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双管板换热器管板与筒体组装工艺发布时间：2023-02-06T03:00:52.686Z 来源：《中国科技信息》2022年第9月第18期作者：刘明志吴晶晶[导读] 双管板换热器的结构比较特殊，在设计和制造过程中难度较大且装配过程中需要一定的技巧刘明志吴晶晶西安航天华威化工生物工程有限公司摘要：双管板换热器的结构比较特殊，在设计和制造过程中难度较大且装配过程中需要一定的技巧。
本文对双管板换热器管板与壳体、管板与管板的组装工艺进行了优化设计，并对检验方法给出了合理的建议，以供参考。
关键词：双管板换热器组装工艺1前言双管板换热器作为目前较新的一种特殊结构型式的换热器，可有效防止管、壳程介质的串流，是在苛刻的生产条件下产生的一种更为安全的换热器形式。
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[1-3]。
公司承揽的双管板换热器，即属于第一种情况。
为更好的推广应用双管板换热器，制造阶段必须采用合理的组装工艺、合适的检验方法，在保证安全的前提下尽量做到加工制造严格、检验及时到位。
本文从双管板换热器管板与壳体的组装工艺出发，对原设计提出的组装工艺进行了优化。
2 组装工艺双管板换热器的组装及检验工艺过程与单管板换热器相比更为复杂。
产品必须符合设计图纸规定及压力容器制造标准，在产品制造过程中，首先，筒体探伤必须合格；其次，必须能够通过检测手段(气密、氨渗漏检测、着色检测)保证内管板与换热管胀接合格；第三，通过气密试验、氨渗漏检测、着色检测等手段，保证换热管与外管板的焊缝合格。
要同时满足以上要求，且在生产过程中能够容易实现，因此要制造合理的产品制造工艺，满足设计及生产制造的要求。
2.1 原组装工艺原设计蓝图依据双管板换热器的理论组装及检验方法对该设备的组装及检验提出以下要求：1）内管板与换热管胀接后，以1.74MPa压力进行水压试验，以无渗透、可见变形及异常声响为合格；2）、在1）项合格后，焊内外管板连接焊缝和外管板与换热管间的接头后，隔离腔内以1.74压力进行水压试验，检查外管板与换热管管头强度焊+密封焊管头及隔离腔焊缝，以无渗透、可见变形及异常声响为合格；3）壳体A、B类焊缝应进行20%RT-Ⅲ合格。
双管板换热器的设计与制造简介双管板换热器是一种广泛应用于化工、制药、石油、食品等行业的换热设备。
其主要作用是将一个流体的热量传递给另一个流体，从而达到加热、冷却、蒸发等处理目的。
相比于传统的管壳式换热器，双管板换热器具有体积小、传热效率高、维修方便等优点，因此被广泛应用。
本文将从双管板换热器的设计、制造和使用等方面进行介绍。
设计热传递计算双管板换热器的设计需要进行热传递计算，以确定板片的数量和表面积。
一般情况下，热传递计算需要考虑以下因素：•流体的温度、压力和流量•热传递系数•固体传热能力•换热器的体积和形状•板片的布局和数量•热负荷和热效率要求在进行热传递计算时，可以使用一些工具和软件来辅助计算。
例如，可以使用ANSYS FLUENT软件对流体和固体传热进行模拟和计算。
此外，还需要考虑流体和固体之间的传热方式，包括对流、辐射和传导等。
板片的设计板片的设计是双管板换热器中最重要的部分之一。
一般情况下，板片的设计需要考虑以下因素：•材料的选择：板片材料需要具有良好的耐腐蚀性和传热性能，常见的材料包括不锈钢、镍合金等。
•板片的形状和大小：板片的形状和大小需要根据换热器的具体应用来确定，一般情况下，板片的宽度在2-10mm之间，间距在2-10mm之间，板片总面积应当满足热传递计算的需求。
•板片的密度和布局：密度和布局的选择需要考虑到流体的流量和热负荷等因素，一般情况下，板片的间距和布局需要满足流体的流速和热传递计算的需求。
•板片的安装方式：板片的安装方式需要考虑到维修和清洗等因素，一般情况下，板片需要可以方便的拆卸和安装。
其他设计因素除了板片的设计之外，双管板换热器的设计还需要考虑以下因素：•进出口管道的设计：进出口管道需要满足流量和压力的要求，一般情况下，可以使用方形、圆形或矩形形状的进出口管道。
•头部和底部的设计：头部和底部需要满足与板片的对接要求和防泄漏要求，一般情况下，可以使用法兰连接、焊接或密封槽连接等方式。
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最高工作压力/MPa 4.0/-0.1 0.35/-0.1设计温度/ ℃265 230进口工作温度/ ℃236 190出口工作温度/ ℃230 198物料水蒸汽溶剂+顺酐管子与管板连接形式强度胀强度焊+贴胀程数 1 1腐蚀裕度/mm 0 0焊接接头系数0.85 0.85由于此再沸器的管、壳程的操作参数比较高，前期设计制造的再沸器使用后一个月左右就泄漏，无法使用，严重影响生产。
双管板换热器的结构及制造工艺合理设计一、双管板换热器结构设计准备工作（一）结构初步规划对于一项双管板换热器而言，其结构主体上有4块管板，主要结构状态如下：首先是法兰式管程侧管板，有两块，其与管箱法兰之间的连接使用垫片以及螺柱，同时联通换热管、管道共同组成管程。
换热管与管程侧管板之间的连接可采用贴胀与强度焊联合方式，在介质选择上也适应于条件偏向苛刻程度的介质。
非法兰式的壳程侧管板与壳体之间的的连接让壳程更具完整性，在换热管与壳程侧管板之间的连接方式为强度胀接。
在结构中，壳程管板与换热管之间又可以构成两腔积液程，由此产生形态特殊的四腔结构。
（二）選材控制材料的选择关系到双管板换热器的使用稳定性以及安全性，因此选材是结构设计的关键。
在材料选择方面，首先应考虑介质特性，重点放在抗腐蚀方面，并根据用户需求加以调整，保障在压力以及操作温度方面不会对工艺性能产生不良影响。
换热管与管程侧管板之间的连接使用贴胀加强度焊型式，锻件级别为Ⅱ级。
由于换热管与壳程侧管板之间的连接属于强度胀接，因此要求管板质量高，故锻件级别为Ⅲ级。
同时，鉴于管板材料在硬度值方面要与双管板换热器约在HB20-30之间，从理论上来说不锈钢管板与换热管之间的硬度应属于同一水平，但在实际硬度测量中发现，硬度变化能够通过材料供应以及材料选择实现。
在具体设计制造环节中，设计人员同样需要对换热管与管板管孔之间的间隙严格把关，利用“特殊紧配合”原则减少管板材料与换热管之间由于硬度差带来的不良影响。
需要注意的是，换热管HBW硬度要求应在评定实验中明确指出。
二、结构设计要点（一）布管操作以某实际设计为例，换热管外径19mm用户将布管间距设置为23.75mm，将排列方式要求为转角正三角形，因此理论上来说孔桥宽度只能够为4.75mm，在制造中胀接环节操作具有一定难度。
按照双管板换热器传统经验结合相关企业自行加工制造能力，可将换热管与管板之间的胀接设定为液袋柔性胀接，其作用原理如下：当液体压力不断上升过程中，换热管受到压力后会出现变形，并且随着压力的增大变形程度也会加大（此变形属于弹性变形），之后在达到塑性变形程度时会被挤压至管板孔壁部位。
TDI双管板换热器制造工艺及质量控制【摘要】本文阐述了TDI双管板换热器结构、设计特点以及制造过程中需注意的控制要点，通过材料选择、控制钻孔精度、确定胀接工艺参数、合理安排胀接焊接次序等措施，保证TDI双管板换热器的制造质量，并通过动态实时监测系统对换热器进行监测，以确保其安全运行。
【关键词】双管板；换热器；制造；质量0.引言双管板换热器是在换热器一端同时设有一定间隙的两块管板的换热器，能防止腐蚀和污染，满足工艺流程、劳动保护、安全生产等方面的要求，广泛应用于社会各个邻域。
其中，TDI双管板换热器中的TDI属于腐蚀性强、剧毒、高危害的化学品，因此，只有保证双管板换热器的高质量制造，才能保证TDI的安全高效使用。
现结合TDI换热设备的制造加工技术，以精制冷凝器制造实际情况为例，对其制造过程的质量控制要点做相关分析，以供参考。
1.结构及参数1.1精制冷凝器的结构精制冷凝器结构为双管板换热器，内外管板之间短节—积液腔（亦称为哈夫节）设计为密闭腔体，并留有安装内部介质泄露监控器件接口。
1.2精制冷凝器的参数精制冷凝器的参数见表1。
其中，管程的介质ACS/5-TDI/2（TDI99.58%，ODGB0.29%，氮气0.13%），其介质特性属于腐蚀性强、剧毒、高度危害、遇水爆炸介质。
由此，给精制冷凝器的制造带来一系列要求和难度。
2.制造质量控制要点2.1主要材料的选择2.1.1换热管材料的选择根据精制冷凝器的使用工况要求的温度、压力等技术参数和介质的特性，参考和借鉴国内外的先进技术，反复论证，最后确定：换热管采用进口镍基合金材料UNSN08800，属于铁镍铬合金材料，其牌号为：FeNi32Cr21AlTi，，材料标准为SB-163。
2.1.2管板、管箱材料的选择（1）外管板、管箱由于接触腐蚀介质，为了达到防腐的目的并合理节约成本，采用镍基合金N08800与Q345R的复合板材料，符合NB/T47002.2-2009标准中B1级的规定；（2）由于内管板壳侧、管侧不接触腐蚀性介质，或只接触热水，腐蚀性不强，可以选择常用的16MnIII材质。
双管板换热器的制造工艺我对这双管板换热器的制造工艺啊，那可算是有不少的了解。
这双管板换热器，可不像那些普通的东西，制造起来讲究可多着呢。
我就先从材料说起吧。
这材料的选择就像选媳妇一样，得精挑细选。
你看啊，那钢材得是质量上乘的，表面得光滑得像那刚磨好的镜子似的，不能有一点瑕疵。
我去那材料库看的时候，那管板的材料堆在那儿，每一块都泛着那种金属特有的冷光，就好像在说“我可是很厉害的，选我准没错”。
管板的厚度也有讲究，太薄了可不行，就像纸糊的一样，根本经不住里面那些流体的折腾。
然后就是切割工艺。
那切割师傅站在切割机旁边，眼睛瞪得大大的，就像两颗铜铃，紧紧盯着那材料。
手里拿着操控杆，就跟拿着个魔法棒似的。
机器“嗡嗡”一响，那火花就像过年放的烟花一样四处飞溅。
这切割的尺寸可不能有一点偏差啊，差个一毫米，那这双管板换热器可能就废了。
我就跟那师傅说：“师傅啊，您可得仔细着点儿，这就跟绣花似的，一针绣歪了，这花可就不好看了。
”师傅就咧着嘴笑着说：“放心吧，我心里有数。
”再说说焊接。
焊接那就是把各个部件连起来的关键工序。
那焊接工人啊，戴着个大面罩，只露出两只眼睛，眼睛里透着一股专注的劲儿。
焊接的时候，那焊条就像个小火龙一样，在管板之间穿梭。
焊接的地方得均匀，不能这儿厚那儿薄的。
我在旁边看着的时候，那热浪一波一波地向我扑来，就像要把我烤熟了似的。
我就问那工人：“这热得慌吧？”工人就说：“习惯了，这要是不热啊，这活儿就干不好喽。
”还有那钻孔。
钻孔的时候啊，那钻头就像个小钻头兵一样，朝着管板进军。
每个孔的位置都得精确，就像棋盘上的棋子，得各就各位。
那负责钻孔的小伙子，额头上豆大的汗珠不停地往下掉，他也顾不上擦，就盯着那钻头，生怕出一点差错。
我就在旁边给他递个毛巾，说：“小伙子，擦擦汗，别累坏了。
”小伙子就接过毛巾，胡乱擦了一把，又接着干。
这双管板换热器的制造工艺啊，每一步都像是一场战斗，每个工人都是战场上的勇士，一点一点把这个复杂的东西制造出来。
特殊换热器种类之双管板换热器全解，你想知道的都在这了（图文并茂）特殊换热器种类之双管板换热器换热器是一种实现物料之间热量交换的节能设备，它广泛应用于国民经济的各个领域。
在生产中为了防止腐蚀和污染，以及满足工艺流程、劳动保护、安全生产等方面的要求，通常采用双管板换热器来解决。
在换热管端部有一块管板，称为外侧管板，也就是管程管板，兼作设备法兰，与换热管及管箱法兰相连接。
在距换热管端部较近的位置还有一块管板，称为内侧管板，即壳程管板，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，这部分空间可以用一个短节跟外界隔离开，组成一个不承受压力的隔离腔；也可以是一个敞开的结构。
双管板换热器的应用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，如图1所示。
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。
在如下情形时，换热器管程和壳程介质严格禁止混合，则常常采用双管板结构：①当管程和壳程二介质相混合后会引起严重腐蚀；②一侧为极度或高度危害介质渗入到另一侧会引起严重后果；③当管程和壳程介质相混合后两种介质会引起燃烧或爆炸；④当一种介质混入另一种介质时，引起催化剂中毒；⑤管程和壳程介质相混合后会引起聚合或生成树脂状物质；⑥管程和壳程介质相混合后会引起化学反应终止或限制；⑦管程和壳程介质相混合后，引起产品污染或产品质量下降。
双管板换热器的结构双管板换热器采用固定管板结构，管束不能抽出清洗，这是与单管板换热器可采用多种结构型式、管束可以抽出清洗不同的地方。
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。
（2）表面防腐处理：设备碳钢表面经彻底清理、除锈，经检查合格，按图样要求喷漆。
要求漆膜均匀、无起层、脱落等现象。
（3）产品检验：为了检验产品是否符合图样、标准和客户的要求，通过对生产过程的检验和试验进行有效的控制，做到未经检验或检验不合格的零部件不进行下序、不组装。
4、过程检验控制
产品在制造过程中，检验人员根据图纸、工艺及有关规程和用户的技术条件要求进行严格的检查确认，在每道工序完工后及时进行工序检验，经检查合格的工件才能转入下道工序，同时强化制造过程中的巡检工作，对可能出现的问题尽早发现和进行有效控制，对停止点的工序必须有责任人员到场签字认可才能转入下道工序。
同时做好检查记录，设备制造、检验和验收应满足GB151-1999《管壳式换热器》、《容规》、JB/T4755-2006《铜制压力容器》、HG20584-1998《钢制化工容器制造技术要求》等标准。
四、结论：
本台大直径双管板换热器通过按上述制造工艺方案进行工序质量控制和严格检验，产品质量得到了有效的控制，质量性能完全符合设计图样和标准要求，目前在某化工厂安全正常运行。
该台双管板换热器制造的成功，标志了某公司大型双管板换热器制造的一个新台阶，为今后同类设备制造积累了宝贵的经验。
