管壳式换热器制造过程

U型管换热器试压过程
红色为第一次试验测试位置 蓝色为第二次试验测试位置

1.第一次打压：检查U型换热管与管板的连 接强度和密封可靠性（红色线表示区）

2.第二次打压：按总图装配后，对壳体和管 程同时加压，直至达到各自的试验压力， 检查管箱、壳体密封性是否良好（蓝色线 表示区）。
外表面处理



折流板加工过程：
车床加工管板
管板划线及打点
钻床管板钻孔
换热管预制

换热管分类：

U型换热器换热管弯管：
弯管机弯管（冷弯）
管束固溶处理
对不锈钢材料管束进行固溶处理，在 弯管处进行电流短路，使弯管处瞬间达到 1050℃高温。然后向管内通入冷却水，使 管束极冷，瞬间冷却。从而达到消除弯曲 所产生的内应力，恢复材料本身的性能， 同时保证换热管的弯曲半径，不回弹的目 的。
卷板
卷板流程
预弯压边
卷板
卷板方式
采用手工电弧焊
点焊
采用埋弧自动焊
纵焊缝焊接
校圆
焊后热处理



对于铬钼钢的材料，在焊接后需进行焊后 热处理。 热处理目的：1、对焊缝消除应力，防止焊 缝延迟裂纹的出现。2、对焊缝消氢处理， 防止氢腐蚀、氢脆的出现。 加热方式主要有通过电加热带加热，用保 温防火棉覆盖保温。加热温度大约在200300℃。消除应力热处理时间在16-24h以内， 消氢热处理保温时间不少于0.5h。或用火 焰加热处理。
常用材料及性能



碳钢：强度较低，塑性和可焊性较好，价格低廉， 常用于常压或中低压容器制造。压力容器专用碳 素钢代表材料Q235R、 10、20钢、20G。 低合金钢：低合金钢是在碳素钢基础上加入少量 合金元素的合金钢。具有优良的韧性、焊接性能、 成形性能和耐腐蚀性能。代表材料：15CrMoR 、 16MnDR 。 高合金钢：具有较好的耐腐蚀耐高温及耐低温性 能。主要有：铬钢、铬镍钢、铬镍钼钢 、0Cr13、 0Cr18Ni9。

设备无损检测主要方法：


无损检测:包括射线透照检测、超声检测、 表面检测：（包括磁粉检测、渗透检测、 涡流检测）前两种主要用于探测被检物的 内部缺陷，表面检测用于探测被检物的表 面和近表面缺陷。 超声检测：电能-超声能-电能，一般 1~10MHZ常用1~5MHZ，设备为数字式和 模拟式。



磁粉检测：通过磁场使焊接接头磁化，在 工件表面均匀撒上磁粉，有缺陷的位置会 出现磁粉聚集现象。 渗透检测：一般探测出的缺陷深度0.02mm 宽度约0.001mm，利用带有荧光染料或红 色染料的渗透剂的渗透作用，经过渗透、 清洗、显示处理后用目视法观察。 涡流检测：原理是电磁感应，工件接近一 个带有交变磁场的 测量线圈时，这个磁场 在工件中产生涡流状的感应电流，工件中 缺陷的存在会影响涡流磁场的变化
金相检验过程
1.制样：可能用到的设备：金相试样 切割机，预磨机，抛光机，镶嵌机 2.制好的样品进行腐蚀，采用硫酸腐 蚀。
3.放到金相显微镜上观察。用到的设 备：金相显微镜
金相检验操作
四、筒体制造过程


定料：确定换热器所需材料及尺寸 划线：确定尺寸后对材料划线、排版。 切割：根据划线尺寸对原材料进行切割。
材料基本要求及检验


压力容器对材料应用的基本要求： 强度、塑性、硬度、冲击韧性、断裂韧性、 焊接性。 这些性能可以通过常规的力学性能试验的 到检验。
金相检验


金相：是指金属或合金的内部结构，即金 属或合金的化学成分以及各种成分在合金 内部的物理状态和化学状态。 金相实验的目的：金属材料的物理性能和 机械性能与其内部之组织有相关连，因此， 可以借着金相试验的宏观组织及微观组织 的观察判断其的各项性能。
固溶处理
换热管管头除锈

为保证管头焊接质量换热管安装前要对管 头进行除锈处理
管束组装过程

利用工装固定管板——穿拉杆、定距管— —将折流板、定距管依次固定于拉杆上— —穿管
穿管
防冲挡板、滑道、旁路挡板、密封 带组装于管束之上



固定管板式换热器将管束套入壳体 组装另一端管板 用丙酮清洗管板孔：清除管板上残留油污 及其他污渍，防止管头焊接出现缺陷。
气焊切割
开孔
接管法兰及补强圈与壳体组焊 补强圈：开孔后，削弱了器壁的强度，并 破坏了结构的连续性，会产生很高的局部 应力。所以采用补强圈补强。 角焊缝无损检测：采用渗透检测 PT（着色 检测）
补强圈
接管法兰
补强圈信号孔通压缩空气检漏

信号孔：1、用来检验补强圈焊缝的密封性 能。2、排放补强圈和筒体间气体。
焊缝无损检测
对纵焊缝采用射线检测（RT）的方式进行检验。 射线透照检测：X射线、 r射线等，X射线通过 加220V电压工作，设备有便携式和固定式，r 源：铯75、铱192、钴60（可检测200mm厚 度） 射线检测工艺：步骤 :曝光---洗片---评定底片 透照方式 : 单壁（纵缝、环外、环内） 双壁（双壁—单影、双壁—双影） 照相成像质量 :对比度、清晰度和颗粒度 像质计应用 :评定底片的灵敏度 底片评定 :判定缺陷合格与否
管头焊接缺陷
缺陷处
探伤剂
七、管箱制造

法兰、封百度文库与筒节组对



环缝焊接：采用埋弧自动焊焊接，焊前预 热处理。 环缝无损检测：采用射线检测，根据图纸 要求进行20％或100％检测。 划开孔线 切割接管孔 接管法兰及补强圈与壳体组焊 补强圈信号孔通压缩空气检漏
组焊隔板
热处理：是将焊接装备的整体或局部均 匀加热至金属材料变相点一下的温度范 围内，保持一定的时间然后降温的过程。
设备运输

由于超高超重，在运输过程中应考虑好运 输路线及路况。
气密试验

目的：气密试验的目的是检验容器的致密 性。由于气体的渗透能力比液体强，所以 对于盛装毒性程度极度和高度危害的容器 和设计要求不允许有微量泄漏的容器，在 液压试验合格后，必须进行气密试验。
液压试压程序及步骤


容器内的气体应当排净并充满液体，试验 过程中保持容器观察表面的干燥。 当试验容器器壁金属温度与液体温度接近 时，方可缓慢升压至设计压力，确认无泄 漏后继续升压至规定的试验压力，保压时 间一般不少于30分钟，然后降至设计压力， 保压足够时间进行检查，检查期间压力应 保持不变。
用手工氩弧焊或旋弧自动焊进 行两次方向相反的焊接
管头胀接
利用胀管器挤压伸入管板孔中的管子 端部，使管端发生塑性变形，管板孔同时 产生弹性变形，取去胀管器后，管板与管 子产生一定的挤压力，贴在一起达到密封 紧固连接的目的。
胀管前
胀管后
胀管方法：机械胀、液压胀

机械胀：
•液压胀：
管头无损检测

消除应力热处理
局部热处理
热处理规范
管箱法兰面二次加工

由于管箱法兰面在与管箱焊接过程中产生 热变形，造成法兰面密封性能降低，所以 利用车床对管箱法兰面进行二次加工。
八、整体组装
九、耐压试验


耐压试验的目的：在超设计压力下，考核 缺陷是否会发生快速扩展造成破坏或开裂 造成泄漏，检验密封结构的密封性能。 耐压试验分类：液压试验、气压试验、气 液组合压力试验。
刨边（开坡口）


焊接坡口：为了保证全熔透和焊接质量， 减少焊接变形，施焊前，一般需要将焊件 连接处预先加工成各种形状。 坡口形式：I型、X型、U型、V型
V型坡口
X型坡口


坡口完成后要求坡口表面不得有裂纹、分 层、夹杂等缺陷。 施焊前应用砂轮打磨清除坡口及母材两侧 表面20mm范围内（离坡口边缘的距离计） 的氧化物、油污、熔渣及其他有害杂质
五、壳体制造

筒体与封头、筒体法兰组对焊接

固定管板式和浮头式换热器筒体与筒体法兰组对环缝焊接。 U型管式换热器筒体与封头组对环缝焊接

环缝焊接。 环缝无损检测：采用射线检测方法（RT、PT）
筒体与封头组焊
筒体与筒体法兰组焊


划开孔线：根据图纸确定好开孔位置及尺 寸大小。 切割接管孔：利用气焊切割方法对筒体开 孔，并用砂轮打磨开孔。

渗透检测:一般探测出的缺陷深度约0.02mm， 宽度约0.001mm，利用带有荧光染料或红 色染料的渗透剂的渗透作用，经过渗透、 清洗、显示处理后用目视法观察。又称着 色检测。 检测过程：
将管头管板表面清洗干净，防止油污等污垢影响实验效果
清洗（喷清洗剂）
喷渗透剂（红色）
清洗表面渗透剂
喷显像剂（白色）

酸洗钝化：用于不锈钢的防腐措施，有酸 洗膏和酸洗液两种方式。通过酸洗使表面 形成钝化膜达到防腐的目的。 喷砂除锈：用于碳钢的防腐措施，利用大 量快速运动中的砂粒打击一角那个完毕的 设备表面，已达到去除氧化层、使表面产 生冷硬层。 喷漆防锈：为设备表面喷漆防锈。
包装运输

设备封氮：对一些运输过程中有特殊环境 （海洋运输）的设备进行设备内部封氮， 防止设备在运输过程中腐蚀。


磨平壳体内表面焊缝：1、使内表面光滑去 除不平面，防止管束进入壳体时卡住。2、 防止焊渣划伤管束。3、防止应力集中。 组焊鞍座
打磨内表面
组焊鞍座
六、管板管束制造



管板：是管壳式换热器的主要部件之一。 用来排布换热管，将管程壳程流体分隔开 来，并同时受管程壳程压力和温度作用。 折流板：提高壳程流体的流速，增加湍动 程度并使壳程流体垂直冲刷管束，以改善 传热，增大传热系数，并且起支持管束的 作用。分为弓形和圆环-圆盘形两种。 管板加工过程：
划管 通过移动式车床或钻床将管头修 整平齐，管头露出管板3-5mm为宜
管头焊接



焊接接头：包括焊缝、熔合区、热影响区 焊缝： 由熔池的液态金属凝固结晶而成， 通常有填充金属与部分母材组成。 熔合区 ： 其加热温度在合金的固相和液相 线之间，化学成分和组织性能不均匀。因 而较薄弱易产生焊接裂纹。 热影响区 ： 焊缝两侧母材，因焊接热作用 发生金相组织和力学性能变化的区域。
液压试验过程示意图
浮头式换热器试验过程：



红色为第一次试验测试位置 蓝色为第二次试验测试 位置 绿色为第三次试验测试位置
1.第一次试压：管束和壳体组装好， 使用工装将勾圈侧管板与壳体密封好， 壳程水压检测管头（红色线表示区）。 2.第二次试压：管箱、管束、壳体 、 浮头盖组装好，管程水压检测管箱及 浮头盖（蓝色线表示区）。 3.第三次试压：设备组装好。壳程水 压检测外头盖（绿色线表示区）。
管壳式换热器 制造过程
一、换热器
换热器：使传热过程得以实现的设备称之 为换热设备。
二、工艺流程
筒体制造 壳体制造 材料准备 管板管束制造 整体装配
管箱制造 运输包装 外表面处理 耐压试验
三、材料准备


根据设计图纸要求准备材料，并进行实物 确认和标记。 为降低生产成本，提高生产效率，封头由 其他厂家配合生产，厂外购买。