管壳式换热器制造中需要注意的问题探讨

高玉林

摘 要：换热器是煤化工行业中应用较为普遍的一种工艺设备，在煤化工项目建设中，换热器投资约占设备总投资的20%，其中固定管板式换热器投资约占换热器投资的70%。换热器如果在运行中出现问题，不但对工艺生产造成巨大损失，而且严重的容易酿成事故，所以换热器的设计制造需要引起重视。本文对煤化工企业中的换热器常见问题进行了详尽的分析，列举了换热器制作中应注意的一些关键点，提出了换热器制造厂家在制造中需要注意的问题。

关键词：换热器；制造；密封性；安全性

中图分类号：TQ051.5 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）04-0088-01

在煤化工企业中换热器的应用非常广泛，换热器出现问题的话对煤化工的生产影响很大。为了避免管壳式换热器在制造中出现问题，本文对管壳式换热器制造中常见的问题做了总结分析，同时提出了注意事项。

1 换热器运行中出现问题的原因

换热器运行中出现问题的原因主要有三个方面[1]：（1）换热器的设计选型出现问题。换热器的设计选型不符合工艺要求，导致运行中出现运行不稳定，不能满足工艺要求等问题。（2）换热器的操作不符合规定。换热器虽然是一种常规设备，但是也需要正规的工艺操作的，冷热端的进出口压力、流量、温度都是有操作要求的，所以在操作之前一定要熟悉工艺，熟读操作规程，避免操作失误导致换热器运行不稳定甚至停机。（3）换热器制造不符合要求。换热器的制造有相应的制作标准，如果制造换热器时不符合标准规定，那么换热器在工艺运行中就会出现换热器泄漏、换热器短路、达不到换热效果等问题。

2 换热器制造过程中需要特别注意的问题

下面列举出换热器制造过程中需要特别注意的几点[2]：

（1）换热管材料要按相应标准采购，应有质量合格证书。根据GB150-2011的要求，换热管的尺寸精度等级应选用高级精度。若换热管出厂时只做了涡流检查而未做水压试验（注：相关标准允许用涡流检查代替水压试验），对于U形换热器还必须在弯制成形后再逐根进行水压试验合格后才能转下道工序。同时应特别注意的是，GB/T8163中的10、20刚和Q345D钢管不得用于换热管。（2）换热器制造厂家在对管板进行加工时经常会扩大管孔直径，这样便于穿管，减少穿管的工作强度。这种做法会导致换热管与管板之间的间隙增大，如果换热管与管板采用强度焊的连接方式，那么换热管与管板之间的缝隙就会导致换热器运行时介质大量残留，工作时间一长，换热管与管板的角焊缝就会被介质腐蚀，换热器就出现泄漏。所以在换热器制造过程中，应严格按照图纸要求加工管孔直径。（3）换热器管板开孔要符合相应的工序，对于固定管板式换热器，两端管板的管孔是相对应的，同时折流板开孔也是相对应的，如果开孔有偏差，换热器将无法组装换热管，即使强行组装成功，换热管也是受到很大的应力，长期运行换热管会出现断裂，导致换热器泄漏。所以在加工管孔时要采用管板与折流板（或支撑板）叠装一起配钻管孔，做出相应配对标记及顺序号。管束组件组装时，应保证管板，折流板（或支撑板）中心应在同一轴心线上，且垂直于管板端面，便于顺利装配换热管。（4）壳程筒体在制作时要严格控制最大直径与最小直径之差，其内表面焊缝要打磨至与母材平齐，并用整圆样板对筒体内套装顺利通过后，再组装管束组件。套装管束组件应有专用工装吊装，不得损伤换热管。（5）在完成换热管与管板的焊接时，先焊完第一道焊缝后，壳程内通入低压压缩空气对焊缝检漏，确认第一道焊缝无缺陷后，再进行第二道焊缝焊接，其焊缝还可增渗透检测以保证接头质量。（6）换热管与管板焊接后要求进行贴胀或强度胀接的换热器。胀接应采用液压胀接、尽量不采用机械胀接，尤其双相钢等特殊材质的换热管不宜采用机械胀。液压胀接不但能够避免换热管受到机械损伤，还能保证换热管不产生轴向伸长。在实际运行中，换热管与管板连接处一直是管壳式换热器中最薄弱的环节之一，最容易發生破坏导致换热器泄漏，其中胀管率控制不当是主要原因之一。对不同材质、不同规格换热管的换热器，凡是有贴胀或强度胀接要求的，必须先做同材质、同规格的换热管的模拟胀接试验。换热管胀后分别进行内径测量、水压试验、拉脱试验及换热管胀接后与管板换热管孔贴合情况检查，以便确定机械胀管时的电机功率（以电流强度值为准），液压胀管的液压压力。（7）焊接质量是换热器制造上的关键。换热管与管板焊接时，在焊缝两侧形成热影响区，这是焊接接头的薄弱部位，容易产生残余变形和残余应力，即容易形成应力腐蚀的基本条件。若遇到腐蚀环境的影响，例如在H2S、OH-等环境中（奥氏体不锈钢在Cl-、OH-等环境中），就会发生应力腐蚀开裂，造成换热器管接头处泄漏。管子与管板之间的缝隙处液体的残留，与缝隙外液体形成浓差电池，引起缝隙腐蚀，也会造成换热管接头处泄漏。（8）存在应力腐蚀的换热器，除标准规范要求的焊接接头等需进行相应热处理外，换热管与管板的焊接接头也应进行消应力处理。

3 结语

综上所述，管壳式换热器虽然是常规设备，无论从设备设计、换热效率及制作方面都有其优势，但同时也有一定的特殊性。因此我们无论在设计、制作过程中都应严格遵守相关的规定及要求，才能使设备的安全得以保证、功用得以发挥。

参考文献

[1]李平瑾，徐道荣，主编.钢制压力容器焊接技术及焊工问答[M].北京：机械工业出版社，2004.

[2]秦晓钟，编.压力容器用钢手册（二）[M].机械工业出版社，1995.