淺談固定管板式換熱器的制造_機械加工類論文

發(fā)布時間：2011-09-16 09:43:42更新時間：2011-09-16 09:49:16 1

淺談固定管板式換熱器的制造
張木蘭1陳克軍2
摘要：介紹了一臺臥式換熱器的制造過程，包括了筒體與封頭組對錯邊量的控制，管板、折流板的制造加工要求，分析了管板與筒體、換熱管與管板的焊接變形的原因，以及為防止管板變形所采取的措施。
關(guān)鍵詞：換熱器、管板、焊接變形、組裝工藝
1.1 概述
2010年，公司承接了河南新鄉(xiāng)的一批設(shè)備，其中有一臺換熱器是加熱風機用加熱器，是臥式容器，設(shè)備直徑是DN1200，換熱面積是133m2，設(shè)備殼程的主要受壓元件材質(zhì)是0Cr18Ni9,δ=10mm，設(shè)備管程的主要受壓元件材質(zhì)是0Cr18Ni9,δ=10mm，換熱管是Φ38×2.5×3000/0Cr18Ni9，共計388根。管板是δ=50mm的不銹鋼板整板下料。設(shè)備設(shè)計參數(shù)見表1，設(shè)備簡圖見圖1。
圖1 設(shè)備總圖

表1設(shè)計參數(shù)
項目殼程管程
工作壓力（MPa) 0.01 0.3
設(shè)計壓力（MPa) 0.1 0.35
工作溫度（℃） 30/80 145
設(shè)計溫度（℃） 100 150
物料名稱氮氣水蒸氣
腐蝕裕度（mm） 0 0
程數(shù) 1 2
主要受壓元件材質(zhì) 0Cr18Ni9 0Cr18Ni9
換熱面積（m2） 133
設(shè)備凈重（Kg） 5955

1.2 制造要求
1.2.1 設(shè)備制造的具體要求見表2
表2 設(shè)備制造要求
項目殼程管程
試驗壓力（MPa) 0.44 0.44
無損檢測方法 X-RT X-RT
無損檢測比例（%） 20 20
無損檢測標準 JB/T4730-2005
合格級別 Ⅲ
注：不銹鋼表面酸洗鈍化處理。
1.2.2 筒體卷制的注意事項：
殼體的長度、直線度、圓度、棱角度，同時筒體與封頭組對時要有效控制錯邊量，殼體筒節(jié)與管箱筒節(jié)的厚度均為10mm，錯邊量要求≤2.5mm，為了減少筒體與封頭對接時對口錯邊量，否則當筒體與封頭焊接完畢后發(fā)現(xiàn)對口錯邊量超差，就無法修補，只能刨開后重新進行焊接，這樣既造成了人工和焊材的浪費，還影響了設(shè)備的焊接外觀質(zhì)量。
1.2.3 主要檢驗項目
（1）原材料驗收：原材料包括板材和管材，分別按GB/T4237-2007標準和GB/T14976-2002標準進行驗收。
（2）外協(xié)加工件：（包括：封頭、設(shè)備法蘭、管板等）外形尺寸的檢查；
（3）焊接：筒節(jié)應嚴格按照焊接指令卡進行焊接，焊接方法為：埋弧自動焊。
（4）無損檢測，
（5）總體檢驗；
（6）強度試驗。
按上述及時填寫檢驗記錄，以便以后能有效追溯。
2 焊接坡口的型式
2.1 筒體縱、環(huán)縫
筒體縱、環(huán)焊縫的焊接接頭形式見圖2

圖2 筒體縱、環(huán)縫焊接節(jié)點
筒體縱、環(huán)焊縫采用雙面焊全焊透結(jié)構(gòu)。焊接坡口為平口，筒體里側(cè)采用埋弧自動焊，焊接完畢后背面清根，同樣采用埋弧自動焊進行焊接。
2.2筒體與管板的焊接結(jié)構(gòu)
筒體與管板的焊接接頭形式見圖3
圖3 筒體、管板焊接節(jié)點

殼程筒體與管板焊接時容易引起角變形，焊道的橫向收縮導致角變形，變形量與焊接線能量、板厚以及焊縫尺寸有關(guān)，是使密封面變形的主要因素。焊接坡口角度、組對間隙焊角尺寸等過大，使焊縫橫截面積增大，所需焊接線能也隨之增高，會產(chǎn)生更大的變形。應注意焊接變形控制，為防止管板變形采取以下措施：
（1)、坡口角度。在保證焊透的前提下，坡口角度應盡量小。
（2）、焊接層數(shù) 。多層焊接角變形的變化規(guī)律是焊接層數(shù)越大角變形越大，。因此，為了控制焊接角變形，焊接層數(shù)越少越好，在保證焊接強度的條件下應盡量減少焊接層數(shù)。
（3）、施焊工藝參數(shù) 。應盡量采用小系數(shù)施焊，避免局部過熱過燒變形。
（4）、焊接管板與筒體。管板與筒體焊接，每層焊縫應分段對稱進行。每層焊縫應錯開180度。兩端各焊一層，交替操作，直至焊完。
2.3 換熱管、管板焊接結(jié)構(gòu)
換熱管、管板的焊接接頭形式見圖4

圖4 換熱管、管板的焊接結(jié)構(gòu)
換熱管與管板的連接方式是強度焊，圖樣中管子伸出管板的長度是2.5mm，符合GB151-1999標準，在焊接過程中注意防止管板變形，為此采取以下措施。
（1）、組裝順序。將拉桿、定距管、折流板組裝在管板上，然后穿管子，將管束轉(zhuǎn)入筒體并組對管板與筒體，然后組對另一管板與筒體，將管子引出管板，并調(diào)整伸出長度。
（2）、管子與管板施焊順序。首先焊接管板中間部位的管子，焊接的管子數(shù)應不小于管子總數(shù)的1/4.
（3）、余下管頭的焊接：從管板與筒體環(huán)焊縫起先焊完一層一層向外施焊兩個管板交替進行對稱施焊。
3 管板的加工
管板材質(zhì)為0Cr18Ni9，板材符合GB/T4237-1992標準，（管板外徑是Φ1330mm，厚度是50mm。）
管板的加工步驟：下料—車外圓—劃線—鉆孔（配鉆）—攻絲—檢查，檢查結(jié)果應符合以下要求：
（1）管板密封面應與軸線垂直，其垂直度公差為0.25mm。
（2）管板應嚴格垂直于管板密封面，其垂直公差為0.05mm，并且管板孔表面不允許存在貫通的縱向或螺旋狀條痕，管孔表面粗糙度Ra值不大于6.3μm
（3）管板鉆孔后96%的允差孔橋?qū)挾缺仨?ge;12.67mm，允許有40%的孔橋?qū)挾葹?.8mm。
（4）螺栓孔中心圓直徑和相鄰兩螺栓孔的弦長允差為+0.6mm，任意兩弦長允差為+1.5mm。
（5）管板一二應進行配鉆。
4 折流板的加工
折流板加工按設(shè)計圖樣要求,1、折流板應平整，平面度公差為3mm。2、相鄰兩孔中心距離極限偏差為+0.3mm，允許有4%相鄰兩控中心極限偏差是+0.5mm，任意兩孔中心距極限偏差為+1mm，3、鉆孔后去除管孔周圍的毛刺。允許超差0.1mm的管孔數(shù)不得超過檢查范圍的4%,且不得超過5處。去除折流板上的任何毛刺。
4 管束的組裝
（1）固定管板(水平放置），同時裝配拉桿、定距管、折流板，使其成為一個整體；拉桿上的螺母應擰緊，以免在裝入或抽出管束時因折流板竄動而損傷換熱管。
（2）組隊管板與殼體，試穿換熱管7-8根，同時點焊固定殼體與管板。
（3）穿換熱管時，不強行敲打，換熱器表面不應出現(xiàn)凹癟或劃傷，殼體內(nèi)壁凡有礙管束順利裝入或抽出的焊縫均應打磨至于母材平齊。
（4）穿換熱管：將設(shè)備臥置，穿入所有換熱管，管端上表面伸出管板長度1.5mm，點焊固定；
（5）焊接：殼體與管板之間的角焊縫按焊接工藝指令卡進行焊接。除換熱管與管板間以焊接形式連接外，其他任何零部件均不與換熱管相焊。連接部位的換熱管和管板表面應清理干凈，不應留有影響焊接連接質(zhì)量的毛刺、鐵屑、銹斑、油污等。
（6）試壓：殼程液壓試驗，管程液壓試驗，在試壓時檢查管子與管板連接焊口，如發(fā)現(xiàn)焊口存在表面裂紋、砂眼應磨掉缺陷后補焊，凸出與換熱管內(nèi)壁的焊瘤更應清理干凈，然后按順序試壓；無滲漏、無可見變形、無異常響聲為合格。
6 結(jié)語
加熱風機用加熱器已經(jīng)嚴格按照圖紙、工藝的要求進行制造完畢，并且已經(jīng)成功試壓，運送到甲方現(xiàn)場了，正常運轉(zhuǎn)于該公司。
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