淺談?chuàng)Q熱管強度脹在生產(chǎn)中的應(yīng)用

代 青

0 概述

化工裝置中除反應(yīng)器、合成塔等核心設(shè)備外，各工段有大量的各式換熱器對工藝介質(zhì)進(jìn)行熱交換，從而保證介質(zhì)達(dá)到滿足工藝生產(chǎn)要求的溫度，使裝置能安全順利地生產(chǎn)出合格產(chǎn)品。

換熱器管板與換熱管的連接方式有兩種：一種采用焊接工藝，一種采用脹接工藝。脹接工藝具有不易損壞管，更換管子方便的特點。對于特殊結(jié)構(gòu)的換熱器如雙管板換熱器及多管板式換熱器，強度脹接更是一種非常有效的施工手段。

現(xiàn)就我公司承制某臺三管板式換熱器在生產(chǎn)過程保證質(zhì)量而采取的保證措施進(jìn)行討論和分析，為今后制造總結(jié)經(jīng)驗。

1 三管板式換熱器簡介

設(shè)計壓力：管程2.16 MPa 殼程2.74 MPa

設(shè)計溫度：管程180℃殼程230℃

材料：管板16Mn（Ⅲ）/NB/T47008-2017 換熱管S31603/GB/T13296-2013

換熱管與管板連接形式：強度焊+貼脹（上、下管板）/強度脹（中間管板）

2 重難點分析

該設(shè)備因結(jié)構(gòu)原因，中間管板與換熱管的連接只能采用強度脹接，由于脹接效果只能通過最終的壓力試驗及氨滲透進(jìn)行檢驗，故為保證中間管板與換熱管的脹接是關(guān)鍵，也是制造難點，過程控制更顯重要，為此制定了相應(yīng)的操作程序。

3 操作程序

3.1 脹管前準(zhǔn)備

（1）技術(shù)人員對現(xiàn)場操作人員進(jìn)行深入的技術(shù)交底，通過學(xué)習(xí)，做到了解和掌握有關(guān)脹管的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)圖紙要求，熟悉脹管器性能，掌握操作程序和要點。

（2）管板管孔的清理與檢查。將管孔打磨出金屬光澤。管孔壁上不得有砂眼、坑痕、邊緣毛刺和縱向刻痕。

（3）換熱管檢查。鍋爐管必須有材料質(zhì)保書及材料入廠報告、材質(zhì)鋼號必須與設(shè)計要求相符。換熱管外壁不得有重皮、裂紋、壓扁和嚴(yán)重銹蝕等缺陷。

（4）換熱管應(yīng)選用低于管板硬度的材料，約低20～30 HBW。

（5）管子的檢查和校正。

3.2 脹接試驗

正式脹管前脹接試驗是為了選擇最佳脹管率及檢查脹管器是否符合要求。試驗用的管子的材質(zhì)、規(guī)格、硬度與實際安裝的換熱器完全一致，試驗用的管板的材質(zhì)、硬度與實際安裝的換熱器完全一致。試脹箱的大小，可根據(jù)試驗用管板的大小自行決定，試驗脹接工作狀態(tài)與實際脹接時完全一致。試脹后對試脹箱進(jìn)行封閉。試脹箱焊接封閉后，按換熱器施工圖殼程的試驗壓力進(jìn)行水壓試驗，并對試驗換熱管與管板進(jìn)行解剖及拉脫力試驗，觀察換熱管脹接后的情況，拉脫力不小于4 MPa 為合格。通過驗證后方可確定實際脹管時的脹管率以及選用的脹管器和脹管器的操作參數(shù)。

3.3 裝管

（1）各項準(zhǔn)備工作完成后就可裝管。

（2）裝管前應(yīng)將管孔和管子脹接面清洗干凈，換熱管清洗長度不小于脹接長度的2～3 倍，用砂布擦去浮銹，然后用棉布擦干裝管。

（3）折流板在安裝前管孔兩端應(yīng)進(jìn)行倒角，去除管孔毛刺，劃痕。

（4）換熱管子裝入折流板、管板時，應(yīng)能自由裝入，安裝時不得采用敲擊等強力手段進(jìn)行安裝，避免在穿管過程中對換熱管造成損傷。

3.4 脹接

為避免因脹接時換熱管產(chǎn)生軸向伸長變形而對換熱管造成損傷，對換熱管與中間管板的脹接應(yīng)在兩端管板與換熱管焊接前進(jìn)行，保證換熱管兩端在中間管板脹接時處于自由狀態(tài)。強度脹采用機械脹，由于脹管器脹珠的長度限制，中間管板需進(jìn)行3 次脹接作業(yè)，從管板一端面依次向另一端面進(jìn)行作業(yè)，操作過程及脹管器參數(shù)嚴(yán)格按經(jīng)脹接試驗驗證的參數(shù)執(zhí)行。

因在脹接過程中需多次調(diào)整脹管器脹桿長度，同一換熱管需多次脹接作業(yè)，操作過程中的記錄、標(biāo)記、檢查等過程控制措施就尤為重要，應(yīng)設(shè)專人負(fù)責(zé)記錄脹管的位置，同時在管板上做好標(biāo)記，杜絕漏脹、重復(fù)脹接，并檢查脹管器脹桿長度有無變化。

中間管板脹接完成后，方可對上下管板進(jìn)行焊接和貼脹，檢查合格后對殼程進(jìn)行水壓試驗和氨滲透一次性合格。

4 影響脹接質(zhì)量的因素

（1）管板脹管槽的設(shè)置。按GB/T151 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，經(jīng)計算設(shè)置，并通過脹接試驗驗證其可靠性。

（2）管板管孔、折流板的加工精度、清潔度。管板、折流板的加工精度對強度脹接和影響較大，須嚴(yán)格按照設(shè)計圖紙要求進(jìn)行加工、檢驗和驗收。穿管前須對管孔進(jìn)行徹底清洗，不得存在鐵銹、鐵等雜質(zhì)。

（3）換熱管規(guī)格尺寸精度。換熱管的外徑、壁厚和表面質(zhì)量等均須符合標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計圖紙的要求，并在入廠后嚴(yán)格檢查驗收。

（4）裝配間隙。投入脹接的管子與管孔之間有一個間隙，不僅是為了裝配的方便，也是保證脹接質(zhì)量的一個重要因素。間隙太小，不僅穿管裝配困難，且由于管子脹量不足，尚有回彈，使脹接松弛，而間隙太大，則管子過早屈服，漸而進(jìn)入冷作硬化狀態(tài)，容易導(dǎo)致板邊裂紋及脹口僵化。

5 結(jié)束語

綜上所述，換熱管強度脹接是一種較為成熟的制造工藝，其安全性和可靠性是不容置疑的。只要我們熟悉了它的原理和特點，前期做好脹接試驗，收集試驗數(shù)據(jù)，確定完善可靠的脹接程序。操作中嚴(yán)格質(zhì)量檢驗，加強過程控制，就會確保脹管的質(zhì)量。