摘要：固定管板換熱器中折流板與簡體內壁焊接的結構能有效防止設備運行中管束的振動損傷，介紹了在對采用這種結構的某進口固定管板換熱器進行國產化制造的過程中，由于結構空間限制所必須的制造技術。
　　關鍵詞：換熱器； 折流板； 管束振動
　　中圖分類號：TQ051．5 文獻標識碼：A 文章編號：1009—3281(2006)05-0019-03
　　某化工裝置中的汽一汽換熱器為立式固定管板不銹鋼換熱器，設計壓力為2．334 MPa，設計溫度為262℃ ，公稱直徑DN1 400，高約1400 mm，共有23塊折流板，為進口設備。設備運行一段時間后，換熱管和折流板會因為振動而嚴重磨損，因此該設備采用所有折流板與簡體焊接的方法來保證設備的長期穩定運行。
　　為了實現該設備的國產化，設計單位對其進行了重新設計，使其材料、制造、檢驗符合國內有關標準，特別強調了折流板與簡體的焊接要求。
　　1 換熱器結構和制造難點
　　換熱器簡圖如圖1所示。該換熱器殼體厚度為16 mm，折流板厚度為16miD_，折流板外徑為西1 392mm，按照固定管板換熱器的一般制造方法，管束的穿管組裝是在簡體外進行的，這樣做穿管容易，等管束的一端管板與折流板穿好管后，再裝入簡體，組焊管板與簡體并組裝另一端管板。該設備要求所有折流板除缺口部分外都需與簡體焊接，焊角高為6mill，而其折流板的缺口弓形圓缺高度僅有22l mm，無法容納人的進出，這樣折流板就無法在簡體外用拉桿組裝好后再裝入簡體內整體組焊，使如何組裝管束穿管成為制造難點。
    2 制造方案分析
    2．1 方案一
    從殼程簡體的一端開始組焊第一塊折流板，組焊好后穿管，穿完后操作者從另一端進入簡體組焊第二塊折流板，組焊好后繼續對第二塊折流板穿管，穿完后又組焊第三塊折流板，依此類推，逐步組焊好所有折流板后，再組焊管板，完成管束的組裝穿管工作，如圖2所示，圖中數字表示折流板組焊順序。
    優點：步步為營，逐步推進，若在穿管過程中出現換熱管無法穿人管孔的問題或其它問題可及時采取措施處理。
   缺點：只能在管束穿管前在簡體內組焊折流板，而弓形折流板的圓弧部分與簡體組焊后其位置必然會向焊縫一側竄動，與之錯排的相鄰折流板在與筒體組焊后則會向另一側竄動，對應的換熱管孔就會錯開，當總共23塊折流板在約12 m的簡體內組焊完后，同一條換熱管在不同的折流板上對應的管孔將不在一條直線上，而是處于一條“之”字形曲線上，這將使穿管幾乎不可能做到。另外，穿管過程中露在簡體外的約12 m長、共2 221條管如何按布管方位支承的問題沒有解決。


    2．2 方案二
    在折流板加工好后再對其剪切一次，使弓形圓缺高度達到450 mm，然后在簡體外利用拉桿及其螺母將所有折流板組裝好，再裝人簡體進行折流板與簡體的組焊工作，此時操作者從外側折流板的缺口進入簡體組焊內側折流板時，不但要組焊折流板與筒體，還須將原折流板第二次切去的部分組焊回來，依此方法，組焊好所有折流板，然后在簡體外穿管。
   優點：折流板在簡體外組裝，操作方便，而且折流板用拉桿組裝后還可組裝少許不影響后續組焊的換熱管，使折流板架剛性更大，與簡體組焊后更不易竄動。
    缺點：成品折流板剪切后再焊回，降低了質量，而且筒體內組焊空間狹小，無法保證組對焊接質量。另外，此方案屬設計修改，還須征得設計單位的同意。
2．3 方案三
    (1)先將簡體中間的一塊折流板與筒體組焊好；
    (2)將該折流板一側相鄰的一塊折流板放人筒體組焊位置；
    (3)用一部分換熱管進行試穿，主要是折流板
    中間兩排垂直的管和外圈的管來定位管孔，若因管孔不對中而穿不進，則調整未焊的折流板直至所有管孔對中；
    (4)組焊該折流板與簡體，因試穿的外圈換熱管阻礙施焊，在將折流板與簡體點焊定位后需抽出外圈換熱管，再進行折流板與筒體的連續焊；
    (5)將中間折流板另一側相鄰的一塊折流板放人簡體組焊位置；
    (6)用同樣的方法在保證管孔對中后組焊簡體與折流板；
    (7)又用同樣方法組焊原先一側相鄰的一塊折流板；
    (8)依此類推，用試穿管后再抽出的方法將中間折流板兩側的折流板交替組焊到簡體上，如圖3所示，圖中數字表示折流板組焊順序；
   (9)所有折流板組焊完后，在簡體外一根根地穿管，組裝好管束。 
   優點：靠實際穿管檢驗來確保折流板組焊后管孔仍能對中，而且在每焊好一塊折流板后就進行穿管檢驗，確保管孑L對中后，才組焊下一塊折流板，防止了23塊折流板與簡體組焊后管孔對中偏差逐漸累積放大。另外，該方案采用了先組焊中間折流板，再交替組焊兩邊折流板的方法，避免了管孔對中偏差從筒體一側開始逐漸累積放大到另一側，減小了對中偏差。由于穿管是在簡體外一根根地進行，也有效解決了穿管時約12m長、共2 221條管如何按布管方位支承的問題。
    缺點：每焊一塊折流板都需穿管后再抽出，工作量較大，工期較長。

    3 最終方案的確定和實施
    通過上述分析，方案三雖然工作量較大，但是能確保穿管順利進行而又不降低折流板質量，因此，我們確定了方案三為最終方案來實施。制造過程首先采取了下列5點措施：
    (1)筒節的卷制、組焊偏差必須嚴格控制，簡體同一斷面上的最大最小內徑差應不大于4 mill，簡體直線度偏差應不大于6 mm，簡體環焊縫的內部余高須打磨至與簡體內壁平齊。
    (2)須制定特殊鉆孔工藝，嚴格保證管板、折流板的管孔同心，在管板、折流板加工完后，須將其疊在一起用管試穿，以保證管孔同心。
   (3)在筒節上開孔和組焊接管及其他墊板時，須采取加支撐等防止簡體變形以至不圓度超差的措施。
    (4)管束組裝前簡體的支撐采用標準鞍式支座均布支撐，且數量不少于4個，以防止組裝管束時由于重力而導致支撐處簡體局部變形。
    (5)穿管前應將換熱管頭部毛刺磨去，組焊折流板與簡體應采用二氧化碳保護焊或氬弧焊等焊接變形量較小的焊接方法，折流板經試穿定位后應將折流板與簡體問的所有間隙用薄鋼板塞緊后再施焊，以防止折流板在焊接時竄動。然后才按方案三進行管束組裝。由于精心準備，嚴格施工，使穿管工作順利進行，成功完成了該國產化設備的制造。
    4 結論
    進口固定管板換熱器中折流板與簡體焊接的結構能有效防止設備運行中管束的振動，這種換熱器結構的成功國產化制造，使我們推廣設計制造這種結構的換熱器，逐步取代進口成為可能，我們在該結構的國產化制造攻關中也積累了經驗，提高了制造水平。