缺陷是氣孔，焊接前應仔細檢查焊縫，坡口干凈、無鐵屑、無油污，焊材烘干，已按工藝進行預熱或者消除母材金屬含水量的影響和消除環境濕度的影響。

管箱組焊完成后在機加工前應整體進行消除應力熱處理。

翅片管與管板的采用強度焊加貼脹的方式，管頭焊接采用深孔全位置鎢極氬弧焊，填絲焊，焊接質量高，成型好。貼脹采用機械脹接方式，應有脹接工藝，以適當的工藝保證管子脹度，防止管子和管頭不適當的脹接造成機械損壞。管板與翅片管處的焊縫是空冷器的薄弱環節，在制造過程中也可能因翅片管過長，吊運中產生振動而造成管頭焊縫破壞，使用過程總也是管束產生泄漏的主要部位[6]，這個環節的質量控制是制造和監理工作的重點之一。

在翅片管與管板的實際焊接中，部分制造廠對因返修或者管孔位置與加強板、側板之間空間過于狹小，或者隔板裝配尺寸偏差較大，無法進行自動焊接時，而采用SMAW 施焊。因結構限制，手工焊要選用經驗豐富的焊工按嚴格的焊接工藝進行全位置施焊，使焊接質量得以保證。在實際焊接過程中，因空冷器的接管原因，焊前預熱不易進行操作而往往被工人人為放棄，檢驗人員必須在焊前對此進行檢查，并進行詳細的預熱測量和記錄，監理人員應到現場見證。找到一種易于預熱操作而不影響焊接的方法是制造企業亟待解決的問題。

2.5 無損檢測過程質量控制

空冷器管箱所有承壓焊縫（包括進、出口法蘭鍛件與異形管焊縫，異形管與管箱組焊縫，但排氣口法蘭和加強板焊縫除外）進行100%射線無損檢測和100%超聲無損檢測;管子管板組焊縫進行100%PT探傷。制造過程中除了審閱無損檢測報告外，更有必要檢查無損檢測人員操作的原始記錄及射線底片。因需RT探傷焊縫大部分為角焊縫，尤其是異形管與管箱組D 類焊縫，膠片與焊縫貼合時彎曲成弧形，不易與焊縫貼合，成像不清晰，因此為保證焊縫質量，對要進行RT探傷的焊縫需要求更高的表面質量，避免表面質量成像在片子中，造成誤判，更需要技術水平比較高的探傷人員進行操作和評片。監理人員最好具備評片能力，當然對探傷人員的資質要求必須審查。

2.6 水壓與氣密性試驗質量控制

空冷器水壓試驗（試驗壓力為3.14MPa）按GB150相關規定進行，保壓時間不少于1h，試壓后用壓縮空氣將管束內部吹干。水壓試驗合格后，進行整體氣密性試驗（試驗壓力為2.5MPa），氣密試驗采取管束整體沉浸水中進行，如有泄漏，有氣泡冒出，易于發現缺陷，因管頭較多，定位缺陷位置并不容易[7]，因此要保證良好的水清潔度、光照度等易于目視的環境條件，必要時將管束置于水箱外進行噴淋肥皂水檢查或者采用水下攝像頭進行觀察。缺陷修補后應重新進行水壓試驗和氣密性試驗。水壓后，內部排水干凈，將修補過程中產生的少量鐵屑等雜質清理干凈，應防止其在修補過程中出現焊前不預熱和管束內部清理不干凈的情況。

水壓試驗和氣密性試驗在監理工作中均作為停止點控制。檢驗員應提前通知設備監理人員見證壓力試驗，監理人員應對試驗用壓力表、試驗程序、試驗壓力、試驗溫度、保壓時間等進行現場檢查和確認。

如果管束壓力高，可對管頭進行煤油滲漏試驗，進行無損表面探傷，合格后再進行高壓試壓試驗，對安全有一定保證[8]。

分解式管箱因存在兩端管箱高度不一樣，在進行試驗介質為氣體的壓力試驗時，因水箱高度不足，管束不能完全浸入水中是，可采取噴淋肥皂水和浸水同時進行來檢查。

2.7 出廠資料的質量控制

按標準和技術要求對設備制造過程中對幾何尺寸記錄、零部件材料質保書、熱處理記錄報告、探傷記錄報告、焊接記錄、產品試件理化報告應一一跟蹤，要求制造廠及時完成，到設備出廠時只進行匯總即可。監理人員應對制造廠提交給業主的出廠資料進行審查，審查主要內容為資料的完整性和準確性。

3 結束語

國內制造廠生產空冷器質量日趨提高，國產空冷器應用也日趨廣泛，而國內制造廠的管理體系與質保體系的完善性和執行力度卻不能跟上質量的要求，因此重視空冷器制造過程中的監理制度是完善項目管理的重要手段。國務院在質量發展綱要（2011-2020）中明確對監理制度支持和推廣，促使設備監理與項目管理制度、企業質量管理制度、國家的質量監管等密切配合，多種手段、多種方式全方位進行質量保證，在質量控制發揮著積極作用。通過本次監理工作，監理做到提前發現問題，及時反映問題，使各方能及時有效采取措施解決問題，再次通過實踐表明，全過程監理是空冷器制造質量的重要保證，對設備質量地提供起重要貢獻。

參考文獻

[1]陸青松，汪輝，李云福，郭春光.高壓空冷器監造過程中的質量控制[J].化工設備與管道，2009.

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[3]NB/T47007-2010，空冷式熱交換器[s].

[4]顧晶，裴紅.高壓空冷器管箱的制造[J].壓力容器，2005，22（1）.

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