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立式换热器制造工艺

2021-04-30  来源:联合冷热  发布者:刘磊

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摘要:

为加快城市化的发展进程,需借助固定管板式换热器改造现有居民建筑供暖问题。固定管板式换热器不仅可以传递物料热量,并具有节能、低温热能、高效益回收等方面优势。因此本文主要从管板式换热器制造工艺角度出发,对其进行分析和概述。

关键词:固定管板、换热器、制造工艺、研究

一、立式式换热器介绍

固定管板式换热器分为上管帽、下管帽以及零件结构复杂、大吨位的壳程三个部分。壳程作为换热器的核心,制作过程复杂,因此生产完毕还需要进行1.25MPa的水压试验。壳程生产所使用的生产工艺,包含穿管、胀管以及焊管,再结合相应的措施,严格控制零部件生产环节以及壳程组装环节。

图 1 换热器基本结构示意图

二、立式换热器的零件要求

固定管板式换热器由大量的孔连接而成,因此在对部件的加工工艺上,需要考虑以下几点要求:第一,为满足管板钻孔管孔同心度要求,需要按照自上而下的顺序放置上管板、折流板以及下管板;第二,为了保证同心度,可按照图纸要求将三块管板叠加在一起划线钻出拉杆孔。

三、立式换热器零件加工

固定管板式换热器质量的好坏,与零件的使用和加工具有密切的关联。因此本文主要分析管板下料加工、折流板、换热器、上下管帽以及筒体等不同单件的加工工艺要求和工艺流程做相应概述:

第一,管板下料结束后,需要对管板的外圆和平面以及平台划线进行加工,两者加工完毕之后,还需要对管孔螺孔以及拉杆丝孔等在内的钻孔进行加工,后进行加工的便是钳工攻丝;

第二,运用A3钢板通过点焊的方式拼接成折流板,在校平之后,将三块管板按照自上而下的顺序叠加,并根据图纸加工要求进行点焊;

第三,关于换热器的加工,需要按照以下步骤进行:首先按照图纸的尺寸要求进行锯管,然后检查两端切口是否存在裂纹,如果没有则可以进行后一步的磨管工作。但需要注意的是管子在经过打磨之后,管子切口两端形状不能过扁,颜色需要呈现金属光泽,同时管端清锈长度要超过两倍的管板厚度;

第四,上下管帽的加工,需要根据大法兰上的十字线标记管孔位置,焊接法兰和接管已预先组,还需要借助100%磁粉探伤,焊接大法兰和封头焊缝,进而加大法兰密封面;

第五,对于筒体的加工,需按照拼料、接缝图、按拼料图分块下料、刨坡口、卷筒、焊纵焊缝、矫圆、组对各筒体、焊环缝、X射线 20%探伤等图纸要求的加工工艺步骤进行[1]。

四、壳程的组装过程

(一)筒体组装

首先,将法兰和管节进行组队焊接,法兰和接管的垂直度处于1%Dg至3mm范围内;其次按照焊缝布置图,将位于焊接滚轮架上的筒体按照0~270°画出十字线标记。参考管口方位图,在筒体上使用样板画出接管孔位,并借助角面磨光机打磨坡口;通过焊接的方式,将加强圈和接管点固定在管子上,并通过100%磁粉探伤的方式,稳固加强圈接管以及筒体之间的关联,同时为检验焊缝质量,需通入0.5MPa的压缩空气,进行保压5分钟的压力试验;筒体加工工序完成后,需放置在地梁平台,并用高v型铁垫平,90°标记线朝上,两端面垂直于地梁平台;借助煤油清洗下管板的管孔和两端的油污和铁屑,重合筒体十字线标记和下管板十字线标记。通过直角尺测量两者之间的垂直度,并将两者通过焊接的方式固定在一起;将坡口两端预热到150°左右,分别运用E5016准3.2 焊条、 E5016 准4 焊条,一边用小锤敲打焊缝,一边围绕焊缝进行圆周分段对称焊接,从而焊接筒体和下管板间的焊缝。通过这样的焊接方式,一方面可以保证焊缝表面质量,另一方面也可以杜绝焊接变形状况的发生。但是需要注意的是,坡口无法全部焊满,焊完之后还需要检查管板的焊接平度,如果焊接平度大于一毫米,则证明管板焊接变形;焊接完毕之后,下管板安装拉杆,且安装第三块折流板并按照折流板的钻孔方向穿插第3段定距管,以此类推,从上管板至下管板分别安装第1~3段定距管,所有定距管安装完毕之后,拧上螺母[2]。

图 2 穿管顺序示意图

(二)穿管

下管板穿管,需要从下管板的两侧第1排孔对称位置,由外向中心穿管,总共需要穿4根管子,每根管子的长度都需要大于管板厚度10毫米以上。其穿管顺序示意图,如上图所示;下管板穿完,便轮到上管板穿管。上管板的穿管需要与下管板维持相同的起吊和起调位置,两者可进行组对。为固定上管板位置,从下管板穿出4根管子到上管板,并借助卷尺、角尺等测量工具使相邻管板之间的差距在二毫米以下,当管板平行度达标之后,将壳程放置在滚轮加上,实施对称施焊,通过焊接的方式固定上管板和筒体。焊接需要两人分别站在两端共同完成,将圆周分成相的偶数,两人分别对两端相对称的等分进行焊接,每焊完一根焊条,都要对焊缝进行锤击,此焊接过程需要遵循分段、多道、多层、对称焊的原则。对于焊接后留存的焊渣还需要进行打磨,保持焊接表面平滑;并采取同样的方式,保持相同的高度,焊接筒体与下管板。

(三)胀管

在贴胀的过程中,采取分区对称跳胀的方式,一方面可以防止管板发生变形,另一方面也可以避免胀接的集中。在贴胀完成后,还需要对管板的密封面平行度进行重点检查,将其平行度控制在1.5毫米以内;其次,贴胀过程如果胀接量失控必然会引发欠胀、过胀等不良现象,因此为规避此类问题,需要运用塞规检测胀接量,从而保证管子的良好质量;再次,胀管可借助简易电动胀管器设备,并以润滑用机油以及二硫化钼等润滑剂,开展胀管过程,并在结束后对每根管子的胀接质量进行核验;后,在壳程下放置工装垫,从而使壳程能够保持竖直的状态,并用汽油清洗换热器管端,对换热器和管板间的焊缝实施焊接处理[3]。

图 3   胀管示意图

(四)焊管

换热管和管板两者之间存在的焊缝,在进行焊接的处理过程中可以采用射线交叉式的顺序,依次焊接上下管板,为了杜绝焊接变形以及焊接残余应力的出现,焊接环境的温度需要在0℃以下,或者是管板需要在150℃的环境下进行局部预热之后才可进行焊接;焊接完成之后,在管板的表面以及换热器内部会残存焊瘤,而对于焊瘤的处理可以通过电磨头进行有效清理;《容规》要求壳程在焊接完成后,需要进行1.25MPa的水压试验,其主要目的在于检查焊接的各管口焊接质量、焊缝是否严密。通过放大镜观察管口表面的渗漏,不存在渗漏的证明壳程符合生产标准,可投入使用。

图 4 焊管顺序示意图

五、结论

综上所述,固定管板式换热器的加工,首先需要按照图纸将上、下管帽和壳程进行组装,并用橡胶石棉垫结合胀结加焊接的方式做密封处理,后通过水压试验验证管程的合格性。所有步骤全部合格,则证明通过控制工艺过程可以有效的改善管板的变形状况,保障产品质量。固定管板式换热器优势在于成本低、传热面积大、并具有较小的渗流特性,因此目前应用领域广泛,相信在未来通过不断强化和提升制作工艺,可以为企业创造巨额的经济效益。

 

广州联合冷热设备有限公司

刘磊

参考文献:

[1]王再丽.固定管板式换热器制造工艺[J].科技视界,2012(13).

[2]陈永东,陈学东.我国大型换热器的技术进展[J].机械工程学报,2013,49(10):134 ~143.

[3]甘肃蓝科石化高新装备股份有限公司,上海蓝滨石化设备有限责任公司,中国石化工程建设有限公司,等.热交换器GB/ T151-2014[S].北京:中国标准出版社,2015.

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