淺談?chuàng)Q熱管強(qiáng)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(duì)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(diǎn)。對(duì)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(qiáng)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(tái)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(yàn)。

1 三管板式換熱器簡(jiǎn)介

設(shè)計(jì)壓力：管程2.16 MPa 殼程2.74 MPa

設(shè)計(jì)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(qiáng)度焊+貼脹（上、下管板）/強(qiáng)度脹（中間管板）

2 重難點(diǎn)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(qiáng)度脹接，由于脹接效果只能通過最終的壓力試驗(yàn)及氨滲透進(jìn)行檢驗(yàn)，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(diǎn)，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(duì)現(xiàn)場(chǎng)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(diǎn)。

（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(bào)告、材質(zhì)鋼號(hào)必須與設(shè)計(jì)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(yàn)

正式脹管前脹接試驗(yàn)是為了選擇最佳脹管率及檢查脹管器是否符合要求。試驗(yàn)用的管子的材質(zhì)、規(guī)格、硬度與實(shí)際安裝的換熱器完全一致，試驗(yàn)用的管板的材質(zhì)、硬度與實(shí)際安裝的換熱器完全一致。試脹箱的大小，可根據(jù)試驗(yàn)用管板的大小自行決定，試驗(yàn)脹接工作狀態(tài)與實(shí)際脹接時(shí)完全一致。試脹后對(duì)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(yàn)壓力進(jìn)行水壓試驗(yàn)，并對(duì)試驗(yàn)換熱管與管板進(jìn)行解剖及拉脫力試驗(yàn)，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(yàn)證后方可確定實(shí)際脹管時(shí)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(xiàng)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(zhǎng)度不小于脹接長(zhǎng)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(shí)，應(yīng)能自由裝入，安裝時(shí)不得采用敲擊等強(qiáng)力手段進(jìn)行安裝，避免在穿管過程中對(duì)換熱管造成損傷。

3.4 脹接

為避免因脹接時(shí)換熱管產(chǎn)生軸向伸長(zhǎng)變形而對(duì)換熱管造成損傷，對(duì)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(shí)處于自由狀態(tài)。強(qiáng)度脹采用機(jī)械脹，由于脹管器脹珠的長(zhǎng)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(yàn)驗(yàn)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(zhǎng)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(shí)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(zhǎng)度有無變化。

中間管板脹接完成后，方可對(duì)上下管板進(jìn)行焊接和貼脹，檢查合格后對(duì)殼程進(jìn)行水壓試驗(yàn)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(jì)算設(shè)置，并通過脹接試驗(yàn)驗(yàn)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(duì)強(qiáng)度脹接和影響較大，須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙要求進(jìn)行加工、檢驗(yàn)和驗(yàn)收。穿管前須對(duì)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(jì)圖紙的要求，并在入廠后嚴(yán)格檢查驗(yàn)收。

（4）裝配間隙。投入脹接的管子與管孔之間有一個(gè)間隙，不僅是為了裝配的方便，也是保證脹接質(zhì)量的一個(gè)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(qiáng)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(diǎn)，前期做好脹接試驗(yàn)，收集試驗(yàn)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(yàn)，加強(qiáng)過程控制，就會(huì)確保脹管的質(zhì)量。