螺紋鎖緊環式換熱器的結構特點及制造特點
作者： 2015年11月16日 來源：互聯網 瀏覽量：
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一、結構特點 1整體式螺紋鎖緊環換熱器 這種換熱器適用于管程和殼程同為高壓的介質，管箱同殼程介質共用一個殼體，殼程側頂端為封頭，管箱端部用螺紋承壓環旋入，就像一個大的絲堵旋入管箱內。管箱與殼
一、結構特點
1整體式螺紋鎖緊環換熱器
這種換熱器適用于管程和殼程同為高壓的介質，管箱同殼程介質共用一個殼體，殼程側頂端為封頭，管箱端部用螺紋承壓環旋入，就像一個大的絲堵旋入管箱內。管箱與殼程筒體焊接為一個整體，所有的內構件都封裝在同一殼體內部，減少了密封點降低了泄漏的可能性。與法蘭式換熱器相比其最大的一個特點就是該換熱器把管箱側承受的巨大的壓力傳遞到了螺紋鎖緊環上，而壓緊螺栓只要提供墊片密封所需要的壓緊力。一旦發生泄漏只要調節壓緊螺栓就可以壓緊墊片。而法蘭式換熱器主螺栓要承受內壓和壓緊力的兩種負荷，使得在相同壓力下設計出來的換熱器螺栓和螺母非常粗大，法蘭面非常厚，不僅體積要比螺紋鎖緊環大好多而且一旦發生泄漏很難進行緊漏。
從圖1可以看出，該換熱器從管板右側從里向外主要零件分別為：內密封墊片、管板、壓環、卡環、管程內套筒、外密封墊片、螺紋承壓環、壓蓋、內外壓緊螺栓等等。
內密封墊片：主要起到了隔離殼程與管程介質的作用，因為管程側和殼程側都為高壓而且壓差較小。所以使密封面上所受的合力較小。減少了普通換熱器由于管板受到高壓而發生泄漏的可能性。即使發生泄漏也不會向外界泄漏，增加了安全性。
管板：由于該管板使用了壓差設計，設計壓力只有3.5Mpa。使得管板的厚度大大減薄，既減少了材料又控制了換熱器的整體體積。
卡環和壓環：卡環和壓環都起到了傳遞內壓螺栓力的作用，在安裝和殼程試壓時卡環還可以通過其配對螺栓對管板進行預壓緊。
管程內套筒：起到了傳遞內壓緊螺栓的作用，壓緊管板，達到了內密封圈壓緊力的要求。
外密封墊片：用來密封管程內介質與外界環境的墊片，該墊片的壓緊力由外壓緊螺栓來提供。該壓緊螺栓只需提供保證密封面不發生泄漏的壓緊力，而不同與普通的換熱器螺栓還要提供抵消介質對封頭的巨大的壓力作用。所以相對來說該墊片極易壓緊而且泄漏的可能性很小。
螺紋縮緊環和壓蓋：螺紋縮緊環和壓蓋共同起到了一個封頭的作用，只不過不是采用焊接而是采用螺紋連接的形式和筒節連接。螺紋鎖緊環通過螺紋的壓緊力，不僅承受管程內部介質的壓力還有內壓桿穿過來的管板對內壓桿的反作用力。
圖1 螺紋鎖緊環式換熱器
1 壓蓋； 2 內壓緊螺栓；3 外壓緊螺栓；4 螺紋鎖緊環；5 壓環；6 卡環；7 管程內套筒；8 盤根； 9 管板；10 筒節2；11 管束；12 密封盤；13 波齒復合墊片；14 筒節1
圖2 分體式螺紋鎖緊環換熱器
2 分體式螺紋鎖緊環換熱器
根據工藝需要，有的換熱器需要高壓介質和低壓介質進行換熱。這種情況就可以使用分體式螺紋鎖緊環式換熱器。這種形式的換熱器的殼程同普通換熱器一樣，只是相當于把普通換熱器的管箱和管板焊接成一個整體，管箱部分采用螺紋鎖緊環的形式。管箱同殼體部分的連接采用螺栓連接（見圖2）。
由圖可以看出該結構的和整體式的原理相同，只是少了內壓螺栓和相關結構，而且沒有了平衡式設計，管板相對比較厚一些。
二、螺紋鎖緊環式換熱器制造七大特點
1、管束加工
管束材質絕大多數都采用0Cr18Ni10Ti,管板厚度一般介于215~320 mm。為保證管板鉆孔后換熱管中心線與管板密封面的垂直度,及管板上各管橋寬度達到圖樣要求,管板上的全部管孔采用數控鉆床加工。
U型換熱管采用整根鋼管煨制,對彎管部分(包括300 mm直管)進行固溶及酸洗鈍化處理,并在用于組裝管束前進行單根水壓試驗,試驗壓力為2倍設計壓力且不大于19 MPa。
2、設備螺栓緊固
整個設備的螺栓緊固應使用帶有能控制預緊力的液壓扳手或可調力矩的手動扳手進行操作,緊固前應將每個螺孔內及螺栓表面清理干凈,并在螺紋表面涂上耐高溫咬合劑,所有螺栓采用對稱預緊和對稱緊固的方法進行操作,緊固時用力要均勻。螺栓力矩值可按M=Fμd×10-3計算。其中,F為螺栓預緊力,N;μ為系數,常規可取μ=0.2;d為螺栓直徑,mm。
3、焊接
螺紋鎖緊環式換熱器的主體材質大部分采用Cr-Mo鋼,鑒于此鋼種對焊接熱裂紋敏感性較強、加之焊縫溶氫和焊接應力等因素的影響,在焊接過程中易產生焊接裂紋及焊后產生延遲裂紋,因此,在焊接過程中必須采用焊前預熱、控制層間溫度、焊后消氫處理及焊后消除應力熱處理等措施,其具體工藝參數見表1。
所有焊縫在進行消除應力熱處理前,焊縫坡口及其兩側(1倍壁厚)范圍內的母材溫度應始終維持不低于預熱溫度且不高于層間溫度,焊接過程中如果必須間斷,應維持焊縫坡口及兩側各1倍壁厚范圍內處于預熱溫度狀態,直至重新焊接,否則在暫停工作后應立即進行消氫處理。
4、筒體成型
設備筒體由管程筒體和殼程筒體兩部分組成。一般情況下,管程筒體選用鍛件制作;殼程筒體選用板材制作,鋼板厚度在40~120 mm。組成殼程圓筒的各筒節采用自動切割機火切下料,同時制備出縱縫坡口,然后在卷板機上完成卷制成型,焊接筒節的縱焊縫及進行消除應力熱處理,機械加工筒節的內表面及其環縫坡口,再將尺寸加工合格的各筒節組焊在一起,完成殼程筒體的制作。
殼程筒體上的封頭采用整張鋼板在水壓機上熱沖壓成型,成型后進行恢復狀態熱處理,然后加工環縫坡口。
5、熱處理
鋼焊接及熱處理按照相關圖樣及技術條件執行即可。為保證設備內部零件的加工尺寸達到圖樣要求,對分程管箱部件增加了穩定化處理,即隨爐加熱至870℃后,保溫3~4 h后空冷。對支架部件增加了定型熱處理,即隨爐加熱至430℃,保溫2~3 h后空冷。
6、螺紋加工
管箱、承壓環螺紋采用進口數控鏜銑床加工,并使用經一次磨刀即可完成全長螺紋線加工的成型銑刀,以保證整個螺紋的加工精度。螺紋可以先選用三面刃銑刀開槽,再用螺紋成型銑刀精銑的方法達到圖樣要求的尺寸。
7、其它注意事項
(1)由于設備結構上的限制,在管束裝配時需要使用專用的胎具,保證管束與殼體裝配后的尺寸精度要求。
(2)保證管箱筒體內部堆焊后的所有加工尺寸、垂直度、傾斜度及粗糙度達到圖樣要求。
(3)保證盤根壓環內、外徑與相鄰件之間的間隙小于2 mm。
(4)在管板下部兩側各30°方位上焊定位點,以保證管束與設備的同軸度。
(5)殼程水壓試驗時如果出現滲漏,應首先檢查調整各內構件,再緊固頂壓螺栓,直至合格。
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