一种大型换热器立式穿芯方法

一种大型换热器立式穿芯方法

王琛,廖佳凯, 陆帅

南京三方化工设备监理有限公司  江苏省宿迁市 210036

摘要：换热器是化工生产的主要设备之一，其主要由封头、管板、管束等组成。随着现在化工生产产能的提高，换热器尺寸也随之变大。本文主要介绍了一种针对大型换热器的立式穿芯方法，此方法相对与卧式穿芯优点明显，有效避免管束在穿芯过程中的损伤。

关键词：换热器；管束；立式穿芯；工装

1前言

换热器是化工生产中必不可少的设备之一，其种类主要包括浮头换热器、固定管板式换热器和U型换热器等。根据工艺和操作的需要选择不同类型的换热器。换热器穿芯是设备生产的主要步骤之一，通常管束穿芯都是在制造厂内进行卧式穿芯。但是当管束较长时，若采用卧式穿芯会存在以下两个方面的影响。其一是安装难度，吊装时由于设备较长且换热管的刚性不足，为了避免管束中部下沉影响穿芯，需要多个行车进行配合。并且随着管束穿进壳体的部分越来越多，管束与滑轨之间的摩擦力越来越大，穿芯难度也增加。第二点也是最重要的一点是对设备产生的影响，随着管束穿入壳体越来越多，由于管束自身重力影响可能会使折流板与壳体内部接触，在穿芯的过程中导致壳体内壁产生机械性划痕损伤。更严重的是穿管过程中折流板与换热管之间不断的震荡摩擦使换热管管壁减薄甚至破损。这些损伤都是在壳体内部，除非抽出管束否则无法检测修复，这都对设备日后的运行埋下隐患。为此需要探索新的工艺满足设备的组装需求，管束立式穿芯的方法就可以有效的避免此类问题，降低了内部损伤的风险。

2、立式穿芯的方法

本文以尺寸为φ2400*20000mm的换热器为列进行讨论，换热器的具体参数不再本文内详细叙述，此换热器壳体无需热处理。

2.1 壳体的制备

管束穿芯之前，壳体的检验处理必须合格。所以壳体纵环缝完成后，对壳体的外观和尺寸进行检验，壳体的椭圆度为9mm,直线度为              4mm,结果符合标准GB/T 151-2014《热交换器》[1]要求。然后将壳体的内外观进行打磨处理，内侧过高的焊缝尽量磨平避免影响穿芯。最后对壳体进行无损检测，检测合格后等待穿芯。

2.2管束的制备

管束搭架完成后进行穿管，穿管数量可根据换热管总数量决定。若换热管较多可采用梅花桩形式穿管，其余换热管待穿芯后再进行穿管，此方法可以减少吊装的重量。本设备是在穿芯前所有换热管穿管完成。上端的管板穿管后保证管头的伸出高度为100mm，另一侧使用尺寸和管束直径相似的圆盘托底固定。待管束完成后开始制作吊装的工装，在管束上等分处穿入两个简易工装筒体，且工装上有吊耳方便吊装。然后在管束0°、90°、180°、270°四个方位安装四根钢柱，钢柱与工装筒体、折流板和管板处焊接固定，如图一所示，这样可以避免管束在起吊的过程由于自重的原因导致的弯折。

图一：管束工装外形

2.3 管束穿芯

管束与壳体各自制作完成后开始穿芯，首先根据壳体高度在场地上挖地坑，地坑深度约15米，底部用夹套固定并且在壳体四周设立脚手架。固定完成后使用水平仪和吊垂线测量壳体端面的水平度，保证壳体垂直减少管束与筒体产生摩擦。如图二所示。

图二：壳体固定安装

待壳体垂直竖立后，使用起重机把管束缓慢的吊起，防止速度过快导致管束变形。慢慢吊起后最终使管束处于悬空垂直状态，且保证管板端在最上面，平盖端板在最下侧，如图三所示。然后将管束已垂直的姿态慢慢放入深坑中，放入一段后方便施工人员进行工装拆除保证后续的管束的穿入。待工装拆除后，管束以垂直姿态升起至壳体上方准备穿管，在壳体端口处需要操作人员进行引导保证穿管的顺利进行。待穿芯完成后将壳体放平进行另一端管板的组对引管，后续的工作就是正常的管头引管焊接，本文就不进行一一叙述。

图三：管束吊装图

3.结论

随着设备的尺寸的巨大化，管束穿芯的难度越来越大。立式穿芯的方法虽然在前期的工作上可能稍微复杂，但是其避免了许多后期穿芯时存在的隐患，提高了设备的安全系数。

参考文献：

[1]全国锅炉压力容器标准版技术委员会. 标准号GB/T151-2014 名称 热交换器[S]. 北京. 新华出版社. 2014.

作者简介: 王琛 1992.06.20 汉 江苏省宿迁市 硕士 助理工程师 研究方向：设备制造