管式壓力換熱器列管泄漏錐孔塞堵的應(yīng)用

郭士才,劉 洋

(安徽晉煤中能化工股份有限公司,安徽臨泉 236400)

錐孔塞堵是一種處理管式壓力換熱器列管泄漏的專用塞堵。錐孔塞堵使用簡單、安全，焊接方便，適用于換熱溫度和壓差都較大的換熱容器，可解決管式換熱器漏點一般封堵不易的難題，提高了對化工、石油行業(yè)生產(chǎn)的運行穩(wěn)定性和經(jīng)濟效益[1]。

1 背景技術(shù)

在化工、石油煉制等工業(yè)生產(chǎn)中，換熱設(shè)備是實現(xiàn)化工生產(chǎn)過程中熱量交換和傳遞不可缺少的設(shè)備，列管式換熱器被廣泛使用。在熱量交換中常有一些腐蝕性、氧化性很強的液體物料，對管道具有較強的腐蝕性，再加上管道在較大壓力的液體沖刷下，容易發(fā)生列管破裂、液體泄漏、換熱效果降低和管殼程間液體混雜，給生產(chǎn)工藝帶來不穩(wěn)定因素和能耗增加[2-3]。管程泄漏的原因一般為列管破裂，如果發(fā)生管程大量泄漏，就要更換換熱管道或設(shè)備整體，對于僅有較少幾根或十幾根的管道(一般根據(jù)換熱實際效果和經(jīng)濟效益確定封堵根數(shù))，就需要使用塞堵對列管進行封堵。一般所使用的實心錐形或圓柱形塞堵，在焊接后使用的過程中，由于溫差變化較大，焊接應(yīng)力和熱膨脹不均勻，同時在系統(tǒng)壓力的作用下，塞堵與花盤之間的焊縫極易產(chǎn)生裂紋，造成焊縫二次修復(fù)和設(shè)備報廢。

2 設(shè)計原理及結(jié)構(gòu)

錐孔塞堵(見圖1)彌補了現(xiàn)有列管換熱器管程泄漏堵漏技術(shù)的不足，適用于因腐蝕或沖刷、換熱管直徑不大、泄漏管道較少、壓差小于8 MPa的換熱壓力容器。管式壓力換熱器列管泄漏用錐孔塞堵，主要特征在于堵頭的前端外壁上具有環(huán)形臺階，內(nèi)部設(shè)有沉孔，堵頭的后端自外向內(nèi)插入換熱管中，環(huán)形臺階的臺階面頂靠在換熱管的端面上，堵頭和換熱管的結(jié)合部與管板固定焊接在一起[4]。塞堵錐孔的設(shè)計利用物體的熱脹冷縮性質(zhì)減緩其焊接時所產(chǎn)生的應(yīng)力，并使其熱膨脹均勻，消除錐孔塞堵與花盤之間產(chǎn)生的焊縫裂紋。

(a) 塞堵焊接剖面圖

錐孔塞堵外形照片見圖2。

圖2 錐孔塞堵外形照片

3 具體實施方式

(1) 試壓，主要找出泄漏的列管。先對管式換熱器管程進行氣密水壓查漏(試漏壓力應(yīng)根據(jù)設(shè)備設(shè)計壓力等級而定)，確定泄漏列管位置，當壓力達到要求后，每隔30 min進行查漏，保壓時間不小于60 min；做好記錄跟蹤。

(2) 預(yù)熱，對焊接面進行消氫處理。采用鋼管加工加熱圈進行消氫處理,采用液化石油氣(或天然氣)火焰進行加熱，溫度在400 ℃以上,加熱時間不少于240 min(加熱范圍至少包括泄漏處一個管孔的圓周范圍)。

(3) 補焊，采用堵頭方式堵在換熱管端面位置。消氫處理后采用堵頭方式堵在換熱管端面位置，再用鎢極氬弧焊進行維修(焊絲應(yīng)符合換熱器材質(zhì)要求)，焊接完成后立即進行消氫處理(加熱溫度為250～350 ℃,保溫30 min)，焊接完成24 h后進行100%射線探傷，以達到NB/T 47013.5—2015 《承壓設(shè)備無損檢測 第5部分:滲透檢測 》 I級合格(見圖3)。需要注意的是焊前預(yù)熱80～100 ℃，采用小電流、小范圍焊接，層間溫度不大于150 ℃；為防止焊接溫度過高，可采用分段、分區(qū)焊接的方式。

圖3 列管處理焊接錐孔塞堵后的照片

(4) 堵頭實物加工應(yīng)符合換熱器材質(zhì)要求。堵頭及安裝示意圖見圖4。

(5) 熱處理完成后按設(shè)備試驗壓力進行水壓試驗,保壓時間不小于120 min，每隔30 min觀察泄漏情況，如有泄漏,則按照以上步驟進行維修。

(a) 新型換熱管處堵頭(12Cr2Mo1)

4 結(jié)語

管式壓力換熱器列管泄漏專用錐孔塞堵技術(shù)使用簡單、安全，焊接方便，充分利用塞堵錐孔的結(jié)構(gòu)特性，能適用于換熱溫度和壓差都較大的換熱容器，塞堵錐孔的設(shè)計可以利用物體熱脹冷縮性質(zhì)緩解應(yīng)力，解決了原實心封堵焊接熱應(yīng)力無法消除、漏點不易處理的難題，提高了化工、石油行業(yè)生產(chǎn)的運行穩(wěn)定性和設(shè)備換熱效果，同時也提高了生產(chǎn)效益。