高-低压螺纹锁紧环换热器返厂检修技术要点

李金华 马冬和 李世禧 陈燕舞 张 静

（1.兰州兰石重型装备股份有限公司；2.庆阳职业技术学院）

加氢裂化/加氢精制装置的操作条件 （高温、高压和临氢） 苛刻， 且介质中伴有H2S 和NH3，故对其密封条件的要求非常严格。 随着近年化工企业装备大型化，用于高温高压并含有氢和硫化氢介质场合的螺纹锁紧环换热器越来越多。 由于使用介质和工况条件的特殊性，使得螺纹锁紧环换热器每隔一定的周期都需要检修。 为此，笔者对该类换热器返修过程中的技术要点做一简述。

1 待修换热器概况

某精制产物/常压进料换热器结构如图1 所示，采用螺纹锁紧环的特殊密封形式，其结构复杂，密封性调节主要靠螺纹锁紧环上压紧螺栓完成［1］，安装精度要求高［2］，工艺条件比较苛刻。 同时，对其拆装、检修作业也有特殊要求。

图1 高-低压螺纹锁紧环式换热器结构简图

换热器主要技术参数如下：

2 检修依据与装备

换热器检修时的主要技术依据：GB 150.1～150.4—2011《压力容器》、GB/T 151—2014《热交换器》、TSG 21—2016《固定式压力容器安全技术监察规程》、NB/T 47014—2011《承压设备焊接工艺评定》、NB/T 47015—2011 《压力容器焊接规程》和NB/T 47013.1～47013.6—2015《承压设备无损检测》。

换热器检修时需更换： 主密封垫片1 件；管板垫片1 件；分程箱密封垫片1 件；密封盘1 件。

换热器检修时需用的螺纹锁紧环拆卸工装主要由支撑杆、连接板、紧固螺栓、螺母、配重、拆卸把手及支耳等组成（图2）。

图2 螺纹锁紧环拆卸专用工装

3 拆卸技术要点

高-低压螺纹锁紧环换热器壳程介质为蒽油，高温和高压运行一段时间后，管束整体结焦严重导致换热效率大幅降低，此时在现场无法进行检修，设备的使用单位需按《在用压力容器检验规程》要求做好准备工作［3］，割断与系统连接管线口，返回制造厂进行检修工作。

3.1 准备工作

换热器拆卸前需要准备以下项目：

a. 准备螺纹锁紧环、密封盘、压环、分程箱盖板的拆装工装［4］和管束的抽装工装；

b. 准备更换的紧固件及其备用垫片，抗高温咬合剂，螺栓、螺母的清洗剂和润滑油，拆装螺栓用扭矩扳手（扭矩扳手规格根据设备设计要求计算确定）等；

c. 在螺纹锁紧环注油孔浇注润滑油，以便于检修时快速拆卸螺纹锁紧环；

d. 对压紧螺栓编号， 并在检修前12 h 向压紧螺栓上喷螺栓松动剂［5］。

3.2 拆卸过程

3.2.1 管箱内件

螺纹锁紧环的拆卸步骤如下：

a. 用天车吊起螺纹锁紧环拆卸工装，进行相应调整和找正，按螺纹锁紧环拆卸工装的使用方法，将螺纹锁紧环和压盖把好，固定螺栓；

b. 根据螺纹锁紧环、 压盖及压环等重量，计算出螺纹锁紧环旋出工装所需的配重，并把好配重（本设备需要12 片的配重片）；

c. 旋出螺纹锁紧环，卸下顶销（螺纹锁紧环卸下后放置于软胶垫上，防止螺纹损坏）；

d. 用千叶轮抛光螺纹锁紧环上的螺纹表面（检查发现无严重损坏）， 并按NB/T 47013.5—2015 要求对该表面进行渗透检测，Ⅰ级合格。

采用密封盘拆卸工装拆卸密封盘，由于密封盘长时间受高温高压的作用，拆卸后无法再次利用，需进行更换。

拆除压环和分程箱盖板，由于分程箱垫片的材料为304+柔性石墨， 拆卸后无法重复使用，需进行更换。

3.2.2 壳程筒体

由于只能从壳程接管法兰口局部观察管束的结焦情况，无法确定管束整体结焦程度，因此先采用壳程筒体整体加热和整体拆除的方法进行，拆除步骤如下：

a. 将整台设备放置平稳，管箱端固定牢靠。

b. 在壳体法兰盘外圆和管箱筒体与支座靠壳程侧筋板处，同截面环向均匀对称装焊辅助支座3 组 （壳程焊材J507、ϕ5.0 mm， 管箱焊材Phoenix SH Chomo 2KS、ϕ5.0 mm)， 组焊后进行炉外消氢处理。

c. 拆卸壳程设备法兰螺栓——提前12 h 对需拆卸的壳程法兰螺栓喷涂螺栓松动剂；用专用扳手松开并卸下所有的双头螺栓， 煤油清洗除锈，根据螺栓的损坏情况（对可修复的按原图工艺要求进行修复，对螺齿损坏严重无法修复的重新采购）标记后放在指定的位置予以保管。

d. 按图3 所示区域，在壳程筒体上包覆电加热片，匀速升温至380 ℃，保温4 h。

图3 壳程筒体电加热片包覆区域示意图

e. 在壳体法兰上的辅助支座处、管箱筒体上的辅助支座处和管箱支座间（管箱支座筋板间加装支撑，防止筋板变形）组装3 个100 t 千斤顶；用50 t 以上的天车缓慢托吊起壳程筒体端，以脱离滚轮支架的支撑（降低壳程筒体拆卸时与滚轮架间的摩擦力）为宜；调整千斤顶，缓慢施力，仔细观察壳程法兰与管板间距离变化， 并做标记（当壳程法兰与管板的间距拉至50 mm 时， 明显可见整圈管束上结焦严重）。

鉴于本设备壳程内结焦严重，按上述整体拆除方法无法将管束顺利抽出壳体，决定采用“壳体分段切割”的方法进行拆除。 拆除前，划出壳程筒节间焊缝位置线并装焊辅助支耳和辅助支座（图4）。

图4 壳程筒体焊缝位置线、辅助支耳、辅助支座装焊位置示意图

壳体分段切割的拆除步骤如下：

a. 将整台设备放置平稳，按所划焊缝线使用碳弧气刨刨开筒节3 与筒节2 间的环缝，注意不能伤及换热管；

b. 在筒体3 上需包覆区域包覆电加热片，匀速升温至380 ℃，保温4 h；

c. 筒节3、筒节2 所装焊的辅助支座间使用100 t 千斤顶装顶， 筒节3 辅助支耳挂索用天车进行拖拽，调整千斤顶和天车的托/拽力，均匀且缓慢施力，抽出筒节3；

d. 采用高压水枪清洗外露管束，待洗掉部分结焦物后，再依次抽出管束、筒节2 和筒节1。

壳程筒体拆除后，呈现的管束结焦情况如图5所示。

图5 管束结焦情况

3.3 清洗与检测

采用专用清洗剂浸泡结焦的管束，再通过高压水枪清洗，清洗后的效果如图6 所示。 另外，同样清洗其余各拆卸零件。

图6 管束清洗效果

壳程筒节内壁清洗后，划出筒节环向坡口加工线和检查线，按原图纸的坡口要求立车加工环向坡口，镗加工修整壳体法兰密封面和管板密封面，并按NB/T 47013.5—2015 要求对两个密封面和坡口面进行100% PT 检测，Ⅰ级合格。然后，检查换热管和壳体内壁是否有损伤, 用千叶轮对管箱上的内螺纹表面进行修复， 并按NB/T 47013.5—2015 要求对管束管头、 壳体内表面和管箱螺纹表面进行100%渗透检测，Ⅰ级合格。

4 回装技术要点

4.1 组装壳程筒体

壳程筒体的组装步骤如下：

a. 组焊壳程筒节间的环向焊接接头并无损检测合格，环缝按要求进行焊后电加热热处理；

b. 组装壳体法兰与管板，换装新垫片，把紧螺栓；

c. 壳程筒体上各管口组装试压盲板和螺栓并把紧；

d. 壳程通入0.6 MPa 的压缩空气，对管板与换热管的连接接头进行管头试风；

e. 壳程按原图纸要求的压力值进行水压试验，查找管头和密封面的泄漏点；

f. 气割去除辅助支座（先预热再气割，注意不能伤及母材）和支耳，打磨去除部位与母材齐平，并按NB/T 47013.4—2015 要求对去除部位进行100%MT 检测，Ⅰ级合格。

4.2 组装管箱内件

管箱内件的组装步骤如下：

a. 组装管箱内分程箱盖板和密封垫片，并把紧连接螺栓；

b. 按图纸要求组装压环和密封盘；

c. 按图7 组装螺纹锁紧环（先用丝锥校正螺纹锁紧环上的压紧螺栓丝孔，保证压紧螺栓进出畅通）与螺纹锁紧环旋入工装；

图7 螺纹锁紧环拆卸工装装配示意图

d. 用天车起吊螺纹锁紧环旋入工装并找正位置，通过导链缓慢地与管箱对好后旋入，旋至图纸规定尺寸，取下工装；

e. 把紧螺纹锁紧环上的压紧螺栓；

f. 检查各部位安装尺寸，满足图纸的尺寸要求；

g. 清理设备外表面后重新涂覆。

5 结束语

螺纹锁紧环换热器是加氢裂化、加氢精制等很多化工工艺管线上的重要设备，其结构较普通换热器复杂、装配精度要求高。 在运行期间，需要做好保养和工艺管理工作，避免换热器在非正常工况下运行。 为保证设备长期稳定高效地运行，应做到及时保养与检修，检修时应根据实际情况制定合理且有效的检修工艺方案。