螺纹锁紧环式换热器的结构特点及制造特点

作者： 2015年11月16日来源：互联网浏览量：

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一、结构特点　　1整体式螺纹锁紧环换热器　　这种换热器适用于管程和壳程同为高压的介质，管箱同壳程介质共用一个壳体，壳程侧顶端为封头，管箱端部用螺纹承压环旋入，就像一个大的丝堵旋入管箱内。管箱与壳

　　一、结构特点

　　1整体式螺纹锁紧环换热器

　　这种换热器适用于管程和壳程同为高压的介质，管箱同壳程介质共用一个壳体，壳程侧顶端为封头，管箱端部用螺纹承压环旋入，就像一个大的丝堵旋入管箱内。管箱与壳程筒体焊接为一个整体，所有的内构件都封装在同一壳体内部，减少了密封点降低了泄漏的可能性。与法兰式换热器相比其最大的一个特点就是该换热器把管箱侧承受的巨大的压力传递到了螺纹锁紧环上，而压紧螺栓只要提供垫片密封所需要的压紧力。一旦发生泄漏只要调节压紧螺栓就可以压紧垫片。而法兰式换热器主螺栓要承受内压和压紧力的两种负荷，使得在相同压力下设计出来的换热器螺栓和螺母非常粗大，法兰面非常厚，不仅体积要比螺纹锁紧环大好多而且一旦发生泄漏很难进行紧漏。

　　从图1可以看出，该换热器从管板右侧从里向外主要零件分别为：内密封垫片、管板、压环、卡环、管程内套筒、外密封垫片、螺纹承压环、压盖、内外压紧螺栓等等。

　　内密封垫片：主要起到了隔离壳程与管程介质的作用，因为管程侧和壳程侧都为高压而且压差较小。所以使密封面上所受的合力较小。减少了普通换热器由于管板受到高压而发生泄漏的可能性。即使发生泄漏也不会向外界泄漏，增加了安全性。

　　管板：由于该管板使用了压差设计，设计压力只有3.5Mpa。使得管板的厚度大大减薄，既减少了材料又控制了换热器的整体体积。

　　卡环和压环：卡环和压环都起到了传递内压螺栓力的作用，在安装和壳程试压时卡环还可以通过其配对螺栓对管板进行预压紧。

　　管程内套筒：起到了传递内压紧螺栓的作用，压紧管板，达到了内密封圈压紧力的要求。

　　外密封垫片：用来密封管程内介质与外界环境的垫片，该垫片的压紧力由外压紧螺栓来提供。该压紧螺栓只需提供保证密封面不发生泄漏的压紧力，而不同与普通的换热器螺栓还要提供抵消介质对封头的巨大的压力作用。所以相对来说该垫片极易压紧而且泄漏的可能性很小。

　　螺纹缩紧环和压盖：螺纹缩紧环和压盖共同起到了一个封头的作用，只不过不是采用焊接而是采用螺纹连接的形式和筒节连接。螺纹锁紧环通过螺纹的压紧力，不仅承受管程内部介质的压力还有内压杆穿过来的管板对内压杆的反作用力。

　　图1 螺纹锁紧环式换热器

　　1 压盖； 2 内压紧螺栓；3 外压紧螺栓；4 螺纹锁紧环；5 压环；6 卡环；7 管程内套筒；8 盘根； 9 管板；10 筒节2；11 管束；12 密封盘；13 波齿复合垫片；14 筒节1

　　图2 分体式螺纹锁紧环换热器

　　2 分体式螺纹锁紧环换热器

　　根据工艺需要，有的换热器需要高压介质和低压介质进行换热。这种情况就可以使用分体式螺纹锁紧环式换热器。这种形式的换热器的壳程同普通换热器一样，只是相当于把普通换热器的管箱和管板焊接成一个整体，管箱部分采用螺纹锁紧环的形式。管箱同壳体部分的连接采用螺栓连接（见图2）。

　　由图可以看出该结构的和整体式的原理相同，只是少了内压螺栓和相关结构，而且没有了平衡式设计，管板相对比较厚一些。

　　二、螺纹锁紧环式换热器制造七大特点

　　1、管束加工

　　管束材质绝大多数都采用0Cr18Ni10Ti,管板厚度一般介于215~320 mm。为保证管板钻孔后换热管中心线与管板密封面的垂直度,及管板上各管桥宽度达到图样要求,管板上的全部管孔采用数控钻床加工。

　　U型换热管采用整根钢管煨制,对弯管部分(包括300 mm直管)进行固溶及酸洗钝化处理,并在用于组装管束前进行单根水压试验,试验压力为2倍设计压力且不大于19 MPa。

　　2、设备螺栓紧固

　　整个设备的螺栓紧固应使用带有能控制预紧力的液压扳手或可调力矩的手动扳手进行操作,紧固前应将每个螺孔内及螺栓表面清理干净,并在螺纹表面涂上耐高温咬合剂,所有螺栓采用对称预紧和对称紧固的方法进行操作,紧固时用力要均匀。螺栓力矩值可按M=Fμd×10-3计算。其中,F为螺栓预紧力,N;μ为系数,常规可取μ=0.2;d为螺栓直径,mm。

　　3、焊接

　　螺纹锁紧环式换热器的主体材质大部分采用Cr-Mo钢,鉴于此钢种对焊接热裂纹敏感性较强、加之焊缝溶氢和焊接应力等因素的影响,在焊接过程中易产生焊接裂纹及焊后产生延迟裂纹,因此,在焊接过程中必须采用焊前预热、控制层间温度、焊后消氢处理及焊后消除应力热处理等措施,其具体工艺参数见表1。

　　所有焊缝在进行消除应力热处理前,焊缝坡口及其两侧(1倍壁厚)范围内的母材温度应始终维持不低于预热温度且不高于层间温度,焊接过程中如果必须间断,应维持焊缝坡口及两侧各1倍壁厚范围内处于预热温度状态,直至重新焊接,否则在暂停工作后应立即进行消氢处理。

　　4、筒体成型

　　设备筒体由管程筒体和壳程筒体两部分组成。一般情况下,管程筒体选用锻件制作;壳程筒体选用板材制作,钢板厚度在40~120 mm。组成壳程圆筒的各筒节采用自动切割机火切下料,同时制备出纵缝坡口,然后在卷板机上完成卷制成型,焊接筒节的纵焊缝及进行消除应力热处理,机械加工筒节的内表面及其环缝坡口,再将尺寸加工合格的各筒节组焊在一起,完成壳程筒体的制作。

　　壳程筒体上的封头采用整张钢板在水压机上热冲压成型,成型后进行恢复状态热处理,然后加工环缝坡口。

　　5、热处理

　　钢焊接及热处理按照相关图样及技术条件执行即可。为保证设备内部零件的加工尺寸达到图样要求,对分程管箱部件增加了稳定化处理,即随炉加热至870℃后,保温3~4 h后空冷。对支架部件增加了定型热处理,即随炉加热至430℃,保温2~3 h后空冷。

　　6、螺纹加工

　　管箱、承压环螺纹采用进口数控镗铣床加工,并使用经一次磨刀即可完成全长螺纹线加工的成型铣刀,以保证整个螺纹的加工精度。螺纹可以先选用三面刃铣刀开槽,再用螺纹成型铣刀精铣的方法达到图样要求的尺寸。

　　7、其它注意事项

　　(1)由于设备结构上的限制,在管束装配时需要使用专用的胎具,保证管束与壳体装配后的尺寸精度要求。

　　(2)保证管箱筒体内部堆焊后的所有加工尺寸、垂直度、倾斜度及粗糙度达到图样要求。

　　(3)保证盘根压环内、外径与相邻件之间的间隙小于2 mm。

　　(4)在管板下部两侧各30°方位上焊定位点,以保证管束与设备的同轴度。

　　(5)壳程水压试验时如果出现渗漏,应首先检查调整各内构件,再紧固顶压螺栓,直至合格。

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