Incoloy 825加氢高压空冷器的加工技术的探讨

王刚（哈尔滨空调股份有限公司，黑龙江 哈尔滨150000）

国内石化产业中，高硫原油的加氢高压空冷器包括两大类，一类是2007年之前的空冷器设备，主要材料是碳钢，另一类是2007 年之后投入的空冷器，主要材料便是Incoloy825 材料。据调查，2007 年前高压空冷器腐蚀泄露比例为85%，是产生非计划停工的主要原因。825 材料由于突出的抗腐蚀性能，已经得到了业内人士的认可，在新时期高压空冷器的制造中具有良好的应用前景。

1 高压空冷器的结构设计

结合调查结果进行分析，空冷器泄露的主要问题包括：管箱盖板、丝堵和垫片的硬度不符合设计要求；丝堵结构设计存在垫片过薄等不合理问题；密封配合效果较差；箱体盖板结构易发生变形，且紧固环节不合理，导致垫片发生不均匀化的变形；825材料的加工条件、工艺要求不合理，密封效果不达标；合金材料的机械加工性能不合理。

为了有效进行上述问题的改进，具体优化措施如下：第一、合理进行垫片厚度的增加，针对丝堵孔垫片深度进行调整，可调整为2.5mm，有效发挥垫片的承载能力，避免紧固环节对丝堵、管板等产生的损坏。第二、提高丝堵孔加工精度、垂直度，保证丝堵安装符合同心、对中等基本要求。第三、加强丝堵、丝堵孔密封效果的匹配化处理，螺纹和孔的配合尽量满足6H/6g要求。第四、825 材料的空冷器在订货环节中，针对丝堵、丝堵垫片、管板的硬度进行详细化要求，必须确保丝堵与丝堵垫片的硬度差不低于HB25，同时要满足盖板硬度大于丝堵硬度的基本要求。第五、对于825材料的丝堵，从提高其硬度出发，可借助固溶技术加工方法，垫片硬度尽量降低。在材质满足抗腐蚀要求的前提下，积极进行材料碳含量的控制，借助固溶退火工艺进行差别化处理。第六、丝堵、丝堵孔的加工中，要加权数控机床的合理应用，提高机床的加工精度。第七、管箱盖板焊接环节中，要借助相应措施来防止其发生变形作用，提高管箱盖板的垂直效果。第八、丝堵拧紧过程中，要合理借助力矩扳手处理，加强紧固效果，保证每个丝堵的受力均匀性。上述措施是空冷器制造厂家所能采用的举措，可明显解决高压空冷设备的丝堵泄露问题。

2 Incoloy825材料和制造要求

NS1402合金材料在国外已经成为成熟的合金材料，但是国内大规模应用的时长较短，经验并未达到成熟化水平。必须及时进行825材料的成分分析、力学性能和焊接性能的探讨，结合工况条件、腐蚀程度等进行技术规定。

2.1 Incoloy825材料冶炼工艺分析

常规825 材料的冶炼工艺包括：电炉+VOD 法；真空感应炉+电渣重熔法。进口825材料多采用第一种方法，具有价格低廉的优势。第二种方法冶炼工艺具有成本高的特点，对于小批量生产而言具有一定优势。同时兼顾生产周期短、性能指标突出等优势，国内825 材料多采用后者进行冶炼。对825 材料而言，主要考虑要素包括：材料耐腐蚀性、焊接性能、碳含量等级等。借助825材料进行丝堵、垫片等部分的加工中，必须将碳含量控制在较低水平。不同热处理工艺可在硬度值上进行有效调整，丝堵、垫片等加工中还要充分考虑密封性、硬度差的要求，这是避免丝堵式管箱发生泄漏的必要举措。

2.2 空冷器管箱的焊接和制造要求

第一、管箱焊接操作分析。管箱在焊接中必须采取必要措施进行焊接变形的有效管控，尤其是管板、盖板等部件的焊接操作。对于Incoloy825 材料而言，焊接材料一般以低氢型镍基焊接材料为主，如ERNiCrMo-3。工艺控制中，最大焊接输入热量需保证低于25kJ/cm，层间温度不可超过150℃。第二、管子和管板的焊接操作分析。管子管板焊接中建议采用强度焊加贴胀的方法，后者多以液压胀接为主，胀度不可超宇2%，避免过度胀接导致的焊接缺陷问题。管板和管子的焊接中，尽量采用填丝焊，两次焊接的起弧点交错60-180°。焊接后中部焊接区域需由下一步焊接覆盖。第三、加工制造中，建议Incoloy825材料的空冷器在专用的清洁车间进行制造。合金材料需借助高镍合金专用磨盘进行加工，避免碳弧气泡切割。

2.3 高压空冷器的制造检验

Incoloy 825材料制造的高压空冷器，主要检验要求包括：焊接前要进行渗透分析，借助丙酮、酒精等有机试剂进行清洗，焊接后还需进一步进行RT、UT、PT 检测。高压空冷器制造完成后，可在水压试验合格的条件下进行后续操作，然后进行气密性试验，合理进行丝堵接头、密封面泄露状况的检测。最后，需在条件允许的条件下，及时对管子接头、丝堵接头等位置进行氦泄露检测。

3 结语

国产高压空冷器已经有多部成功运行的案例，投产后经历住了考验。其成功运行案例有效提高了石化产业、炼油产业的运行效果，是换热设备核心技术水平的充分展现，同时提高了民族企业的制造水平。对国家未来空冷器的成功运行具有深远影响，经济效益、社会效益十分突出。