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帶膨脹節雙管板換熱器的設計問題及處理方法

點擊:1490 日期:[ 2014-04-26 22:06:26 ]
                            帶膨脹節雙管板換熱器的設計問題及處理方法                                    馬兆泰 張建 雍兆銘                   (江蘇省溧陽市云龍化工設備有限公司,溧陽213311)     摘要:介紹了帶膨脹節的雙管板液氯汽化器由于設計疏忽所產生的問題及在制造過程中的處理方法。     關鍵詞:膨脹節 雙管板換熱器 設計問題 處理方法     1 前言     某設計單位設計的帶膨脹節的雙管板液氯汽化器是用于某聚氨酯(MDI)生產線的關鍵設備,其結構見圖1。它的使用特點是管、殼程存在一定的溫差和壓差,管程和殼程內的介質不允許接觸,否則會使該設備迅速腐蝕而失效。所以,設計單位在設計圖上對殼程、積液腔和管程的耐壓試驗和致密性試驗提出了相應的要求,但對積液腔提出耐壓試驗值時疏忽了對處于殼程側的膨脹節的平面失穩應力校核。制造過程中發現如按設計圖紙要求對積液腔進行耐壓試壓,則殼程側的膨脹節會產生平面失穩。后對積液腔改為氨滲漏試驗,很好地解決了設備的原設計問題,該設備投入生產運行2年多,至今一切正常。                     2.主要技術參數     該設備屬固定管板換熱器,采用板焊結構,其中內側管板與換熱管為強度脹、外側管板與換熱管為強度焊加貼脹,換熱器由帶膨脹節的殼程筒體、管板、積液腔筒節和管箱等組成。殼程筒體、積液腔筒節和管箱均采用16MnR、管板為16MnⅢ、膨脹節為0Cr18Ni9、換熱管為20。設備屬三類中壓容器,設備凈重7070kg,其設計主要參數見表1。                     3 設計疏忽產生的問題     設計圖紙要求設備制造完畢后,按殼程、積液殼、管程順序分別進行 0.625MPa、2.1MPa、2.1MPa水壓試驗,都合格后管程及積液殼均進行1.65MPa氣密性試驗。最后,殼程和積液殼還應參照HG20584-1998附錄A“B法”進行氨滲漏試驗。在實際制造過程中,當殼程經0.625MPa水壓試驗合格后,對積液殼按殼程充水并保壓0.95MPa、積液殼水壓壓力升至1.6MPa 保壓30 分鐘,檢查內外側管頭及其他焊縫均無泄漏和異常(壓力表指示值穩定)。在這一過程中使積液腔及殼體交替升壓,維持內側管頭承受的壓力始終在小于0.65MPa范圍內。但在積液殼內壓力由 1.6 MPa 升壓至2.1MPa保壓的過程中,發現內側管頭有泄漏(積液殼的壓力表指示值有下降趨勢)。由于對外側管頭必須經2.1MPa水壓試驗,經分析首先按GB151和SW6 計算程序用1.05MPa 試驗壓力值對殼程進行強度校核,如能滿足則對內側強度脹管頭加大脹接力,將設計圖紙原殼程水壓試驗值0.625MPa改為1.05MPa再重新對殼程進行水壓試驗。但當我們用膨脹節的實際投料厚度7.75mm代入SW6程序計算,結果是該膨脹節的平面失穩壓力為1.01MPa,即發現處于殼程側的ZDL1000-1.0-1×8×1(T)膨脹節在 1.05MPa 試驗壓力下將產生平面失穩。      4 處理方法       針對該設備處于殼程側的膨脹節不能滿足原設計對積液殼的水壓試驗要求的問題,以及當時設備除部分試驗和油漆還沒有完成外,其余已全部制造完工的實際狀況。經分析及根據我公司以往制造類似設備的經驗并征得原設計單位的同意,將該設備的試驗要求改為:a.殼程進行0.625MPa水壓試驗;b.管程進行2.1MPa水壓試驗合格后,再進行 1.65 MPa 氣密性試驗;c.對積液殼參照HG20584-1998附錄A“B法”進行氨滲漏試驗,具體采用的氨滲漏試驗參數見表2。                       采取的檢查方法為在積液殼氨滲漏試驗保壓時,將管箱卸掉及殼程僅保留一個管口敞開,分別在外側管頭和敞開管口上敷以浸漬石蕊試液的白紗布,觀察檢查用白紗布上有無紅色斑點出現,在整個保壓期間如無紅色斑點出現即為合格。     5  結論     5.1 設計管程設計壓力大于殼程壓力的帶膨脹節雙管板換熱器過程中,在確定外側管頭試驗壓力時,應全面考慮殼程各個組成元件的極限應力。     5.2 該換熱器原設計要求的試驗需7個步驟,經分析及根據我公司以往制造類似設備的經驗并征得原設計單位的同意,實際試驗僅采用4個步驟。所以,設計中對這類設備各個腔、承壓元件或密封面確定試驗壓力和試驗方法時,在保證產品質量及使用性和安全性的前提下,還應充分考慮到方便制造、檢驗等的經濟性。     5.3 本文所采用氨滲漏試驗替代液壓試驗的方法僅適用于特定的條件,至于選用怎樣的氨滲漏試驗壓力、氨濃度、保壓時間能替代多少壓力的液壓試驗,還有待進一步探討。
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