固定管板式換熱器換熱管更換抽取與焊接

周利華 杜 亮 馬興國 榮維海 王詩林

（1. 新疆煉化建設集團有限公司，新疆 獨山子 833699；2. 新疆獨山子石化職工職業培訓中心, 新疆 獨山子 833699）

0 引言

化工企業在生產過程中，采用了較多的管殼式換熱器，在換熱器運行程中因為腐蝕、結垢、堵塞等原因，在很大程度上降低了換熱的效果，無法充分實現換熱作用，影響了裝置的穩定運行，如何提高改善管殼式換熱器的檢修施工方法，能夠有效提升換熱器管程更換的質量和效率，從而有效保證設施的高效、穩定運行，是化工企業中亟需要解決的檢修施工難題。

1 概述

本換熱器直徑為1400mm，長度為2400mm,重為6410KG，共有904根材質為304，換熱管直徑為32×2.5mm，管板材質為16Mn，直徑1400×60mm，焊縫為鎳基異種鋼，管程最高工作壓力為1.1MPa，更換的新管材質為16Mn，長度為32×2400×2.5mm。按既定的施工計劃進行抽取、更換、焊接安裝。

2 更換作業

（1）管板用高壓水槍將油污、鐵銹清除干凈；

（2）采用氣割或機械切割方法，切除原有管子及焊縫余高，焊角度為2mm，熔深為1.5mm，換熱管904×2=1808個管頭切削磨平，采用磁力鉆加工，將原有高異種鋼焊縫削除，使管子徹底脫離管板連接，同時加工了內邊坡口30度×2mm（深）；

（3）所有管子徹底脫離管板后，用外徑32的銅棒，按順序將舊管子沖出管板，沖出長度為能使專用夾具有效夾穩為止；

（4）將本公司發明的實用新型專利夾具，一次夾持舊管2～4根，利用電動卷繩機械，將舊管線整體拉出，在密封管殼式換熱器作業中，不能歪拉斜攥，將管子造成變型，給造成施工障礙。

3 穿管作業

（1）在穿管作業前，舊管板必須將原有焊縫殘余清除干凈，需PT探傷合格，必須將管板內孔壁60mm內，用磨頭機械，打磨清理干凈毛刺、油污、鐵銹等污物，新管兩頭100mm內，打磨出金屬光澤，外徑允許偏差Ⅰ級Φ32±0.15，Ⅱ級Φ32±0.2，長度小于6000mm不允許有接頭。下料應留有足夠的余量；

（2）穿管作業時，應輕放、輕推，不能造成變形，精準穿過每一片折流板，管板接頭伸出長度為4±1mm。

4 點固焊接

（1）考慮原有焊縫為異種鋼材質，有一定的殘留對焊縫拉應力、強度沒有影響，選擇J507焊材能滿足焊縫的化學成分和抗拉強度要求；

（2）在點固焊前，用氣焊將管板進行焊前預熱，預熱溫度不小于80o，點固焊點按管徑周長均勻分布兩至三點，焊點長度不小于10～15mm。

5 管板焊接

（1）換熱器管板點固焊接完成后，用吊車或起重行車，將換熱器自立，使管板焊接位置為平角焊縫，更加有利于焊接操作，保證焊縫質量。一個端面焊接完成后翻轉焊接另一個端面；

（2）焊接前應對管板進行焊前預熱，預熱溫度不小于80o，應采用跳焊方法的焊接順序，避免管板產生焊接變型。整體焊接完成后，必需經過PT探傷檢驗合格后，方可進行下一道試壓工序。管板整體焊接后，將焊縫清理干凈，如圖1所示。管板焊后效果，如圖2所示；

圖1 管板焊縫PT試驗

圖2 管板焊后效果

（3）焊接工藝參數 （如表1所示）。

表1 焊接工藝參數表

6 焊接缺陷

（1）管壁燒塌 ：管壁燒塌會減小焊縫的截面積，使焊縫的機械性能下降，原因分析有：①焊接電流過大；②焊接時焊條角度不當；③焊接速度過慢造成。防止措施：①調整焊接電流；②調整焊條角度，盡量將電弧偏向管板一側，降低到達管子上溫度；③采用合適的焊接速度，保證焊腳高度的情況下，焊速盡量保持一致；

（2）氣孔：管板焊接時產生的氣孔，不僅會使焊縫的機械性能下降，而且還破壞焊縫的致密性。主要原因：①焊縫接頭中或手套上存在油、銹等污物，抓取焊條時沾染在焊條上引起；②低氫型焊條起弧時，劃擦電弧過長、電弧過高都會引起氣孔的產生；③管板焊接時易產生磁偏吹，破壞焊條渣氣聯合保護的效果。防止措施：①焊前應徹底清除管板孔及換熱管兩端的油銹，打磨好的管件應放置在潔凈的地方，帶用潔凈手套抓取管材和焊條；②焊接引弧時應采用壓低焊條短弧起弧，電弧不應拖拉長度不超過10～15mm；③當發現焊條有偏吹現象時，應及時轉動焊條或傾斜焊條，同時采用焊前預熱，溫度150～200°時可降低磁偏吹現象；

（3）夾渣：管板焊接產生的夾渣，會減低焊接接頭的塑性和韌性，會造成應力集中而產生裂紋。管板焊接中主要產生原因是焊接時，焊條的角度和運條的方法不當，對熔渣和鐵水辨認不清，把熔化金屬和熔渣混雜在一起。解決方法：根據熔化情況，隨時調整焊條角度和運條方法。在焊接過程中始終看清熔池，并保持熔池輪廓清晰，盡量避免熔渣流到鐵水前面。

7 結語

本次檢修的管殼式換熱器，采用了合理的施工順序，采用了專用工裝卡具和電動卷繩機械，較快完成抽取更換舊管作業。采用了合理的焊接材料和焊接工藝，PT一次探傷100%合格，一次管程試壓試驗合格，經過每天6人組合施工，在十個工作日內，即完成設備交付安裝投用，檢修周期相比原來的6個月，延長至1年。