纏繞管式換熱器制造組裝工藝控制措施

趙萬(wàn)里

（大慶石化公司機(jī)械廠有限公司，黑龍江大慶163714）

纏繞管式換熱器的不銹鋼管束芯體在制造過(guò)程中，因換熱管逐層纏繞和局部焊接變形，在纏繞管束芯體成型后其外圓直徑與總體長(zhǎng)度會(huì)產(chǎn)生制造偏差，保證芯體管束順利穿入殼體內(nèi)是制造纏繞管式換熱器的關(guān)鍵工藝技術(shù)［1］。

1 總體方案

（1）為保證芯體順利穿入殼體內(nèi)，設(shè)備筒體可參考芯體管束預(yù)制成型后的公差范圍下料卷制。

（2）筒體采用機(jī)械加工坡口，縱縫焊接成型后進(jìn)行校圓，校圓符合要求后在筒體外部設(shè)置弧板定位工裝，確保控制筒體成型的橢圓度與直線度。

（3）穿芯要考慮到現(xiàn)場(chǎng)吊裝安全作業(yè)、工機(jī)具方便使用及管束吊裝過(guò)程防護(hù)等因素，采用水平位置臥式組裝纏繞式換熱器芯體管束的方法［2］。

2 穿芯前的準(zhǔn)備

2.1 管束與殼體

組裝前，殼體與上、下大封頭不組對(duì)，支座及墊板可組對(duì)點(diǎn)焊，但先不要焊接。

2.2 打磨

打磨殼體內(nèi)壁縱、環(huán)焊縫，消除焊縫余高。

2.3 殼體方位劃線

在組對(duì)殼體底部封頭前必須在位于殼體上、下封頭與筒體的環(huán)焊縫以上50 mm處畫出測(cè)量基準(zhǔn)面，并標(biāo)出0o、90o、180o、270o等4個(gè)方位線。

2.4 組合件預(yù)制

（1）上、下小封頭與管箱短節(jié)、包括接管等在裝芯前應(yīng)組焊安裝完畢預(yù)制成組合件Ⅰ、Ⅱ；

（2）不銹鋼殼體在焊接過(guò)程中易變形，因此其接管組對(duì)法蘭面相對(duì)基準(zhǔn)面的尺寸偏差要求需要控制在±0.5 mm以內(nèi)；

（3）接管組對(duì)，必須4個(gè)對(duì)稱點(diǎn)固定后焊接。組焊后打磨接管與殼體內(nèi)壁焊縫，消除余高［3］；

（4）防沖板及支撐等組合件預(yù)制好，芯體穿入殼體后夾套與筒體內(nèi)壁焊接完成，再將防沖板組合件裝入殼體內(nèi)進(jìn)行組裝焊接。

2.5 夾套預(yù)制

（1）夾套、上夾套按圖紙要求預(yù)制，上夾套直徑應(yīng)根據(jù)筒體實(shí)際成型尺寸決定，建議上夾套直徑小于筒體實(shí)際成型內(nèi)徑0～2 mm為宜［4］；

（2）殼程2件大封頭開孔需根據(jù)中心筒組件上的上、下管板外徑尺寸實(shí)測(cè)值，進(jìn)行機(jī)械加工開孔。纏繞管式換熱器組裝部件見圖1。

圖1纏繞管式換熱器的組裝部件

3 穿芯

3.1 組裝前的檢查

（1）檢查芯體外觀包括其支撐條、焊縫的連接情況，以便進(jìn)行有效控制；

（2）測(cè)量芯體實(shí)際長(zhǎng)度、最大外徑和殼體的長(zhǎng)度及最小內(nèi)徑點(diǎn)的差值，經(jīng)量測(cè)后芯體制造總長(zhǎng)偏差在±6 mm、外徑偏差在±3 mm以內(nèi)為合格［5］；

（3）檢查夾套、加強(qiáng)襯筒、支撐條等全部安裝完畢且焊接質(zhì)量合格。芯體成型組裝前見圖2；

圖2芯體成型組裝檢查合格

（4）檢查所有工機(jī)具完好并帶有產(chǎn)品合格證書，檢查附件安裝及機(jī)索具設(shè)置是否符合要求。

3.2 設(shè)備組裝

（1）穿芯時(shí)先將殼體水平定位，利用加配重等措施保證殼體整體處于水平位置，保證穿芯過(guò)程中的水平度以便于隨時(shí)觀察；

（2）采用“Z”字型工裝，將管束抽芯機(jī)與芯體在設(shè)備殼體端口處于水平位置進(jìn)行定位，利用抽芯機(jī)將芯體從上管板位置1端平穩(wěn)、勻速地頂入殼體內(nèi)，使管束下端的支承條全部進(jìn)入殼體，同時(shí)要確保穿芯過(guò)程中筒體邊緣不會(huì)劃傷換熱管；

（3）在下管板中心臨時(shí)焊接1個(gè)吊耳，配合倒鏈用作芯體的引出端；

（4）當(dāng)下管板的吊耳從殼體1側(cè)將要露出時(shí)，采用倒鏈鉤住下管板吊耳在另1端配合抽芯機(jī)進(jìn)行芯體的抽裝，直到芯體完全穿入殼體內(nèi)，再使用導(dǎo)鏈或千斤頂進(jìn)行局部調(diào)整，保證上、下管板與中心筒位于同一軸線上；

（5）出于保護(hù)纏繞管束芯體的目的，吊裝及組裝管束時(shí)一律使用吊裝帶；

（6）芯體管束組裝過(guò)程中要注意相關(guān)安全措施是否布置到位，包括人員、設(shè)備的安全防護(hù)。

4 焊接與安裝

4.1 殼體封頭環(huán)縫組對(duì)焊接

（1）組對(duì)前首先在殼體上找正0o、90o、180o、270o等4個(gè)基準(zhǔn)方位線；

（2）確認(rèn)下管板組裝到位后，測(cè)量下管板至筒體右端環(huán)向坡口的水平距離符合圖紙要求；

（3）測(cè)量下管板密封面與地面的垂直度，調(diào)整使其達(dá)到符合安裝位置公差范圍3 mm以內(nèi)；

（4）檢查上、下管板密封面相對(duì)于殼體基準(zhǔn)圓的平行度≤1 mm時(shí)為合格；

（5）上述檢查合格后再進(jìn)行下封頭與殼體的組對(duì)、安裝。組對(duì)時(shí)可根據(jù)下管板與封頭開孔位置進(jìn)行調(diào)整，符合圖紙的方位后，拔去上支承管與套管的定位銷軸,組焊下封頭與殼體的環(huán)焊縫；

（6）下封頭與殼體的環(huán)焊縫組焊完畢后，再進(jìn)行芯體上夾套、夾套與筒體內(nèi)壁的組對(duì)，調(diào)整夾套與筒體之間的間隙，保證均勻后進(jìn)行組焊；

（7）夾套組焊完畢后，再進(jìn)行上管板與上封頭開孔位置焊縫組對(duì)、焊接。

4.2 組焊管板與殼體封頭開孔角焊縫

（1）殼體封頭環(huán)縫組焊完畢后，檢查上、下管板水平方位、管板密封面與地面的垂直度、殼體封頭開孔的組對(duì)間隙全部符合圖紙要求。

（2）分別進(jìn)行上、下管板與殼體封頭開孔角焊縫的施焊。

4.3 小封頭組件安裝

（1）上、下小封頭組合件Ⅰ、Ⅱ分別與上、下管板組對(duì)安裝，檢查接管法蘭面與水平垂直度等。

（2）檢查符合要求后，小封頭組件Ⅰ、Ⅱ分別與上、下管板進(jìn)行焊接及無(wú)損檢測(cè)。

4.4 防沖板組焊

（1）防沖板安裝在殼程入口管N1處，制作時(shí)各支腳的長(zhǎng)度按圖紙要求且保證防沖板與筒體軸線的傾角，防沖板制作完成后在芯體穿入前，臨時(shí)用鋼絲固定，固定位置應(yīng)參考測(cè)量的管束下管板處自由段直徑。

（2）防沖板與防沖板支撐在穿芯后根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整位置，符合圖紙安裝方位并檢查確認(rèn)后再與接管內(nèi)壁進(jìn)行組裝，并確保3根防沖板支撐的移動(dòng)距離相等，調(diào)整好并檢查確認(rèn)后再與接管內(nèi)壁進(jìn)行焊接。

4.5 支耳、吊耳制作和安裝

按照?qǐng)D紙方位及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制作、焊接及安裝支耳、吊耳等附件。芯體組焊安裝完成，拆下相關(guān)穿芯工裝機(jī)具。芯體管束成功組裝穿入殼程筒體內(nèi)并保持水平定位，見圖3。

圖3芯體成功組裝入殼體組焊完畢

5 氨滲漏檢查

芯體管束組裝完畢檢查合格后再按標(biāo)準(zhǔn)HG/T20584-2011附錄A《壓力容器氨滲漏試驗(yàn)方法》進(jìn)行焊口的密封性檢查，通過(guò)氨滲漏試驗(yàn)以檢驗(yàn)換熱管與管板焊縫、筒體與管板焊接接頭焊接質(zhì)量以及殼體等承壓部件的制造質(zhì)量。

6 酸洗鈍化

氨滲漏檢驗(yàn)合格后，清除設(shè)備外表面油污并做酸洗、鈍化處理，處理時(shí)應(yīng)控制酸洗鈍化液的氯離子含量。所形的鈍化膜按GB/T25150-2010《工業(yè)設(shè)備化學(xué)清洗中奧氏體不銹鋼鈍化膜質(zhì)量的測(cè)試方法藍(lán)點(diǎn)法》進(jìn)行藍(lán)點(diǎn)檢查，無(wú)藍(lán)點(diǎn)為合格。

7 芯體組裝制造關(guān)鍵點(diǎn)

（1）殼體內(nèi)軸線、芯體軸線與定位胎具的拉推力應(yīng)位于同一水平軸線上；

（2）抽芯機(jī)配合倒鏈用力應(yīng)保持勻速、平穩(wěn)，推力與拉力應(yīng)適當(dāng)，以推動(dòng)芯體緩慢前進(jìn)為準(zhǔn)；

（3）殼體應(yīng)該安裝牢固、平穩(wěn)，繞管芯體的進(jìn)入端應(yīng)該微微抬高（大約12o），以便于芯體整體部分能順利進(jìn)入筒體內(nèi)，組裝時(shí)筒體不得隨芯體一起移動(dòng)；

（4）芯體組裝過(guò)程中要隨時(shí)進(jìn)行檢查，芯體組裝嚴(yán)禁碰傷、壓扁換熱管，對(duì)芯體外部做好過(guò)程保護(hù)。如遇影響組裝的問題時(shí)，立即停止作業(yè)進(jìn)行檢查、處理，切勿采取強(qiáng)力進(jìn)行組裝，以免造成芯體管束及設(shè)備的損壞；

（5）焊接時(shí)應(yīng)盡量采用小線能量的焊接參數(shù)，并采用對(duì)稱、多道進(jìn)行施焊；

（6）芯體制造與組焊安裝現(xiàn)場(chǎng)要求清潔，不銹鋼設(shè)備禁止與碳鋼接觸或混放，避免鐵離子污染。

8 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)采取不銹鋼纏繞管束芯體組裝工藝控制，完成了纏繞管式換熱器的研發(fā)制造并投入應(yīng)用，設(shè)備滿足設(shè)計(jì)要求的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。該設(shè)備的成功制造為承接同類裝置的纏繞管式結(jié)構(gòu)設(shè)備提供了可靠的技術(shù)支持，并獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。