二甲醚产品冷却器制造工艺研究

刘丽萍

（太原重工煤化工分公司，山西 太原030024）

1 产品简介

该产品为二甲醚产品冷却器，其工作压力为0.35 MPa，工作温度为40～65℃，为低压常温容器［1］。主要结构由筒体、椭圆形封头、法兰、管板、换热管束、接管、支座等构件组成如图1所示，总长度为7 915mm，筒体内直径为1 200mm，筒体为 Q345R，管板为16Mn，换热管：Φ25×2.520管。

2 母材焊接性分析

2.1 母材化学成分及力学性能

焊接母材Q345R的化学成分、力学性能及用途见表1。

2.2 Q345R的焊接工艺特点

Q345R焊接性良好，焊接方法的可以选择手工电弧焊、埋弧自动焊、氩弧焊等方法。根据产品的结构、板厚、性能要求及生产条件可以选择适当的焊接方法。其中，在该产品中使用手工电弧焊、埋弧自动焊、氩弧焊［2］。

2.2.1 焊接工艺要点

（1）坡口加工。坡口的加工可采用铣边机进行加工，也可采用半自动火焰切割，坡口两侧约30mm范围内，应除去锈、氧化物等。

（2）焊接材料。手工电弧焊：J507RH、埋弧自动焊H10Mn2＋SJ101、氩弧焊丝H10MnSi，焊前焊条和焊剂需按照要求进行烘干。

（3）焊前预热。在室温下Q345R钢焊件厚度为12 mm 时，可焊前不预热［3］。

（4）焊接前需按照NB/T47014－2011《承压设备焊接工艺评定》进行焊接工艺评定，评定合格的焊接工艺才能用于产品。

2.3 焊后检验

（1）外观检验。焊缝不得有飞溅、咬边、焊瘤、焊角尺寸不足等缺陷。

（2）无损检测。对 A、B（DN≥250）类焊缝进行20%RT探伤，Ⅲ级为合格。对C、D类焊缝进行100%MT探伤，Ⅰ级为合格。管接头进行100%PT探伤，Ⅰ级为合格。

3 主要零部件的制造

3.1 筒体的制造

数控编程下料→铣边机环缝坡口→压头→机割压头、开坡口→圈圆→对接→焊接→校圆→RT探伤→修磨。

筒体的椭圆度必须保证，同时筒体内直≥1200mm，管束才能顺利与筒体组装。

3.2 封头的制造

封头购置标准椭圆封头。

3.3 换热管的制造

选取直径为φ25×2.5mm，材料为20钢的管材，用机锯落料，并去除管端毛刺。

3.4 折流板的制造

在对流换热的换热器中，安置折流板是为了提高壳程介质流速，强化传热效果。9块折流板使用数控钻床编程进行钻孔。

4 主要零部件的装配

4.1 筒体的组焊

（1）对已制成的每一节筒节的两端面，距端面30 mm的内表面、端面、外表面的三面进行打磨，去毛刺。

（2）筒体的拼接，相邻两筒节的纵焊缝与环焊缝严禁成“十”形焊缝，两节筒节间的纵缝至少错开100mm以上，保证对口错边量及筒体直线度。

（3）点焊固定两筒节，焊缝区域外不得引弧。

（4）将筒节安装在环焊缝接头自动焊接机上架上，使用埋弧自动焊焊接，反面采用焊剂垫。

（5）表面清理 对焊缝进行打磨处理。

（6）检验 对筒体环焊缝进行20%RT探伤检查，达到Ⅲ级为合格。

4.2 管箱的组焊

（1）将法兰放在平台上，并找好水平，与筒节、封头组对，保证对口错边量，合格后进行定位焊。将两个管箱螺栓连接后放置在滚轮架上，采用V形坡口单面焊双面成形。

（2）表面清理 对焊缝进行打磨处理。

（3）检验 对筒体环焊缝进行20%RT探伤检查，达到Ⅲ级为合格。

（4）热处理 对管箱进行消除应力热处理。

（5）机加工 镗铣床机加工法兰密封面及分程隔板。

4.3 换热管束及管板和筒体的安装

（1）将拉杆、定距管和折流板组装在一起，并将拉杆用螺纹连接的方式和右管板连接起来。

（2）点固 用点焊将拉杆端部的螺母和拉杆固定。

（3）将换热管逐个安装到管板和折流板中。

（4）将管束穿入筒体内。

（5）将左管板安装在筒体上，并将换热管穿于左管板内，调整管子伸出管板量。

（6）焊接管板和筒体。

（7）采用自动管板氩弧焊焊机进行焊接管板与换热管接头。

（8）检查管接头焊角高度，并对管接头进行100%PT探伤，Ⅰ级为合格。

（9）用胀管工具将换热管与管板胀紧。

5 检验

5.1 外观检查

（1）重点对容器本体外观、对接焊缝、接管角焊缝等部位进行检查。焊缝表面，以10倍放大镜检查，其检查的内容：

腐蚀与机械损伤：测定其深度、直径、长度及其分布，并标记记录；

表面裂纹 对应力集中部位、电弧损伤处和易产生裂纹部位，应重点检查。

（2）内外表面的腐蚀和机械损伤。（3）检验容器整体几何尺寸。

5.2 水压试验

（1）对壳程进行水压试验，检查管板和换热管接头是否有泄露。

（2）对管程进行水压试验。

（3）水压试验完毕后，先缓慢降压至正常，然后将顶部排气阀和放液阀门打开进行排液处理，水排净后再进行通风干燥。

（4）水压试验合格标准为：无液体渗漏，无可见的变形，试验中无异常的响声［4］。

6 表面处理及油漆

6.1 表面处理

采用喷砂除锈法对换热器表面进行除锈，表面达到Sa2.5级，使金属表面呈现出白色的均匀粗糙表面，可增加油漆漆膜的附着力。

6.2 油漆

设备外表面涂铁红酚醛底漆两层，每层厚度20μm，面漆采用灰酚醛防锈漆两层。

［1］史光远.焊接结构设计与制造［M］.郑州，黄河水利出版社，2006.

［2］王国凡.钢结构焊接制造［M］.北京：化学工业出版社，2004.

［3］邹增大.焊接材料工艺及设备手册［M］.北京：化学工业出版社，2001.

［4］谭 蔚.化工设备设计基础［M］.天津：天津大学出版社，2003.