固定管板式換熱器殼程檢測(cè)問(wèn)題探討

王樹(shù)勇

（廣東眾和工程設(shè)計(jì)有限公司，廣東茂名 525000）

換熱器是在具有不同溫度的兩種或兩種以上流體之間傳遞熱量的設(shè)備，主要作用是使熱量從溫度較高的流體傳遞給溫度較低的流體，使流體溫度達(dá)到工藝流程規(guī)定的指標(biāo)，以滿足過(guò)程工藝條件的需要。換熱器在石油、化工、冶金、電力、輕工、食品等行業(yè)中普遍應(yīng)用，特別在煉油、化工裝置中，換熱器占總設(shè)備數(shù)量的40%左右，點(diǎn)投資的30%-45%。目前，換熱器中使應(yīng)用最多是管殼式換熱器。

管殼式換熱器按結(jié)構(gòu)分類，可分為固定管板式換熱器、浮頭式換熱器、U 型管式換熱器、填料函式換熱器、蛇管式換熱器、雙殼程換熱器、單套管換熱器、多套管換熱器、外導(dǎo)流筒換熱器、折流桿式換熱器、熱管式換熱器、插管式換熱器、滑動(dòng)管板式換熱器。而在石油化工生產(chǎn)中最常見(jiàn)是固定管板式換熱器、浮頭式換熱器、U 型管式換熱器。本文僅對(duì)固定管板式換熱器設(shè)計(jì)、制造及使用中，殼程筒體是否需要100%射線檢測(cè)的問(wèn)題進(jìn)行探討。

固定管板式換熱器是由管箱、殼體、管板、管子等零部件組成。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單、緊湊，排管較多，在相同直徑情況下?lián)Q熱面積較大，旁路漏流較小，沒(méi)有內(nèi)漏，制造較簡(jiǎn)單，工程造價(jià)低。其缺點(diǎn)是管束無(wú)法機(jī)械清洗，易產(chǎn)生溫差應(yīng)力，管板與管頭之間易產(chǎn)生溫差應(yīng)力而損壞，管子腐蝕后連同殼體一起報(bào)廢，設(shè)備壽命較低，因不能單獨(dú)更換管束，所以維修成本高。殼體和管子壁溫差一般應(yīng)小于等于50℃，大于50℃時(shí)應(yīng)在殼體上設(shè)置膨脹節(jié)。

1 問(wèn)題提出

在TSG 21—2016《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》中“3.2.10.2.2.2 符合下列情況之一的壓力容器殼體A、B 類對(duì)接接頭，采用本規(guī)程3.2.10.2.1 第（1）項(xiàng)的方法進(jìn)行全部無(wú)損檢測(cè)：（5）焊接接頭系數(shù)取1.0 的壓力容器或者使用后需要但是無(wú)法進(jìn)行內(nèi)部檢驗(yàn)的壓力容器?！盵1]。同樣，在GB/T 150.4—2011《壓力容器 第四部分：制造、檢驗(yàn)和驗(yàn)收》中“10.3.1，凡符合下列條件之一的容器及受壓元件，需采用設(shè)計(jì)文件規(guī)定的方法，對(duì)其A 類和B 類焊接接頭進(jìn)行全部射線或超聲檢測(cè)：（d）使用后需要但無(wú)法進(jìn)行內(nèi)部檢驗(yàn)的容器”[2]。那么，固定管板式換熱器是否屬于“使用后需要進(jìn)行內(nèi)部檢測(cè)”的設(shè)備呢？是否需要按照TSG 21—2016《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》和GB/T 150.4—2011《壓力容器 第四部分：制造、檢驗(yàn)和驗(yàn)收》要求A、B 類焊接接頭進(jìn)行100%射線檢測(cè)呢？

2 問(wèn)題探討

固定管板式換熱器由于自身結(jié)構(gòu)的原因，制造完畢后殼程是無(wú)法進(jìn)行內(nèi)部檢查、檢測(cè)的，它不像浮頭式換熱器和U型管式換熱器可以抽芯后進(jìn)進(jìn)內(nèi)部檢查及檢測(cè)。在固定管板式換熱器工程設(shè)計(jì)中，大部分固定管板式換熱器殼程僅要求20%射線檢測(cè)，特殊介質(zhì)（如極度危害介質(zhì)、高度危害介質(zhì)）殼程要求進(jìn)行100%射線檢測(cè)。

在 《GB/T150—2011《壓力容器》問(wèn)題解答及算例》中“問(wèn)題4-23：10.3.1d）“使用后需要但無(wú)法進(jìn)行內(nèi)部檢測(cè)的容器”要求進(jìn)行100%射線或超聲檢測(cè)，如何理解？固定管板換熱器殼程是否屬于此情況？答：按照《壓力容器定期檢驗(yàn)規(guī)則》，壓力容器進(jìn)行全面檢驗(yàn)時(shí)，有時(shí)需要內(nèi)部進(jìn)行表面檢驗(yàn)。但某些容器因結(jié)構(gòu)、介質(zhì)或生產(chǎn)工藝等原因使用后無(wú)法進(jìn)入容器內(nèi)部，例如電容壓力容器、內(nèi)部催化劑不允許拆卸的容器、固定管板換熱器的殼程等”[3]。按照《GB150—2011《壓力容器》問(wèn)題解答及算例》回答的意思，固定管板式換熱器的殼程是屬于“使用后需要但無(wú)法進(jìn)行內(nèi)部檢測(cè)的容器”。那么按照GB15.4—2011中第10.3.1條要求，固定管板式換熱器的殼程是需要進(jìn)行100%射線或超聲檢測(cè)的，但在實(shí)際執(zhí)行過(guò)程中，均不會(huì)因?yàn)檫@一條規(guī)定而要求固定管板式換熱器殼程進(jìn)行100%射線或超聲檢測(cè)。

在GB/T151—2014《熱交換器》中對(duì)固定管板式換熱器，因無(wú)法進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)也有相關(guān)的處理要求，“4.6.4 對(duì)無(wú)法進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)的固定管板式換熱器殼程圓筒的環(huán)向焊接接頭，應(yīng)采用氬弧焊打底或沿焊縫根部全長(zhǎng)有緊貼基本金屬的墊板，其焊接接頭系數(shù)φ=0.6”[4]。除此之外，并沒(méi)有要求對(duì)殼體進(jìn)行100%射線和超聲檢測(cè)。

本文認(rèn)為，由于結(jié)構(gòu)原因無(wú)法進(jìn)入容器內(nèi)部，因此在制造過(guò)程對(duì)壓力容器A、B 類焊接接頭只能采用單面焊接接頭，無(wú)法保證焊接質(zhì)量，有可能會(huì)出現(xiàn)未焊透、氣孔、夾渣、裂紋等缺陷。GB/T150和TSG 21對(duì)使用后需要但是無(wú)法進(jìn)行內(nèi)部檢驗(yàn)的壓力容器要求100%射線檢測(cè)的目的，主要是為了通過(guò)檢測(cè)的手段，檢查焊接接頭是否存在這些缺陷，從而保證焊接接頭的質(zhì)量。而GB/T151中4.6.4條的目的同樣是為了保證焊接接頭的質(zhì)量，只是GB/T150和TSG 21是采用檢測(cè)手段來(lái)保證焊接接頭質(zhì)量，而GB/T151是采用焊接的方法來(lái)保證焊接接頭質(zhì)量。所以這兩種方法的最終目的是一致的。從經(jīng)濟(jì)方面來(lái)考慮，GB/T151的方法更加經(jīng)濟(jì)，GB/T151僅對(duì)最后一道環(huán)焊縫做了規(guī)定，而GB/T150和TSG 21是對(duì)所有A、B類焊接接頭都做了要求。因?yàn)閷?duì)于固定管板換熱器在制造過(guò)程中，其他焊接接頭都是可以通過(guò)內(nèi)部檢查的，只有最后一道環(huán)向焊接接頭是無(wú)法進(jìn)行內(nèi)部檢查的，故GB/T151僅對(duì)最一道環(huán)向焊接接頭做了規(guī)定，同時(shí)降低該道焊接接頭系數(shù)來(lái)彌補(bǔ)焊接對(duì)設(shè)備強(qiáng)度的削弱。

另外，對(duì)于固定管板式換熱器使用后可能發(fā)生泄漏的情況，如換熱管穿孔、管板與換熱管焊接接頭泄漏、筒體腐蝕泄漏、密封面處泄漏等，換熱管穿孔、管板與換熱管焊接接頭泄漏可在管程或殼程介質(zhì)的監(jiān)測(cè)中發(fā)現(xiàn)，筒體腐蝕泄漏、密封面處泄漏可從外觀或壓力監(jiān)測(cè)中發(fā)現(xiàn)，這些都并非在設(shè)計(jì)和制造中采用100%射線檢測(cè)就能解決的。而對(duì)于設(shè)備定期檢驗(yàn)，TSG 21—2016《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》中“8.39無(wú)法進(jìn)行內(nèi)部檢驗(yàn)的壓力容器，應(yīng)當(dāng)采用可造的檢測(cè)技術(shù)（例如內(nèi)窺鏡、聲發(fā)射、超聲檢測(cè)等）從外部進(jìn)行檢測(cè)”[1]，并且金屬壓力容器定期檢驗(yàn)項(xiàng)目中僅要求宏觀檢驗(yàn)、壁厚測(cè)定、表面缺陷檢測(cè)、安全附件檢驗(yàn)為主，而這些定期檢驗(yàn)項(xiàng)目都可不進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部就能完成。故對(duì)固定管板式換熱器殼程進(jìn)行100%射線檢驗(yàn)是沒(méi)有必要的。

3 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，無(wú)論是TSG 21—2016、GB/T150—2011 還是GB/T151—2014都是在設(shè)計(jì)、制造過(guò)程中保證固定管板式換熱器焊接接頭的質(zhì)量，因此，如無(wú)特殊要求，對(duì)于固定管板式換熱器只需采用GB/T151—2014中4.6.4要求氬弧焊打底或沿焊縫根部全長(zhǎng)有緊貼基本金屬的墊板的方法卻可，無(wú)需進(jìn)行100%射線檢測(cè)。