螺纹锁紧环换热器
摘要本文结合检修过程，简要阐述了高压螺纹锁紧环换热器的拆装程序，着重分析了检修中存在的几个主要问题及可采取的相应措施；并计
算了如何确定管、壳程垫片螺栓预紧力。
关键词高压螺纹锁紧环换热器结构特点问题对策
1 概述
在炼油厂使用的换热器结构形式较多，但最常用的是普通大法兰联接型式的换热器。该换热器具有结构简单、拆卸方便、易于密封等优点。但随着装置的大型化，所需换热器的尺寸也越来越大，尤其是在加氢裂化、加氢脱硫等装置上用于高温高压并含有氢和硫化氢介质场合的换热器，首先要解决在如此苛刻条件下的密封问题。为了解决密封问题，这种形式的换热器管、壳程法兰将变得很厚，其紧固螺栓也随之明显增大，这不仅给紧固、拆卸带来了很大的困难，既不便于维修，又难以保证不漏，并且大大增加了金属材料的耗量。所以，具有密封可靠、结构紧凑、维护简单而且又能及时解决运行中出现的泄漏问题的螺纹锁紧环式换热器应运而生，并广泛地应用在加氢裂化和加氢脱硫等装置中。
2 螺纹锁紧环换热器的结构特点
螺纹锁紧环换热器的密封结构最早是由美国Chevron公司和日本千代田公司共同开发研究成功的，我国已有十几套加氢装置使用这种换热器。此换热器的管束多采用U形管式，它的独到结构在于管箱部分。该换热器可分为两类：即H-H型和H-L型，H-H型适用于管壳程均为高压的场合；H-L型适用于壳程为低压而管程为高压的场合［1］。本文重点介绍H-H型螺纹锁紧环换热器，它的基本结构如图1所示。
图1 H-H型螺纹锁紧环换热器基本结构图
管箱中：1、管板；2、壳程垫片；3、隔板箱；4、填料；5、填料压盖；6、内法兰；7、三合环；8、内法兰螺栓；9、管程垫片；10、垫片压板；11、外压环；
12、外圈压紧螺栓；13、外圈顶梢；14、螺纹锁紧环；15、管箱盖板；16、内圈压紧螺栓；17、内压环；18、支撑圈；19、内套筒。
3 螺纹锁紧环换热器的检修程序
3.1 拆除程序及注意事项
(1)做好准备工作。如：放好专用升降台、拆去妨碍检修的物件或视情况进行中和清洗等等。
(2)在壳体和头盖组件上作好测量标记，并用深度游标卡尺测量螺纹锁紧环端面到管箱盖板端面的距离及螺纹锁紧环端面到壳体端面的距离，并认真记录。
(3)拆卸头盖组件上的螺栓。
(4)将盖夹具固定在头盖组件上，并检查是否稳固；再把平衡重装在相应位置上。
(5)拆卸螺纹锁紧环等头盖组件。注意：在松开过程中，若发现紧力变大应及时检查，并调节专用升降台和换热器壳体的对中性。
(6)小心拆下内、外压环。
(7)拆下垫片压板。注意：不要碰撞壳体螺纹。
(8)装上专用螺纹保护罩，取出管程密封垫片，并认真检查密封面。
(9)拆下内套筒和支撑圈。
(10)在内法兰组件和隔板箱端面上作好标记后，测量三合环到隔板箱端面的距离的测量点，并认真记录。
(11)用扭矩板手拆下内法兰螺栓，并记录各个螺栓的残余力矩。
(12)拆下三合环、内法兰。注意：在拆三合环时，应防止“三合环”的一部分坠落受损伤人。
(13)拆卸管箱上盖板、填料部件。
(14)拆出隔板箱。
(15)抽出管束。抽芯时，应十分谨慎小心，密切注意各部间隙，并始终保持管束处在水平位置。当管束在通过螺纹保护罩时，要注意是否受阻，并必须保证管束滑板末端将要越过垫片槽时，整个管束即被吊起。注意：管束和抽芯机起吊
前，必须提前做好钢丝绳的安全分析。
(16)拆下壳程垫片，认真检查密封面。
(17)清洗。清洗部位应包括壳体内表面，壳体管箱段内表面，螺纹表面，垫片槽等各密封面，螺纹锁紧环、管束、隔板箱等各内件。
(18)理化检验：
①对壳体堆焊层，管板堆焊层，各接管等部位进行各种无损检测；
②对垫片槽、管板密封面、垫片压板密封面等部位应认真进行检查；
③对螺纹锁紧环外螺纹和壳体内螺纹要认真检查。
3.2 安装程序
螺纹锁紧环换热器的安装步骤基本上与其拆卸过程相反。
4 检修中可能出现的主要问题和处理方法
4.1 内、外压紧螺栓拧不出或拧断
4.1.1 原因分析
(1)管箱内件和管箱、壳体材质搭配不当。在高温作用下，导致各内件在轴向的变形量不一致，小的温差使螺栓与结合面之间磨损、出现凹坑，大的温差致使螺栓变形。
(2)螺纹摩擦副丝扣较长，加上所配丝扣是细牙螺纹，只要某一处出现变形或错位，或者在上紧不畅的情况下，若此时加大扭矩，都会使丝扣出现乱扣现象。
4.1.2 处理方法
(1)如果部分压紧螺栓在拧松的情况下拧断，这并不影响锁紧环和头盖的拆卸，可在头盖拆下后用机加工处理。
(2)如果在螺栓断的时候螺栓还未拧松，只能在现场用枪钻和磁座钻把断螺栓取出。但在施工时不能破坏螺栓孔，且在安装前，所有螺孔都要重新攻丝。4.2 内法兰螺栓拧不出或拧断
4.2.1 原因分析
(1)螺栓设计不合理。即螺栓头部没有顶柱，内法兰螺栓在各种轴向力的作用下，头部容易墩粗或弯曲。
(2)内法兰螺栓与内法兰、三合环材质搭配不好，在高温作用下变形咬死。
4.2.2 处理方法
由于螺栓是通过三合环上的螺栓孔再拧在内法兰上的，所以必须要把埋在三合环孔内的螺栓头处理掉。可根据实际情况采取不同方法：
(1)把三合环孔内的断螺栓用钻机打掉，但由于内部空间狭小，工作难度较大，故应根据现场实际情况采用合适的作业方法及保护措施，并且要根据丝扣的损害情况，进行堆焊或重新攻丝。
(2)用气割或等离子切割破坏三合环，从内缘把三合环割穿，再把螺栓割平，就可取出三合环和内法兰，但这需要更换三合环。
(3)将所有内法兰螺栓头部丝扣车小为缩径光杆，避免螺栓头部墩粗或弯曲。
4.3 锁紧环螺纹拧不开或半路咬死
4.3.1 原因分析
(1)部分外圈压紧螺栓无法拆卸，致使螺纹锁紧环不能自由旋出。
(2)螺纹丝扣较长，如某一部分有杂物或出现变形，就会出现卡涩现象。
(3)螺纹锁紧环直径大，偏重，专用拆卸工具现场操作较难，加上人为调节、测量误差，致使螺纹锁紧环与壳体在拆卸过程中不能一直保持较好的同心度和垂直度。
4.3.2 处理方法
(1)可在管箱壳体外包上电加热器加热使壳体膨胀；或在专用松紧杆上用千斤顶助力。
(2)当螺纹锁紧环旋出和旋进过程中发现有意外卡滞现象时，要及时查找原因，调整同心。可进行几次正反旋动，并加润滑油，以消除毛刺；如果卡滞越来越严重，在适当提高螺纹锁紧环外圈上的力还不能松动时，要重新进行壳件加热并在允许范围内适当增加加热温度，使壳体膨胀，再旋出；如果仍然不能旋出，可将锁紧环外圈上的力增加到10～20吨，直至旋出。
5 管、壳程垫片螺栓预紧力的确定
管、壳程垫片密封是整个螺纹锁紧环换热器检修的关键。由于管、壳程垫片都采用“W”基本形缠绕垫，在螺栓预紧力均匀地作用于垫片的前提下，加大螺栓预紧力，不仅能使垫片变形，而且能缩小垫片材料中的毛细管，操作时还能使垫片残留较大的密封比压，从而保证良好的密封状态。但如果螺栓力过大，造成
垫片产生过大的塑性变形，则会使缠绕垫失去密封效果。因此，如何把握管、壳程垫片螺栓预紧力的数值，是检修的关键。笔者以如下计算作为实际预紧力参考值(以镇海炼化加氢裂化装置E303为例)。
5.1 壳程垫片预紧力数值的计算
（1）内法兰螺栓预紧力的计算
预紧时，螺栓载荷等于垫圈所需预紧力：
W1 =π×D c×B×Y (1) 操作时，螺栓载荷等于管板两侧由差压引起的轴向力P1与垫片工作时的反力G（数值上等于操作时垫片密封所需的预紧力）之和：
W2 = P1 + G ＝π/4×D c2×P＋2×π×D c×B×m×P (2) 式（1）、（2）中：
D o ——垫片实际外径，mm ，D o = 968mm ；
N ——垫片实际宽度，cm ，N = 1.9cm ；
B o ——垫片有效密封宽度，cm ，B o = N/2 = 0.95cm ；
B——垫片计算密封宽度，mm ，B =（0.6×B o）1/2 = 0.755cm =
7.55mm ；
D c ——垫片压紧作用的计算直径，mm ，D c = D o–2×B = 952.9mm ；
Y ——垫片的密封比压，MPa，Y = 68.9MPa ；
m ——垫片系数，m = 3 ；
P ——操作差压，MPa，P = 4.5MPa ；
P1 ——管板两侧由差压引起的轴向力，N，P1 =π/4×D c2×P = 3145000N ；
G ——垫片工作时的反力，N，G = 2×π×D c×B×m×P = 598000N ；则，预紧时的螺栓载荷：
W1 =π×D c×B×Y = 1526000N
操作时的螺栓载荷：
W2 = P1 + G = 3743000N
根据上述计算，W2＞W1，故取W2为螺栓的计算载荷。
那么，单个螺栓的预紧力：
F = W2 / N1 （3）
式（3）中：
W2 ——操作时的螺栓载荷，N ，W2 = 3743000N ；
N1 ——内法兰螺栓的数量，个，N1 = 44 个；
则，单个螺栓的预紧力：
F = W2 / N1 = 85100N
在拧紧螺母时，需要克服螺纹副的螺纹力矩T1，由于螺栓头部设计成球面，单头螺栓六角头与锁紧环不接触。所以，螺栓头部的承压面力矩T3、螺母的承压面力矩T2和夹持力矩T4均可忽略不计，故拧紧力矩T等于螺纹力矩T1。在螺纹力矩的影响下，螺纹副间有圆周力F T的作用，螺栓受到预紧力F作用。
T1 = F T ×d1/2 = F×tg(ψ+ρν)×d1/2 （4）
式（4）中：
ψ——螺纹中径升角，度，ψ=arctg(np/π×d2) ；
ρν——当量摩擦角，度，ρν=arctgμ/cosα；
d1 ——内法兰螺栓的中径，mm，d1 = 32.89mm ；
n ——螺纹头数，n = 1 ；
p ——螺距，mm ，p = 3.175mm ；
np ——导程，mm ，np = 3.175mm ；
α——牙形角，度，α= 550；
μ——摩擦系数，μ= 0.2 ；
M1 ——拧紧力矩系数，取M1=tg(ψ+ρν)/2 = 0.1972；
F ——单个螺栓的预紧力，N ，F = 85100N ；
则，单个螺栓的拧紧力矩：
T = T1 = 552Nm
从上述计算可知，只要内法兰每一个压紧螺栓的上紧力矩达到552Nm，便可保证壳程密封。但考虑到一些其它因素，在实际操作中为确保壳程的密封效果，最好同时做以下几个方面的工作：
①拆卸时，在三合环、内法兰和隔板箱上作上三者原始相对角度位置标记。
②安装时，内法兰螺栓上紧力矩取计算值的1.1倍左右即为610Nm。
③安装时，在隔板箱上作顺时针方向且相隔45°的8个标记，认真测量三合环到隔板箱端面的距离，并在检修记录表上记录。
（2）内圈压紧螺栓上紧力的计算
在检修安装中，内圈压紧螺栓一般是不上紧的，采取做法是将内圈压紧螺栓先顶紧内压环后，再退半扣。在运行过程中若发现有内漏现象时，则通过上紧内圈压紧螺栓，使压紧力作用到壳程垫片上，从而达到密封效果。
在操作时，一旦发现内漏，此时内圈压紧螺栓压力等于管、壳程内压产生的轴向力P1、P2与壳程垫片工作时的反力G（数值上等于垫片操作时密封所需的总压紧力）三者之和：
W3 = P1 + P2 + G （5）
式（5）中
P1——管板两侧由差压引起的轴向力，N，上已计算P1 = 3145000N ；
G ——操作时垫片密封所需的预紧力，N，上已计算G = 598000N ；
P ——管程设计压力，Mpa，P = 16.91Mpa = 16.91N/mm2 ；
D o ——内压环的外径，mm，D o = 889mm ；
D i ——内压环的内径，mm，D i = 811mm ；
S——内压环的面积，mm2，S =π/4×（D o2- D i2）= 104091mm2 ；
P2 ——管程内压产生的轴向力，N，P2 = P×S ＝1760179N ；
则，操作时螺栓的载荷：
W3 = P1 + P2 + G = 5503179N
那么，单个螺栓的预紧力：
F1 = W3 / N2 （6）
式（6）中：
W3 ——操作时螺栓的载荷，N ，W3 = 5503179N ；
N2 ——内法兰螺栓的数量，个，N2 = 44个；
则，单个螺栓的预紧力：
F1 = W3/N2 = 125072N
那么，拧紧力矩：
T2 = F T’×d2/2 = F1×tg(ψ+ρν)×d2/2 = F1×M2×d2 （7）
式（7）中：
F1 ——单个螺栓的预紧力，N ，F1 = 125072N ；
M2 ——拧紧力矩系数，取M2 = tg(ψ+ρν)/2 = 0.194 ；
d2 ——内圈压紧螺栓的中径，mm，d2 = 29.717mm ；
则，拧紧力矩：
T = T2 = F1×M2×d2 = 721Nm
从上述计算可知：内圈压紧螺栓的上紧力肯定要大于壳程垫片在初始密封时由内法兰螺栓所加的预紧力，这是因为内圈压紧螺栓所提供的压紧力在克服由内压产生的轴向力之后，剩余的压紧力作用在壳程垫片上产生的比压还要略大于由内法兰螺栓所施加的初始密封比压值。
在实际施工中：为了消除内漏，一般是将内圈压紧螺栓的上紧力按比内法兰螺栓的预紧力大10%、20%……比例递增，直到消除内漏为止。但要注意：该压紧力递增的幅度不应过大，以免压紧力过大将垫片压至与槽一样高。
5.2 管程垫片预紧力数值的计算
计算过程基本同上5.1中的内法兰螺栓预紧力的计算过程，只不过有部分参数及在计算操作时螺栓载荷中的P1有所差异。
在计算外圈压紧螺栓的预紧力时，P4=π/4×（D c’2 - D r12）×P3（8）
式（8）中：
D c’——管程垫片压紧作用的计算直径，mm ，D c’= 1072.4mm ；
D r1 ——外压环的内径，mm ，D r1 = 1015mm ；
P3 ——操作差压，MPa，P3 = 18.0MPa ；
计算结果：外圈压紧螺栓拧紧力矩：
T = T3 = 638.24Nm
只要每一个外圈压紧螺栓上紧力矩达到638.24Nm，可保证管程密封。但考虑到一些其它因素，在实际操作中为确保壳程的密封效果，最好同时做以下几个
方面的工作：
①拆卸时，在螺纹锁紧环的端面，壳体的端面以及管箱盖板的端面作相对角度位置标记。
②安装时，外圈压紧螺栓上紧力矩取计算值的1.25倍左右，即为800Nm。
③安装时，认真测量螺纹锁紧环端面到管箱盖板端面的距离及螺纹锁紧环端面到壳体端面的距离，并在检修记录表上记录。
6 结论
（1）螺纹锁紧环换热器由于结构复杂，零部件多，装配要求高等原因，检修难度较大，必须引起足够的重视。特别是螺纹锁紧环的拆装，如果中途卡死，将会引起严重后果。所以在螺纹锁紧环安装过程中应十分重视对中精度，稍有卡住的迹象应及时检查调整，如卡住现象有严重的趋势，应果断退出，检查和修整后再重新安装。
（2）必须配置合适的专用工机具。由于换热器的零部件都有一定的重量，尤其是螺纹锁紧环，必须在专用工具的配合下才能正确定位，否则容易产生螺纹锁紧环的偏心，影响大螺纹的啮合及密封垫片的定位；在管束的拆装过程中，要使用专门的工具以保护好管箱大螺纹。
（3）螺纹锁紧环换热器安装时，要确保各零部件都能正确安装到位，并确保各零部件的安装尺寸与拆卸时各尺寸一一对应。所以，安装过程中最好是以控制各零部件与基准面的相对尺寸为主，而把螺栓上紧扭矩作为参考值。如果安装到位的话，其相对尺寸和扭矩应该是大致对应的。
（4）螺纹锁紧环换热器的检修，关键在于管、壳程垫片的安装。每圈螺栓必须对称上紧，并且按上紧扭矩的50%、80%、100%上紧，以确保垫片受力均匀。
（5）在设备运行中，发现壳程密封泄漏时，一般将内圈压紧螺栓的上紧力按比内法兰螺栓的压紧力大10%、20%……比例递增，直到消除内漏为止。但要注意：该压紧力递增的幅度不应过大，以免压紧力过大将垫片压至与槽一样高。
参考文献
[1] 韩崇仁主编.加氢裂化工艺与工程.中国石化出版社，2001
加氢装置Ω环密封高压换热器的检修工艺 杜昊，任俊杰，董秀丽，黄艳，王志坤 中国石油华北石化公司，河北任丘062552 摘要：介绍了Ω环密封高压换热器的检修工艺，对设计、使用及检修中的问题进行了分析，提出了解决办法。 关键词：Ω环，换热器，检修 加氢装置工艺介质易燃易爆，包括加氢换热器在内的主要设备在高温、高压及有氢气和硫化氢存在的条件下运行，要求设备具有很高的可靠性。加氢换热器一般设计压力7.0～20MPa、温度300～500℃,材料为15CrMoR+321或2.25Cr-1Mo+347，是石化行业中设计难度高、制造难度大的换热设备。选择何种密封结构至关重要，直接影响加氢换热器密封可靠性及制造难易程度。因此管板与管箱、壳体的密封结构成为加氢换热器结构设计最重要的环节。目前常用的换热器密封结构形式有金属环垫（八角垫、椭圆垫）密封、螺纹锁紧环、隔膜密封（盖板式密封）、Ω环密封等。 1 Ω环换热器简介 Ω环换热器的管板与管箱法兰、壳体法兰的密封采用Ω环密封结构，如图1所示，利用回转壳受压性能好的机理，设计制作Ω环密封元件；密封环与法兰、管板以角焊缝的形式连接，介质和环境完全隔绝，有效的解决了其它类型垫片可能出现的密封面失效问题，属于无垫片密封。Ω环密封结构设备主螺栓具有较小的预紧和操作载荷，减小了设备法兰与主螺栓的尺寸和重量。同钢垫圈密封结构（八角垫、椭圆垫）和螺纹锁紧环密封结构相比，Ω环密封结构兼有两者的优点，拆卸检修方便、密封绝对可靠等特点。同时具有制造简单、重量轻、造价低、占地面积小以及直径、压力、温度适用范围广的优势，特别适合在石化企业的加氢装置、重整装置以及化肥装置中推广使用。可减小设备检修强度、提高设备的可靠性，节省设备的一次性投资，具有较高的经济效益和社会效益，有着广阔的应用前景。该结构换热器国内自1996年研发至今，已在很多加氢装置推广使用。 图1 Ω环换热器结构简图
高低压螺纹锁紧环换热 器检修规程 The document was finally revised on 2021
高低压螺纹锁紧环换热器检修规程 1 主题内容和适用范围 主题内容 本篇规程了高低压螺纹锁紧环换热器检修程序、注意事项及标准等内容。 适用范围 本篇规程适用于： 高压走管程，低压走壳程的高低压螺纹锁紧环换热器的检修 2 编写修订依据 GB150-2011 《压力容器》 GB151-1999 《管壳式换热器》 《固定式压力容器安全技术监察规程》 NB/T47014-2011 《承压设备焊接工艺评定》 NB/T47015-20011 《压力容器焊接规程》 JB/T4730-2005 《承压设备无损检测》 《管壳程换热器维修检修规程》 SHS01009-2004 换热器制造技术条件 高低压螺纹锁紧环换热器图纸 3 概述 换热器结构说明 高低压的螺纹锁紧式换热器，其结构比较复杂，安装精度要求较高，工艺条件比较苛刻；同时对其拆装、检修作业也有相当特殊的要求。管程：采用紧固压紧螺栓，经顶销、压环及密封盘，将压力传递到密封盘垫片（管程垫片）而达到密封效果；壳程：采用把紧双头螺柱达到密封效果。
4．设备检修所需备件及检修工装汇总： 管箱密封垫片:1件 分程箱垫片：1件 2．螺纹锁紧环拆卸工装：1套，包括：连接板、连接螺栓螺母及配重；3．密封盘装配杆：1套 5．设备检修前准备工作 设备检修所用工具清单汇总如下：
27 渗透检测工具套 5 28 砂轮机φ100 台 2 带砂轮片、抛光片若干 29 铆工手套双20 30 口罩盒 1 31 专用油污清洗剂袋 2 检修前的准备： 正式检修时，提前对螺纹锁紧环注油孔浇注润滑油，便于检修时拆卸螺纹锁紧环。 6 螺纹锁紧环换热器的拆卸 1.对要拆检的螺纹锁紧环换热器先停车、卸压；待设备温度冷却至160℃以下时，进行浇注润滑油； 2.拆除螺纹锁紧环上压紧螺栓； .提前12小时对所拆压紧螺栓涂螺栓松动剂； .松开所有的压紧螺栓，卸下后用煤油清洗除锈后，放在指定的位置并保管好； 3.按下图所示组装螺纹锁紧环拆卸工装； .安装管箱压盖螺栓； .螺纹锁紧环拆卸工装组装好后，用吊车吊起螺纹锁紧环拆卸工装，再用导链调 整找正，并与螺纹锁紧环、压盖把好固定螺栓； .根据螺纹锁紧环、压盖、压环等重量，计算出螺纹锁紧环旋出工装所需的配重，并把好配重，如下图所示：
收稿日期:2004201222 作者简介:张保安(19602),男(汉族),辽宁抚顺人,技师,从事压力容器工艺工装设计及管理工作。 文章编号:100027466(2004)0420060203 螺纹锁紧环换热器总装试压及拆卸工装 张保安 (抚顺机械设备制造有限公司技术处,辽宁抚顺 113006) 摘要:介绍了螺纹锁紧环换热器的总装、试压过程及专用拆卸工装的使用,对螺纹锁紧环换热器使用单位的检修和其它制造同类产品的生产厂具有参考价值。关 键 词:换热器;总装试压;拆卸装置中图分类号:T Q 051.506 文献标识码:B B reech lock heat exchanger assembly and pressure test &disassembling fittings ZH ANG Bao 2an (Fushun Mechanical Equipment Manu facturing C o.Ltd.,Fushun 113006,China ) Abstract :The breech lock heat exchanger assembling and pressure test &special tools used disassembling process were intro 2 duced mainly.Reference value in the maintaining and repair of breech lock heat exchanger for other manu facturers in same product production can be provided. K ey w ords :heat exchanger ;assembling and pressure test ;disassembling device 螺纹锁紧环换热器作为高温高压换热器的1种结构形式,具有结构紧凑、耐高温、耐高压、泄漏点少等特点,若运行过程中出现泄漏,可在不停车的情况下紧固顶紧螺栓即可达到密封的要求,故被许多炼油厂的高压加氢裂化装置广泛采用。 此类设备以前都从国外进口,近十几年在消化吸收国外技术基础上已实现了该设备国产化。我厂已经按北京石化设计院和洛阳石化设计院的设计图样为镇海、锦西、兰州、大庆、金陵及上海高桥等炼油厂制造了近百台螺纹锁紧环换热器(图1),取得了很好效果。但由于使用单位检修时对其结构不甚了解,加之总装时需有一定拆装经验的人员操作,所以许多炼油厂在检修螺纹锁紧环换热器时需我厂派人指导其拆装及拆卸工装的使用。该换热器总装试压时必须配用一些专门的工装才能实现,我们经过多次改进,将原来2套支承钢管和配重物改为1套,并增加了联接板、螺纹保护筒和螺纹接头等。该工装须在吊车的配合下使用,分几步来完成总装和试压。文中介绍专用工装的使用、产品总装及最终试压。 图1 螺纹锁紧环换热器结构示图 1 安装管束 先把螺纹保护筒装在壳体内,把螺纹保护起来, 最好在螺纹加工完就把保护筒装上,防止重物磕碰划伤、电打伤和总装时擦伤螺纹,造成总装时旋合困难。该过程的安装图见图2。 (1)把拆卸工装的联接板1与管板上的工艺螺孔用螺栓紧固,然后联接支承钢管,把壳体固定在某一位置,以防止壳体与管束一起窜动。 第33卷 第4期2004年7月 石 油 化 工 设 备PETRO 2CHE MIC A L E QUIP ME NT V ol 133 N o 14 July 2004
螺纹锁紧环换热器文件编码（GHTU-UITID-GGBKT-POIU-WUUI-8968）
螺纹锁紧环换热器 摘要本文结合检修过程，简要阐述了高压螺纹锁紧环换热器的拆装程序，着重分析了检修中存在的几个主要问题及可采取的相应措施；并计算了如何确定 管、壳程垫片螺栓预紧力。 关键词高压螺纹锁紧环换热器结构特点问题对策 1概述 在炼油厂使用的换热器结构形式较多，但最常用的是普通大法兰联接型式的换热器。该换热器具有结构简单、拆卸方便、易于密封等优点。但随着装置的大型化，所需换热器的尺寸也越来越大，尤其是在加氢裂化、加氢脱硫等装置上用于高温高压并含有氢和硫化氢介质场合的换热器，首先要解决在如此苛刻条件下的密封问题。为了解决密封问题，这种形式的换热器管、壳程法兰将变得很厚，其紧固螺栓也随之明显增大，这不仅给紧固、拆卸带来了很大的困难，既不便于维修，又难以保证不漏，并且大大增加了金属材料的耗量。所以，具有密封可靠、结构紧凑、维护简单而且又能及时解决运行中出现的泄漏问题的螺纹锁紧环式换热器应运而生，并广泛地应用在加氢裂化和加氢脱硫等装置中。 2螺纹锁紧环换热器的结构特点 螺纹锁紧环换热器的密封结构最早是由美国Chevron公司和日本千代田公司共同开发研究成功的，我国已有十几套加氢装置使用这种换热器。此换热器的管束多采用U形管式，它的独到结构在于管箱部分。该换热器可分为两类：即H-H型和H-L型，H-H型适用于管壳程均为高压的场合；H-L型适用于壳程为低压而管程为高压的场合［1］。本文重点介绍H-H型螺纹锁紧环换热器，它的基本结构如图1所示。 图1H-H型螺纹锁紧环换热器基本结构图 管箱中：1、管板；2、壳程垫片；3、隔板箱；4、填料；5、填料压盖；6、内法兰；7、三合环；8、内法兰螺栓；9、管程垫片；10、垫片压板；11、外压环；12、外圈压紧螺栓；13、外圈顶梢；14、螺纹锁紧环；15、管箱盖板；16、内圈压紧螺栓；17、内压环； 18、支撑圈；19、内套筒。 3螺纹锁紧环换热器的检修程序 3.1拆除程序及注意事项 (1)做好准备工作。如：放好专用升降台、拆去妨碍检修的物件或视情况进行中和清洗等等。 (2)在壳体和头盖组件上作好测量标记，并用深度游标卡尺测量螺纹锁紧环端面到管箱盖板端面的距离及螺纹锁紧环端面到壳体端面的距离，并认真记录。 (3)拆卸头盖组件上的螺栓。 (4)将盖夹具固定在头盖组件上，并检查是否稳固；再把平衡重装在相应位置上。 (5)拆卸螺纹锁紧环等头盖组件。注意：在松开过程中，若发现紧力变大应及时检查，并调节专用升降台和换热器壳体的对中性。 (6)小心拆下内、外压环。 (7)拆下垫片压板。注意：不要碰撞壳体螺纹。
螺纹锁紧环换热器结构分析 为满足现有催化混合柴油产品质量升级的需要，我厂新建35万吨/年柴油加氢改质装置，采用加氢改质、异构降凝组合工艺技术，在降低柴油凝点的同时，降低柴油硫含量和密度，提高十六烷值，并保证较高的柴油收率，以期效益最大化。但是柴油加氢工艺具有高温、高压、临氢、易燃、易爆和腐蚀性强的特点，为保证装置“安、稳、长、满、优”的运行目标，设备运行的可靠性显得尤为重要。 加氢装置苛刻的操作条件下，设备的密封问题至关重要。在高压条件下的换热器，如果采用普通的法兰式换热器，其管壳程法兰将变得非常厚，紧固螺栓直径也随之增加很大，给设备的紧固、拆卸带来了很大的困难，既不便于维修，又难以保证不漏，并大大增加昂贵金属材料的消耗。为了解决这些问题，加氢装置高压部位通常选择螺纹锁紧环式换热器。它具有密封合理，结构紧凑、维护简单的特点，其管箱用大型螺纹锁紧环承担全部压力，压紧垫片的螺栓只提供垫片压紧力，改变了普通换热器两个大法兰和一套螺栓、螺母组成的密封结构。而且在运行过程中如果出现泄漏时，也不必停车，只需紧固外面的压紧螺栓即可达到密封要求。其最大优点是可在带压的情况下排除泄漏，实现密封力和内压力由不同零部件承担。 1、设备结构特点及密封原理 螺纹锁紧环换热器有两种结构形式，为H-L型（高-低）和H-H 型（高-高）。两种换热器结构立体图如下：
图1 H-L型管箱结构图2 H-H型管箱结构1）、H-L型，即高-低压型，是指管程为高压，壳程为低压型螺纹锁紧环换热器。由于管壳程压差通常较大，将管板与管箱壳体制成一体，使得管壳程之间的密封由焊接而形成，确保密封的可靠性。 注：1-管箱壳体；2-螺纹锁紧环（承压环）；3-防护罩；4-密封盘；5-波齿垫；6-压环；7-管箱盖板（压盖）；8-顶销；9-压紧螺栓；10-定位销。 H-L型换热器管箱结构主要包括螺纹锁紧环、管箱盖板、密封盘、防护罩、顶销、压紧螺栓、压环组成。从其结构上我们可以看出，管程高压介质所带来的轴向力通过防护罩3、密封盘4、和管箱盖板7
高低压螺纹锁紧环换热器检修规程 1 主题内容和适用范围 1.1 主题内容 本篇规程了高低压螺纹锁紧环换热器检修程序、注意事项及标准等内容。 1.2 适用范围 本篇规程适用于： 高压走管程，低压走壳程的高低压螺纹锁紧环换热器的检修 2 编写修订依据 2.1 GB150-2011 《压力容器》 2.2 GB151-1999 《管壳式换热器》 2.3 《固定式压力容器安全技术监察规程》 2.4 NB/T47014-2011 《承压设备焊接工艺评定》 2.5 NB/T47015-20011 《压力容器焊接规程》 2.6 JB/T4730-2005 《承压设备无损检测》 2.7 《管壳程换热器维修检修规程》 SHS01009-2004 2.8 换热器制造技术条件 2.9 高低压螺纹锁紧环换热器图纸 3 概述 3.1换热器结构说明 高低压的螺纹锁紧式换热器，其结构比较复杂，安装精度要求较高，工艺条件比较苛刻；同时对其拆装、检修作业也有相当特殊的要求。管程：采用紧固压紧螺栓，经顶销、压环及密封盘，将压力传递到密封盘垫片（管程垫片）而达到密封效果；壳程：采用把紧双头螺柱达到密封效果。 4．设备检修所需备件及检修工装汇总： 4.1管箱密封垫片:1件 4.2分程箱垫片：1件 2．螺纹锁紧环拆卸工装：1套，包括：连接板、连接螺栓螺母及配重； 3．密封盘装配杆：1套 5．设备检修前准备工作
检修前的准备：5.2 正式检修时，提前对螺纹锁紧环注油孔浇注润滑油，便于检修时拆卸螺纹锁紧环。 螺纹锁紧环换热器的拆卸6 进行160℃以下时，1.对要拆检的螺纹锁紧环换热器先停车、卸压；待设备温度冷却至浇注润滑油；拆除螺纹锁紧环上压紧螺栓；2. 小时对所拆压紧螺栓涂螺栓松动剂；提前122.1. 2.2.松开所有的压紧螺栓，卸下后用煤油清洗除锈后，放在指定的位置并保管好；按下图所示组装螺纹锁紧环拆卸工装；3.
高压螺纹锁紧环换热器结构分析及泄漏处理 卜敬伟 （中国石油化工股份有限公司镇海炼化分公司浙江宁波 315000） 摘要：本文介绍了加氢裂化装置高压螺纹锁紧环换热器的结构和工作原理，分析了气密阶段换热器泄漏的原因，并对改进后的安装方案做了详细介绍。 关键词：高压螺纹锁紧环换热器泄漏密封原理处理方法 高压螺纹锁紧环换热器因其可靠的密封性能被广泛用于石油化工行业。加氢裂化换热器E304为典型的H-H型螺纹锁紧环换热器。2013年8月加氢裂化装置检修结束，进入开工氮气气密阶段，当压力升至0.4MPa时，该换热器附近发出刺耳的气流声，经现场排查发现换热器检漏孔处氮气大量泄漏，气密被迫停止，系统泄压，换热器打开检修。 1 E304内部结构及主要技术参数 加氢裂化换热器E304为H-H型螺纹锁紧环换热器，其内部结构和密封原理见图1。 1-管板；2-壳程垫片；3-管板；4-外壳；5-分程箱；6-垫环；7-内法兰；8-三合环；9-内法兰螺栓；10-支撑圈；11-管程垫片；12-密封盘；13-外压环；14-内压环；15、16-顶销；17-外圈压紧螺栓；18-内圈压紧螺栓； 19-螺纹锁紧环；20-检漏孔；21-内套筒；22-隔板箱；23-填料函；24-分程箱盖板 表1 E304技术参数表 设备位号设备名称 介质设计压力/MPa 设计温度/℃ 壳程管程壳程管程壳程管程 E304 反应流出物/冷原料油换热器原料油反应流出物19.6617.90215 240 2 H-H型高压螺纹锁紧环换热器的密封原理 （1）管壳程之间密封 图1 E304换热器头部结构图
管箱的密封是通过壳程垫片2、管板3、隔板箱22、内法兰7、三合环8、内法兰螺栓9来实现的。 内法兰7上有许多丝孔，每个丝孔都有一颗单头螺栓。当把螺栓向里拧紧时，顶在隔板箱22上，当继续拧紧螺栓时，内法兰7会产生一个向后退的趋势。但后退趋势被三合环8顶住，由于三合环8被卡在槽内不能后退，便会给内法兰螺栓9一个向前的力。这样在拧紧内法兰螺栓9时，只会产生一个向前的推力，把隔板箱22和管板3向前推进，使壳程垫片2得到一定的比压，从而起到密封的作用。 E304管程介质为反应流出物，壳程介质为原料油，壳程压力高于管程，因此管板3两侧存在由压差引起的轴向力，其轴向力的传递过程为： 管板3→隔板箱22→内法兰螺栓9→内法兰7→三合环8→外壳4 由于管板两侧的压差不大，故用直径较小的螺栓就能通过隔板箱22和管板3均匀的压在壳程垫片2上，从而避免管程和壳程之间的窜漏。 （2）管箱的密封 管箱的密封是通过管程垫片11、密封盘12、外压环13、顶销15、外圈压紧螺栓17、螺纹锁紧环19来实现的。 当拧紧外圈压紧螺栓17时，顶销15就会往里推进，顶在外压环13上，这时会产生一个反作用力使螺纹锁紧环19有向后退的趋势。由于螺纹锁紧环19是用螺纹固定在外壳4上的，外壳就会给螺纹锁紧环一个向前的作用力，所以在拧紧外圈螺栓19时，只会产生一个向前的作用力，紧紧的压在密封盘12和管程垫片11上。由于管程垫片11的接触面积较小，产生的比压较大，因此能起到较好的密封作用。 由于管箱内压力很高，内外两侧的压差很大，会产生指向外侧的轴向力，管箱轴向力的传递过程为： 分程箱5→内套筒21→密封盘12→管箱盖板25→螺纹锁紧环19→外壳4 可见，在高温环境下，内压力产生的轴向力最终由螺纹锁紧环19和外壳4来承受。拧紧外圈压紧螺栓17仅仅是为了保证垫片有足够的密封比压。此外，外圈压紧螺栓17的压力又可以通过外压环13和密封盘12均匀地压在管程垫片11上，因此，用直径较小的螺栓即可得到很大的密封比压，从而获得理想的密封效果。 3 螺纹锁紧环换热器优点 （1）密封性能可靠，压紧螺栓直径较小 无论是管壳程之间压差产生的轴向力，还是管箱内流体对管线盖板的静压力产生的轴向力，最终都由换热器外壳和螺纹锁紧环来承受，压紧螺栓只是提供垫片密封所需的比压，因此使压紧螺栓的直径大大减小。 （2）操作过程中发现泄漏不必停车，可带压紧漏。 当管程和壳程之间发生窜漏时，只需拧紧内圈压紧螺栓即可，力的传递过程如下：内圈压紧螺栓18→顶销16→内压环14→支撑圈10→内套筒21→ 隔板箱22→管板3→壳程垫片2 当管箱泄漏时，只需拧紧外圈压紧螺栓即可，力的传递过程如下： 外圈压紧螺栓17→顶销15→外压环→密封盘→管程垫片11 （3）泄漏面少
管程高压换热器的优化设计 高亚娟，李保志，张作为 （大庆石化公司检测公司，黑龙江大庆163714） 摘要：管程高压换热器在不选用螺纹锁紧环换热器的前提下，只能选择平盖特殊高压管箱，这 种管箱结构特殊，其他受压元件为常规结构；管板强度校核计算采用解析应力分析法，假设条 件少，能够准确反映强度指标，其他受压元件计算按照GB/T 151-2014标准设计。 关键词：高压换热器；高压特殊管箱；f型管板；平盖 热油—三元溶液换热器是油田三次采油关键设备，利用壳程的高温三元溶液加热管程内的原油，高温侧在壳程，高压侧在管程，该换热器选型为D型高压管箱、E型壳体型式和U 形管换热器。原来引进的日本设备是按照ASME规范设计的，改用GB/T 151-2014设计，由于国产材料安全系数低，相应的许用应力大，因此，国产化设计后，相应的壁厚很大程度的减薄，强度校核通过。 特殊高压管箱的计算采用应力分析方法，相对建模模拟软件来说，这种应力分析方法是解析法[1，2]，该方法的应力分析，减少了很多假设，因此更为准确。 1 设计条件 热油—三元溶液换热器的设计数据见表1。 表1 换热器的设计数据 项目壳程管程 设计压力/MPa 0.4 17.9 设计温度/℃340 200 介质三元溶液原油 直径/mm 355.6400 程数 1 2 2 结构设计 2.1 管箱结构 该换热器的特点就是管程高压，采用特殊高压管箱，因为换热器直径不大，所以没有采用螺纹锁紧环[3~5]封闭管箱，采用平盖加金属环垫片封闭管箱，小直径条件下，这种管箱与螺纹锁紧环管箱重量相差不多，计算经验成熟。 管箱的分程隔板结构可以承受冲击，直接承受冲击的平板总长度只有260 mm，宽400 mm，周边焊接，悬臂端用环板拉筋，结构见图1。 图1 分程隔板结构 2.2 管板结构 管板采用f型管板，与管程筒体连接，加工过渡段，管板与壳程法兰连接，设计成凸缘法兰结构，结构见图2。
螺纹锁紧环式换热器介绍 目录 一、概述 二、螺纹锁紧环式换热器制造简述 三、螺纹锁紧环式换热器简明工艺流程图 一、概述 1．简要说明 螺纹锁紧环式换热器是当前世界先进水平的热交换设备, 国内外大型炼油企业在加氢裂化和重油加氢脱硫装置中一般均采用此种形式换热器。它具有结构紧凑, 泄漏点少,密封可靠, 占地面积小, 节省材料的特点. 一旦运行过程中出现泄漏点, 也不必停车,紧固内、外圈顶紧螺栓即可达到密封要求。但结构复杂,机加工量大, 装配复杂,拆卸需要借助专用工装,随着炼油规模及装置大型化及其装置的更新、增加,对此类设备的年需求量日增。以往此类设备, 均依赖从日本、美国及意大利进口, 国家每年需支付大量外汇, 故早在“七五”期间, 国家将其列入国产化攻关项目, 由中石化总公司、原机械部组织, 洛阳设计院与兰石厂联合攻关。最初,通过引进、吸收、消化国外技术及意大利IMB公司合作生产的方式, 为镇海炼厂“80万吨/年加氢裂化装置”生产出两台(重叠为一组) “H--H”型螺纹锁紧式换热器。在此基础上,又进行了联合攻关的第二步, 即完全国产化一台, 此台也用于此装置中。这三台换热器, 在镇海炼厂未停车运行三年多后进行设备检修至今运行正常, 证明其质量是有保证的。此三台换热器的制造成功, 标志着此类换热器整体制
造功关目的已基本达到, 从设计到制造, 已具备国产化的条件。双壳程螺纹锁紧环高压换热器为九十年代国外新一代高科技产品。八十年代中期,各制造厂家就在开发研究“双壳程螺纹锁紧环高压换热器”上投入了较大的人力、物力, 从材料的采购，结构设计，制造工艺及质量控制等方面进行了大量的工作, 并制定出科学合理可操作的制造工艺方案。此类设备主体材料的焊接和内壁不锈钢层的堆焊,其工艺已相当成熟。单个筒体环缝坡口均采用立车加工，以保证组装后的直线度。为了保证两大段组装后达到图纸的要求, 在两大段对接端口设计了自动定心工装, 大螺纹加工是本设备制造非常重要的一环,各制造公司设计了专用测量工具及样板,编制了专用加工工艺和检检方法,采用了大型数控镗铣床加工, 保证大螺纹一次加工成功,换热管与管板贴胀,采用新开发出的液压涨管技术进行涨结,管壁无机械损伤和减薄, 提高了管壁抗腐蚀能力, 并且大大便利了内部施工,降低了劳动强度. 安装管箱内件, 采用新设计旋螺纹工装旋入大螺纹, 确保螺纹环旋到位.这充分说明国内制造厂有条件，有能力制造开发更高参数更新结构的双壳程螺纹锁紧环高压换热器。八十年代,此设备在石油行业一直为国外进口产品,国内于1989年在国内首家与意大利IMB合作为镇海炼油厂成功生产了三台螺纹锁紧环高压换热器，填补了国内制造领域的空白, 此后又先后为辽化、武石化、天津炼厂、长岭炼厂、镇海炼化等单位提供了近150台此类设备. 产品质量完全可替代国外进口。 2. 遵守执行的主要标准规范
螺纹锁紧环式换热器 雷永飞加氢车间 摘要：螺纹锁紧环式双壳程换热器以其较高的换热效率、可靠的安全系数和简单的在线修理功能，非常适合在高温、高压和临氢环境下使用。本文主要介绍了中国石化股份有限公司上海高桥分公司炼油事业部“十五”二期重点建设项目140万吨/年加氢裂化装置选用的螺纹锁紧式双壳程换热器的结构、材料、制造过程以及检验方法等特点。 关键词：螺纹锁紧环式换热器 2.25Cr-1Mo 双壳程加氢裂化 1序言 换热设备在炼油和化工生产中占据着重要的地位，它不仅能为生产过程提供必要的工艺条件，而且为减少能源消耗、降低生产成本起到了重要的作用。可是随着生产技术的发展，人们对设备安全运行和换热器的换热效率的要求逐步提高。传统的管壳式换热器已经逐渐不能满足在高温、高压条件下的生产需要。中国石化上海高桥分公司炼油厂1400kt/a加氢裂化装置在设计阶段，根据同类型装置的考察和本装置的生产需要选用了具有较高换热效率、优良在线修理形式的一种新型换热器——螺纹锁紧环双壳程换热器。
中石化高桥分公司炼油事业部1400kt/a加氢裂化装置是该厂适应生产需要和市场需求而建设的“十五”二期重点项目之一，该装置采用中石化集团抚顺石油化工科学院（FRIPP）开发的3936和3976单段双剂串联一次通过的加氢裂化工艺，由北京设计院设计。装置计划于2004年4月建成，2004年6月正式投产。该装置共选用了6台螺纹锁紧环式换热器（都为高压换热器）。其中，E3101/A、E3101/B 和E3103都采用了壳程筒体和管程筒体整体高压的整体式，而E3102、E3104和E3107因为管程压力较高而壳程压力较低采用了壳程筒体和管箱筒体采用螺栓连接、管板和管箱一体的分体结构形式。 2介绍 2.1结构特点 2.1.1整体式螺纹锁紧环换热器 这种换热器适用于管程和壳程同为高压的介质，管箱同壳程介质共用一个壳体，壳程侧顶端为封头，管箱端部用螺纹承压环旋入，就像一个大的丝堵旋入管箱内。管箱与壳程筒体焊接为一个整体，所有的内构件都封装在同一壳体内部，减少了密封点降低了泄漏的可能性。与法兰式换热器相比其最大的一个特点就是该换热器把管箱侧承受的巨大的压力传递到了螺纹锁紧环上，而压紧螺栓只要提供垫片密封所需要的压紧力。一旦发生泄漏只要调节压紧螺栓就可以压紧垫片。而法兰式换热器主螺栓要承受内压和压紧力的两种负荷，使得在相同压力下设计出来的换热器螺栓和螺母非常粗大，法兰面非常厚，不仅体积要比螺纹锁紧环大好多而且一旦发生泄漏很难进行紧漏。 从图1可以看出，该换热器从管板右侧从里向外主要零件分别为：
螺纹锁紧环换热器检修存在问题及对策 茂名炼化股份有限公司 苏国柱 摘要：某厂的两套加氢装置使用了由国外设计、制造的H—H型螺纹锁紧环换热器，由于设计不合理，在停车对换热器进行拆装时，出现了外圈螺栓粘结、螺纹锁紧螺纹损坏、内法兰螺栓拆卸困难和密封泄漏等问题，通过采取改变螺栓结构和改进拆装程序与方法等措施，完成对换热器的检修，也方便换热器以后的拆装检查。 关键词：螺纹锁紧环高压换热器拆卸问题改进 1 前言 加氢裂化装置和渣油加氢脱硫装置的高压换热器均为螺纹锁紧环式换热器，这种结构型式的换热器最初是由美国雪弗龙公司开发设计的。其管箱用大型螺纹环承担全部压力，省掉了传统换热器两个大型法兰和相应的一套重型螺栓、螺母，因此其体积小、结构紧凑；另外从密封角度上讲，压紧垫片的螺栓只承受垫片压紧力，与换热器内压力几乎无关，且运行过程中出现泄漏时，也不必停车，只需紧固外面的螺栓即可达到密封要求，因此其结构是合理的，密封有保证，操作安全可靠。但螺纹锁紧环式换热器的结构比较复杂，内构件多，装配复杂，拆装需要借助专用工装。加氢裂化装置和渣油加氢脱硫装置的高压换热器的结构基本相同，但也存在差异之处，本文介绍了高压换热器的结构特点，并就两套装置的换热器在检修过程存在问题进行阐述，并提出处理办法。 2 换热器的操作条件 两套装置的换热器的操作条件见表1、2。
以渣油加氢装置的高压换热器为例，以下简单介绍高压换热器的结构形式。 3.1 管箱结构 管箱的结构详见图1。 图 1 管箱结构图 3-管箱 4-管板 5-壳侧垫片 7-分程隔板套圈 9-内法兰 10-内法兰螺栓 11-三合环 12-内套筒13-垫片压板 14-管箱垫片 15-管箱盖 16-压环 17-内圈螺栓 18-固定环 19-螺纹锁紧环20-外圈螺栓21-换热管子 22-检漏口 3.2 管箱结构的特点 ⑴、管程压力的传递过程：管程内的压力所产生的轴向力，由管箱盖（15）通过螺纹锁紧环（19）的外螺纹和管箱（3）的内螺纹啮合，传递给管箱体。 ⑵、壳程压力的传递过程：管板（4）两侧压差产生的轴向力，由管板通过分程隔板套圈（7）、内法兰螺栓（10）、内法兰（9）、三合环（11）传递给管箱。 ⑶、管程密封结构：由管箱垫片（14）、垫片压板（13）、固定环（18）、外圈螺栓（20）、管箱盖（15）所组成。调节外圈螺栓的力矩，密封比压随着改变，从而达到控制密封的目的。
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螺纹锁紧环换热器 摘要本文结合检修过程，简要阐述了高压螺纹锁紧环换热器的拆装程序，着重分析了检修中存在的几个主要问题及可采取的相应措施； 并计算了如何确定管、壳程垫片螺栓预紧力。 关键词高压螺纹锁紧环换热器结构特点问题对策 1 概述 在炼油厂使用的换热器结构形式较多，但最常用的是普通大法兰联接型式的换热器。该换热器具有结构简单、拆卸方便、易于密封等优点。但随着装置的大型化，所需换热器的尺寸也越来越大，尤其是在加氢裂化、加氢脱硫等装置上用于高温高压并含有氢和硫化氢介质场合的换热器，首先要解决在如此苛刻条件下的密封问题。为了解决密封问题，这种形式的换热器管、壳程法兰将变得很厚，其紧固螺栓也随之明显增大，这不仅给紧固、拆卸带来了很大的困难，既不便于维修，又难以保证不漏，并且大大增加了金属材料的耗量。所以，具有密封可靠、结构紧凑、维护简单而且又能及时解决运行中出现的泄漏问题的螺纹锁紧环式换热器应运而生，并广泛地应用在加氢裂化和加氢脱硫等装置中。 2 螺纹锁紧环换热器的结构特点 螺纹锁紧环换热器的密封结构最早是由美国Chevron公司和日本千代田公司共同开发研究成功的，我国已有十几套加氢装置使用这种换热器。此换热器的管束多采用U形管式，它的独到结构在于管箱部分。该换热器可分为两类：即H-H型和H-L型，H-H型适用于管壳程均为高压的场合；H-L型适用于壳程为低压而管程为高压的场合［1］。本文重点介绍H-H型螺纹锁紧环换热器，它的基本结构如图1所示。
150万吨加氢裂化装置螺纹锁紧环换热器在运行和检修过程中的问题及对策 周纪武 (中国石油化工有限公司金陵分公司，江苏南京) 摘要：结合150万吨/年加氢裂化装置高压换热器的检修，着重分析了检修和运行中存在的主要问题，并针对问题提出了相应措施，方便以后换热器的拆修检查。 关键词：高压换热器；检修；主要问题；相应措施 1前言 在炼油厂使用的换热器结构形式较多，最常用的是普通大法兰连接形式的换热器。随着装置的大型化，尤其是在加氢裂化、加氢精制等装置上用于高温高压并含有氢和硫化氢介质场合的换热器，首先要解决在如此苛刻条件下的密封问题。为了解决密封问题，这种形式的换热器管、壳程法兰将变得很厚，其紧固螺栓也随之明显增大，给紧固、拆卸带来了很大困难，既不便于维修，又难以保证不漏，并且大大增加了金属材料的耗量。所以，具有密封可靠、结构紧凑、维护简单而且又能及时解决运行中出现泄漏问题的螺纹锁紧环式换热器便应运而生，其管箱用大型螺纹锁紧环承担全部压力，省掉了传统换热器两个大型法兰和相应的一套重型螺栓、螺母，另外压紧垫片的螺栓只承受垫片压紧力，与换热器内压力几乎无关，且运行过程中出现泄漏时，也不必停车，只需紧固外面的螺栓即可达到密封要求，因此其结构是合理的，密封有保证，操作安全可靠。但螺纹锁紧环式换热器的结构比较复杂，内构件多，装配复杂,拆装需要借助专用工装。本文就金陵石化150万吨/年加氢裂化装置高压换热器在运行和检修过程中存在的问题进行阐述，并提出处理办法。
2螺纹锁紧环换热器结构和原理 2.1结构 螺纹锁紧环式换热器的密封结构最早由美国Chevron公司和日本千代田公司共同开发研究成功的，我国已有二十几套加氢装置使用这种换热器，螺纹锁紧环式换热器管束多采用U形管式，它的结构的独到之处在于管箱部分。这种换热器可分为两类：H-H型和H-L型。H-H型适用于管程和壳程均为高压的场合；H-L型适用于壳程为低压而管程为高压的场合。螺纹锁紧环换热器的管板置于管箱筒体内，管箱压盖由螺纹承压环固定，筒体上的开孔采用整体补强结构，管束采用Ｕ型管结构可以减少密封点，管程和壳程介质是纯逆向流动。 螺纹锁紧环式换热器适用范围较广，据不完全统计，其管程设计压力为9.0～20.0MPa，壳程设计压力为2.5～20.0MPa。管、壳程的设计温度均在220～435℃。管、壳程的操作介质一般为原料、H2、油气（含H2S）等。设备公称直径一般在DN600～1600mm，设备主体材料通常选用回火脆化敏感性小，预热后可焊性良好，在高温下仍有较高的强度和较好的韧性的15CrMo合金钢。管箱内件和换热管束通常选用防腐性能优越的0Cr18Ni10Ti不锈钢。为抗H2+H2S腐蚀，在管箱侧堆焊超低碳不锈钢。堆焊层采用双层式：内侧为E309L；外侧为E347。E347有较好的抗高温H2+H2S和连多硫酸应力腐蚀的性能。 图1 H-H型螺纹锁紧环换热器结构示意 1—管板；2—壳程垫片；3—隔板套圈；4—填料；5—填料压盖；6—内法兰； 7—四合环；8—内法兰螺栓；9—管程垫片；10—垫片压板；11—外压环； 12—外圈压紧螺栓；13—外圈顶梢；14—螺纹锁紧环；15—管箱盖板；
2.4 NB/T47014-2011 2.5 NB/T47015-2001 1 2.6 JB/T4730-2005 《承压设备焊接工艺评定》 《压力容器焊接规程》 高低压螺纹锁紧环换热器检修规程 1主题内容和适用范围 1.1 主题内容 本篇规程了高低压螺纹锁紧环换热器检修程序、注意事项及标准等内容。 1.2 适用范围 本篇规程适用于： 高压走管程，低压走壳程的高低压螺纹锁紧环换热器的检修 2编写修订依据 2.1 GB150-2011 《压力容器》 2.2 GB151-1999 《管壳式换热器》 2.3《固定式压力容器安全技术监察规程》 2.7《管壳程换热器维修检修规程》SHS01009-2004 2.8换热器制造技术条件 2.9高低压螺纹锁紧环换热器图纸 3概述 3.1换热器结构说明 高低压的螺纹锁紧式换热器，其结构比较复杂，安装精度要求较高，工艺条件比较苛刻；同时对其拆装、检修作业也有相当特殊的要求。管程：采用紧固压紧螺栓，经顶销、压环及密圭寸盘，将压力传递到密圭寸盘垫片（管程垫片）而达到密圭寸效果；壳程：采用把紧双头螺柱达到密封效果。 4 ?设备检修所需备件及检修工装汇总： 4.1管箱密封垫片:1件 4.2分程箱垫片：1件 2 ?螺纹锁紧环拆卸工装：1套，包括：连接板、连接螺栓螺母及配重； 3. 密圭寸盘装配杆：1套 5 ?设备检修前准备工作
5.2检修前的准备： 正式检修时，提前对螺纹锁紧环注油孔浇注润滑油，便于检修时拆卸螺纹锁紧环。 6螺纹锁紧环换热器的拆卸 1. 对要拆检的螺纹锁紧环换热器先停车、卸压；待设备温度冷却至160C以下时，进行浇注润滑油； 2. 拆除螺纹锁紧环上压紧螺栓； 2.1. 提前12小时对所拆压紧螺栓涂螺栓松动剂； 2.2. 松开所有的压紧螺栓，卸下后用煤油清洗除锈后，放在指定的位置并保管好； 3. 按下图所示组装螺纹锁紧环拆卸工装；