双管板与单管板换热器的区别
从结构、用途、制造等方面比较了双管板换热器和单管板换热器。同单管板换热器相比，双管板换热器管程壳程间泄漏概率低得多；受力状况更好。从结构看，双管板换热器采用固定管板式结构，管束不能抽出清洗。实际使用表明，采用机械胀管法制造的双管板换热器，可以满足使用要求。
1.双管板换热器
0.66 Mt/a乙烯制苯装置改造新上了三台双管板换热器，即汽提塔再沸器(E－607，F=213 m2)、抽提蒸馏塔再沸器(E－634，F=350 m2)和余热溶剂冷却器(E－111，F=150 m2)，它们的管程走Ⅳ．甲酰吗啉溶剂，壳程走蒸汽或水，该溶剂具有遇水发生分解的特性。
2.双管板与单管板换热器结构比较
双管板换热器采用固定管板结构，管束不能抽出清洗，单管板换热器可采用多种结构型式，管束可以抽出清洗。对于温差较大的双管板换热器，简体上可加装波纹膨胀节；而单管板换热器除可考虑简体上加装波纹膨胀节外，常采用浮头或U型管型式来补偿。
对于双管板换热器，存在二种设计理念的认识：一种认为双管板换热器用于绝对防止管壳程间介质混串的场合，设计在内外管板之间空腔上加装排液倒淋阀，供日常观察和内管板发生泄漏时排放，使得管壳程介质切实被内外二层管板隔离。这是采用双
管板结构型式的主要目的。
另一种认为双管板换热器可用于管壳程间介质压差很大的场合，设计在内外管板之间的空腔中加入一种介质，来减小管壳程间介质的压差。这和一般单管板换热器一样，不能绝对保证外管板上管口不发生泄漏。
3.双管板与单管板换器使用上的比较
单管板换热器最常见。在使用中除经常出现垫片螺栓法兰接头密封泄漏外，还会出现管板上的管口泄漏，以及焊接裂纹等。单管板换热器管板上的管口泄漏大部分出现在焊接收弧处。焊接收弧时气体未放干净，有砂眼。
双管板换热器具有内外双层管板，如果内管板管口泄漏，还有外管板防护。
单管板换热器焊接裂纹常出现在换热器简体大法兰盘锥体小端与简体结合部。这里出现问题的主要原因，一是大法兰盘锥体小端与简体结合部应力大；二是几何尺寸和形状突变，容易埋藏缺陷。
实例1，2001年11月XXX公司制苯装置国外进口的第一循环氢预热器F~04A(直径610 mm。厚度30 mm，长度3780 mm，材质13CrM04)，大法兰盘锥体小端与简体连接焊缝处．焊道上出现几段环向裂纹。
该换热器已经使用6年，前部工艺为预硫化过程，导致换热器使用环境中残留有H2S，产生易裂易剥离的细粒状的腐蚀物薄
膜；当温度超过300℃时，薄膜中的细粒变为大的结晶体结构，产生裂纹。
实例2，1996年12月北京燕化XXX公司重整加氢联合装置新上一台换热器E108(直径1000 mm，厚度28mm，材质13CrMo4)，在试压过程中，换热器一侧简体大法兰盘锥体小端与筒体连接焊缝处，出现一段裂纹。做金相分析。可以看到在裂纹内部及附近基体内有比较密集的氧化铁夹杂物，方向垂直于换热器轴线；在试验压力作用下，被拉裂。
双管板换热器简体大法兰盘锥体小端与筒体结合部位于内外管板间形成的空腔外边上，空腔中无介质或介质压力很小。受力状况好于单管板换热器。
另外，双管板换热器压力试验要打4遍压(管程、两内管板之间的壳程、两侧内外管板之间的腔体)，单管板换器压力试验要打2～3遍压(管程、壳程或管程、壳程、小浮头)。
4.制造的比较
(1)费用
双管板换热器与单管板换热器相比，增加部分为两个外管板、两个内外管板之间的腔体和腔体中的换热管。目前国内定购的双管板换热器价格为1.6 ×104 RMB￥/t左右，定购的单管板换热器价格为1.4×104 RMB￥/t左右。
单价上相差不大。据XXX公司制苯装置三台双管板换热器显示：如果分别采用双管板结构形式和单管板结构形式做换热器，
双管板比单管板增加重量10％～20％，增加费用25％～37％。因此，应更加重视双管板换热器制造质量，使多花的钱，切实达到好的效果。
(2)胀接
通常，换热管和管板的连接大致有四种形式，即强度焊(常见氩弧焊)、强度胀、强度焊+贴胀、强度胀+密封焊，其差异主要反映在管孔是否开槽和焊接坡口及管子伸出长度等方面。胀接可分为非均匀胀接(机械滚珠胀接)、均匀胀接(液压胀接、液袋胀接、橡胶胀接、爆炸胀接等)。
双管板换热器设计要求采取强度焊+强度胀，推荐采用液压胀管法。单管板换热器一般设计要求采用强度焊+贴胀，采用机械胀管或手工胀管即可。
目前国内大多数制造商没有液压胀管设备，即使有，由于液压胀头购置费用高并且损耗大(平均胀100多个管口，要换一个液压胀头)。液压胀头一次性使用，不能修复。
因而很少采用液压胀管法制造换热器。这三台双管板换热器采用机械胀管法制造，经过现场安装后耐压实验和一年多的使用表明，双管板换热器采用机械胀管法制造可以满足要求。
5.总结
双管板换热器作为比单管板换器更可靠的换热器结构形式，可以更好地推广应用；但有一个首要前提就是双管板换器制造质
量要好，特别是换热管质量要好，保证在使用中不出现换热管壁破裂的情况。
双管板与单管板换热器的区别 从结构、用途、制造等方面比较了双管板换热器和单管板换热器。同 单管板换热器相比，双管板换热器管程壳程间泄漏概率低得多；受力状况更好。从结构看，双管板换热器采用固定管板式结构，管束不能抽出清洗。实际使用表明，采用机械胀管法制造的双管板换热器，可以满足使用要求。1.双管板换热器 北京燕山石化公司0.66 Mt/a 乙烯改扩建工程中，制苯装置改造新上了三台双管板换热器，即汽提塔再沸器（E－607 ，F=213 m2）、抽提蒸馏塔再沸器（E－634 ，F=350 m2）和余热溶剂冷却器（E－ 111 ，F=150 m2），它们的管程走Ⅳ．甲酰吗啉溶剂，壳程走蒸汽或水，该溶剂具有遇水发生分解的特性。这三台换热器，经过一年多使用，效果很好，溶剂损耗同装置改造前相比下降很多。 2.双管板与单管板换热器结构比较
双管板换热器采用固定管板结构，管束不能抽出清洗，单管板换热器可采用多种结构型式，管束可以抽出清洗。对于温差较大的双管板换热器，简体上可加装波纹膨胀节；而单管板换热器除可考虑简体上加装波纹膨胀节外，常采用浮头或U 型管型式来补偿。 对于双管板换热器，存在二种设计理念的认识：一种认为双管板换热器用于绝对防止管壳程间介质混串的场合，设计在内外管板之间空腔上加装排液倒淋阀，供日常观察和内管板发生泄漏时排放，使得管壳程介质切实被内外二层管板隔离。这是采用双管板结构型式的主要目的。 另一种认为双管板换热器可用于管壳程间介质压差很大的场合，设计在内外管板之间的空腔中加入一种介质，来减小管壳程间介质的压差。这和一般单管板换热器一样，不能绝对保证外管板上管口不发生泄漏。 3.双管板与单管板换器使用上的比较 单管板换热器最常见。在使用中除经常出现垫片螺栓法兰接头密封泄漏外，还会出现管板上的管口泄漏，以及焊接裂纹等。单管板换热器管板上的管口泄漏大部分出现在焊接收弧处。焊接收弧时气体未放干净，有砂眼。 双管板换热器具有内外双层管板，如果内管板管口泄漏，还有外管板防护。 单管板换热器焊接裂纹常出现在换热器简体大法兰盘锥体小端与简体
- 18 - 论文广场 石油和化工设备2013年第16卷 表1 换热器技术参数 双管板换热器的设计及制造要点 何玉伟，李岩，王雷 （中航黎明锦西化工机械（集团）有限责任公司，辽宁 葫芦岛 125001） [摘 要] 对双管板换热器的设计及制造要点进行了介绍，对管板间距的计算及制造工艺的合理性进行了探讨，可供设计人员参考。 [关键词] 双管板换热器；结构；管束；设计；制造；要点 作者简介：何玉伟（1969—），女，辽宁葫芦岛人，大学本科，工 程师。在中航黎明锦西化工机械（集团）有限责任公司研究院长期从事压力容器设计制造工作。 换热器是一种实现物料间热量交换的设备。随着换热器技术的提高，其在工业领域的应用范围越来越广。在生产使用中为防止腐蚀和污染，同时为满足工艺流程、劳动保护、安全生产等方面的要求，通常采用双管板换热器。本文提到的冷却器管程介质为四氯化钛，不易燃，但高毒，且渗透性强，设备一旦发生泄漏，与壳程的介质冷却水混合后分解放热，释放出有毒的腐蚀性烟气，具有较强腐蚀性，在设计上采用双管板结构，以延长换热器的寿命。 1 换热器技术参数及结构1.1 设备技术参数见表1。名称壳程管程设计压力MPa 0.50.5设计温度℃50100工作压力MPa 0.40.4工作温度（进/出）℃ 30/3870/57 程数1 2 物料名称/特性冷却水（无毒） 四氯化钛汽液混合体 （中度危害） 主要受压元件材料Q345R 0Cr18Ni9 焊缝接头系数0.85 1.0 管子与管板连接形式强度胀(内管板)强度胀+强度焊(外管板) 换热面积（m 2 ） 35 1.2 设备结构特点 设备外形结构见图1。冷却器壳体尺寸 Dg600×8×3982mm ，材质Q345R 。外侧管板尺寸φ740×45mm ，材质为16Mn Ⅲ+堆焊304，内侧管 图1 冷却器结构简图 板尺寸φ616×45mm ，材质为16Mn Ⅲ，共有124根φ25×2.5×4000mm 换热管，材质为0Cr18Ni9。冷却器为双管板结构，结构比较复杂，制造上具有一定难度。 2 设计难点2.1 双管板结构型式 双管板的结构见图2所示。
When the lives of employees or national property are endangered, production activities are stopped to rectify and eliminate dangerous factors. （安全管理） 单位：___________________ 姓名：___________________ 日期：___________________ 双管板换热器的设计与制造 (2021)
双管板换热器的设计与制造(2021)导语：生产有了安全保障，才能持续、稳定发展。生产活动中事故层出不穷，生产势必陷于混乱、甚至瘫痪状态。当生产与安全发生矛盾、危及职工生命或国家财产时，生产活动停下来整治、消除危险因素以后，生产形势会变得更好。"安全第一" 的提法，决非把安全摆到生产之上;忽视安全自然是一种错误。 换热器是在不同温度物料之间进行热量传递的设备，其主要作用是维持或改变物料的工作温度和相态，满足工艺操作要求，提高过程能量利用效率进行余热回收。在换热器设备中，管壳式换热器应用最为广泛。在实际操作中换热器的换热管和管板连接处最容易发生泄漏,从而使壳程物料和管程物料有少许混合,而且这种泄漏目前还没有有效的方法完全防止。在有些场合,某些泄漏是允许的,但在以下的场合,这些泄漏是不允许的：1）产生严重的腐蚀；2）使一方物料产生严重的污染；3）产生燃烧和爆炸；4）产生固溶化,形成设备的污垢；5）使催化剂中毒,降低或消除催化剂的性能；6）限制另一程的反应；7）使产品不纯。在这些场合,我们通常采用双管板换热器,以减小泄漏，能有效防止两种物料混合,从而杜绝上述事故的发生。 所谓双管板换热器就是在换热器一端设有一定间隙的两块管板或相当于有一定间隙的两块管板的换热器。双管板换热器的结构一般有两种。一种为固定管板式换热器,一台换热器共有四块管板。这种换热
双管板换热器的结构设计 【摘要】本文就双管板换热器的结构设计进行了探讨，详细概述了有关设计条件和计算两方面的要点，并给出了几点需要注意的问题，以期能为双管板换热器的结构设计提供参考借鉴。 【关键词】双管板换热器；结构设计；问题 所谓的换热器，就是是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。换热器是化工、石油、动力、食品及其它许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。而双管板换热器比一般的换热器结构复杂，因此在设计过程中要更加重视。基于此，本文就双管板换热器的结构设计进行了探讨，以期能为双管板换热器的结构设计提供参考借鉴。 1.设计条件 某一项目烧碱装置后冷却器设计条件见表1。 该设备壳程介质为氯气，管程介质为循环水，如果两个介质发生泄漏，相接触就会产生强腐蚀性的盐酸或次氯酸，对该设备造成严重的腐蚀。所以该设备选择双管板换热器，为绝对避免壳程介质与管程介质相接触，设置积液程结构，并设有放空口和排净口（取样口）进行泄漏检测，该设备结构如图1所示。 2.设计计算 本文主要介绍管板强度的设计计算及积液程长度L的计算及其相关规定，其他受压元件的计算方法，与普通的单管板换热器计算方法相同，计算时可参考GB151—1999等相关规范···，这里不再赘述。 2.1管板强度计算 双管板换热器的设计计算，在我国现行的标准规范GBl51中，没有该结构形式的管板厚度计算方法。由此，本文参考TEMA标准及文献[2]，认为双管板换热器的管程管板（也称外管板）和壳程管板（也称内管板）都能单独满足相应设计工况的设计前提下，确定该换热器管板厚度的计算方法。 （1）管程管板厚度计算。运用SW6强度计算软件进行换热器的设计时，管板形式选择延长部分兼作法兰的固定式管板，设计参数按以下情况考虑：①设计压力和设计温度按管程工况确定；②壳程和换热管金属壁温按壳程和管程工况确定；③管板与换热管的连接为强度焊；④换热管长度为换热管总长度，换热管有效长度为管程管板内侧间的距离，换热管受压失稳的当量长度Lcr按GB151图32选取。
双管板换热器制造工艺 1.双管板结构双管板是目前较新的结构。在位于换热管的端部有1块管板,称为外侧管板,兼作设备法兰,分别与换热管及管箱法兰相连接。在距换热管端部比较近的位置还有1块管板,称为内侧管板,分别与换热管及壳程相连接。外侧管板与内侧管板之间有一定的距离,用哈呋短节相连,组成不承受压力的隔离腔。双管板结构的特征是,2块管板把管程与壳程的介质完全分隔开。每块外侧管板的背面均有和隔离腔相连通的位置对称的2个排泄孔。内侧管板2背面(与壳体焊接面)有12个拉杆螺孔。外侧管板1和内侧管板1组成第1组双管板,外侧管板2和内侧管板2组成第2组双管板。(1)双管板间距隔离腔不与管程、壳程相连通,不承受介质压力,但承受设备的机械载荷与热载荷。隔离腔的承载能(推荐：太阳能)力主要取决于双管板间距。对固定式双管板进行壳程水压试验时,内侧管板与换热管连接处可能存在泄漏,故在确定双管板间距时必须考虑观察、检漏所需要的最小空间。图样中的双管板间距为13mm,根据制造经验,将其调整为50mm。 (2)内侧管板管孔的胀管槽尺寸内侧管板与换热管的连接质量是双管板结构换热器制造的关键,而拉脱力与密封性能是衡量接头连接质量的主要指标。在GB151-1999《管壳式换热器》中,胀管槽的宽度规定为3mm,但也指出,根据不同的胀接方法可以适当修改。图样中内侧管板管孔的胀管槽宽度是3mm,深度是0.5mm,第1道胀管槽距管板端面8mm,第2道胀管槽的尺寸链为8mm 3mm 6mm 3mm。根据液压胀接经验和胀管试验,胀管槽深度仍定为0.5mm,但将胀管槽的宽度调整为5mm。第2道胀管槽的尺寸链调整为13mm 5mm 10mm 5mm。 (3)管子伸出管板面长度图样中管子伸出管板面的长度是1mm,符合GB151-1999的规定。而国外进口用于高温、高压、易燃、有毒或较强腐蚀性等介质的换热器,管子伸出管板面的长度普遍为4～5mm。结合制造尿素装置换热器的经验以及换热管的特点,将管子伸出管板面的长度调整为3～4mm。采用氩弧焊焊接2层,管壁不允许过烧或焊通,且管头不能有咬边,保持管端圆整无缺。 (4)管板与管子硬度差液压胀接会使换热管发生塑性变形,管板产生弹性变形。而胀接目的是为了让换热管与管板之间获得足够的残余接触应力。因此,管板材料的屈服强度与硬度必须大于换热管材料的屈服强度与硬度。保持管板与管子之间一定的硬度差是改善胀接质量的重要途径之一,通常将硬度差控制在HB30左右。 2.制造要点控制4块管板的同心度、平行度、扭曲度及其与壳体轴线的垂直度,可保障设备的制造质量,也可保障换热管与管板的连接性能。而确保内侧管板与换热管液压胀接的拉脱力和密封性及其检验,是保证急冷器制造质量的关键。 2.1壳体严格控制有关几何尺寸和方位。错边量、棱角度和无损探伤按GB150-1998规定执行,周长、圆度和直线度按GB151规定执行,壳体长度按图样规定。检查壳体两端面平行度与壳体轴线的垂直度,在两端面标出对称的十字中心线,且两端面中心线的连线(方位线)平行于壳体的轴线,该标记线是组对双管板的基准之一。用与折流板外径相等的圆盘模板工装预先检测壳体的内径与直线度,
双管板换热器 说 明 书
一、用途 管壳式(又称列管式) 换热器是最典型的间壁式换热器,它在工业上的应用有着悠久的历史,而且至今仍在所有换热器中占据主导地位。广泛应用于制药、化工、生物、造纸等领域。 二、结构及特点 结构：管式换热器由壳体、传热管束、管板、折流板（挡板）和管箱等部件组成。壳体多为圆筒形，内部装有管束，管束两端固定在管板上。进行换热的冷热两种流体，一种在管内流动，称为管程流体；另一种在管外流动，称为壳程流体。为提高管外流体的传热分系数，通常在壳体内安装若干挡板。挡板可提高壳程流体速度，迫使流体按规定路程多次横向通过管束，增强流体湍流程度。换热管在管板上可按等边三角形或正方形排列。等边三角形排列较紧凑，管外流体湍动程度高，传热分系数大；正方形排列则管外清洗方便，适用于易结垢的流体。 特点： 1、换热管采用无缝钢管。 2、全部是S31603不锈钢材质。 3、双管板设计杜绝交叉污染。 4、产品接触侧全排空设计。 5、换热通道无死角。 6、结构紧凑，体型小，占地面积小。 7、换热性能好，传热系数高。 三、技术参数 1.设计压力 壳程内：0.55 MPa 管程内：0.35 MPa 2.工作压力 壳程内：0.50 MPa 管程内：0.30 MPa 3.设计温度 壳程内：162 ℃管程内：148 ℃ 4.工作温度 壳程内：159 ℃管程内：＜100 ℃ 5.工作介质 壳程内：蒸汽管程内：注射水 6.主要受压元件材料：S31603 7.焊接系数：0.85 8.换热面积：1 m2 本设备按医药GMP设计规范进行设计，制造，试验和验收；罐体采用电弧焊和氩弧焊，焊缝质量符合GB151-1999《管壳式换热器》，接头型式
双管板和单管板换热器的结构与使用新 能比较 来源：https://www.doczj.com/doc/758712256.html, 2010-3-17 9:38:08 字体: 大中小摘要：从结构、用途、制造等方面比较了双管板换热器和单管板换热器。同单管板换热器相比，双管板换热器管程壳程间泄漏概率低得多；受力状况更好。从结构看，双管板换热器采用固定管板式结构，管束不能抽出清洗。实际使用表明，采用机械胀管法制造的双管板换热器，可以满足使用要求。 1 双管板与单管板换热器结构比较 双管板换热器采用固定管板结构，管束不能抽出清洗，单管板换热器可采用多种结构型式，管束可以抽出清洗。对于温差较大的双管板换热器，简体上可加装波纹膨胀节；而单管板换热器除可考虑简体上加装波纹膨胀节外，常采用浮头或U型管型式来补偿。 对于双管板换热器，存在二种设计理念的认识：一种认为双管板换热器用于绝对防止管壳程间介质混串的场合，设计在内外管板之间空腔上加装排液倒淋阀，供日常观察和内管板发生泄漏时排放，使得管壳程介质切实被内外二层管板隔离。这是采用双管板结构型式的主要目的。另一种认为双管板换热器可用于管壳程间介质压差很大的场合，设计在内外管板之间的空腔中加入一种介质，来减小管壳程间介质的压差。这和一般单管板换热器一样，不能绝对保证外管板上管口不发生泄漏。 2 双管板与单管板换热器使用上的比较 单管板换热器最常见。在使用中除经常出现垫片螺栓法兰接头密封泄漏外，还会出现管板上的管口泄漏，以及焊接裂纹等。单管板换热器管板上的管口泄漏大部分出现在焊接收弧处。焊接收弧时气体未放干净，有砂眼。双管板换热器具有内外双层管板，如果内管板管口泄漏，还有外管板防护。 双管板换热器筒体大法兰盘锥体小端与筒体结合部位于内外管板间形成的空腔外边上，空腔中无介质或介质压力很小。受力状况好于单管板换热器。 另外，双管板换热器压力试验要打4遍压(管程、两内管板之间的壳程、两侧内外管板之间的腔体)，单管板换热器压力试验要打2～3遍压(管程、壳程或管程、壳程、小浮头)。 3 制造的比较
双管板和单管板换热器的结构与使用新能比较 从结构,用途,制造等方面比较了双管板换热器和单管板换热器. 同单管板换热器相比,双管板换热器管程壳程间泄漏概率低得多;受力状况更好. 从结构看,双管板换热器采用固定管板式结构,管束不能抽出清洗.实际使用表明,采用机械胀管法制造的双管板换热器,可以满足使用要求. 1 双管板与单管板换热器结构比较 双管板换热器采用固定管板结构,管束不能抽出清洗,单管板换热器可采用多种结构型式,管束可以抽出清洗.对于温差较大的双管板换热器,简体上可加装波纹膨胀节;而单管板换热器除可考虑简体上加装波纹膨胀节外,常采用浮头或 U 型管型式来补偿. 对于双管板换热器,存在二种设计理念的认识:一种认为双管板换热器用于绝对防止管壳程间介质混串的场合,设计在内外管板之间空腔上加装排液倒淋阀,供日常观察和内管板发生泄漏时排放,使得管壳程介质切实被内外二层管板隔离.这是采用双管板结构型式的主要目的.
另一种认为双管板换热器可用于管壳程间介质压差很大的场合,设计在内外管板之间的空腔中加入一种介质,来减小管壳程间介质的压差.这和一般单管板换热器一样,不能绝对保证外管板上管口不发生泄漏. 2 双管板与单管板换热器使用上的比较单管板换热器最常见.在使用中除经常出现垫片螺栓法兰接头密封泄漏外,还会出现管板上的管口泄漏,以及焊接裂纹等.单管板换热器管板上的管口泄漏大部分出现在焊接收弧处.焊接收弧时气体未放干净,有砂眼. 双管板换热器具有内外双层管板,如果内管板管口泄漏,还有外管板防护. 双管板换热器筒体大法兰盘锥体小端与筒体结合部位于内外管板间形成的空腔外边上,空腔中无介质或介质压力很小.受力状况好于单管板换热器. 另外,双管板换热器压力试验要打 4 遍压(管程,两内管板之间的壳程,两侧内外管板之间的腔体),单管板换热器压力试验要打 2～3 遍压(管程,壳程或管程,壳程,小浮头). 3 制造的比较
双管板换热器制造工艺方案 发表时间：2016-07-27T15:32:44.060Z 来源：《基层建设》2016年9期作者：赵杰 [导读] 本文首先简单阐述了双管板换热器的设备结构特点，分析了结构材料质量控制。 沈阳特种设备检测研究院辽宁沈阳 110035 摘要：本文首先简单阐述了双管板换热器的设备结构特点，分析了结构材料质量控制，研究了结构设计要点以及制造工艺，并在此基础上提出了几点注意事项。旨在完善双管板换热器制造模式，提升其使用安全性与稳定性。 关键词：双管板换热器；结构设计；制造工艺 一、设备结构特点： 本头塔再沸器设备是大型管壳式双管板结构换热器，规格尺寸φ2300*14，换热面积：647.3m2。设计压力MPa（壳程/管程）： 0.981/FV/0.755/FV，工作压力MPa（壳程/管程）：0.588/0.108，设计温度℃（壳程/管程）214 /175，工作温度℃：壳程：170/163.3，管程：108.1/108.1，工作介质：壳程：蒸汽，管程：二氯乙烷（为中易燃、中度危害）。设备主材：换热管BFe30-1-1、内外管板16MnⅢ、设备法兰16MnⅡ、管壳程筒体、封头、膨胀节Q345R。 为确保设备在设计要求下安全有效地运行，我公司在制造过程中采取了以下主要工艺措施，保证了产品质量。 二、双管板换热器材料质量控制 1、按规定严格做好原材料、焊材、外购外协件的采购、检查、复验、验收、保管与发放、材料标记与移植等工作，以确保容器用材准确无误、具有可追溯性。 2、双管板换热器用管板、换热管、筒体、封头、法兰等主材及焊材，严格按图纸要求的材料向有信誉保证、合格的供应商采购及检验。白铜BFe30-1-1换热管应符合GB8890标准要求，其外径、壁厚允差按图样要求，管板、法兰16Mn锻件应符合JB4726-2000标准要求，Q345R钢板应符合GB713-2007标准要求。材料进厂后，由检查员对材料外观质量、标记、材质证明书等进行核对、检查、材料复验，经材料责任师确认，合格后方可入库。经检查合格的材料方可投入生产。 三、双管板换热器的制造工艺方案 本双管板换热器中筒体、封头、管板（内、外）制造、管束组装、壳体组装，换热管与内管板的强度胀及试压检漏、换热管与外管板的焊接与胀接是设备制造的关键和难点。 1、管板锻造与加工 16MnⅢ管板锻件选择有信誉保证的锻造厂家锻造，锻件符合JB4726-2000标准要求，锻件质量证明齐全，并具有合格证和监检证书。 内外管板锻件经检查合格后，严格按图样要求进行加工。为保证管板与管板之间及与所有折流板管孔同心，采用数控钻孔加工，内外管板采取“预钻孔+扩钻孔+铰孔+划槽+铰孔去毛刺”加工工艺（外管板图样要求不划槽），确保管板孔径及公差、划槽尺寸和光洁度等符合图样要求。折流板采取“预钻+扩孔+倒角”加工工艺，达到图样要求。折流板在各管孔同心情况下（管孔加芯轴定位）进行立车加工外圆达图样要求（并考虑筒体实际内径尺寸）。 为保证胀接质量，对于换热管与内管板强度胀，按液压胀需要的槽形尺寸（如内外管板13-9-8-9，深0.5-0.6），采用专用成型刀具加工胀接槽，保证槽形尺寸符合要求。管板按图样要求倒角（外管板管孔内侧倒角应适当加大以便于检漏），严格控制管板孔外侧倒角尺寸，以确保管头强度焊的焊接质量。加工后的管板、折流板进行除油、酸碱洗，检验合格后覆膜保护摆放，作好标识。 2、换热管与内管板强度胀接，与外管板焊接、胀接 换热管与管板的联接质量直接关系到整台设备的质量及使用寿命，根据图样要求，要严格控制管子伸出长度、内管板强度胀接、外管板强度焊和贴胀的质量。 （1）换热管与内管板强度胀接 为便于换热管与内管板的强度胀试压检漏、换热管与外管板接头先只点固焊接。为减少胀管时冷作硬化产生应力腐蚀裂纹以及为保护换热管内表面不受损伤或污染，与内管板强度胀采用液袋式液压胀接。制定胀接工艺，由操作熟练的胀管工严格按胀接工艺要求胀接，严格控制胀接参数，不得欠胀和过胀。 （2）换热管与内管板强度胀接试压检漏 换热管与内管板强度胀接试压检漏是胀接质量检查的关键环节，为能准确检查出漏点，对于这台大直径设备无法直接检查到漏点，因为双管板之间积液腔已封闭。在卧置状态进行壳程气水混合试验，即壳程装一半水进行通压缩空气进行0.98MPa气密试验，在双管板之间的排气口接软管插如平静的水面下进行泄漏检查，采取排除法进行漏点检查。如果水面下有气泡产生，说明壳程上半部气腔的内管板胀接接头有漏点，通过逐渐旋转壳体来确定是哪一排换热管有漏点。对发现有漏点的一排管内管头进行补胀直到气密检查合格为止。通过实际检验，还是比较容易检查到有漏点的一排管，通过补胀达到所有内管板接头没有任何渗漏。 （3）换热管与外、内管板焊接、胀接 换热管与外、内管板焊接、胀接工序顺序：管头第1遍焊接→内管板密封强度胀→外管头第2遍焊接→壳程水压、气密试验→通过积液腔气密检查内管板接头→对积液腔做气密检查外管接头→外管头贴胀→外管头100%渗透检测→积液腔水压试验。在外管头贴胀正式胀接前，通过试验确定合理的贴胀长度、胀接压力和胀接时间等胀接参数，保证贴胀其拉脱强度不低于1MPa。制定胀接工艺，由操作熟练的胀管工严格按胀接工艺要求胀接，严格控制胀接参数，不得欠胀和过帐。换热管与管板焊接采用手工氩弧焊。 3、焊接工艺要点 （1）焊接环境：焊接应在清洁、干燥的环境中进行，温度应在15℃以上。严禁在含铁等灰尘的空气中施焊。 焊工技术：焊工应是焊接技能好，焊接质量一贯稳定的熟练焊工。焊工在施焊中应穿戴干净的皮手套和干净洁白的帆布工作服，穿绝缘工作鞋。
换热器作为一种常见的换热设备，在实际操作中其换热管和管板连接处易发生泄漏，从而使壳程物料和管程物料混合，而且这种泄漏目前还没有有效的方法完全防止，工程上常采用双管板结构，以减小泄漏。 双管板换热器与单管板换热器相比较，虽然管、壳程间泄漏概率低得多，但由于增加了管板数量以及隔离腔的存在，不仅增大了外形尺寸，耗材较多，而且加工制造难度大，综合造价高。因此，只有当换热器管、壳程物料混合，会导致产生以下严重后果时，才建议采用双管板结构。 ①腐蚀：两侧介质不接触时没有腐蚀发生，一旦混合会导致设备严重腐蚀。 ②安全方面：混合后会产生燃烧或爆炸。 ③产生反应：当两种介质接触后，会使其中一种介质化学反应受到限制，或不产生反应，或两种介质接触后发生聚合或生成树脂状物质。 ④催化剂中毒：当两种介质接触后，造成催化剂性能改变或化学反应。 ⑤混合导致产品不纯。 某石化公司30kt/a?异戊橡胶装置中的脱轻塔底再沸器是一台立式固定管板式双管板换热器。采用双管板结构是基于使用经验考虑，有某单管板换热器在类似介质和操作工况下出现了蒸汽泄漏状况，介质混串严重造成产品不纯，最终导致停车检修，现以该脱轻塔底再沸器为例，从设计、制造等方面对固定管板式双管板换热器作简单介绍。 1?设计条件 脱轻塔底再沸器：公称直径600?mm，换热管规格为φ38x3mm，换热管长度2600mm，管、壳程腐蚀裕量2mm，单管程单壳程，正三角形排列，设计寿命20年。壳程介质为低低压饱和蒸汽，管程介质为己烷、异戊二烯。其他设计参数如下： 壳程操作压力/设计压力?MPa（G）：0.95/1.0；管程操作压力/设计压力?MPa（G）：0.75/0.8； 壳程操作温度/设计温度?℃：250/270；管程操作温度/设计温度?℃：100/120。 2?材料选用与设计计算 2.1?材料选用 脱轻塔底再沸器属于低压换热器，管、壳程介质均对设备材质无特殊要求，设备主体材料可选取Q245R或Q345R。Q245R是碳素钢，Q345R是低合金钢中的碳锰钢，后者力学性能优于前者，在相同设计工况下，更能有效降低设计厚度，节省材料，故壳体材料选用Q345R。基于强度胀接的要求，管板宜采用强度等级较高的材料，换热管宜采用强度等级较低的材料，?一般要求管板比换热管硬度高HB30以上，本设备管板材料选用16MnⅢ，换热管为20?#（GB/T?9948）。换热管采用高精度的Ⅰ级管束。 2.2?换热管与管板的连接形式 脱轻塔底再沸器采用连接式双管板结构。管程侧管板?（外管板）兼作法兰，与换热管及管箱法兰相连接。壳程侧管板?（内管板）与换热管及壳程相连接。内、外管板之间的隔离腔上设置放净口和排气口。管、壳程每侧布置二块管板，不仅起到两道防线的作用，而且能通过隔离腔上的管口及时查出内侧管板的泄漏问题。 在操作运行中，管板与换热管连接处既要保证介质无泄漏，又能承受管、壳程侧介质的压力差、温度差所产生的应力。由于内管板与换热管间施焊困难，且本换热器操作工况满足强度胀接适用条件，故内管板与换热管采用强度胀接的连接方式。外管板与换热管采用强度焊加贴胀的连接方式。 2.3?设计计算? 经SW6软件计算，并结合换热器圆筒最小厚度要求，取壳体壁厚δn=8mm。管板计算厚度为42mm，考虑管板结构以及制造工艺需要对其进行圆整，最终管板名义厚度均取50mm。内、外管板间距的确定要满足以下条件：a.方便内管板实施胀接（当用胀管器进行机械胀接时，间距过大会限制胀紧力的传递，影响胀接质量）；b.壳程水压试验时，为检查内管板与换热管连接处是否存在泄漏，应留有观察所需要的最小空间。综合考虑，此处取内、外管板间距g=200mm。由于管、壳程介质温差过大，造成换热管与管板连接接头的拉脱力不合格，故壳程筒体上需加装波形膨胀节。 3?双管板换热器的制造 3.1?内、外管板加工 在管板加工时，首先要控制四块管板的同轴度、平行 双管板换热器的设计实例 何燕 北京燕山玉龙石化工程有限公司?北京?102500 摘要：本文以脱轻塔底再沸器为例，从设计、制造等方面介绍了双管板换热器的设计。 关键词：换热器?双管板?设计?制造 Design?example?of?double?tube?plate?heat?exchanger? He?Yan Yanshan Yulong Petrochemical Engineering Co.，Ltd.，Beijng 102500，China Abstract：In?this?paper，?the?design?and?manufacture?of?double?tube?plate?heat?exchanger?are?introduced?with?the?example?of?the?reboiler?at?the?bottom?of?the?light?tower.? Keywords：heat?exchanger；double?tube?plate；design；manufacture （下转第19页） 9
?17? 第4期浅析双管板换热器设计 苏杨刘卫东 (巴陵石化设计院设备室,岳阳414003) 摘要本文就一设计实例从双管板换热器机理、结构、计算、操作等方面简单阐述了设计中的考虑,并提出比较方案供参考。 关键词 双管板换热管腐蚀焊接胀接接头 图1 1前言 由图1所示,U 型管换热器(BEU1200— 0.7/0.6—360—4.5/19—6I )为双管板换热器, 由于壳程内有氯气(干气)而管程为冷却循环水,工艺及设备防腐要求水与氯气严禁接触,否则水与氯气产生化学反应,反应方程式如下: H 2O +C l 2=HC l +HC lO 盐酸(HC l )及次氯酸(HC lO )均为强腐蚀介质,只要有微量盐酸及次氯酸存在,就能够使本设备及与之相连工艺装置设备的快速腐蚀失效,严重的还会造成人员伤亡;而最可能造成水与氯直接接触部位在管板与换热管相连焊接接头处,对于机械制造厂换热管与管板角焊接接头仅能靠着色探伤检查,加上本接头焊 缝较小而焊接头多,相对出现泄漏可能性大。经调查换热器管板与换热管连接接头失效造成换热器必需停车补焊接头占换热器故障的绝大多数,且每漏一次对设备腐蚀就加剧一次,而换热器管壳程圆筒及相连管线就得检测一次腐蚀状况;因此,为避免产生泄漏而造成上述设备及装置腐蚀,采用双管板换热器来保证装置安全、平稳运行显得尤为重要。 2结构分析 在环氧氯丙烷生产装置中的氯丙烯工段, 需设计一台急冷塔塔顶冷凝器将塔顶流出的氯丙烯与少量未反应完全的氯气(干气)及丙烯的混合气部分冷凝成液相(氯丙烯),其简图见图1,工艺设计参数如表1。
化工设备设计1999年第36卷?18? 由表1可得设备设计数据表2: 表2 项目壳程管程项目壳程管程 设计温度℃20060设计压力MPa0.590.69筒体直径mm12001200主体材料16MnR20腐蚀裕度mm33容器类别三类(E) 此外,换热管(<19×2)采用正方形排列,管间距25mm。开车时壳体内混合气体温度短时可达160℃此后下降到正常操作温度。设备结构的其余参数见图1。 2.1双管板结构 如图2(a)所示,设计中管箱法兰与外管板法兰采用螺栓相连,内管板法兰与壳程法兰也通过螺栓相连,这样就保证管束可以抽出清洗及检修。双管板之间,采用聚液壳彼此相接,聚液壳用来调正两管板间距且保证两管板平行,同时,聚液壳用来封闭相邻两管板之间渗漏出的流(气)体,防止有毒气体外溢,及时排除。如条件许可,可在聚液壳内通入压力稍高于管壳程的惰性气液体来保证安全。按要求聚液壳最高/低处需设置放空口和放净口各一个,可将渗漏气(液)导出,也可作惰性气体进出口使用。另外,对于固定管板换热 器双管板结构还有一种常见结构见图2(b),靠两管板的连接螺栓之间垫以圆环,以调正两管板 间 距及平行,而管箱与外管板法兰采用台肩螺栓固定,从而不要聚液壳。由于本设备壳程为氯气且为U型管换热器其管束经常要抽出检修,这种开式结构不安全也不合理,而对于管程介质温度高而泄漏气(液)对环境无污染的固定管板换热器双管板用这种开式结构在便于制造和减少两管板间热应力方面优于带聚液壳的结构。 图2 表1 项目壳程管程项目壳程管程操作中最高/低工作压力MPa0.55/0.150.60/0.40操作中进/出口工作温度℃95/4040/30污垢系数 ℃/W0.000430.00052折流板参数缺口31.4%,间隔533mm 传热量kW3233氯丙烯沸点℃43.7 总流量k g/h42185397150换热面积 380 物料名称氯丙烯,氯气循环水壳/管程数16 物料特性易燃易爆, 高度危害 壳体气/液出口流量k g/h 气相13600 液相28585
双管板换热器的设计与制造 (通用版) Safety management is an important part of enterprise production management. The object is the state management and control of all people, objects and environments in production. ( 安全管理 ) 单位：______________________ 姓名：______________________ 日期：______________________ 编号：AQ-SN-0056
双管板换热器的设计与制造(通用版) 换热器是在不同温度物料之间进行热量传递的设备，其主要作用是维持或改变物料的工作温度和相态，满足工艺操作要求，提高过程能量利用效率进行余热回收。在换热器设备中，管壳式换热器应用最为广泛。在实际操作中换热器的换热管和管板连接处最容易发生泄漏,从而使壳程物料和管程物料有少许混合,而且这种泄漏目前还没有有效的方法完全防止。在有些场合,某些泄漏是允许的,但在以下的场合,这些泄漏是不允许的：1）产生严重的腐蚀；2）使一方物料产生严重的污染；3）产生燃烧和爆炸；4）产生固溶化,形成设备的污垢；5）使催化剂中毒,降低或消除催化剂的性能；6）限制另一程的反应；7）使产品不纯。在这些场合,我们通常采用双管板换热器,以减小泄漏，能有效防止两种物料混合,从而杜绝上述事故
的发生。 所谓双管板换热器就是在换热器一端设有一定间隙的两块管板或相当于有一定间隙的两块管板的换热器。双管板换热器的结构一般有两种。一种为固定管板式换热器,一台换热器共有四块管板。这种换热器的壳程及管程中两种介质的流动方向为逆流,其传热系数 较高,传热效果较好。另一种为U型管式换热器,一台换热器共有两块管板。这种换热器有一半管束管内外介质的流动方向为并流,另一半管束管内外介质的流动方向为逆流,因此其传热系数较低。 示例：此再沸器为固定管板式的双管板换热器，换热器的管、壳程物料接触后会使物料固化，凝结在管壁上，故选用双管板结构，具体参数如下表： 表1再沸器技术参数 名称 壳程 管程 设计压力/MPa
双管板换热器的设计与制 造 Revised by Hanlin on 10 January 2021
双管板换热器的设计与制造换热器是在不同温度物料之间进行热量传递的设备，其主要作用是维持或改变物料的工作温度和相态，满足工艺操作要求，提高过程能量利用效率进行余热回收。在换热器设备中，管壳式换热器应用最为广泛。在实际操作中换热器的换热管和管板连接处最容易发生泄漏,从而使壳程物料和管程物料有少许混合,而且这种泄漏目前还没有有效的方法完全防止。在有些场合,某些泄漏是允许的,但在以下的场合,这些泄漏是不允许的：1）产生严重的腐蚀；2）使一方物料产生严重的污染；3）产生燃烧和爆炸；4）产生固溶化,形成设备的污垢；5）使催化剂中毒,降低或消除催化剂的性能；6）限制另一程的反应；7）使产品不纯。在这些场合,我们通常采用双管板换热器,以减小泄漏，能有效防止两种物料混合,从而杜绝上述事故的发生。 所谓双管板换热器就是在换热器一端设有一定间隙的两块管板或相当于有一定间隙的两块管板的换热器。双管板换热器的结构一般有两种。一种为固定管板式换热器,一台换热器共有四块管板。这种换热器的壳程及管程中两种介质的流动方向为逆流,其传热系数较高,传热效果较好。另一种为U型管式换热器,一台换热器共有两块管板。这种换热器有一半管束管内外介质的流动方向为并流,另一半管束管内外介质的流动方向为逆流,因此其传热系数较低。
示例：此再沸器为固定管板式的双管板换热器，换热器的管、壳程物料接触后会使物料固化，凝结在管壁上，故选用双管板结构，具体参数如下表： 表1再沸器技术参数 名称 壳程 管程 设计压力/MPa 2.7 -0.1
浅谈双管板换热器的制造 一、双管板结构 双管板是换热器中较新的结构形式。若管程和壳程中的两种介质混合会使物料报废或产生重大事故,一般采用这种双管板结构。结构形式有:一种是内管板强度胀接、外管板贴胀+密封焊;另一种是内、外管板均为强度胀接。两管板之间又分为采用哈夫短节连接和两管板通过角焊缝直接连接,这两种结构均形成中间积液腔。此批换热器的管板连接形式为:内管板强度胀接、外管板贴胀+密封焊。 二、胀接工艺评定 此换热器制造工艺的最大难点就是内管板的强度胀接,必须保证胀接后100%合格。一般要求管板的硬度要高于管子的硬度30HB左右,而此台换热器管板与管子为同一种材质,这就给强度胀接带来更大难度,因此在订购管板和管子时,分别对硬度作出了限定。为保证胀接的合格率,在产品胀接之前必须进行胀接工艺评定,以选取合适的胀接参数。评定试验步骤:(1)胀槽尺寸选择。按《容规》要求选择,槽宽8mm,槽深0.5mm。胀槽宽度不变,将胀槽深度变为0.6mm。(2)制作一模拟管板,材质、厚度、钻孔直径等均与实际产品一致。(3)根据管板和管子尺寸及胀接区域大小订购液压胀管器。(4)根据以往胀接经验初步设定一个强度胀接参数值,并在此值基础上每隔5―10MPa为一挡进行胀接试验。(5)胀接试验完毕,先对模拟管板按产品水压试验值进行水压试验,管头端喷渗透显像剂,便于观察是否渗水。水压试验合格后进行氨渗漏试验,对泄漏的管头,适当调大胀接压力重新胀接。(6)重新加工强度胀接试样,按确定出的胀接参数进行强度胀接,对胀接后的管子进行拉脱力及解剖试验。拉脱力结果均大于4MPa。 三、制造要点 制造要点是内外管板管孔的同心度、平行度,关键是内管板强度胀槽与管孔的同心度、粗糙度。 (一)内、外管板加工。为保证两块管板的同心度、垂直度,采用高效数控钻床进行打底孔、钻孔,严格按照制造工艺执行,控制孔径及粗糙度,不允许出现螺旋状或纵向划痕。外管板孔径要比内管板大0.1mm左右,这是因为内、外管板间距较小,二者之间管子的刚度很大,很难进行局部调整。从胀接试验研究可知,内管板的胀槽直接决定了强度胀接的质量,若胀槽与管孔同心度超差,可导致胀槽浅的一侧在胀槽深的一侧的拉力作用下无法胀紧,从而不能达到密封作用。若胀槽粗糙度超差,强度胀接时管子不能与槽贴实,同样密封不严。因此要采用专用孔槽镗刀进行加工,及时排屑,以保证公差及粗糙度。 (二)折流板加工。折流板孔与管板孔的同心度直接影响管子能否顺利穿入管孔中,因此折流板的加工应以象限为组,将一个象限内的折流板用直板固定到一起,并做好正面标记。折流板孔两端要倒角,去除毛刺。根据折流板间距的大小应适当调整折流板孔径的公差范围,间距小于150mm的,公差应适当加大0.3mm左右。 (三)内外管板预组装。清洁内外管板管孔的铁屑、油污等异物,将内外管板按产品顺序重叠,用定位销进行定位,然后用换热管逐个穿孔,检查两块管板孔的同心度、垂直度。若有管子不能穿过两块管板,则把其中一块管板旋转180°后再进行试穿,并做好方位标记、正反标记。 (四)管束组装。以内管板为基准,依次穿好拉杆、定距管、折流板、支持板等,然后将外管板与内管板固定在一起。穿管时由内向外进行,穿一排,调整一排管头,使之伸出外管板的长度为3―4mm。穿管过程切勿用铁锤直接敲击管子,应上下轻微晃动U形管,同时在管子端部采用牵引工装,让管子顺利穿入管孔。 (五)内管板的液压胀接,是整个双管板换热器制造的最大难点。强度胀时外管板与内管板要按产品结构形式固定起来,采用胀管加长机构进行。胀接前要先精确测量管头到内管板胀
双管板换热器 一、应用简介 双管板换热器是在换热器一端设有一定间隙的两块管板或相当于有一定间隙的两块管板的换热器。在实际操作中，双管板换热器一般用于以下两种场合：一种是绝对防止管壳程间介质混串的场合，例如，对壳程走水、管程走氯气或氯化物的换热器，若壳程中的水与管程中的氯气或氯化物接触，就会产生具有强腐蚀性的盐酸或次氯酸，并对管程材质造成严重的腐蚀。采用双管板结构，能有效防止两种物料混合，从而杜绝上述事故的发生；另一种是管壳程间介质压差很大的场合，此时通常在内外管板之间的空腔中加入一种介质，以减小管壳程间介质的压差。该系列换热器采用双管板结构设计，使管程和壳程分别采用各自的管板进行连接，打破传统列管换热器管程和壳程共用一个连接管板，最大限度的降低了交叉污染的风险，便于及时发现泄漏隐患，确保用户安全地生产。 二、设计理念 物料通过卫生级钢管束内进行流动，冷媒或热媒在相反的方向通过外管路流动，换热管束的末端采用双管板紧固，同时作为渗漏监测点，防止物料和换热媒介双向交叉污染。 对于双管板换热器，存在两种设计理念的认识：一种认为双管板换热器用于绝对防止管壳程间介质混串的场合，设计在内外管板之间空腔上加装排液倒淋阀，供日常观察和内管板发生泄漏时排放，使得管壳程介质切实被内外二层管板隔离。这是采用双管板结构型式的主要目的。另一种认为双管板换热器可用于管壳程间介质压差很大的场合，设计在内外管板之间的空腔中加入一种介质，来减小管壳程间介质的压差。这和一般单管板换热器一样，不能绝对保证外管板上管口不发生泄漏。双管板之间的隔离腔是与单管板换热器结构主要区别之处(见图1)，该隔离腔不与管程、壳程相连通，不承受介质压力，但承受设备的机械载荷与热载荷。隔离腔的承载能力主要取决于双管板间距。对固定式双管板进行壳程水压试验时，内侧管板与换热管连接处可能存在泄漏，故在确定双管板间距时必须考虑观察、检漏所需要的最小空间。 1
双管板换热器制造工艺 近年来,本厂成功制造了数台固定管板式和Ｕ形管式双管板换热器。2003年为上海某公司制造的四氯化碳装置中的急冷器是1台固定管板式换热器,属于第三类压力容器。换热面积为573ｍ2,其结构见图1,技术参数见表1。 急冷器壳体尺寸Ｄｇ1065ｍｍ×14ｍｍ×5855ｍｍ,材料为16ＭｎＲ。外侧管板尺寸 1210ｍｍ×60ｍｍ,内侧管板尺寸 1093ｍｍ×55ｍｍ,材料均为16Ｍｎ(锻Ⅲ)。总共有1643根 19ｍｍ×2ｍｍ×6100ｍｍ的换热管,材料为10号优质碳素钢。急冷器为双管板结构,具有一定的制造难度,现对其制造工艺进行简要介绍。 1 双管板结构 双管板是目前较新的结构,见图2。在位于换热管的端部有1块管板,称为外侧管板,兼作设备法兰,分别与换热管及管箱法兰相连接。在距换热管端部比较近的位置还有1块管板,称为内侧管板,分别与换热管及壳程相连接。外侧管板与
内侧管板之间有一定的距离,用哈呋短节相连,组成不承受压力的隔离腔。双管板结构的特征是,2块管板把管程与壳程的介质完全分隔开。每块外侧管板的背面均有和隔离腔相连通的位置对称的2个排泄孔。内侧管板2背面(与壳体焊接面)有12个拉杆螺孔。外侧管板1和内侧管板1组成第1组双管板,外侧管板2和内侧管板2组成第2组双管板。 (1)双管板间距隔离腔不与管程、壳程相连通,不承受介质压力,但承受设备的机械载荷与热载荷。隔离腔的承载能力主要取决于双管板间距。对固定式双管板进行壳程水压试验时,内侧管板与换热管连接处可能存在泄漏,故在确定双管板间距时必须考虑观察、检漏所需要的最小空间。图样中的双管板间距为13ｍｍ,根据制造经验,将其调整为50ｍｍ。 (2)内侧管板管孔的胀管槽尺寸内侧管板与换热管的连接质量是双管板结构换热器制造的关键,而拉脱力与密封性 能是衡量接头连接质量的主要指标。在ＧＢ151-1999《管壳式换热器》中,胀管槽的宽度规定为3ｍｍ,但也指出,根据不同的胀接方法可以适当修改。图样中内侧管板管孔的胀管槽宽度是3ｍｍ,深度是0 5ｍｍ,第1道胀管槽距管板端面8ｍｍ,第2道胀管槽的尺寸链为8ｍｍ 3ｍｍ 6ｍｍ 3ｍｍ。根据液压胀接经验和胀管试验,胀管槽深度仍定为0 5ｍｍ,但将胀管槽的宽度调整为5ｍｍ。第2道胀管槽的尺寸链调整为13ｍｍ 5ｍｍ 10ｍｍ 5ｍｍ。 (3)管子伸出管板面长度图样中管子伸出管板面的长度是1ｍｍ,符合ＧＢ151-1999的规定。而国外进口用于高温、高压、易燃、有毒或较强腐蚀性等介质的换热器,管子伸出管板面的长度普遍为4～5ｍｍ。结合制造尿素装置换热器的经验以及换热管的特点,将管子伸出管板面的长度调整为3～4ｍｍ。采用氩弧焊焊接2层,管壁不允许过烧或焊通,且管头不能有咬边,保持管端圆整无缺。 (4)管板与管子硬度差液压胀接会使换热管发生塑性变形,管板产生弹性变形。而胀接目的是为了让换热管与管板之间获得足够的残余接触应力。因此,管板材料的屈服强度与硬度必须大于换热管材料的屈服强度与硬度。保持管板与管子之间一定的硬度差是改善胀接质量的重要途径之一,通常将硬度差控制在ＨＢ30左右。 2 制造要点 控制4块管板的同心度、平行度、扭曲度及其与壳体轴线的垂直度,可保障设备的制造质量,也可保障换热管与管板的连接性能。而确保内侧管板与换热管液压胀接的拉脱力和密封性及其检验,是保证急冷器制造质量的关键。 2.1 壳体 严格控制有关几何尺寸和方位。错边量、棱角度和无损探伤按ＧＢ150-1998规定执行,周长、圆度和直线度按ＧＢ151规定执行,壳体长度按图样规定。检查壳体两端面平行度与壳体轴线的垂直度,在两端面标出对称的十字中心线,且两端面中心线的连线(方位线)平行于壳体的轴线,该标记线是组对双管板的基准之一。用与折流板外径相等的圆盘模板工装预先检测壳体的内径与直线度,确保折流板外径和壳体内壁有一定的间隙,使管束能顺利地装入壳体。 2.2 管板及折流板 采用数控钻床钻孔,控制管孔直径、垂直度及管孔间距。为利于穿管,管板和折流板的钻孔方向应与穿管方向保持一致。按图样和ＧＢ151规定对单块管板的管孔进行检验,特别是内侧管板管孔内不允许存在贯通性的螺旋形或纵向条痕。把2组双管板分别按钻孔方向叠置,找同心,用换热管逐孔预穿。将折流板叠置钻孔,按钻孔方向逐块做顺序号和正、反面的标记。每块折流板正、反面的管孔均要仔细倒角,清除毛刺,防止穿管时损伤管子的外表面。把双管板和折流板按钻孔的方向顺序叠置,用换热管逐孔预穿。 2.3 双管板预装 清除管孔内和管板面的毛刺、铁屑、锈斑及油污等影响胀接质量的异物。将每组双管板用50ｍｍ长的定位筋板连接成1个整体,调整每组双管板的同心度、平行度和扭曲度,用换热管逐孔预穿之后,按焊接工艺分别固定焊成2组双管板。