双管板换热器管板与筒体组装工艺

刘明志,吴晶晶

西安航天华威化工生物工程有限公司

摘要：双管板换热器的结构比较特殊，在设计和制造过程中难度较大且装配过程中需要一定的技巧。本文对双管板换热器管板与壳体、管板与管板的组装工艺进行了优化设计，并对检验方法给出了合理的建议，以供参考。

关键词：双管板 换热器 组装工艺

1前言

双管板换热器作为目前较新的一种特殊结构型式的换热器，可有效防止管、壳程介质的串流，是在苛刻的生产条件下产生的一种更为安全的换热器形式。采用双管板结构，能有效防止两种物料混合，从而杜绝上述事故的发生。另一种是管壳程间介质压差很大的场合，此时通常在内外管板之间的空腔中加入一种介质，以减小管壳程间介质的压差[1-3]。公司承揽的双管板换热器，即属于第一种情况。

为更好的推广应用双管板换热器，制造阶段必须采用合理的组装工艺、合适的检验方法，在保证安全的前提下尽量做到加工制造严格、检验及时到位。本文从双管板换热器管板与壳体的组装工艺出发，对原设计提出的组装工艺进行了优化。

2 组装工艺

双管板换热器的组装及检验工艺过程与单管板换热器相比更为复杂。产品必须符合设计图纸规定及压力容器制造标准，在产品制造过程中，首先，筒体探伤必须合格；其次，必须能够通过检测手段(气密、氨渗漏检测、着色检测)保证内管板与换热管胀接合格；第三，通过气密试验、氨渗漏检测、着色检测等手段，保证换热管与外管板的焊缝合格。要同时满足以上要求，且在生产过程中能够容易实现，因此要制造合理的产品制造工艺，满足设计及生产制造的要求。

2.1 原组装工艺

原设计蓝图依据双管板换热器的理论组装及检验方法对该设备的组装及检验提出以下要求：1）内管板与换热管胀接后，以1.74MPa压力进行水压试验，以无渗透、可见变形及异常声响为合格；2）、在1）项合格后，焊内外管板连接焊缝和外管板与换热管间的接头后，隔离腔内以1.74压力进行水压试验，检查外管板与换热管管头强度焊+密封焊管头及隔离腔焊缝，以无渗透、可见变形及异常声响为合格；3）壳体A、B类焊缝应进行20%RT-Ⅲ合格。

如果按图纸要求顺序进行组装，内管板与换热管、壳体组件组对后，先胀接换热管与内管板，须将外管板取下进行壳程水压试验，检查管头胀接情况。水压试验合格后，再将外管板与管热管重新组对，实际生产中，内管板与换热管胀接完毕，壳程液压试验后，再重新组对换热管与外管板时，难度很大。由于换热管间距过小，数量较多，且已与内管板强度胀接，无法调整和移动，重新组对较难实现。内管板与换热管的胀接也是整个换热器制造过程中的重要环节，重新组对外管板与换热管时也会对此结构造成破坏。

2.2组装工艺优化

基于多重考虑，必须优化制造工艺，满足各方要求，且较易实现。首先考虑以内管板为基准，依次穿好拉杆、定矩管、折流板及部分壳程壳体，然后外管板与内管板进行焊接，穿换热管。焊接换热管与外管板管头，依次胀接换热管与外管板管头、换热管与内管板管头。先进行隔离腔耐压试验，在壳程侧检查内管板与换热管的胀接情况，是否有泄漏，试验合格后再组对剩余部分壳体，此处合拢缝也可进行无损检测，保证壳体焊缝质量。进行隔离腔液压试验可以检测外管板管头是否有泄漏。优化后的组装工艺可以解决原设计要求的制造难点。具体为：进行管束组装时先将换热管与内管板、外管板及部分壳程筒体组对，再依次进行内管板与外管板焊接、换热管与内管板和外管板的管头密封焊+强度胀，此工序结束后，首先进行隔离腔的耐压试验，试压过程中在壳程侧检查内管板与换热管的胀接情况（壳程壳体可以左右移动）。待隔离腔耐压试验合格后，组对另外一部分壳程壳体与管板组件。此处筒体分为两瓣拼装，在零件状态下卷圆并校圆后，拼接纵缝制焊接打底层，在筒体端部用工装固定防止筒体张开。

根据优化以后的双管板组对及检验要求，编制了设备制造工艺：1）按蓝图组对拉杆Ⅰ、拉杆Ⅱ与外管板Ⅰ、内管板Ⅰ；2）组对定距管、折流板，调平、拧紧螺母，并点焊固定；3）穿入换热管：4）按图套入筒体组件，并组对内管板Ⅱ、外管板Ⅱ与换热管；5）调整管板间距离满足图纸要求，保证换热管管头伸长量≥5mm；6）按《焊接作业指导书》焊接，按蓝图要求胀接换热管；7）按蓝图及管口方位图组对筒体组件、内管板Ⅱ，注意：筒体间纵缝错开至少25°；8）按蓝图及管口方位图组对筒体组件与内管板Ⅰ。

3无损检测

1）内管板与外管板焊缝、换热管与管板焊接管头表面按NB/T47013.5-2015进行100%PT检测，Ⅰ级合格[4]。

2）筒体与管板之间的焊缝按NB/T47013.3-2015进行100%UT-I级合格[5]。按NB/T47013.4-2015 进行100%MT-I合格[6]。

3）筒体纵缝、筒体环缝：按NB/T47013.10-2015 进行20%TOFD –Ⅱ合格。按NB/T47013.3-2015进行100%UT检测，I级合格。

4 耐压试压

1）隔离腔以1.74MPa压力进行液压试验，在内外管板两侧观察管头的密封焊、强度胀接情况，无泄漏、无可见的变形、无异常的声响为合格。

2）壳程以1.74MPa压力进行液压试验，无泄漏、无可见的变形、无异常声响为合格。

3）隔离腔以1.42MPa含氨体积1%的压缩空气进行泄漏试验。

5 结论

双管板的结构比较独特，在设计和制造过程中难度较大且需要一定的技巧，必须要对双管板换热器的结构设计及制造检验等各个环节进行严格控制，尽可能提高设计制造的质量和水平使双管板换热器达到相应的使用要求。

参考文献

[1]李冬芸.双管板换热器的设计及应用[J]，化学工程与装备，2013,（08）：149-151.

[2]陈焕芝;柳少军;王亚峰;张兵兵;李俊峰.浅谈双管板换热器的设计[J]，河南科技，2014,（10）：79-81.

[3]何艳.双管板换热器的设计实例[J]，石化技术，2018,（08）：9+19.

[4]国家能源局．承压设备无损检测第5部分: 渗透检测: NB/T 47013.5-2015[S]．北京: 能源出版社，2015

[5]国家能源局．承压设备无损检测第3部分: 超声检测: NB/T 47013.3-2015[S]．北京: 能源出版社，2015

[6]国家能源局．承压设备无损检测第4部分: 磁粉检测: NB/T 47013.4-2015[S]．北京: 能源出版社，2015