化工冷卻器制造工藝及管束套裝技術(shù)研究

孫楷楨 歐凡強(qiáng) 王健

摘 ?要：化工冷卻器制造工藝及管束套裝技術(shù)對(duì)設(shè)備的制造成本、制造周期、制造質(zhì)量、運(yùn)行安全性及可靠性等方面具有重要影響，而換熱器本身具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特性，這在一定程度上增加了設(shè)備制造的難度。此外，化工設(shè)備的制造工藝作為制定檢修改造方案的重要參考，對(duì)化工冷卻器的后期維護(hù)有重要意義，在社會(huì)各方對(duì)設(shè)備制造質(zhì)量要求日益提高的背景下，化工設(shè)備制造工藝的重要性日漸突出。對(duì)此，本文將對(duì)化工冷卻器制造工藝及管束套裝技術(shù)進(jìn)行分析，以促進(jìn)化工冷卻器制造質(zhì)量的提升。

關(guān)鍵詞：化工冷卻器;制造工藝;管束套裝技術(shù)

冷卻器屬于化工裝置中的換熱設(shè)備，需要長時(shí)間穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行，其制造質(zhì)量必須滿足這一要求。化工冷卻器制造工藝及管束套裝技術(shù)對(duì)設(shè)備的制造成本、制造周期、制造質(zhì)量、運(yùn)行安全性及可靠性等方面具有重要影響，同時(shí)也可作為制定檢修改造方案的重要參考，對(duì)化工冷卻器的后期維護(hù)有重要意義。由于換熱器本身具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特性，這在一定程度上增加了設(shè)備制造的難度，制造廠的相關(guān)人員需對(duì)冷卻器的制造工藝與管束套裝技術(shù)有深入研究，以便提高冷卻器的制造質(zhì)量，降低制造成本和制造周期。對(duì)此，本文將從五個(gè)方面對(duì)化工冷卻器制造工藝及管束套裝技術(shù)進(jìn)行分析。

一、化工冷卻器制造方案總體設(shè)計(jì)

在進(jìn)行化工冷卻器制造方案總體設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)按以下步驟進(jìn)行：首先明晰冷卻器的制造要求，如化工冷卻器屬類、總重、變徑段尺寸、殼體厚度、材質(zhì)以及換熱管等各方面信息，再根據(jù)制造廠的設(shè)備、制造能力、制造經(jīng)驗(yàn)等制定制造方案，確定需外購的零件與需外協(xié)的工序;其次是確定設(shè)備制造中的關(guān)鍵點(diǎn)，從冷卻器的結(jié)構(gòu)可以看出，冷卻器的制造關(guān)鍵點(diǎn)在于殼體變徑段的加工成型和換熱管管束的制造及套裝;再次是確定殼體變徑段的制造方案，主要是四件變徑折邊封頭，考慮制造成本，可以選擇先沖壓成橢圓封頭，再通過小端直徑開孔反邊成型的方法對(duì)四件變徑折邊封頭進(jìn)行加工。最后是管束套裝，一般而言，針對(duì)于芯體管束的組裝多采用臥式拉引整體套裝技術(shù)和殼體外開式穿管完成組裝焊接工作[1]。

二、化工冷卻器變徑段制造計(jì)算分析

若冷卻器變徑折邊封頭采用的是先沖壓橢圓封頭后開孔的方式進(jìn)行，針對(duì)于變徑段制造計(jì)算分析，需注意以下幾方面：一是橢圓封頭的毛坯下料直徑計(jì)算，一般以等面積展開為原理，借助微積分方法進(jìn)行計(jì)算推導(dǎo)，也可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算;二是橢圓封頭翻邊直段高度計(jì)算，若將成型變徑段折邊封頭改變?yōu)闄E圓封頭，需要先對(duì)封頭的翻邊高度進(jìn)行計(jì)算確認(rèn);三是翻邊開孔直徑的計(jì)算，一般以等面積展開為原理，假定翻邊后的面積無明顯變化，再進(jìn)行翻邊開孔直徑的計(jì)算[2]。

三、化工冷卻器殼體制造工藝流程

化工冷卻器殼體制造工藝流程，主要分為以下步驟：一是變徑段折邊封頭與筒節(jié)的組對(duì)，一般采用清根后雙側(cè)焊接，保證全焊透;二是導(dǎo)流筒制造，在導(dǎo)流筒制造完成之后，應(yīng)先將其放入殼體內(nèi)，再與變徑段折邊封頭進(jìn)行焊接，受空間結(jié)構(gòu)所限，采用單面焊雙面成型;三是設(shè)備法蘭與橢圓封頭管箱的組焊成型;四是殼體長度方向余量的加工，提前測量換熱管實(shí)際長度和管板實(shí)際厚度，考慮殼體與管板環(huán)縫收縮余量，通過計(jì)算確定殼體長度，根據(jù)計(jì)算結(jié)果去除殼體長度方向余量，并加工坡口;五是接管法蘭的裝焊，應(yīng)當(dāng)將各個(gè)接管法蘭組對(duì)焊接在殼體之上，并將導(dǎo)流筒防沖板和殼體進(jìn)行組裝焊接。

四、化工冷卻器管束制造流程與套裝

在殼體外完成管束的制造。首先應(yīng)當(dāng)將帶有拉桿孔的管板固定于工作臺(tái)V形架上，并使用型鋼或鋼管在管板兩側(cè)臨時(shí)吊耳位置點(diǎn)焊固定，作為支撐。依次安裝拉桿、定距管、折流板以及雙排換熱管，在此過程中使用試穿管進(jìn)行試穿，同時(shí)調(diào)整折流板位置。在所有折流板就位后，將拉桿的螺母擰緊點(diǎn)焊，然后進(jìn)行換熱管穿管，穿管時(shí)在管板端保留長度約500mm的換熱管。

管束套裝一般采用臥式拉引整體套裝技術(shù)。首先將殼體固定于軌道一側(cè)，使用吊車將管束放入殼內(nèi)并保持約一半長度在殼體內(nèi)，吊裝時(shí)使用吊帶，精心選擇吊點(diǎn)，吊裝時(shí)應(yīng)緩慢進(jìn)行，避免損傷換熱管。然后用手拉葫蘆拉引法完成最終的套裝工作，將殼體與管板點(diǎn)焊固定。在套裝完成之后，再組裝另一塊管板，保證管孔方位對(duì)正后，點(diǎn)焊固定，完成所有換熱管穿管后，焊妥管板與殼體的焊縫。調(diào)整換熱管伸出管板長度，去除換熱管管端余量，依次對(duì)所有換熱管進(jìn)行管子管板焊和貼脹[3]。

五、化工冷卻器水壓試驗(yàn)

水壓試驗(yàn)是檢驗(yàn)化工冷卻器性能的重要試驗(yàn)?；だ鋮s器水壓試驗(yàn)，應(yīng)按以下步驟進(jìn)行。

首先進(jìn)行殼程水壓試驗(yàn)。先將管口進(jìn)行封閉，充滿水后，再安裝壓力表、打壓管路以及水壓泵等。在設(shè)備內(nèi)溫度達(dá)到要求后，緩緩升壓至設(shè)計(jì)壓力，保壓10min進(jìn)行檢查。繼續(xù)升壓至水壓試驗(yàn)壓力，保壓30min，然后降壓至設(shè)計(jì)壓力，并進(jìn)行檢查，無滲漏、異響或可見變形方為合格。水壓試驗(yàn)合格后再降壓至零并排空水;

然后進(jìn)行管程水壓試驗(yàn)。管程水壓試驗(yàn)與殼程水壓試驗(yàn)類似，但因換熱管的存在，充水過程應(yīng)緩慢進(jìn)行，確保換熱管內(nèi)無殘存空氣，以免影響后續(xù)升壓過程。在水壓試驗(yàn)合格后，排水過程中，應(yīng)著重注意換熱管的排空水與清潔，必要時(shí)應(yīng)增加檢查次數(shù)。

在水壓試驗(yàn)合格排空水后，應(yīng)及時(shí)對(duì)殼程和管程進(jìn)行清理干燥，避免設(shè)備內(nèi)部生銹。

結(jié)束語

綜上所述，化工冷卻器作為化工裝置中的重要設(shè)備，其制造工藝及管束套裝技術(shù)逐漸受到重視，但是，由于化工冷卻器本身具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特點(diǎn)，使得化工冷卻器的制造具有一定的難度。對(duì)此，制造廠的相關(guān)工作人員應(yīng)對(duì)冷卻器的制造工藝以及管束套裝技術(shù)有深入研究，并通過化工冷卻器制造方案總體設(shè)計(jì)、變徑段制造工藝計(jì)算、殼體制造工藝流程、管束制造流程及套裝技術(shù)以及水壓試驗(yàn)等方面的研究，為化工冷卻器的高效高質(zhì)量制造奠定良好的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1] 陸平，陸博福.化工冷卻器制造工藝及管束套裝技術(shù)[J].石油和化工設(shè)備，2016，19（10）：19-21.

[2] 朱生萍，李曉亮，王軍杰，等.高壓循環(huán)氣冷卻器的制造[J].化工管理，2018，（5）：185.DOI：10.3969/j.issn.1008-4800.2018.05.151.

[3] 梁翠翠，龐軍.空氣冷卻器模型在氣體換熱器設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].一重技術(shù)，2017，（1）：33-36，78.DOI：10.3969/j.issn.1673-3355.2017.01.007.

作者簡介：孫楷楨（1987年11月-），男，漢族，河北省鹽山縣人，碩士研究生，職稱：工程師;研究方向：壓力容器、核電設(shè)備制造。

歐凡強(qiáng)（1985年6月-），男，漢族，四川省瀘州市人，大學(xué)本科學(xué)歷，職稱：工程師;研究方向：壓力容器、核電設(shè)備制造。

王?。?988年6月-），男，漢族，遼寧省海城市人，大學(xué)本科學(xué)歷，職稱：工程師;研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)制造。