进出料换热器的制造

  1·概述

    进出料换热器（图号H25-0086-1，位号E-301）是某公司焦炉气制甲醇装置一台热交换器设备。设备外形尺寸ф1 800×（52+4）mm×16340mm，上管板与筒体内壁为焊接结构，主体材料为复合钢板：16MnR+00Cr19N10，锻件：16Mn（III、Ⅳ级）堆焊00Cr19N10；00Cr19N10Ⅳ级。主要技术特性见附表一：

    本设备为第二类压力容器，设计、制造与验收主要标准：GB151-1999《管壳式换热器》、JB/T4710-2005《钢制塔式容器》、《压力容器安全技术监察规程》（99版）。设备结构简图见附图1。

    2·材料准备

    该设备筒体用复合钢板的基层（16MnR）钢板符合GB6654-1996及第2号修改单的要求且以正火状态供货，并按JB/T4730.3-2005逐张进行100％超声波检测，质量等级不得低于Ⅲ级。复合钢板为爆炸复合型，复合钢板应满足JB4733-1996中的B1级要求。换热管Φ14mm×2mm×11 000mm，材质00Cr19N10，按GB13296-1991 管，并逐根进行涡流检测。锻件：00Cr19N10Ⅳ按JB4728-2000；16Mn（III、Ⅳ）按JB4726-2000。

    3·主要零部件的冷作工艺

    3.1封头的制造

    3.1.1封头为外购成品球形封头。封头整板冲压成型。

    3.1.2封头内壁堆焊6mm（过渡层和盖面层均为3mm）厚的不锈钢304L。堆焊过渡层焊带为H309L，堆焊盖面层焊带为H308L，焊剂SJ15B。整个堆焊层厚度要求均匀， 厚与 薄之差小于1mm。

    3.1.3堆焊前，将封头内壁清理打磨，基层材料的表面按JB/T4730.4-2005进行磁粉检测，Ⅰ级合格；堆焊过渡层，完毕后，进行100％超声波检测，以符合JB/T4730.3-2005中Ⅰ级合格；进行渗透检测，以符合JB/T4730.5-2005中Ⅰ级合格；合格后进行消除应力热处理。热处理后堆焊面层，面层堆焊完毕，清理面层，进行100%表面渗透及超声波检测，以符合上述要求为合格。

    3.1.4堆焊合格的封头顶部预开孔后机加工开孔并制端面坡口。

    3.2筒体

    复合板筒体下料严格按照基材内平齐的要求，按标准要求复合层错边量必须控制在2mm以下。下料后在刨边机上加工纵环缝坡口，在水压机上压制预弯端头，卷板机上卷制成型，上辊包覆软质垫以保护不锈钢层，焊好纵缝后再校圆，控制椭圆度<4mm。合格后筒节纵缝按JB/T4730.2-2005进行100％RT检测，Ⅱ级合格，并按JB/T4730.3-2005进行20%UT检测，Ⅰ级合格。

    3.3管板及折流板的加工

    3.3.1管板材料为00Cr19N10Ⅳ级整体锻件，车制外形尺寸（固定管板ф1 795mm×96mm、浮动管板ф1 770mm×96mm），4 243个－ф14.25管孔采用数控钻孔，管孔直径偏差、垂直度、孔桥偏差均应符合图纸及标准要求。

    3.3.2折流板为00Cr19N10δ16钢板，点焊叠钻，4 243个－ф14.4管孔采用数控钻孔，管孔直径偏差、垂直度、孔桥偏差均应符合图纸及标准要求。

    3.4补强管的制造

    所有补强管用16Mn III、Ⅳ锻件，内侧堆焊6mm（过渡层和盖面层均为3mm）厚的不锈钢304L，采用小管堆焊工艺。整个堆焊层厚度要求均匀， 厚与 薄之差小于1mm。先粗加工毛胚，待堆焊面表面应按JB/T4730.4-2005进行磁粉检测，Ⅰ级合格；合格后进行过渡层和面层的堆焊，过渡层和面层均进行100％UT+PT检测，JB/T4730-2005Ⅰ级合格。

    4·焊接及检验

    4.1焊接工艺

    4.1.1筒体纵、环缝的焊接采用埋弧自动焊加手工电弧焊；

    4.1.2接管法兰的堆焊采用小管自动堆焊加手工电弧焊堆焊；

    4.1.3封头内壁的堆焊采用带极电渣堆焊；

    4.1.4换热管与管板焊接采用管板自动焊；

    4.2焊缝检查要求

    所有A、B类焊缝100%RT检测，JB/T4730.2-2005 II级合格；进行20%UT复验，JB/T4730.3-2005 I级合格。堆焊面、管头焊缝、复层焊缝进行100%PT检测，JB/T4730.5-2005 I级合格。C、D类焊缝100%UT＋100%MT检测，I级合格。

    5·装配顺序

    5.1筒节组拼焊接，开孔焊接加强管及筒体上各预焊件，各项检验合格后进行消除应力热处理（两端口加撑圈防变形）。待装。

    5.2上、下封头分别与其上的接管、凸缘组装组焊为部件，各项检验合格后进行消除应力热处理（两端口加撑圈防变形）。待装。

    5.3管束的装配

    为使管束顺利穿入筒体工艺制定如下组装顺序：

    (1)在筒体外卧穿管束。为避免管束进筒体时刮伤复合板，在折流板上增加两滑板，在筒体相应位置焊两条2mm厚滑道（如附图2）。

    (2)在垫块上焊挡板16块定位挡板（如附图3）。筒体内壁焊缝打磨平，并用通板穿过筒体。

    (3)将管束卧式穿入筒体。用楔铁调整下管板与筒体间的5mm间隙，再去除16块定位挡板并打磨，将上管板与筒体焊接，焊缝进行100%UT检测，按JB/T4730.3-2005 I级。

    (4)上封头与筒体组焊，拱盖与下管板组焊，下封头与筒体组焊，出口管与凸缘组装好再将出口管与拱盖焊接。

    (5)合格后筒体与上、下封头间的环焊缝进行局部消除应力热处理。

    (6)由于组装顺序合理，并依靠工装，长12米重37吨的管束顺利穿入。

    6·热处理

    理采用电热处理工艺曲线如附图4。热处理规范如下：局部热处加热块加热，进炉热处理进炉温度不高于400℃。加热升温至400℃后，升温速度为50℃/h～89℃/h，温度升至580℃&pmn;20℃后，保温2.5h，温度高于400℃时，降温速度为50℃/h～116℃/h，温度降至400℃以下后，设备出炉在空气中自由冷却。试板同炉热处理。