较特殊结构热器壳体部分的制造、检验要点的探讨.doc

较特殊结构热器壳体部分的制造、检验要点的探讨王路民江苏中圣机械制造有限公司2013-8-20较特殊结构热器壳体部分的制造、检验要点的探讨王路民 2013.8.20（江苏中圣机械制造有限公司）摘要：对于特别工况下设计的壳程为复合板的换热器，施工存在较大的难度。而作为该工况下的固定管板式换热器，由于管板焊接变形及合拢缝RT等造成的换热管损伤、管孔磨损等隐患增大。现就一台厚壁、壳程复合板及S22253锻环材质、固定管板式换热器的制造和检验探讨和归纳，以帮助制造厂了解该类型设备的的基本制造要求、检验要点，希望对产品质量提高有帮助。关键词：S22253 复合板 换热器 锻环The manufacturing, inspection of heat exchanger for composite plate shellWang lu min(Jiangsu Sunpower Technology Co., Ltd.)Abstract:Special conditions for shell side heat exchanger design for composite plate, there is a big difficulty in construction. As the fixed tube plate heat exchanger under such conditions, because the welding deformation and seams RT caused by heat pipe damage, tube hole wear risks increase tube plate. Manufacturing and inspection in a thick wall, composite plate and shell of S22253 forging ring material, fixed tube plate heat exchanger of induction, in order to help manufacturers understand the types of equipment manufacturing requirements, test points, I hope there is help to improve the quality of the products.Keywords: S22253, Clad plate ,heat exchange , foging前言：换热器作为热交换的设备，在化工行业中起到节能的作用，被广泛使用。由于所接触的介质以及设备的使用工况不同，致使换热器的种类和材质千差万别。作为单一材质，容易焊接，对于质量也较容易监控。但对于特别工况下设计的壳程为复合板的换热器，施工存在较大的难度。而作为该工况下的固定管板式换热器，由于管板焊接变形及合拢缝RT等造成的换热管损伤、管孔磨损等隐患增大。现就一台厚壁、壳程复合板及S32205锻环材质、固定管板式换热器的制造和检验探讨和归纳，以帮助制造厂了解该类型设备的的基本制造要求、检验要点，希望对产品质量提高有帮助。1：设备概况1.1设备主要受压元件材料及规格壳体规格：1400*46mm主要受压元件材料见下图：1.2设备主要参数如下：壳程管程合成气（H2/CO/CO2)介质循环冷却水中度危害、易爆介质特性无毒、不易爆118-73.5工作温度（入/出）30-42-16.8-220设计温度（入/出）-16.8-659.9最高工作压力MPa0.89.9设计压力MPa0.8要焊后热处理要（带隔板管箱）13.9液压试验压力MPa1.01.3设备示意图如下：2：设备原材料准备和验收2.1原材料技术要求换热管采用GB/T21833-2008标准高级冷拔钢管，且应符合NB/T47009-2011订货技术条件的要求，其外径/壁厚偏差为0.15mm/0.3mm,-0.17mm,且应固溶状态供货；Q345R板材（包括复合板基层）应符合GB713-2008及其第一号修改单，正火供货。且逐张100UT-II级合格；并进行-20低温冲击，其冲击功指标41J。Q345R板材、16MN锻件焊缝和热影响区应进行V型夏比冲击试验，其冲击功指标29J；双相钢材料及复合板的复层不锈钢进行PMI 测试。双相钢材料及焊接接头应按ASTM G 48方法A在25的6%FECL3溶液中做点蚀试验，没有点蚀为合格；S22253锻件应符合NB/T47010-2010标准，固溶酸洗状态供货，按ASME E562做金相试验，铁素体含量应为4060，还应按ASTM G48中方法A在25的6FeCL3溶液中进行点蚀试验，无点蚀为合格。16Mn锻件应符合NB/T47008-2010的要求，正火+回火状态供货，应进行-20低温冲击，冲击功41J。2.2原材料准备按照相应标准规范，对每一个零部件进行原材料确认，包括质保书、尺寸、外观等方面。并将所有需要复验的原材料列清单，依据清单记录复验结果，对复验合格的原材料投入使用。2.3对确认合格的锻件，流转进行机加工。对于需要里口堆焊的部件，机加工尺寸为0-+1mm，同时对里口堆焊尖角处按照下图加工坡口（该坡口将有利于焊接质量的保证）。对确认的管板，尺寸控制按照标准执行。3：壳体制作（复合板部分）3.1筒节按以下程序进行：筒体划线、标记移植、切割、机加工坡口、预弯、卷制、焊接、找圆、无损检测。纵缝坡口形式见右图。3.2因为该筒节材质为复合板，卷制过程中将导致板材的延伸，故在划线时扣除延伸余量。延伸余量的选择依据以往的卷制经验，并根据不同的厂家扣相应的延伸余量，一般厚的复合板扣除延伸余量为15mm。对于首件筒体的卷制，应在组对过程中就要进行检测，避免余量扣除的过长或过短。卷制应由经验丰富的熟练工操作卷板机，卷制时应尽量减少往复次数。在找圆完成后，检验员应对首节筒体进行检查，确保余量扣除的准确性。考虑到后续的环缝组对可能造成的错边量，检验员不仅应该将每节筒体的内周长测量出，并且应严格保证筒体的棱角度，尽量将棱角度降到最低。3.3筒节环缝组对及两端坡口焊接筒节在找圆及RT合格后，方可进行环缝组对程序。环缝组对时，应保证错边量符合图纸规范要求。纵缝的组对应保证焊缝距离满足间距大于三倍壁厚的要求，同时也应该避免与接管、铭牌、鞍座等部件相互干涉。复合板筒节两端因与S22253锻件，故需要在筒节两端堆焊坡口形式，坡口形式见右图，焊接按下表参数进行。堆焊1直流反接ENiCrFe-24.01101302224915氩弧焊打底直流正接ERNiCr-32.41101201012612手工焊填充直流反接ENiCrFe-23.2901102224915手工焊填充直流反接ENiCrFe-24.01101302325915里口手工焊堆焊直流反接ENiCrFe-24.01101302325915筒节两端堆焊完成后，按图加工坡口形式，并在加工完成后对堆焊表面进行PT无损检测。在焊接完成一个面后，测量堆焊层及筒体的总长度，并结合换热管长度及图纸要求壳体长度，决定是否对另一端坡口取长短。确保长度满足图纸要求后，堆焊另一端坡口，进行机加工、PT等工序。3.4锻管堆焊 锻管堆焊按照下表参数进行施焊：手工焊1直流反接A0624.0130-1502426121850手工焊2直流反接A0024.0130-1502426121880过渡层焊接前保证预热温度80，过渡层焊接完成后对表面PT检测，确认无缺陷后，对锻管消应力热处理。原则上过渡层焊接厚度大于3mm，但在实际操作中，仅为一道焊缝的厚度即可。在堆焊过程中，务必保证锻管的转角处能焊接到位，应着重关注焊接质量（焊接形式见右图）。焊接完成后，按照图纸对内壁车加工，并对加工后内表面进行无损检测，确认无缺陷。此台设备，锻管没有连接法兰，是现场适配的“活口”。对此，除了应控制焊缝距离端口的距离，也应该考虑水压实验时锻管端口留有余量。3.5筒体划线开孔和接管组对虽然图纸上常常标注接管尺寸以两端的密封面为基准，但在实际制造过程中，为保证接管之间的距离能满足规范要求，一般划线均采用同一个基准线。以该设备为例，将以左管板的密封面为基准进行推算尺寸进行开孔。考虑到开孔对复合板复层的污染，故开孔方向选择为从内向外开孔。开孔完成后，按照图纸加工基层焊接坡口度数（为节省时间，通常采用等离子开孔后，打磨表面硬化层），并在坡口等离子切割后，使用砂轮机去除坡口边缘5mm的复层。坡口制备完毕后，应将已经全部检测合格的锻管与筒体进行组对焊接。组对接管时，应再次复查接管到筒体左侧端口的距离。对于焊接，建议由内侧开始焊接，由外侧清根，这样不仅保证了焊缝的质量，也能防止由于清根造成的复层污染。焊接过程中，应对接管做好支撑，防止接管的变形。焊接完毕后，里口碳钢焊缝打磨平齐，不得突出。3.6筒体穿芯前的准备壳体准备穿心前，需对所有尺寸进行复查-尤其检查壳体椭圆度，并核对所有无损检测已经完成，并合格。壳体酸洗后备用。3.7壳体与管束穿芯、组装将两块锻环与筒体分别组对，氩弧焊打底后，再用手工焊施焊至1/2板厚时，对该焊缝进行内控RT，对缺陷进行返修至合格。将固定管板与管束组装，并穿入部分换热管对管束进行定位。考虑到后续焊接时对管板环缝的冲氩保护，防冲板仅点焊在定距管上。管束清洗、清洁后，将管束缓缓穿入筒体内。当穿入过程中存在异常时，需停止穿芯工作，找到问题原因并解决，减小管束穿入筒体时对壳体造成的复层损伤。穿芯完成后，组对管板和锻环，确保此道焊缝能全焊透。对两道焊缝采用氩弧焊打底完成后，在换热管内穿入适合的圆钢，将管板两端使用圆钢相连接和紧固，圆钢应均匀分布在管板上（见右图）。开始焊接管板和锻环环缝，焊接应使用小电流快速焊，并在焊接过程中监控调整两块管板间圆钢的紧固程度，焊接过程中不让管板变形超过2mm。在管板与锻环焊缝焊接一般厚度时，开始均匀的焊接管板与锻环、锻环与壳体的环焊缝，直至焊缝全部焊接完成。焊接完成后，继续调整两块管板间的平度，仍保证管板的平度不大于2mm。将一端换热管移动向另外一侧，对该端两道环缝进行无损检测。同法，对另外一侧的环缝进行无损检测，直至所有焊缝无损检测合格。3.8管头、防冲板焊接在壳体上环焊缝焊接完成后，调整换热管的伸出距离，满足图纸要求。调整后，清理管头焊缝，保证清洁度后，对管头焊缝焊接开始焊接（焊接过程中紧固的圆钢仍然保持原有状态）。在其他管头焊接完成后，拆除工装，焊接被覆盖区域管头，并进行整体的无损检测至合格后，酸洗管头。防冲板与定距管组对时，应保证坡口尺寸能满足全焊透要求。在焊接时，更应注意氩气保护，务必保证全焊透。焊接完成后，检查焊缝质量，并局部进行酸洗。4：壳体的压力试验4.1压力试验前，应确保壳程内部清洁，防止由于焊接、保护不到位导致壳程内有杂物，污染复层。建议在水压试验前，对壳程重新酸洗，待干燥后检查里口外观质量。4.2在短管上组焊临时试压工装前，应在接管端口内审至不锈钢焊缝处，增加防护工装-该工装防止切除试压工装时，造成不锈钢污染（同时该工装要保证两侧的水能流动）。并在组焊工装前，在端口100mm处做硬性标记，以备拆除工装时有基准可查。4.3壳程压力试验时，按图纸要求使用清洁水试验。试验过程应符合GB150-2011规定。4.3试压完成后，使用碳刨将临时试压工装与锻管的环焊缝去除焊肉至3-5mm，后使用砂轮机对剩余焊缝进行切割。焊缝切割完成后，切割锻管取长短，并制备坡口。4.4壳体上锻管坡口完成后，将锻管内的防护工装拆除，并将锻管重新清洗，检查壳体内部的清洁情况。至此，壳体部分试压全部结束。作为壳体为复合板的换热器，应着重关注壳体椭圆度、复合板焊接（椭圆度不好，无法穿芯或穿芯造成复合板受损；焊接不好，将直接导致复合板的不耐腐蚀）。对于此