螺纹锁紧环换热器
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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。
螺纹锁紧环换热器总装试压及拆卸工装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。
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。
(2)找好重心吊起与工装联接好的管束,并在管板密封面上粘好垫片,经保护筒送入管程壳体内,沿壳体中心轴线移动吊车,使管束进入壳程壳体,当吊绳碰到保护筒时,可以放松吊绳并将其向后移动,让吊绳吊住露在壳体外侧管束重心,当管束的重心装入壳体后,靠工装上的配重及起吊位置的变化来托起露在壳体外侧的管束,在支承钢管后面施加推力,并逐渐移动吊绳的位置,始终让管束与保护筒内壁及壳体内壁与管板保持一定间隙。
(3)当要推到预定位置时,用工装后侧的搬手调整壳体与管束的中心线。
中心线调整好后加大支承钢管后边的推力,平稳的将管束推至预定位置,见图2。
螺纹锁紧环换热器日常维护和故障处理
(1)、日常维护
a)装置系统蒸汽吹扫时,应尽可能避免对有涂层的换热器进行吹扫,工艺上确实避免不了的,应严格控制进换热器吹扫温度(不大于200℃),以免造成涂层破坏。
b)装置开停工时,应控制换热器缓慢升降温和升降压,以免造成冲击。
开工时遵循“先冷后热”,即先进冷料,再进热料;停工时遵循“先热后冷”,即先停热料,后停冷料。
c)开停工时要确认螺纹锁紧环换热器管壳程流程畅通。
避免管板单程受热或受压。
d)认真检查设备运行参数,严禁超温超压,。
对按压差设计的换热器,在运行当中不得超过规定的差压。
e)操作人员应遵循安全操作规程,定时对换热器进行巡回检查,检查基础支座稳固及设备泄漏等。
f)应经常对换热器管壳程介质的温度和压降进行检查,分析换热器的就泄露和结垢情况,在压降增大和换热系数降低超过规定数值时,应根据介质和换热器的结构,制定有效的方法进行清洗。
g)应经常检查换热器的振动情况。
h)在操作运行时,有防腐涂层的换热器要严格控制温度,避免涂层破坏。
i)保持保温层完好。
(2)、换热器常见问题及处理措施
a)换热器运行中常见问题及排除方法。
螺纹锁紧环式换热器介绍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。
螺纹锁紧环换热器维护检修要求1、检修内容(1)、抽芯、清扫管束和壳体(2)、进行管束焊口、胀口处理及单管更换(3)、检查修理管箱及内外压紧螺栓、内外压环、分合环、垫片压板、接管及其密封面,更换垫片及试压。
(4)、更换部分螺栓、螺母。
(5)、更换管束或壳体。
(6)、壳体保温修复及防腐。
2、检修与质量标准(1)、检修前准备掌握运行情况,备齐必要的图纸资料。
(a)准备好必要的检修工具及试压胎具、卡具等。
(b)配合业务团队盲板隔离,确认内部介质置换清扫干净,符合安全检修条件(2)、检查内容(a)宏观检查壳体、管束及构件腐蚀、裂纹、变形等。
必要时采用表面检测及涡流检测抽查。
(b)检查防腐层有无老化、脱落。
(c)检查衬里腐蚀、鼓包、折褶和裂纹。
(d)检查密封面、密封垫。
(e)3检查紧固件的损伤情况。
对高压螺栓、螺母应逐个清洗检查,必要时应进行无损探伤。
(f)检查基础有无下沉、倾斜、破损、裂纹及其他地脚螺栓、垫铁等有无松动、损坏。
(3)、换热器拆装步骤及注意事项螺纹锁紧环式换热器管箱具体结构如下图所示:换热器的检修拆装均需要专用拆装工具,专用工具结构如下图所示:拆装工具除上述简图中的零部件外,还有联接板(一)和螺纹头等配件,在拆装不同的设备零部件时根据需要更换使用。
拆装工具须在吊车的配合下使用。
拆装工具组合使用时可拆装的零部件简述如下:联接杆(一)+联接板(一):管束、分程箱;联接杆(一)+螺纹头:分程箱半圆盖、密封盘;联接杆(一)+联接杆(二)+联接板(二):承压环组件。
(a)换热器拆卸➢拆除内、外压紧螺栓。
➢拆除螺纹承压环和压盖。
拆除内外压紧螺栓后,在注油孔和螺纹咬合端面注入松动剂,浸透一段时间,将拆装工具的联接板(二)用螺栓与螺纹承压环上的螺孔紧固,用加长螺栓将压盖与联接板(二)紧固。
将配重物置于适当位置,使吊点两端力矩相同。
开始搬动前、后搬手使其逆时针转动,一般刚刚起动时力量很大可借助其它助力机构起动,如手动葫芦、千斤顶等。
螺纹环紧环换热器检修的施工步骤螺纹锁紧环换热器是能在高温高压工况下进行热交换的换热设备。
具有结构紧凑,密封可靠等优点,在炼油加氢裂化装置中得到广泛应用。
但是由于其内部构件复杂,配合精密,检修过程需使用专用工具人机配合作业难度较大。
且过程中力的传递作用及动态平衡难是产生累积误差结果造成隔板压碎或者无法密封等事故发生。
此外,这种换热器最突出的优势是能够在设备运行过程中解决泄漏问题,有效地避免了由于设备问题停工带来的经济损失。
螺纹环紧环换热器的组成拆卸步骤及注意事项1.螺纹锁紧环拆卸,待螺纹锁紧环内外圈螺栓温度降到200℃左右时迅速完成浇柴油过程避免螺栓热粘接。
每拆卸一个螺栓即抹上高温抗咬合剂再立即旋入螺纹孔中,防止此时设备内部压力太大溢出介质伤人;吊装螺纹锁紧环要垂直放好,注意压力环和推杆不能脱落。
把连接锁紧环和器械的螺丝拧出,并拆下装配工具。
2.拆卸对开键环,把对开键环从底部开始逆时针作好顺序标记。
用力矩扳手从底,各推进螺丝。
换热器对开键环其中有三块是带有斜面的,倾斜角度先取出带斜面的对开键环,然后依次倾斜角度取出各对开键环,按位号及标记顺序放好。
3.拆卸压力套筒及管束吊车吊装螺纹保护套筒固定在管槽盖顶部螺栓上,安装到管槽中对锁紧环大螺纹实施保护;.用螺栓连接好压力套筒和管束。
确保压力套筒和管束与专用工具的连接牢靠。
用1台吊车小钩吊住拆卸压力套筒与管束整体的专用工具,用配重找好平衡。
缓慢拉出压力套筒与管束的整体,要注意压力套筒与换热器壳体的轴向间隙,调整配重位置时刻保持抽管束时的整体平衡,防止偏斜强力抽芯。
主要技术施工步骤螺纹锁紧环内外圈螺栓浇柴油→螺纹锁紧环→定位隔板→隔板垫环→对开键环→分隔箱盖压力→套筒及管束清洗检查修复过→回装管束及压力套筒→调整对开键环→压力套筒填料压盖换热器壳程→试压→分隔箱盖→隔板垫环→定位隔板→螺纹锁紧环换热器管程试压。
aintenance&Service维%&锁紧环式高压换./检修要点赵聚运中国石油天然气第七建设有限公司山东青岛266300摘要紧式高压换热器在检修中的要点分析,提出了注意事项及可靠的解决方法,对行业内同类检修问题的处理具有一定的借鉴意义。
关键词紧换热器压紧泄露中图分类号TE682文献标识码B文章编号1672-9323(2019)04-0078-03高压换热器是加氢装置中的重要设备之一,它不仅能为生产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作用。
但传统的管壳式换热器已经逐渐不能满足高温高压条件下的生产需要。
近年,密封可靠、结构紧凑、维护简单,又能及时解决运行中出现的泄露问题的螺纹锁紧环式换热器应运而生,并广泛应用在各类加氢装置中。
本文通过对螺纹锁紧环换热器的结构特点的研究,结合检修施工现场的具体情况,阐述了螺纹锁紧环式换热器的解体检修要点及注意事项。
1螺纹锁紧环式高压换热器的结构特点螺纹锁紧环式高压换热器主要是由锁紧环、管束、壳体、压、密封、、管成,其结构示意图见图1。
螺纹锁紧环式高压换热器具有以下特点:管箱与壳体为一体结构结构,构件,密封管板为差压设计;有内、外两圈压紧螺栓,可在设备运行中处理泄露问题。
设备运行中,现管壳时,可紧压紧加密封的压力,从而消除内部泄露。
当发生外漏(管程介质泄露时,可紧压紧压紧密封消泄露,设备不工,需换可消除泄露现象,不会影响装置正常生产。
1-压盖;2-内压紧螺栓;3-外压紧螺栓;4-螺纹锁紧环;5-压环;6-卡环;7-管程内套筒;8-盘根;9-管板;10-壳体;11-管束;12-密封盘;13-波齿复合垫片;14-简体图1螺纹锁紧环式高压换热器结构示意图2螺纹锁紧环式换热器解体检修要点分析2.1解体检修前准备1设备,设备设要,设备结构特点。
⑵编制科学可行的施工技术方案,并对施工人员进行安全、技术交底。
78I石油化工建设2019.04aintenance&Service 维⑶准备好吊车、倒链、抽芯机、扳手、工装等施工机具材料等。
螺纹锁紧环式加氢换热器的换热管束结构与优化设计引言:换热器是一种常用的热交换设备,用于在不同介质之间传递热量。
螺纹锁紧环式加氢换热器是一种具有高效换热性能和可靠性的换热设备。
本文将讨论该换热器的换热管束结构,并提出其优化设计方法。
一、螺纹锁紧环式加氢换热器的换热管束结构1. 换热管束的构成螺纹锁紧环式加氢换热器的换热管束由一串管子组成,这些管子被固定在一个支架上,并与进出口管道相连。
每个管子都有一系列的螺纹,形成螺纹管束。
管束中的每个管子都充分接触,以优化热量传递。
2. 螺纹结构设计在螺纹锁紧环式加氢换热器中,螺纹结构的设计起着至关重要的作用。
合理的螺纹设计可以增加管子的表面积,提高热传导效率。
一般来说,螺纹的深度、间距和形状都会影响热量传递的效果。
3. 管束固定方式为了确保管束的稳定性和安全性,螺纹锁紧环式加氢换热器通常采用螺纹锁紧环来固定管束。
螺纹锁紧环可以有效地防止管束松动和位移,保证换热器的正常运行。
锁紧环的设计需要考虑到管束的尺寸和材料的选择。
二、螺纹锁紧环式加氢换热器的优化设计方法1. 管束材料在螺纹锁紧环式加氢换热器的优化设计中,选择合适的管束材料非常重要。
材料的选择应考虑到其耐腐蚀性、导热性和强度等因素。
常见的材料包括不锈钢、铜合金等。
2. 管束间距管束间距的选择对换热器的换热效率有着重要影响。
过小的管束间距可能导致管束堵塞和流动不畅,而过大的间距则会降低换热效果。
因此,需要根据具体的换热需求和流体参数来确定合适的间距。
3. 螺纹形状螺纹锁紧环式加氢换热器的螺纹形状应根据流体特性和换热要求进行设计。
一般来说,螺纹的形状可以是圆形、方形、三角形等。
通过合理设计螺纹的形状可以增加管子的有效换热面积,提高换热效率。
4. 锁紧环的设计为了确保管束的固定和安全,锁紧环的设计也需要考虑到多个因素。
合适的锁紧环尺寸、材料和结构可以增加管束的稳定性,并减少运行过程中的振动和松动现象,从而延长换热器的使用寿命。
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。
(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×Dc×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:W 2=P1+G=π/4×Dc2×P+2×π×Dc×B×m×P(2)式(1)、(2)中:D o ——垫片实际外径,mm,Do=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 ;P 1——管板两侧由差压引起的轴向力,N ,P 1=π/4×D c 2×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:W 1=π×D c ×B ×Y=1526000N 操作时的螺栓载荷: W 2=P 1+G=3743000N根据上述计算,W 2>W 1,故取W 2为螺栓的计算载荷。
那么,单个螺栓的预紧力: F=W 2/N 1(3) 式(3)中:W 2——操作时的螺栓载荷,N ,W 2=3743000N ; N 1——内法兰螺栓的数量,个,N 1=44个; 则,单个螺栓的预紧力: F=W 2/N 1=85100N在拧紧螺母时,需要克服螺纹副的螺纹力矩T 1,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T 3、螺母的承压面力矩T 2和夹持力矩T 4均可忽略不计,故拧紧力矩T 等于螺纹力矩T 1。
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。
T 1=F T ×d 1/2=F ×tg(ψ+ρν)×d 1/2(4) 式(4)中:ψ——螺纹中径升角,度,ψ=arctg(np/π×d 2); ρν——当量摩擦角,度,ρν=arctg μ/cos α; d 1——内法兰螺栓的中径,mm ,d 1=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;M 1——拧紧力矩系数,取M 1=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=T 1=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。