在硫銨用換熱器設(shè)計(jì)中,采用碳鋼管板襯一層不銹鋼薄板結(jié)構(gòu)。管板設(shè)計(jì)時(shí),碳鋼管板的厚度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)厚度,管板與換熱管的焊縫滿足拉脫應(yīng)力強(qiáng)度,碳鋼管復(fù)層滿足防腐要求。因換熱管伸出碳鋼管板長(zhǎng)度大于GB 151 - 89中的規(guī)定長(zhǎng)度,換熱管與管板焊縫的有效截面積大于標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定,從而保證了管板與換熱管的拉脫應(yīng)力強(qiáng)度。
1.引言
南化氮肥廠500t/ a硫銨裝置中,有1臺(tái)DN500雙管程管殼式換熱器。
由于管程側(cè)硫銨對(duì)碳鋼具有很強(qiáng)的腐蝕性,而殼程側(cè)的介質(zhì)對(duì)碳鋼腐蝕輕微,因此在管板的選材上既要滿足強(qiáng)度的要求,又要減少材料的消耗。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用復(fù)合鋼板或采用堆焊復(fù)合鋼板制造管板。但為了制造單臺(tái)換熱器,購(gòu)置較厚的復(fù)合鋼板,勢(shì)必增加換熱器的成本;采用堆焊復(fù)合管板,因管板堆焊工藝復(fù)雜,堆焊以后要進(jìn)行熱處理,且堆焊層必須作表面探傷檢查,制造工藝復(fù)雜,成本高。筆者認(rèn)為,在硫銨用換熱器設(shè)計(jì)中,采用碳鋼管板襯一層不銹鋼薄板的結(jié)構(gòu),既可滿足換熱器的生產(chǎn)工藝要求,又可降低成本,對(duì)生產(chǎn)制造具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。
2.管板設(shè)計(jì)
碳鋼管板的厚度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)厚度,管板與換熱器的焊縫滿足拉脫應(yīng)力強(qiáng)度,不銹鋼復(fù)層滿足防腐要求。
碳鋼管板的厚度取設(shè)計(jì)厚度,滿足操作要求;管板上的焊縫坡口尺寸按GB151 - 89中的規(guī)定加工。復(fù)層底部對(duì)應(yīng)的管孔直徑與管板上的管孔坡口外徑相同,并將復(fù)層上管孔坡口加工成一定的角度(約15～20°) ,組焊時(shí)換熱管伸出的長(zhǎng)度高于復(fù)層表面1.5 + 0. 5mm ,焊接材料采用A302。因換熱管伸出碳鋼管板長(zhǎng)度(4.5 + 0. 5mm)大于GB 151 - 89中規(guī)定的長(zhǎng)度(1.5 + 0. 5mm) ,換熱管與管板焊縫的有效截面大于標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定,有效地保證了管板與換熱管的拉脫應(yīng)力強(qiáng)度。焊接遵循成熟的焊接工藝,能使復(fù)層滿足防腐要求。
3.制造技術(shù)要求
為保證穿管的順利進(jìn)行,必須保證管板與復(fù)層之間管孔的同心度,所以要求復(fù)層與管板整體鉆孔。
管板的加工順序如下:首先對(duì)碳鋼管板進(jìn)行初加工,先加工好密封部分的襯環(huán)表面、分程隔板密封部分的矩形槽和復(fù)層的表面,然后按圖焊接襯環(huán)、矩形截面不銹鋼嵌條和復(fù)層不銹鋼板,最后進(jìn)行整體精加工和鉆孔。
4.效果
因殼程(設(shè)計(jì)溫度180℃)和管程(設(shè)計(jì)溫度60℃)的溫差大,管板和復(fù)層之間傳熱不良,管板材料和復(fù)層材料在操作溫度下(20～200℃)的線膨脹系數(shù)不一,前者為( 11.3～13)×10 - 6/℃,后者為17.0×10 - 6/℃,致使管板和換熱管的焊縫承受了較大的溫差應(yīng)力和熱脹冷縮的附加應(yīng)力。將運(yùn)轉(zhuǎn)1年后的硫銨換熱器拆開(kāi),進(jìn)行著色探傷檢查,未發(fā)現(xiàn)管板與換熱管之間的焊縫裂紋和腐蝕痕跡,符合設(shè)計(jì)要求。這是因?yàn)閿U(kuò)大了管板和換熱管之間焊縫的有效截面,且焊接材料采用了A302 ,使焊縫具有良好的耐腐蝕性和優(yōu)良塑性的結(jié)果,實(shí)踐證明本設(shè)計(jì)是成功的。 |
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