套管式换热器特点及其制造控制要求

套管式换热器特点及其制造控制要求

王新红

哈尔滨锅炉厂有限责任公司，黑龙江 哈尔滨 150046

摘 要：套管式换热器作为换热器类产品的一个重要组成部分，被应用于核电、化工、制冷等相关行业，有着结构简单，零件相对较少的特点。本文以一种常见的套管式换热器为例，论述了套管式换热器的结构特点、材料要求、制造要求、检验要求等控制要点。

关键词：套管、换热器、制造要求

Characteristics and manufacturing control requirements

of tube heat exchanger

WANG Xin-hong

（Harbin Boiler Company Limited，Harbin 150046， China）

Abstract: As an important part of heat exchanger products, tube heat exchanger is used in nuclear power, chemical industry, refrigeration and other related industries, with simple structure, relatively few parts. In this paper, the structural characteristics, material requirements, manufacturing requirements, inspection requirements and other control points of a common casing heat exchanger are discussed.

Keywords: casing, heat exchanger, manufacturing requirements

0 引言

作为管式换热器的一种，套管式换热器常由两种尺寸不同的标准管连接而成同心圆套管，外面的叫壳程，里面的叫管程。两种不同的介质可在壳程和管程内逆向流动或者同向流动以达到换热的效果。

1 结构简介

目前，套管式换热器已经在石油化工、核电、制冷等行业中被越来越广泛的使用。本文所介绍的套管式换热器是用于某项目中的一次蒸汽凝结水冷却使用，主要结构包括外套管组件、换热管组件、支架组件、密封件、紧固件及法兰等组成。

2 主要材料要求

2.1 不锈钢板

本套管式换热器采用022Cr17Ni12Mo2 不锈钢板。不锈钢板的采购、验收参照GB/T 24511-2017《承压设备用不锈钢和耐热钢钢板和钢带》进行。材料主要应满足：不锈钢板的供货状态应为固溶状态并经过酸洗和钝化处理，固溶处理温度为1050-1150℃；钢板应有供货单位提供的材料质量合格证明文件，承制厂应按质量证明书对钢材进行验收；质量合格证明文件应包含化学成分、热处理报告、金相检验报告、尺寸外形重量检测报告，报告应包含制造厂名称、代号、板材标准号、牌号、等级、熔炼炉号、热处理炉号等；钢板在包装、运输前应清洁，表面无污染物；包装应保证运输过程中不碰伤、弄脏；不允许与低熔点元素（如S、Pb、Zn 等）接触，防止与碳钢接触，应避免与卤素和卤素化合物污染（如清洁剂、标识剂、包装物、封带等）。

2.2 不锈钢管

本套管式换热器的套管、换热管、弯管及接管均采用022Cr17Ni12Mo2 不锈钢管，换热类不锈钢管的采购、验收参照GB/T 13296-2013《锅炉、热交换器用不锈钢无缝钢管》进行。不锈钢管材料主要应满足：不锈钢管的供货状态应为固溶状态并经过酸洗和钝化处理，固溶处理温度为1050-1150℃；不锈钢管尺寸偏差应符合GB/T 17395-2008《无缝钢管尺寸、外形、重量及允许偏差》的规定；钢管在包装、运输前应清洁，表面无污染物；包装应保证运输过程中不被碰伤、弄脏；不允许与低熔点元素（如S、Pb、Zn 等）接触，防止与碳钢接触，应避免与卤素和卤素化合物污染（如清洁剂、标识剂、包装物、封带等）；不锈钢管应有供货单位提供的材料质量合格证明文件同上一节不锈钢板。采购的不锈钢管到达制造厂后，还应进行目视检查；不锈钢管应进行100%目视检查，钢管表面不应有裂纹、折叠、轧折、离层、结疤等缺陷现象。

2.3 其他母材要求

支架采用均06Cr18Ni11Ti 不锈钢板和角钢焊接成型，所用不锈钢板、角钢表面应光洁整齐且无波浪状弯曲，不允许有毛刺、结疤、裂缝、气泡、刮痕、夹杂及缩孔等缺陷，板材周边不应有分层。角钢应符合GB/T 706-2016《热轧型钢》的规定。

3 制造工艺流程

角钢划孔线→叠装开孔→支架组件试装距离合适后焊妥→VT→装焊外套管接管及法兰→VT、PT→装焊成一侧管屏→VT、PT→螺栓固定→装焊管屏连接管→VT、PT→穿换热管→与弯头对焊→VT、PT→装焊水压盖→水压试验→气密性试验→压缩空气吹干内部→盲法兰封堵管口→清理→包装发货

4 主要制造要求

机械加工件表面的未注公差尺寸的极限偏差按GB/T 1804-2000 规定的m级的规定，非机械加工表面的未注公差尺寸的极限偏差按c 级的规定；零件的锐角需倒钝，如图中未规定时，按R0.5mm 或C0.5mm 倒圆或倒角；按图纸检查部件的装配尺寸及附件、管接头装配的正确性，其结果均应符合图纸的规定；在加工、检验、搬运过程中，要注意保护已经加工表面，防止碰伤、划伤、压伤工件表面；焊接坡口的加工应使用机械加工或磨削的方法；经机加工后的成品件，应及时清洗并妥善保存，严防损伤成品件表面，特别是配合面、基准面应采取特殊措施保护；制造中应避免钢板、钢管表面的机械划伤。

5 不锈钢制造过程清洁要求

本套管式换热器全部结构为奥氏体不锈钢部件，为防止在制造和安装时(包括存放、运输和装卸阶段）受到污染，应采取预防措施。用于不锈钢加工前，工具应清洗、除油且避免使用铁素体不锈钢；切割工具应采用碳化钨工具；手工装配工具应采用不锈钢或铬帆钢工具；刷子应由不锈钢或尼龙制成，并专用于刷奥氏体不锈钢：砂轮使用铝基无铁砂轮，且专用于磨削奥氏体不锈钢；用于缺陷打磨工具应仅含碳化硅、氧化铝或金刚石磨料，且磨具未使用过或仅在奥氏体不锈钢上使用过；应尽量避免奥氏体不锈钢件与碳钢件接触；工件表面的胶粘带、粘性残留物和可剥性防护漆应在工件表面成为不可接近的任何制造、检验和操作之前以及在升高设备温度的任何操作之前完全清除；装卸和安装时不应与铁素体钢制造的起重和装卸装备长时间接触。

使用清洁自来水对设备表面进行清洗；使用高压空气吹扫、白布擦拭或自然晾干的方式进行干燥；用白细布擦拭被检表面，白细布应无任何可见污染。

6 检查检验

6.1尺寸检查

本套管式换热器制造完工后，检查、复核关键尺寸，确保尺寸在图纸规定公差以内。

（1）换热管焊接后直线度误差应不超过1mm/m。

（2）换热管与套管之间同轴度误差不超过1mm。

（3）换热管之间距离误差不超过±2mm。

（4）其他零部件的尺寸检测应满足设计图纸的要求。

6.2 无损检查

对换热器接管对接焊缝、角接焊缝作渗透检查和目视检查，对支座焊缝作目视检查。渗透检查符合NB/T 47013.5 中Ⅰ级焊缝为合格，目视符NB/T47013.7 中规定为合格。

6.3 压力试验

水压试验，试验液体采用去离子水，试验的压力为0.75MPa。试验时压力应缓慢上升，达到规定试验压力后，保压时间根据容积大小保持10～30min，然后将压力降至工作压力，并保持10～30min对所有焊缝和连接部位进行检查。符合下列情况为合格：a)任何部位无可见的异常变形；b)人孔密封垫等全部连接部分应无渗漏及冒汗。

水压试验完成后行气密性试验， 试验介质为无油压缩空气或其他无油气体，试验压力0.5MPa。试验过程中，对设备外壁和焊缝进行目视检查，不允许有可见变形及漏气现象。试验后，必须排净全部积水，清除沉积物，使槽内保持清洁。液体排尽后立即用干燥无油的压缩空气（含水量≤1g/m³，含油量<10g>³）吹干，并做清洁度检查。检查完毕后使用聚乙烯塞子封闭全部接管，按要求存放。

7 结束语

套管式换热器传热效果较好，结构简单，制造较为方便。换热管的管径比较小，流动阻力相对大一些，所以，以上提及的材料控制、制造的关键点控制极为重要。当按照上述要求进行控制时，能够生产制造出满足设计性能要求的套管式换热器。

参考文献：

GB/T 151 - 2014 《热交换器》

GB/T 16702-1996 《压水堆核电厂核岛机械设备设计规范》

作者简介：王新红（1971-），女，高级工程师，1994年毕业于佳木斯工学院机械制造工艺与设备，主要从事锅炉及压力容器的工艺开发与研究工作。

通讯地址：哈尔滨锅炉厂有限责任公司工艺部

邮政编码：150046

联系电话：0451－87939216（外线）/9216（内线）