探讨管壳式换热器生产工艺的要求

摘要：在换热器的制造中，筒体、封头等零件的制造工艺与一般容器制造无异，只是要求不同，其中重点把握材料的检验，管板、折流板管孔的配钻，筒体的焊接，法兰的加工等。纵观其制造工艺，大部分用的是传统工艺，其中焊接占的比例较高，因而必须严格按照焊接工艺施焊，并且对焊缝探伤。

一、焊接方式

制造过程中，常用的焊接方法有手工电弧焊、埋弧自动焊、气体保护焊(氩弧焊、CO2保护焊)等。根据不同的材料，不同的厚度，开不同的坡口，采用不同的焊接工艺。手工电弧焊是应用最广泛的焊接方法，其操作灵活，设备简单，可进行全位置的焊接，但焊接质量很大程度上取决于焊工的技术水平;埋弧自动焊电弧热量利用率高，焊接速度较快，生产率高，可节约金属和改善劳动条件，但受其限制，一般只用来焊接直焊缝和大圆周环焊缝。例如：筒体(δ≥18mm时)的纵缝、环缝焊接可以先用手工电弧焊打底，经试验检验合格后，再用埋弧自动焊焊牢;因为换热管比较薄，所以管板与换热管的焊接采用氩弧焊，之后再用胀管器胀接。

焊接过程中产生变形和应力是不可避免的，因而必须想办法降低其危害，采用好的焊接材料，更合理的焊接工艺，合理的工件结构和坡口等，退火消除应力。焊完后，不能保证焊缝中没有缺陷，完全合格，所以根据不同的焊缝(AB类、CD类)，采用不同的探伤方式，并且达到一定的等级合格。GB150-1998标准规定符合以下情况的压力容器的A类和B类焊缝应进行100%的射线或超声波检测：

①钢材厚度δs>30mm的碳素钢、Q345R;

②钢材厚度δs>25mm的15MnVR、15MnV、15MnNbR、20MnMo和奥氏体不锈钢

③进行气压试验的压力容器

④图样注明盛装毒性为极度危险或高度危害介质的容器

⑤多层包扎压力容器内筒的A类焊接接头 等等

同时标准规定，凡符合下列条件之一的焊接接头，需按图样规定的方法，对其表面进行磁粉或渗透检测：

①凡属标准规定的容器上的C类和D类焊接接头;

②堆焊表面;

③复合钢板的复合层焊接接头;

④层板材料标准抗拉强度下限值δb>540MPa的多层包扎压力容器的层板C类焊接接头 等等

焊缝的射线检测按JB4730-94进行，其检查结果对100%检测的A类、B类焊缝，Ⅱ级为合格;对局部检测的A类和B类焊缝，Ⅲ级为合格。

焊缝的超声波检测按JB4730-94进行，其检查结果对100%检测的A类、B类焊缝，Ⅰ级为合格;对局部检测的A类和B类焊缝，Ⅱ级为合格。

经由射线或超声波检测不合格的焊缝，用碳弧气刨清根处理，重新施焊，并用原来的探伤方式进行探伤，直至检验合格。

二、几个重要的工艺

2.1管板、折流板的制造是制造过程中突出问题。管板由机械加工完成，其孔径和孔间距根据不同的管束有公差要求。钻孔可用划线钻孔、钻模钻孔，先进一点可以采用数控机床。但采用划线钻孔时，由于精度较差，在钻折流板管孔时，必须将管板和折流板重叠起来配钻，钻后再把折流板依次编号和方位图，便于装配。折流板应按整块圆板钻孔，钻完孔后再划线切割成所需形状。

2.2管子与管板的连接，常见的有以下几种：a、强度胀b、强度焊c、强度胀加密封焊d、强度焊家贴胀。目前广泛采用的是胀焊并用，这种方法可提高连接处的抗疲劳性能，消除应力腐蚀和间隙腐蚀。对于焊接管接头的检测，目前普遍采用表面渗透或磁粉检测方法控制接头质量，对于焊接接头内部缺陷并没有任何检测要求。

2.3容器大部分采用焊接工艺，必须对焊缝进行消氢处理和焊后热处理。焊接过程中，来自焊条、焊剂和空气中的氢气，在高温下分解成原子状态溶于液态金属中，焊缝冷却时，氢在钢中的溶解度急剧下降，由于焊缝冷却很快，氢来不及逸出，留在焊缝金属中，过一段时间形成延迟裂纹。焊后对焊缝加热至200℃，16小时，进行消氢处理。焊后热处理有将焊件整体或局部加热到A线(相变点)以下某一温度进行保温，然后炉冷或空冷。其只要目的是消除和降低焊接过程中产生的应力，避免焊接结构产生裂纹(氢裂纹)，恢复冷作而损失的力学性能等。需注意的是，管箱设备法兰，为了保证其密封，往往要求整体热处理后，再加工其密封面。

三、总装工艺

换热器的装配工艺，也没有一个标准，只要讲究合理，容易装配，就是好工艺。根据不用公司的设备情况，先焊接接管或是管法兰，没有一个定论。以下是固定管板式换热器的制造和装配，其顺序如下：

(1)将一块管板垂直立稳作为基准零件;

(2)将拉杆拧紧在管板上;

(3)按图将定距管和折流板;

(4)穿入全部换热管;

(5)套入筒体

(6)装上另一块管板，并将全部管子的右端引入此管板内，校正后将管板与筒体点焊好;

(7)在辊轮架上焊接管板与筒体联接环缝;

(8)管子与管板的胀接或焊接，若采用焊接，则先点焊再将换热器竖直，使管板处于水平位置，以便于施焊;

(9)装接管、支座。接管可根据具体操作情况在筒体套入前定位开孔，甚至装焊在筒体上;

(10)壳层水压试验，目的在于检查胀管质量，管子的质量，筒体与管板连接的焊缝质量，筒体的纵、环焊缝质量等;

(11)装上两头管箱;

(12)管程水压试验，主要检查管板与封头联结处的密封面，封头上的接管焊缝质量;

(13)清理、油漆

装配是一个烦琐的过程，但仍需注意对焊缝的探伤，和壳层、管程的试压试验，以及保护法兰密封面，最后注意装配工时，按时交货给客户。

综上所述是管壳式换热器的主要制作工艺及其注意点，设计与制造按照标准进行。尽管工艺已经成熟，但是没有相应的工艺设备条件及其技术也是难做成，材料、工艺，设备相辅相成。的泄漏、堵管、腐蚀等问题。下面我们就一一解决：