CN100471617C - 管壳换热器或管板换热器防渗漏制造工艺 - Google Patents

管壳换热器或管板换热器防渗漏制造工艺 Download PDF

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管壳换热器或管板换热器防渗漏制造工艺，涉及一种在制造换热器时，可防止换热器的管与壳或板之间防渗漏的技术。步骤是，对换热管两端外表面和管壳或管板的穿孔除锈，至露出金属光泽后，穿换热管，选择焊点，先依次对焊点处打底焊，再盖面焊接，选择一焊点为起弧点，从起弧点开始依次按顺时针方向焊完整根管头，到起弧点后继续按顺时针方向向前焊，再进行盖面焊接，检查焊缝，用液袋胀管器贴胀，退管，进行水压试验及气密性试验，消除焊后残余应力。本发明可保证焊缝及胀口的质量，先焊后胀可使管板焊接接头的缺陷明显降低，同时采用合理的热处理方案，保证了焊口处于良好的应力状态，从而杜绝了管壳换热器或管板换热器因制造质量而造成的泄漏。

Description

管壳换热器或管板换热器防渗漏制造工艺
技术领域
本发明涉及一种在制造换热器时，可防止换热器的管与壳或板之间防渗漏的技术。
背景技术
管壳(板)换热器广泛应用于炼油、化工、冶金、电力等行业，它的防腐蚀渗漏问题，一直是各企业和科研部门研究的重要课题，它的运行正常与否直接影响到企业的经济效益。管壳(板)换热器的腐蚀渗漏往往是从管板和换热管头的连接处开始，如何根据解决管板和换热管头连接的技术，来有效地遏制腐蚀渗漏问题的产生，是解决此问题的关键。
以往在换热器制造过程中，换热管与管板的焊接采用手工电弧焊的方法，且一道焊完，通过对现场有蚀漏的角焊缝观察发现，针孔多发生在焊缝的起弧和收弧处。手弧焊起弧处出现大量气孔，收弧时仍在起弧处，则起弧处有一段距离的气孔不能消除，表面检查无法看出。然而，在酸蚀的作用下，很快产生蚀漏。
发明内容
本发明的目的是针对上述现状，旨在提供一种可使管板焊接接头的缺陷明显降低，能保证焊缝的良好应力状态，杜绝泄漏的管壳换热器或管板换热器防渗漏制造工艺。
本发明目的的实现方式为，管壳换热器或管板换热器防渗漏制造工艺，具体步骤如下：
1)焊前准备
采用机械法对换热管两端外表面除锈，除锈长度不小于换热管穿透管壳或管板厚度的两倍，至呈金属光泽，管壳或管板的穿孔用砂轮或砂纸除锈，至露出金属光泽后，穿换热管，换热管管头伸出管壳或管板4～6mm，彻底清除焊区域内的铁锈，并用丙酮或酒精清洗干净，
2)焊接及检验
①选择焊点，先依次对焊点处打底焊，底焊坡口角度45°，底焊结束后进行压力的气密试验，合格后采用自动钨极氩弧焊(GTAW)的方法进行盖面焊接，
②选择一焊点为起弧点，从起弧点开始依次按顺时针方向焊完整根换热管端部焊缝，到起弧点后继续按顺时针方向向前焊，超过起弧点不少于5mm后收弧，进行压力的气密试验，合格后采用自动钨极氩弧焊(GTAW)的方法进行盖面焊接，
③焊缝外观用肉眼或放大镜检查，不得有裂纹、气孔、夹渣、未熔合、超标咬边、弧坑及局部凹陷缺陷，再进行100％渗透检查，
3)贴胀
先用丙酮清理换热管焊接部内表面，然后用液袋胀管器贴胀，胀接工艺具体如下：胀管枪头插入换热管内前后移动，保持枪头中心与换热管中心对中，胀管头插入胀接区胀管时，要有定位块确定胀管深度位置，调管退时间，进行胀管，胀接深度为管板厚度的75％～80％，到管退时间退管，
4)进行水压试验及气密性试验，水压试验壳程压力为0.55Mpa，管程压力为0.07Mpa，气密性试验壳程压力为0.5Mpa，管程压力为0.055Mpa，
5)消除焊后残余应力，
用热处理方法消除焊后残余应力，热处理初始温度不得高于400℃，加热区升温速度不得超过50℃/h—200℃/h，加热区升温任意长度内的温差不得大于120℃，最高与最低温度之差不得大于65℃，工件出炉时，炉温不得高于400℃，出炉后自然冷却。
本发明可保证焊缝及胀口的质量，先焊后胀可使管板焊接接头的缺陷明显降低，同时采用合理的热处理方案，保证了焊口处于良好的应力状态，从而杜绝了管壳(板)换热器因制造质量而造成的泄漏。
附图说明
图1是换热管与板焊接图
图2是起弧点、收弧点确定形态图
图3是底焊坡口角度示意图
具体实施方式
本发明步骤是，对换热管两端外表面和管壳或管板的穿孔除锈，至露出金属光泽后，穿换热管，选择焊点，先依次对焊点处打底焊，再盖面焊接，选择一焊点为起弧点，从起弧点开始依次按顺时针方向焊完整根管头，到起弧点后继续按顺时针方向向前焊，再进行盖面焊接，检查焊缝，用液袋胀管器贴胀，退管，进行水压试验及气密性试验，消除焊后残余应力。
如对换热管两端外表面和管壳或管板的穿孔除锈，将会使焊产生气孔、夹渣等缺陷，在酸蚀作用下，是导致渗漏的原因之一。胀管在胀接前管头没有抛光或抛光不够，胀接时胀接面上夹有杂物或污物，造成胀接时严密度不够，也会导致渗漏。
本发明采用自动钨极氩弧焊打底(填焊丝)全位置焊接，检验后，再采用第二道自动钨极氩弧焊的方法盖面焊接，能够克服手工焊的缺陷，从而有效地遏制腐蚀渗漏。
下面参照附图，用氯乙烯合成转化器具体说明本发明：用氯乙烯合成转化器是电石法生产PVC的关键设备之一，它实际上是一种大型固定管板式换热器。氯乙烯合成转化器虽为固定板式换热器，但与普通换热器有很大的不同，其管内通过的物料是由C2H2和HCI合成的氯乙烯气体，并且还有很多未合成的HCI气体，一旦管内的HCI气体遇到水即生成浓盐酸，其将严重腐蚀转化器，使之加剧渗漏，最后转化器管内出现大量的盐酸，严重影响生产甚至造成停车。所以对生产工艺要求非常高，近几年来，本申请人采用本发明为新疆天业、湖北宜化、河南神马等多家大型氯碱企业生产了大批量的氯乙烯合成转化器，使用至今从未发生渗漏。
本申请人生产的氯乙烯合成转化器壳程筒体一般为Dg2400及Dg3000、Dg3200，材质为Q235-B或16MnR；换热管规格为φ57X3.5X3000，材质为10#钢。上、下管板采用与筒体相同材质，上、下底盖均是一个由带短节的乙型平焊法兰及椭圆形(或锥形)封头组成。其壳程、管程的工艺参数见表1。
表1
 
壳程(MPa) 管程(MPa)
设计压力 0.44 0.055
设计温度 100℃ 150℃
工作压力 0.4 0.05
工作温度 90～98℃ 85～150℃
物料 热水 HCL、C<sub>2</sub>H<sub>2</sub>氯乙烯
水压试验压力 0.55 0.07
气密性试验压力 0.5 0.055
对接焊缝 RT 20％ RT 20％
验收级别 JB4730-2005III级 JB4730-2005II级
角焊缝表面 PT或MT
1)焊前准备
参照图1，换热管2两端外表面要除锈，除锈长度大于管板厚度90mm。除锈方法采用机械法，除锈至呈金属光泽；
管板1孔内的锈蚀用砂轮或砂纸清除干净，至露出金属光泽后，再穿换热管；
换热管穿完点焊组对好后，彻底清除焊区域内的铁锈，油污等，管头伸出长度为6mm，将换热管、管板施焊侧的水、油等脏物用丙酮或酒精清洗干净。
2)焊接及检验
①选择焊点，先依次对焊点处打底焊，打底焊应由中心向两边焊接，以减少焊接应力，焊接电流基值90A；峰值200A；送丝速度700mm/min；焊接时间110秒，底焊坡口角6度数为45°(如图3所示)，坡口角度不能过大也不能过小，坡口角度过小则易引起焊不透或焊缝熔深小，坡口角度过大则易引起焊丝无法填满熔池或焊缝咬边等缺陷，底焊结束后进行压力的气密试验，合格后采用自动钨极氩弧焊(GTAW)的方法进行盖面焊接，
②参照图2，选择一焊点为起弧点4，从起弧点开始依次按顺时针方向焊完整根管头，到起弧点后继续按顺时针方向向前焊，超过起弧点5mm到收弧点5收弧，进行压力的气密试验，合格后采用自动钨极氩弧焊(GTAW)的方法进行盖面焊接，图3中7为盖面焊角，盖面焊起弧点与打底焊错开90°，避免潜在缺陷重合，焊接基值电流100A；峰值电流210A；送丝速度800mm/min，焊接时间120秒。
③焊缝3外观用肉眼或放大镜检查，不得有裂纹、气孔、夹渣、未熔合、超标咬边、弧坑及局部凹陷登缺陷，再进行100％PT检查，应符合JB4730-2005的要求。
3)贴胀
先用丙酮清理焊接管接头内表面，然后用液袋胀管器贴胀，当胀管器难进换热管时，应修磨管头，不应用机械方法扩管头，以防焊缝开裂，贴胀时要求离管板外表面15mm范围内不胀，防止胀及焊角出现裂纹，同时要严格控制贴胀程度严禁有未胀或过胀现象出现。贴胀工艺参数：供水时间：7秒；胀管时间：5秒；胀接压力：150MPa；油压压力：145Mpa，胀管枪头插入管子内前后移动，应保持枪头中心与管子中心对中，在手动胀管升压时或自动胀接手柄显示绿灯亮时，一定要将胀管头及液袋外套厚套管放在胀管区胀管内，胀管头插入胀接区胀管时，要有定位块确定胀管深度位置，调管退时间，进行胀管，胀接深度为75％～80％管板厚度，到管退时间退管，
4)按要求进行水压试验及气密性试验
5)消除焊后残余应力
用热处理方法消除焊后残余应力，热处理初始温度不得高于400℃，加热区升温速度不得超过50℃/h—200℃/h，加热区升温任意长度内的温差不得大于120℃，最高与最低温度之差不宜大于65℃，工件出炉时，炉温不得高于400℃，出炉后自然冷却。

Claims (1)

1、管壳换热器或管板换热器防渗漏制造工艺，其特征在于具体步骤如下：
1)焊前准备
采用机械法对换热管两端外表面除锈，除锈长度不小于换热管穿透管壳或管板厚度的两倍，至呈金属光泽，管壳或管板的穿孔用砂轮或砂纸除锈，至露出金属光泽后，穿换热管，换热管管头伸出管壳或管板4～6mm，彻底清除焊区域内的铁锈，并用丙酮或酒精清洗干净，
2)焊接及检验
①选择焊点，先依次对焊点处打底焊，底焊坡口角度45°，底焊结束后进行压力的气密试验，合格后采用自动钨极氩弧焊(GTAW)的方法进行盖面焊接，
②选择一焊点为起弧点，从起弧点开始依次按顺时针方向焊完整根换热管端部焊缝，到起弧点后继续按顺时针方向向前焊，超过起弧点不少于5mm后收弧，进行压力的气密试验，合格后采用自动钨极氩弧焊(GTAW)的方法进行盖面焊接，
③焊缝外观用肉眼或放大镜检查，不得有裂纹、气孔、夹渣、未熔合、超标咬边、弧坑及局部凹陷缺陷，再进行100％渗透检查，
3)贴胀
先用丙酮清理换热管焊接部内表面，然后用液袋胀管器贴胀，胀接工艺具体如下：胀管枪头插入换热管内前后移动，保持枪头中心与换热管中心对中，胀管头插入胀接区胀管时，要有定位块确定胀管深度位置，调管退时间，进行胀管，胀接深度为管壳或管板厚度的75％～80％，到管退时间退管，
4)进行水压试验及气密性试验，水压试验壳程压力为0.55Mpa，管程压力为0.07Mpa，气密性试验壳程压力为0.5Mpa，管程压力为0.055Mpa，
5)消除焊后残余应力，
用热处理方法消除焊后残余应力，热处理初始温度不得高于400℃，加热区升温速度不得超过50℃/h—200℃/h，加热区升温任意长度内的温差不得大于120℃，最高与最低温度之差不得大于65℃，工件出炉时，炉温不得高于400℃，出炉后自然冷却。
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License type: Exclusive License

Record date: 20100226

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Granted publication date: 20090325

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