热交换器的制造工艺.pdf

W
決盲亲
LuoN工芝/工精/眼目/断//修/改
热交换器的制造工艺
王丹铭
(哈尔滨空调股份有限公司,哈尔滨150088)
摘要:热交换器属于间壁式换热器,它是两种冷热流体介质通过”壁”进行热量交换而又互不相混的结构。文中以具有
代表性的浮头式热交换器为例,介绍了热交换器的结构类型、结构特点,并重点介绍了热交换器壳体、管板、法兰、折流
板及管子的选材及制造工艺、组装工艺。
关键词:浮头式换热器;零部件加工;组装工艺与要求
中图分类号:TH162
文献标识码:A
文章编号:1002-2333(2012)03-0126
热交换器的结构
2主要零部件的加工
热交换器是石油化工设备制造中最常见的产品,其2.1热交换器売体的加工与要求
重量和投资额在石油化工企业中占有很高的比例(热交
壳体是热交换器的主要部件,其加工工艺过程与圆
换器的投资约占总金额的五分之一,重量约为设备总重筒形'罐基本相同。这里所要强调指出的是:热交换器売
量的40%以上)。热交换器在食品、医药、动力和原子能以体的不圆度和不直度较圆筒形贮罐为严格。据JB1147
及其他工业部门都有广泛的应用。
《钢制管壳式换热器技术条件》的规定,对筒体同一断面
热交换器属于间壁式换热器,它是两种冷热流体介上直径的偏
表1
mm
质通过“壁”进行热量交换而又互不相混的结构。间壁式差和内径偏公称直径D
≤500>500≤1200ン1200~≤1800
换热器按其结构形状可有不同的类型,其中以管束式热差有一定的内径偏差
+3.5
交换器为最多。管束式热交换器与其他类型的间壁式换规定(见表1)。同一断面上D-Da0SD<5
热器相比,具有承压能力高、结构坚固、用材广泛以及维筒体内径过大或由不圆度引起的间隙不均匀,会引起壳売
修装卸方便等特点。
程介质的短路而达不到预期的设计目的。
管東式热交换器常用的有固定管板式、浮头式、填料
热交换器筒体的不直度要求,一般按长度定级,当筒
函式和U型管式等类型。
体长度:L≤6000时,不直度<(1/1000,且<45mm;
从结构特点上看,浮头式热交换器具有一定的代表6000<12000时,不直度<(1/1000-L,且<6m
性。这种热交换器一端固定,另一端可以随管東自由浮
热交换器筒体的长度要求,公差应<±5mm。对于某些
动,管東的膨胀不受壳体的约束,因此可以用于温差较大石油化工装置中单台更換的换热器,有时要求更严格。因
的场合。此外还由于管束便于装卸,维修方便,从更新的此热交换器简体在排版与展开时,还应将焊缝收缩余量
角度上看有较大的经济性。例如热交换器的损坏常常发计入实际下料尺寸内。对于一般中薄板壳体的焊缝收缩
生在管壳和管子管板的接头处,浮头式热交换器不仅检余量,常常按每条对接焊缝2m余量进行考虑。
修容易,而且能有效地利用壳体而只更换管束。下面将以2.2管板、法兰的材料与加工
浮头式热交换器为例,并结合其他热交换器的特殊性介
管板、法兰是热交换器的重要组成零件。它们不仅要
绍管束式热交换器的制造工艺过程。图1为所要介绍的承受一定的压力,而且是关键的连接件。这样,对管板、法
浮头式热交换器的结构示意图。
兰强度和密封可靠性在制造上就有特殊的要求。
2.2.1管板的材料与加工
891011
管板是起连接和固定管子作用的,其加工工艺随毛
坯材料的不同而有所不同。
用作管板的材料一般为Q235A、Q245R、Q345R
14 Crl MOR等等低碳钢或低合金钢热轧钢材、20锻钢坏
及复合板。管板的厚度因要承受一定的温度和压力而又
不丧失刚度和强度,故一般要求较厚;随着温度、压力级
別的提高和大型化,管板的厚度亦更大,目前管板的最大
图1浮头式热交换器结构
厚度为200-500m;对于要求不高的60mm以下的管
1.管箱2法兰3.垫片4.固定式管板5.筒体6.支座
7.管子8拉杆9浮头10.浮头管板11外管箱
板,可以由钢板制作;对于重要场合或管板很厚时,则必
须采用锻件;厚钢板的轧压比小,内部缺陷存在的可能性
126机械工程师2012年第3期
W. ututu.Cm
工芝/工精/態目/断/測//造oLuT
较大,而且由于轧制方向性的原因,钢板纵横向的机械性材料即可
能往往相差较大,有时还有层状撕裂的可能,所以在用于
折流板的下料,考虑到装夹相切削外圆加工的方使,
重要场合时必须予以限制。当某种单一材料不能同时抵要求除在直径方向放有4-6mm的切削加工余量外,还应
抗两侧换热介质的腐蚀时,必须采用双金属板及复合板。按完整的圆形坯料下料。
除上述要求外,用作管板的钢板或锻件,在毛坏下料以前
由于折流板上的各对应管孔,将被同一根管子穿过,
(对于锻件则在精车以前),还应按规定的级别和百分比所以不仅要求每块折流板上孔径和孔距较精确,而且
进行超声波探伤检验以及机械性能检验。锻件的机械性还要求各折流板间的对应孔必须一致。因此,加工过程中
能检验试样,通常规定在锻件厚度方向上的切线方向切取。常常将圆板坯料按8-10块一叠,边缘点焊而固定连接在
管板属典型的群孔结构,单孔的质量往往会决定管板一起,再划线、钻孔;为防止钻孔过程中折流板的翘曲及
质量,有时甚至影响到整台热交换器的制造和使用,因此板间各对应孔的相对位置的偏差,也可象管板钻孔一样
管板孔的加工是非常重要的一道工序。在加工过程中必在下面垫上木板或其它物件。钻孔全面完成后,因外圆切
须尽可能满足几点要求:(1)保证孔的位置及尺寸精度,如削的需要,还应借助各孔用螺栓进行夹持。
管孔不圆度、同心度及孔壁的光洁度;(2)对大厚度的管
为了顺利穿管,各折流板必须依次对应剪切成弓形
板须保证孔与管板平面垂直;(3)组装状态下管板和折流否则会因各孔相对位置的改变而带来较大的误差。
板的同一位置的管孔和拉杆用孔的中心应在同一直线上。2.4管子的材料与加工
管板的钴孔加工,通常采用摇臂钴进行单孔加工。但
管子的选材应根据管子内外介质的压力、温度及腐蚀
因大型化的要求,管孔越来越多,因此制造中已用多头钻性而定。常用的有1020碳钢、不锈钢、铜和铜合金等,其规
和数控钴孔代替了传统的钴孔设备。不仅提高了生产率,格一般为:碳钢的d9x2、b25x25、625×3、b32x25、b32x
而且保证了管孔的质量
3、38x25,657x25和不锈钢的d25メ2、38×2.5等等。
管板孔槽是管子胀接连接的一种结构。它是借助于
管子加工中,对于批量生产可以直接按管束的定尺
管孔开槽器来加工成的。管孔开槽器加工孔槽的过程是:长度订货,而一般情况下是用长管子借助于砂轮切割机
将其装于钻床动力端,导向端进入孔中后,随着钻床的进和其它专用切管工具来切割下料的。
给,开槽器偏心套简上的轴肩压紧管板,弾簧被压缩,偏
为了保证管子在制造后的水压试验和投入使用运行
心套筒与筒内的刀杆作用在一起,并在管孔开槽器器体中不至于出现泄漏,制造厂对于无质量保证书或用于重
上沿螺旋糟滑动的滑动轴销带动下,转至偏心位置;当滑要场合的管子,还必须对管子数的5%、且不少于2根作
动轴销滑至螺旋槽顶端时,刀杆达到最大偏心距,迫使刀拉力、便度和扩口等抽样检验。而对无论有无质量保证书
刃正好仲出到管孔槽需要加工到的深