安 全 分 析
换热器强度胀接接头的泄漏和防止措施
!"#"$%&’ () *"$+$," (- ./%"),/’ 012$)3"3 456" /( 456" .’""/
7(8)/# (- 9"$/ 01&’$),"%
茂名石化机械厂
杨 云
:) /’8# 2$2"%,*"$+$," &$5#"# $%" $)$;<="3 () #/%"),/’ "12$)3"3 7(8)/# (- /56" /( /56" #’""/ $)3 2%(>83"
8?2%(>8), ?"$#5%"# @
关键词:换热器 胀接接头 泄漏 措施
列管式换热器是石油化工行业中广泛使用的热
交换设备,其质量的好坏直接影响到石油化工企业
的安全和经济效益,而影响列管式换热设备质量的
重要因素之一是换热管与管板的连接接头质量。本
文针对奥氏体不锈钢和 ABC)!管板胀接后产生泄
漏的原因进行了分析,并提出了相应的措施。
图 A
A 基本技术指标
该设备为浮头式换热器、其型号为 D:.EFF G
AHB G IAJ G B ! IJ G KAA,要求按 LDAJA—ME《钢制管
壳式换热器》中的!级进行制造和验收。管板厚度
为 JJ??、材料为 NDKOIB—EK《压力容器用碳素钢
和低合金钢锻件》的!级 ABC) 锻件,管孔直径
"IJHKFHIF ??;换热管采用材料为 .P.QIA、规格为
"IJ R AHB??的钢管,外径偏差 S FHI??,换热管
与管板采用胀接接头,如图 A所示。
I 存在问题及原因分析
对强度胀接后的管束进行水压试验时,发现有
多处换热管与管板的连接接头泄漏,经补胀后,都
没有达到理想效果,其原因是:
IHA 管板与换热管没有足够的硬度差
强度胀接时管板与换热管应有适当的硬度差,
否则管子回弹大于管板,造成胀接不紧。国内对管
板与换热管硬度差值 49KI—BQ规定 9DQF,.NAE—
BJ规定 9DIB,而 LDAJA—ME没有明确的规定,故
现在各制造厂通常都将其控制在 9DIF T QF 以上,
前苏联规定应大于 9DQF,日本规定应大于
9DIF[A]。而在本换热器中,按照 NDKOIB—EK!级
锻件规定,ABC) 锻件在正火状态下的硬度为
9DAIA T AOM[I],我们实际测得其硬度为 9DAKM T
AJM,而实际测得 .P.QIA 换热管硬度为 9DAJF T
ABO,也就是说换热管硬度比管板硬度还高。在这
种情况下,如果换热管与管板的连接采用强度胀
接,由于管子的回弹,造成胀接不紧。
·OB·
!"! #$#%!&奥氏体不锈钢属于加工硬化倾向
大的材料
该换热器属于!级换热器,其管子外径与管板
管孔之间的最大间隙为 ’"()),要达到胀紧目的,
管子必须有较大的变形量。然而 #$#%!& 管子在胀
接变形量增加的同时,其硬度也随之增加,从而使
换热管的硬度更加大于管板硬度,从而使胀接更加
不紧。
!"% 胀接工艺不合理
该换热器采用机械滚柱胀接,而这种胀接方法
的压延效应造成管子表面更加硬化[%]。
% 防止措施
为了使换热管奥氏体不锈钢与低合金钢管板强
度胀接获得可靠的胀接接头,我厂采取了下列措
施:
(&)控制换热管与管板的硬度差。尽量确保管
板的硬度高于换热管硬度 *+%’,由于换热管是外
购,要求厂家提供硬度更小的钢管有一定难度,因
此主要通过提高管板的硬度进行控制。
&)通过改进热处理工艺,提高 &,-. 管板的
硬度,尽量达到 /+01!,—20允许值的上限。
!)在允许的条件下,将管板材质改为硬度更
高的 %3号钢,因为 /+01!,—20!级中 %3号钢锻件
的热处理硬度为 *+&3, 4 !&1。
表 &
最大间隙 最小间隙
56-7—&22,,89+—1"0& 中较松
的配合 ’"3’3, ’"’3%!
56-7—&22,,89+—1"0& 中较紧
的配合 ’"030( ’"’3%!
:+&3&—2(,%","%中"级换热器 ’", ’"’3
:+&3&—(2,%","%中!级换热器 &"’ ’
(!)控制换热管与管板之间的间隙
换热管与管孔配合选用较紧的配合。为了减少
加工硬化,56-7—&22,89+—1"0& 中规定,可采
用较紧的管子外径和管孔之间的配合。表 & 是
56-7—&22,89+—1"0& 中的规定和 :+&3&—(2 两
种
标准
excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载
管子外径和管孔之间的配合比较。
从表 & 可以看出 56-7—&22,89+—1"0& 中规
定较紧的配合比较好,但管子外径尺寸精度和管板
管孔精度都相应提高,为了不增加管子供应困难和
成本,采用 :+&3&—(2,%","%中"级换热器。
(%)采用液袋胀接方法
机械滚柱胀接法的胀接过程是不均匀接触压力
的强制变形,使管壁产生加工硬化;而且变形力是
靠摩擦力传递,实际生产中由于各种因素的变化,
胀紧度很难一致。液压胀管法是利用液压为动力的
胀管方法,具有给内壁以静止均匀的内压,管子不
产生轴向伸长,不易产生加工硬化现象[&]。
(0)换热管与管板的连接尽量采用焊接方法,
或者在需要防止间隙腐蚀的场合采用焊接加贴胀方
法。
0 结论
采取上述对策后,奥氏体不锈钢管对 &,-.锻
件的强度胀接的接头时,很少出现类似质量问题,
说明所采取的方法是成功的。
参考文献
&" 毛希澜主编 ! 换热器设计 ! 上海科学技术出版社,&2(,
!" /+01!,—20《压力容器用碳素钢和低合金钢锻件》! 机械
工业出版社,&220
%" 兰州石油机械研究所编 ! 换热器 ! 烃加工出版社,&2(,
0" :+&3&—(2《钢制管壳式换热器》! 全国压力容器标准化
委员会技术委员会编
3" 56-7; 美国换热器制造商协会标准 ! 化工部设备技术中
心站,&221
作者简介:杨云,男,&2,(年生,从事石化设备制造工作。
通讯地址:广东省茂名石化机械厂工艺科,邮编:3!3’!0。
(上接第 1&页)
%" :+ < 5&!,!!—2’《管法兰用垫片压缩率及回弹试验方法》!
国家技术监督局 ! &22’
0" :+ < 5&!,!&—2’《管法兰用垫片应力松弛试验方法》! 国
家技术监督局 ! &22’
3" :+ < 530&—2,《石棉橡胶板试验方法》! 国家技术监督局 !
&22,
作者简介:陆晓峰,男,&2,,年生,副研究员,主要从事
密封技术的研究与开发,密封系统的失效分析工作,通讯
地址:江苏省南京市南京化工大学机械工程学院,邮编:
!&’’’2。
·(,·
9=>5 换热器强度胀接接头的泄漏和防止措施 >?@&(; A?% !’’&