高壓空冷器若干技術(shù)問題探討

林寶森

（哈爾濱空調(diào)股份有限公司，黑龍江 哈爾濱 150078）

高壓空冷器是廣泛應(yīng)用在石化行業(yè)、煉油行業(yè)、催化氫化過程中的配套換熱設(shè)備，在這些領(lǐng)域的生產(chǎn)過程中起著關(guān)鍵作用。近年來世界各國的加氫裂化技術(shù)都在迅速發(fā)展，對高壓空冷器的需求量不斷加大，也帶動了我國國內(nèi)高壓空冷器的發(fā)展。

汽油等原料在臨氫壓力和催化劑的作用下裂變?yōu)榈头肿拥臒N類產(chǎn)物，如重石腦油和石腦油的過程稱為加氫裂化單元。這個過程要經(jīng)過加氫反應(yīng)、加氫裂化反應(yīng)和輕重石腦油的分離等步驟。在整個工藝過程中，加氫裂化后的產(chǎn)物經(jīng)過一系列高壓轉(zhuǎn)化器冷卻、冷凝后再凈高壓空冷器冷凝，最后進(jìn)入高壓分離心痛和抵押分離心痛得到分離。在整個工藝中高壓空冷器發(fā)揮了重要作用。

1 高壓空冷器的設(shè)計要點(diǎn)

（1）根據(jù)操作介質(zhì)選擇適合的鋼材來制作管箱和換熱基管。

（2）將翅片管與管板連接設(shè)計為強(qiáng)度脹加密封焊形式，這樣可以抵抗因振動而可能產(chǎn)生的疲勞破壞。

（3）合理設(shè)計矩形管箱四塊壁板間的焊接坡口形式和尺寸，以實(shí)現(xiàn)全焊透。

（4）在進(jìn)出口溫差大于110℃時，將進(jìn)、出口管箱設(shè)計成剖分式，使兩管箱間可以相對移動，以避免熱膨脹差引起翅片管與管板拉脫。

（5）在翅片管與管板連接處增設(shè)抗腐蝕性能卓越的金屬鈦管，以避免該部位由于沖蝕而產(chǎn)生的破壞。

（6）對矩形管箱的制造、檢驗(yàn)提出嚴(yán)格的、切實(shí)可行的技術(shù)要求。

2 高壓空冷器的制造技術(shù)

2.1 制造材料的選用

高壓空冷器的使用環(huán)境決定了它對材料的嚴(yán)格要求，加氫的反應(yīng)產(chǎn)物從反應(yīng)器流出后經(jīng)3～5臺高壓換熱器換熱后到達(dá)高壓空冷器，在此被進(jìn)一步冷卻，使溫度降低到50℃左右。然后進(jìn)入高壓分離器進(jìn)行氣液分離。高壓空冷器的工作特點(diǎn)是：正常操作時溫度不高（200℃以下），但遇緊急放空時，會有大量未經(jīng)充分換熱的高溫氣體（＞200℃）在短時間內(nèi)通過空冷器。因此要求空冷器翅片管具有良好的抗沖擊性能。介質(zhì)進(jìn)入空冷器時溫度一般已降到200℃以下。在這一溫度下，氫氣對一般碳鋼已無明顯腐蝕作用，所以大部分高壓空冷器的管束用材均為碳鋼。氫腐蝕是氫氣在高溫下對鋼材造成損傷的長期累積過程。但也有些加氫流程會出現(xiàn)一些中溫操作的空冷器，其正常操作溫度大于240℃。此時碳鋼已不能抵抗氫腐蝕。因而應(yīng)選取抗氫腐蝕性更好的CrMo鋼或Q345R（HIC）來制作管箱和基管。但對在苛刻工況下的空冷器管箱和換熱管，近年來也有采用雙相不銹鋼或Incolloy825等耐腐蝕性更強(qiáng)的材料。

2.2 焊接材料的選用

以Q345R（HIC）材質(zhì)的空冷器管箱為例，因?yàn)楦邏嚎绽淦鞯墓芟滗摪宀捎昧薍IC鋼板和H鋼板，因此所選的焊接材料要與這兩種鋼板材料相互匹配。根據(jù)NB/T47014-2011的規(guī)定，與HIC鋼材匹配的焊接材料要求含硫量小于0.01%，含磷量小于0.02%，硬度值不能大于200HB。而H鋼板所匹配的焊接材料含硫量小于0.012%，含磷量小于0.015，熔敷金屬硬度HB應(yīng)小于225。焊接材料的選擇對高壓空冷器制造也起到了決定性的作用。

2.3 焊接方法的確定

空冷器的管箱內(nèi)腔容積較小，使用一般的自動焊設(shè)備有些障礙，必須選擇可進(jìn)行小空間、長距離的焊接設(shè)備，而且可以進(jìn)行埋弧自動焊和氣體保護(hù)焊兩用的焊接設(shè)備。為了保證焊透且不燒穿，而且有利于清渣，一般采用藥芯焊絲氣體保護(hù)焊方法進(jìn)行自動焊接，根據(jù)鋼板厚度確定焊接次數(shù)。

管箱承壓主焊縫的焊接方法為填角焊縫，外側(cè)焊縫的金屬鋼板采用埋弧自動焊和二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊，其中二氧化碳連續(xù)、均勻、適量地通入電弧區(qū)內(nèi)，且通入的二氧化碳?xì)怏w必須經(jīng)過去濕處理，否者將水分帶入到焊接劑中造成焊縫不理想，焊縫上會產(chǎn)生氣孔。其次，通入二氧化碳的過程中要保證壓力適當(dāng)，如果壓力過大會將焊接劑吹散，并且影響電弧穩(wěn)定燃燒，造成焊縫上留下嚴(yán)重的氣孔；如果通氣壓力過小，不能順利推動焊接劑前進(jìn)，且不能保證通氣均勻。同時，焊接方法對高壓空冷器的好壞也起著至關(guān)重要的影響，高壓空冷器制造的相關(guān)單位一定要選擇最合適的、最有效的焊接技術(shù)，全方位的保證高壓空冷器的制造質(zhì)量。

3 高壓空冷器的質(zhì)量保證措施

在高壓空冷器制造過程中，要想提高高壓空冷器的質(zhì)量就全面做好每一個相關(guān)的細(xì)節(jié)工作。首先，在制造材料選擇方面，選材的時候要嚴(yán)格的把好選材關(guān)，高壓空冷器的制造質(zhì)量就一定要嚴(yán)格地控制好制造的原材料；其次，在焊接過程中要選擇恰當(dāng)?shù)暮附臃绞剑仨氝x擇可進(jìn)行小空間、長距離的焊接設(shè)備，而且可以進(jìn)行埋弧自動焊和氣體保護(hù)焊兩用的焊接設(shè)備。為了保證焊透且不燒穿，而且有利于清渣，一般采用藥芯焊絲氣體保護(hù)焊方法進(jìn)行自動焊接，根據(jù)鋼板厚度確定焊接次數(shù)，并且在焊接后正確地進(jìn)行熱處理，焊接后應(yīng)該保證熱處理溫度保持在675度左右為最佳，在熱處理時應(yīng)該嚴(yán)格的保證處理溫度，這樣可以很大程度的提高焊接質(zhì)量，進(jìn)而提高高壓空冷器的質(zhì)量；最后，也是最關(guān)鍵的是要嚴(yán)格的進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)收，高壓空冷器制造完成以后要請相關(guān)單位進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)證，務(wù)必把好這最后一關(guān)。如果高壓空冷器出現(xiàn)任何質(zhì)量問題必須要進(jìn)行處理，一定要杜絕不合格的產(chǎn)品上市，這不僅是對生產(chǎn)單位負(fù)責(zé)更為了廣大的消費(fèi)者利益考慮。

結(jié)語

高壓空冷器是廣泛應(yīng)用在石化行業(yè)、煉油行業(yè)、催化氫化過程中的配套換熱設(shè)備，在這些領(lǐng)域的生產(chǎn)過程中起著關(guān)鍵作用。近年來世界各國的加氫裂化技術(shù)都在迅速發(fā)展，對高壓空冷器的需求量不斷加大，也帶動了我國國內(nèi)高壓空冷器的發(fā)展。

在我國全面建成小康社會和實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化建設(shè)，轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的關(guān)鍵時期，一定要實(shí)現(xiàn)全面的、可持續(xù)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)每一個行業(yè)的健康的發(fā)展。這就要求國家必須加大建設(shè)力度，加大建設(shè)力度要依靠科技發(fā)展。而其中的高壓空冷器應(yīng)用的領(lǐng)域比較廣，它的應(yīng)用對社會發(fā)展和國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展都會起到至關(guān)重要的作用，所以國家一定要重視起來。

[1]上海石油化工總廠生產(chǎn)裝置技術(shù)資料匯編.芳烴聯(lián)合裝置[Z].上海：上海石油化工總廠，1984.

[3]韓崇仁，等.加氫裂化工藝與工程[M].北京：中國石化出版社，2001.