创新衬钛换热器制造方法

成果名称：创新衬钛换热器制造方法

小组名称：制造分公司QC小组

发表人：毛昀

镇海石化建安工程有限公司

2015年7月

一、前言

钛在国防军事、医疗和化工领域等方面应用广泛，利用钛的抗蚀、热导率和强度的性能优势,可制成的钛冷凝器和热交换器已在化工部门广泛应用。镇海石化建安工程有限公司承接了3台衬钛换热器(如图一)，为首次整体制造，其制造要求和难度也是空前，目前没有任何经验可以借鉴。我公司对其结构特点、衬钛管板的加工及整体制造难点作了攻关，解决了制造过程中的加工工艺以及铆工制造上的难题。

图一衬钛换热器制图人：沈照裕制图时间：2014年3月7日

这次我公司制造的是炼油四部II套常减压装置常顶换热器，规格为

换热器技术特性

容器类别三类换热面

积m2

635 容积m316.67

壳程管程壳程管程最高工作

压力Mpa

2.13 0.28 焊缝系数0.85 1.0

最高工作温度℃116 106

无损

检测

射线

100%级合

格

100%级合

格

设计压力

Mpa 2.35 0.48 超声

100%级合

格

100%级合

格

设计温

度℃

160 200 焊后热处理见技术条件

管板设计

压力Mpa

2.15 水压试验Mpa 2.94 0.65

介质

混合进料

（冷介质）

反应流

出物（热

介质）

气密性试验Mpa / /

腐蚀余量

mm / /

保温材料及容

重

超轻硅酸铝

程数 1 1 保温厚度mm 70 70 主材Q345R/Q235R/TA2-M/10/TA1-M(换热管)

技术标准《压力容器安全技术监察规程》GB151-1999、GB15-2011、

HG20584-2011

表一衬钛换热器技术特性制表人：毛昀制表时间：2014年3月10日二、小组概况

表二小组简介制表人：毛昀制表时间：2014年3月11日

序号姓名性别

文化

程度

职务或

工种

小组内任

何职

受TQC

教育时间

1 毛昀男大学制造一部主任组长120

2 李富强男大学制造五部主任副组长120

3 傅成义男大学技术协办组员80

4 林靖女大学技术协办组员80

5 周达波男大学班长组员80

6 李嵘基男大学副班长组员80

7 王敏燕女大学班长组员80

8 吕国梁男大学班长组员80

9 朱明辉男大学副班长组员80

10 沈照裕男大学施工技术组员80

表三小组成员简介制表人：毛昀制表时间：2014年3月12日

三、选题理由

我公司是以检维修为核心、设备制造为主导业务的企业，公司改制后谋求发展就必须立足镇海炼化公司的基础上，加快了向市场化靠拢的步伐。本次QC针对衬钛换热器制造的创新能扩大公司业务承接的范围，也有利于公司自身制造素质能力的提高。

201443

图二选题理由制图人：毛昀制图时间：2014年3月20日

确定课题：

承接的炼油四部II套常减压装置常顶衬钛换热器，材质及结构特殊，目前尚无整台制造的业绩，因此设计制造难度较大。衬钛换热器在国内的应用仍然较少的主要原因是制造中有几大难点：管孔精度要求高，管孔应严格与轴线垂直，其垂直度允差为60μm；钛管与钢管贴合率控制难度大。

根据以上情况，QC小组成员决心通过创新的方法，确立衬钛换热器制造的新方法。故最终确定吧“创新衬钛换热器制造方法”作为本次QC活动的课题。

四、设定目标

在没有衬钛换热器制造资料的情况下我们必须通过创新的方法来探索这一新型换热器的制造方案，所以QC小组把目标确定为：

建立衬钛换热器的制造新方法

为了能够验证衬钛换热器的制造新方法的建立，QC小组参照公司普通换热器的整体组装合格率的要求控制衬钛换热器组装合格率。

表四普通换热器产品整体组装合格率调查记录表制表人：毛昀制表时间：14年3月25日

五、目标可行性分析

明确课题及目标差距后，小组成员立即着手对现有的设备、人员、工艺进行了调查分析（具体见图三）。

图三可行性分析制图人：毛昀制图时间：2014年3月21日

六、方案制定及论证

1.提出各种方案

针对衬钛换热器的以上制造难点，QC小组成员运用头脑风暴法，围绕实现小组活动目标，提出了许多加工方案和组装的方法，初步归纳成以下三种方案：

方案一：镗床数显加工，拉杆组装法

管板管孔定位加工，通过镗床（T6112）数显定位基准，通过定位沉孔进行管孔的引孔、粗钻和精钻工序。在穿装过程中，选用自制的胀管工装，工装的一端连着支撑杆，先把支撑杆穿过钛管，然后自制工装压入钛管一端，然后拉工装，工装经过，钛管被胀开压紧钢管达到目的。

选择方案一镗床数显加工，拉杆组装法的理由分析：

该方案可以解决衬钛换热器管板管孔的加工的精度要求，依靠镗床数控定位来满足管孔加工的位置度。拉杆组装法操作简单，利用抽芯机从钛管的一端拉至另一端，无需找正工装操作方便、效果高。

方案二：摇臂钻床定位加工，油压柔性组装法

通过摇臂钻床定位加工，选择相应φ18.6的钻头进行管孔的粗钻，然后用φ19.2的钻头再进行粗孔的扩孔到图纸要求大小。在穿装过程中，通过密封一端，在另一端通入高压油的办法使钛管向外塑性变形，然后贴紧外钢管的内壁。

选择方案二摇臂钻床定位加工，油压柔性组装法的理由分析：

该方案在普通摇臂钻床进行加工，通过一次性在摇臂钻床进行，保证了加工垂直度的要求，提高钻孔速度，利用刃磨及切削液来控制加工精度的要求。油压柔性组装法的采用，考虑到这种方法在穿装过程中，钛管与钢管的贴合受力均匀，可以的到较大的贴合力，对钛管的伤害也比较小。

方案三：四刃铣刀数控定位，水压钢球组装

自制四刃铣刀定位工装，采用数控、镗床（T6112）数显定位相结合，保证衬钛层槽与管孔的同心度要求。采用粗钻、半精钻定位和精钻金加工工艺，保证衬钛管箱管孔精度要求。在穿装过程中，通过密封一端，在另一端放置相应尺寸的钢珠，再通高压水，通过高压水挤压钢球向前移动的办法使钛管向外塑性变形，然后贴紧外钢管的内壁。

选择方案三四刃铣刀数控定位，水压钢球组装的理由分析：