螺纹锁紧环换热器制造
螺纹锁紧环式换热器的制造工艺
下面就螺纹锁紧式高压换热器大多采用的 ’, ’ 型和双壳程结构进行介绍$ !*#*! 密封性能可靠
该设备的主体密封主要为 # 大部分!一是管程 侧的密封"它是通过螺纹锁紧环上的外圈螺栓压在 密封盘及密封垫上来完成的#二是壳程侧的密封"它 是内圈压紧螺栓"通过卡环%管箱内套筒压在管束 管板及密封垫上来完成密封的"且可通过螺纹锁紧 环上的内圈压紧螺栓"间接施力"在不拆卸管箱内 件的情况下"来解决内部密封$ !*#*# 压紧螺栓
!" 单壳程型$ 其 特 点 是 !!+ 壳 程 侧 接 管 一 前 一 后 % 上 下 分 布 " 即进口和出口不在同一垂直线上##"壳程介质从壳体 一端到其另一端#$"管束上无分层隔板#%"换热效率 较低$ #" 双壳程型$ 其特点是!!"壳程侧接管同一截面上分布"即进 出口在同一垂直线上##"壳程介质从壳体中心分开" 从壳程进口到壳体尾部"再从壳体尾部到壳程出口# $"管束上有分层隔板#%"换热效率较高$
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理$ 接管内壁一般制造厂都采用焊条电弧焊堆焊或
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其他方法堆焊"堆焊质量较好$
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对接形式的接管对外连接的坡口处堆焊一层
) *
镍基焊条"如图 2 所示$ 通常堆焊的是 3425& 焊条"
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其目的是现场组焊时不需加热"直接冷焊和减小在
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设备运行中由于异种材料温度变化产生的应力$
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图 2 对接接管对外连接的坡口形式 法兰连接形式的接管密封面的面层通常先不 堆焊"待产品最终热处理后再堆焊和加工"以减少 产品使用过程中密封面的应力腐蚀开裂$
“高-低压”螺纹锁紧环式换热器的设计
现管箱零部件尺寸的系列化设计，避免其径向尺寸调整量 2 “高-低压”螺纹锁紧环换热器的设计过程及主 行DŽ ᇌঞ㶎㒍ⱘ㶎䎱⹂ᅮˈ 䳔ֱ䆕㶎㒍ⱘᇣᕘय़㋻㶎ᷧ㶎㒍ᄨ䖍㓬᳝ড়䗖ⱘ䎱 ݀ ൌ ߮ʹͻ݉݉ ˗ܲ ൌ ʹ͵Ǥͺͳʹͷ ᴀ䆒প 太大，压紧螺栓一般采用M36~M42几种规格，且其相邻 要零件的设计计算
ܾüൿ⠛᳝ᬜᆚᇕᆑᑺˈPP˗ ᓣЁ˖ ܹܲ ൌ Ǥʹͺ ݐܾܲ݉ ܩܦ ൌ ͵ͷʹͲʹͶ ᓣЁ˖ܾüൿ⠛᳝ᬜᆚᇕᆑᑺˈPP˗ Ͷ 式中：b—垫片有效密封宽度，9.779mm； ܲݐ üㅵ䆒䅵य़˗ ܲ üㅵ䆒䅵य़˗ ᓣЁ˖ܾüൿ⠛᳝ᬜᆚᇕᆑᑺˈPP˗ ݐ Pt—管程设计压力； üൿ⠛य़㋻⫼ЁᖗⳈᕘˈPP˗ ܲ ݐüㅵ䆒䅵य़˗ ܦܦ üൿ⠛य़㋻⫼ЁᖗⳈᕘˈPP˗ ܩܩ ݍܦüय़ݙᕘˈPPDŽ
2.2 确定管程密封垫片的参数及尺寸
2.2.1 垫片选型
此处的垫片根据设备的操作工况，工艺包方文件的要 求，可选用硬度较低的金属平垫，如S11306，也可选用柔 性石墨波齿复合垫，对于较复杂的工况，可选用双金属自 密封波齿复合垫片[1]。本设备操作工况稳定，根据使用经 验选用回弹性好、密封寿命长、制造安装方便的柔性石墨 波齿复合垫，其制造、检验符合GB/T19066.3—2003的规 定，要求回弹率≥25%。垫片系数：m=3；y=50MPa。
1 图1看出管箱由内压引起的轴向载荷通过内部结构 传递至管箱筒体，由管箱筒体承受，使其结构紧凑、密封 可靠，相比大法兰结构较节约材料。
2.2.2 垫片尺寸
根据管箱内径、压圈的宽度及垫片的接触宽度（按设 备直径一般取25~30mm）确定垫片的内外径，，垫片的接 触宽度根据设备直径一般取25~30mm。本设备垫片接触宽 度取30mm，内径/外径分别取φ725mm/φ785mm。
螺纹锁紧环式换热器制造工艺
螺纹锁紧环式换热器制造工艺摘要：随着石油工业的飞速发展和国家对环境保护要求，螺纹锁紧环式换热器已经成为加氢裂化装置中的核心设备，针对螺纹锁紧环式换热器的结构特点对零部件装配、重点零部件加工、焊接、设备水压等方面进行简单地介绍，重点讲述了螺纹锁紧环式换热器在制造中的工艺难点及要注意的问题。
关键词：换热器、螺纹锁紧、组装、加工Abstract: with the rapid development of the oil industry and state environmental protection requirement, thread lock loop heat exchanger has become the core equipment of hydrocracking equipment, in view of the thread lock ring the structure characteristics of heat exchanger for parts assembly, key parts processing, welding, hydraulic pressure equipment in simply introduces, focuses on the thread lock ring heat exchanger in manufacturing process of the difficulty and the problems.Keywords: heat exchanger, thread lock, assembly and processing1前言随着石油工业的飞速发展和国家对环境保护要求的提高,加氢装置的需求量越来越大,给化机装备企业带来了更大的发展机遇。
螺纹锁紧环式换热器已经成为加氢裂化装置中的核心设备之一, 其特点为结构紧凑，泄漏点少，密封可靠，占地面积小，节省材料;一旦运行过程中出现泄漏，也不必停车，只须紧固内、外圈顶紧螺栓既可达到密封要求。
螺纹锁紧环式换热器
螺纹锁紧环式换热器的制造更新时间：2011-06-02 15:05:34来源: 工业360核心提示：螺纹锁紧环式换热器的制造吴淳,张永梅(抚顺机械设备制造有限公司,辽宁抚顺113006)摘要:介绍了螺纹锁紧环式换热器的结构型式、制造工艺及关键部位的加工控制。
关键词:换热器;螺纹锁紧环;制造;焊接;热处理中图分类号: TQ 051·501文献标志码: B文章编号: 1000-7466(2007)增刊-0050-03螺纹锁紧环式换热器是用于高温、高压工况下的热交换设备,国内外大型炼油企业在加氢裂化及重油加氢脱硫装置中均采用这种型式的换热器。
它不仅具有耐高温、耐高压、结构紧凑、泄漏点少及密封可靠的特点,而且还具有设备占地面积小、节约材料的优点。
螺纹锁紧环式换热器在操作运行过程中,如果出现了泄漏现象,不需要停车,只需紧固内、外压紧螺栓即可达到密封效果。
但该种设备也存在结构复杂、内件较多、机加工量大、装配困难和拆卸时需要专用工具的不足之处。
其结构见图1。
1.垫片2.管板3.盘根压环Ⅱ4.盘根5.盘根压环Ⅰ6.箱内套筒7.顶压螺栓8.分合环9.压环10.支架11.外密封圈12.密封盘13.内压圈14.外压圈15.螺纹承压环16.外压杆17.内压杆18.外压紧螺栓19.内压紧螺栓20 .压盖图1H-H型螺纹锁紧环换热器结构简图1·设计参数及结构特点螺纹锁紧环换热器适用范围较广,据不完全统计,其管程设计压力为9.0~20.0 MPa,壳程设计压力为2.5~20.0 MPa。
管、壳程的设计温度均在220~435℃。
管、壳程的操作介质一般为H2、油气(含H2S)等。
设备公称直径一般在Φ600~Φ1 600mm,设备主体材料通常选用2.25Cr-1Mo、1.25Cr-0.5Mo-Si、15CrMo和16Mn,换热器管束部件通常选用0Cr18Ni10Ti或15CrMo。
螺纹锁紧环换热器的管板置于管箱筒体内,管箱压盖由螺纹承压环固定,筒体上的开孔采用整体补强结构,管束采用U型管结构可以减少密封点,管程和壳程介质是纯逆向流动,壳程的密封是通过紧固内圈压紧螺栓—内压杆—内压圈—压环—顶压螺栓—分合环—管箱内筒—盘根压环I—盘根—盘根压环II—管板—垫片的顺序逐渐进行传递至压紧,从而保证设备的密封性;管程密封是通过紧固外圈压紧螺栓—外压杆—外压圈—密封盘—外密封垫圈的顺序逐渐进行传递至压紧,从而保证设备的密封性。
螺纹锁紧环换热器制造资料
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二. 螺纹锁紧环式换热器结构分类及特点 按管、壳程所承受压力分类 A．H-H型（管程、壳程高压式）（图1） 特点：1）管箱与壳体组焊为一体； 2）管板是按压差设计的，管板厚度较小 3）管箱侧内件较多； 4）有两圈压紧螺栓； 5）管束可单独抽出。
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B．H-L型（管程高压、壳程低压式）（图2） 特点：1）管箱与壳体为法兰连接，可分离； 2）管板与管箱组焊为一体； 3）有一圈压紧螺栓； 4）管程密封与壳程密封时分开的。
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• （二）.管箱制造 • 1.管箱筒体初车图中余量规定：管箱筒体外径D+5mm； 内壁单边留5mm余量；长度方向每端各留5mm余量。 • 2.管箱筒体上安放式接管坡口加工角度的规定： • 根据图纸中管箱筒体外径、接管公称直径和接管嵌入管箱 筒体的深度综合考虑，结合实际放样效果，对接管坡口加 工角度总结如下，见图（3）： • a.管箱筒体加工斜面角度一律为30°，接管过渡半径为R20 （必须保证）。 • b.综合考虑公称直径为DN150~500的接管和接管嵌入筒 体的深度范围为40-90mm，接管坡口加工角度一般在 40°~60°范围内。接管与管箱筒体坡口机加工成型后，二 者的宽度（边缘斜面宽度）为55mm以上，但是也不能太 宽，否则焊缝填充量大，消耗焊材严重。
• 1.2壳程筒体椭圆度、不直度规定： • 当设计文件无要求时，按以下要求执行；当设 计文件有要求时，按设计文件要求执行。 • 1.2.1 壳程筒体同一断面最大直径与最小直径之差 e≤0.5%DN； • 且：当DN≤1200mm时，其值不大于5mm； • 当DN＞1200mm时，其值不大于7mm。 • （DN-壳程筒体内径） • 1.2.2 壳程筒体直线度允许偏差为≤1.5mm。
螺纹锁紧环换热器制造技术探析
- 23 -第1期螺纹锁紧环换热器制造技术探析程志科（北京燕华工程建设有限公司， 北京 102502）[摘 要] 螺纹锁紧环换热器在加氢装置中使用的数量越来越多。
与其它结构换热器相比，螺纹锁紧环换热器具有耐高温高压、安全高效、维修简单、结构紧凑、密封可靠、占地面积小等优点。
一旦运行中出现泄漏，不用停车修理，只要紧固内、外圈顶紧螺栓就可起到密封作用。
但它也存在缺点，主要是结构复杂，制造周期相对较长，制造过程繁琐，其中焊接工作量大，机加工工作量大，各零部件间配合精度及制造装配技术要求较高，批量生产难度大，在拆装时，需要整套的专业工装，费时费力。
目前国内只有少数几家公司掌握此类设备制造技术。
[关键词] 螺纹锁紧环；换热器；制造；质量控制作者简介：程志科（1983—） 男，河北邢台人，河北工业大学机械工程及自动化专业毕业，学士学位，工程师，一级建造师，质量工程师，PMP。
现从事石油化工设备制造技术工作。
1-垫片；2-管板；3-盘根压环Ⅱ；4-盘根；5-盘根压环Ⅰ；6-管箱内套筒；7-顶压螺栓；8-分合环；9-压环；10-支架；11-外密封圈；12-密封盘；13-内压圈；14-外压圈；15-螺纹承压环；16-顶杆；17-内压杆；18-外压紧螺栓；19-内压紧螺栓；20-压盖图1 螺纹锁紧环换热器结构示意图1 螺纹锁紧环换热器简介螺纹锁紧环换热器主要由管箱、壳体、管束、螺纹锁紧环、盖板分程箱、压环、密封板等零部件组成，如图1。
螺纹锁紧环换热器结构比较复杂，机加工件较多。
尤其是管箱组件及螺纹锁紧环为设备制造的关键零部件。
螺纹质量的好坏，直接影响到密封的可靠性及产品的安全性。
管束与管箱筒体及内件的装配关系要求制造中要有很高的加工精度，以提高密封的可靠性及装配的顺利进行。
换热器的壳体和管箱焊为一体，由内压引起的轴向力通过管箱盖和螺纹由壳体本体承受，因此，加给密封垫片的比压小，所需要的螺栓预紧力小。
其特点是无法兰及主螺栓，压紧垫片的压力由装在螺纹承压环上的压紧螺栓专门提供，设备内部的压力载荷发生波动时，不影响垫片密封，同时压紧垫片面向的螺栓受力是压缩方向的，更有利于弥补垫片回弹作用，因此密封可靠。
螺纹锁紧环换热器学习总结
优化方法和实例
总结词
优化方法和实例是螺纹锁紧环换热器设计和应用的关 键，需要掌握其基本原理和方法，并能够根据实际情 况进行应用。
详细描述
螺纹锁紧环换热器的优化方法主要包括实验优化和数 值模拟优化。实验优化是通过实验测试和数据分析， 对换热器的结构参数进行调整和改进，以提高其性能 。数值模拟优化则是利用数值模拟软件，对换热器的 内部流动和传热过程进行模拟和分析，找出最优的设 计方案。实例包括对某型号的螺纹锁紧环换热器进行 优化设计，以提高其传热效率和压力降性能。
螺纹锁紧环换热器是一种高效换 热设备，通过旋转的螺纹锁紧环
实现对流体的加热或冷却。
螺纹锁紧环换热器利用了传热学 原理，通过金属表面间的温差产 生热量传递，从而实现热量的交
换。
传热过程主要依靠金属表面间的 接触和摩擦，通过热传导、对流
和辐射等方式进行热量传递。
结构特点分析
01
螺纹锁紧环换热器由多个紧密排列的螺纹锁紧环组成，每个锁 紧环都具有独特的传热表面。
该换热器具有结构紧凑、传热效率高、压力损失小等优点，但也存在制造难度大、 成本高等缺点。
学习目标和意义
学习目标
掌握螺纹锁紧环换热器的结构、工作 原理、性能特点及设计计算方法。
学习意义
为今后从事石油、化工、制药等领域 的工作打下基础，提高解决实际问题 的能力。
02
螺纹锁紧环换热器的基本原理
工作原理介绍
检查管路连接
定期检查管路连接是否完 好，有无泄漏现象，及时 处理发现的问题。
常见故障排除及维修
换热效率下降
检查设备是否堵塞、结垢，及时 清洗或更换堵塞、结垢的部件。
泄漏
检查管路连接和紧固件是否松动 或损坏，及时紧固或更换部件。
高压螺纹锁紧环式换热器讲课
密封性能
该设备的主体密封主要为两大部分：一是 管程侧的密封，它是通过螺纹锁紧环上的外圈 螺栓压在密封盘及密封垫上来完成的；二是壳 程侧的密封，它是内圈压紧螺栓，通过卡环、 管箱内套筒压在管束管板及密封垫上来完成密 封的，且可通过螺纹锁紧环上的内圈压紧螺栓， 间接施力，在不拆卸管箱内件的情况下，来解 决内部密封。
⑴拆螺纹前，应完全拆除内外圈螺栓。
⑵上述准备工作完成后，按工装使用说 明书安装好拆卸专用工装。
⑶装拆螺纹主要靠辅钩提供力矩进行， 许多螺纹检修中发生螺纹啮死及损伤都 与辅钩使用不当有关。
⑷在螺纹旋动过程中除应随时注意辅钩 力的变化外，还应多进行锁紧环位置测 量。
⑸螺纹旋合
结构特点
制造
螺纹锁紧环式换热器制造
螺纹锁紧式换热器由于其结构的特殊性， 对制造厂有较多要求：
纹锁紧环装配
大螺纹的组装是此类设备制造过程中非 常重要的一个环节，要保证大螺纹顺利 旋入，除了要有好的螺纹加工质量，还 应配有好的上紧工装，为用户提供最适 宜的上紧工装，一直是制造厂多年科研 攻关的内容之一。
概述
高压换热器是加氢裂化装置除反应器外的核心 设备之一，国内外用于加氢裂化的高压换热器 主要有三种结构形式:
第一种形式为法兰式的换热器。 第二种形式为密封盖板封焊式换热器（此结构
又称为“Ω”环式密封）。 第三种形式为螺纹锁紧环式密封结构换热器。
有关规范、标准和设计技术要求，达到国外同类 设备的制造水平。自90年代中期以后，此类设备 基本实现国产化。至今以为各大炼厂提供近200 台此类设备。
国产化期间我国引入意大利IMB公司技术，采 用摇臂式上紧工装，此工装具有依赖外部辅助 装备少，可多方位调节等优点，但存在工装结 构复杂，不易调节等缺点。
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B．H-L型（管程高压、壳程低压式）（图2） 特点：1）管箱与壳体为法兰连接，可分离； 2）管板与管箱组焊为一体； 3）有一圈压紧螺栓； 4）管程密封与壳程密封时分开的。
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螺纹锁紧环式换热器制造
兰州兰石重型装备股份有限公司
2013年3月14日 产/品/高/端/化 经/营/国/际/化
• 一、总则 • 螺纹锁紧环式换热器是我公司的重点产品 之一，为统一制造工序，细化工艺路线， 提高产品质量，针对洛阳设计院、北京设 计院设计的螺纹锁紧环式换热器设备结构 ，就制造过程中经常出现的重点、难点问 题提出改进措施，图纸转化和编制工艺时 出现不统一处做统一规定，以便指导生产 、优化、细化工艺。
• 4.2高-低压螺纹换热器管箱组装 (见图7)
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
• 4.2.1.内壁堆焊的管箱筒体：先堆焊管箱筒 体内壁，按图纸尺寸加工管箱筒体，螺纹 部分及密封面留3mm 余量，组焊管板，探 伤合格后号开管箱筒体上接管孔，镗坡口 ，组焊接管，焊后中间退火，组焊管箱筒 体外部附件，管箱终退，立车管箱筒体密 封面、管板密封面、管箱筒体大螺纹， • 加工管板上设备螺栓孔、拉杆孔及管板上 隔板槽到图纸尺寸。
• 4.管箱组装 • 4.1高-高压螺纹换热器管箱组装 (见图6)
• 管箱筒体内壁堆焊前先号开管箱筒体上接 管孔，镗坡口，组焊接管并对焊缝探伤合 格，焊后中间退火，加工管箱筒体待堆焊 面，堆焊过渡层、面层，按图纸尺寸进行 加工，螺纹部分留2-3mm 余量。管箱筒体 与壳程筒体组焊并整体进炉终退后镗床加 工大螺纹。
三.制造要点 （一）.壳体制造 1.壳程筒体制造 1.1 壳程筒体下料尺寸及成型后内径尺寸控制： 1.1.1壳程筒体采用先刨纵缝，再卷制成型的，内 径允许偏差可通过外圆周长加以控制，其外圆周 长允许上偏差为10mm，下偏差为0；划线下料时 按筒体下料长度近似计算公式计算出下料尺寸， 按偏差要求进行控制。壳程筒体钢板来料后测量 钢板边角是否端正，下料时划线公差控制长度 ±2mm，宽度±1mm、对角线尺寸公差不大于 2mm。
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二. 螺纹锁紧环式换热器结构分类及特点 按管、壳程所承受压力分类 A．H-H型（管程、壳程高压式）（图1） 特点：1）管箱与壳体组焊为一体； 2）管板是按压差设计的，管板厚度较小 3）管箱侧内件较多； 4）有两圈压紧螺栓； 5）管束可单独抽出。
• 2.壳程封头制造 • 封头坯料按近似计算公式计算出下料展开 尺寸，外协热压成型，碳钢封头做正火热 处理，Cr-Mo钢封头做正火+回火热处理。 按GB/T25198-2010及图纸要求检查封头 成型曲率、几何尺寸。
• 3.壳体组装 • 3.1高-高压螺纹换热器壳体组装：组装筒体环缝 及筒体与封头环缝，对于内壁堆焊的壳体，内壁 堆焊过渡层、面层后壳体进行通盘试验。 • 3.2高-低压螺纹换热器壳体组装：组装筒体环缝 、筒体与封头环缝、筒体与设备法兰环缝，号开 筒体上接管孔，组焊接管，焊后中间退火热处理 ，组焊壳体上所有附件，壳体进行最终退火热处 理，喷丸，按技术要求复探。对于内壁堆焊的壳 体，组焊接管后堆焊过渡层、面层，壳体进行通 盘试验。
• 1.1.2 壳程筒体采用卷制成型后割除直头、割磨坡 口方案时，内径允许偏差可通过筒体卷制成型后 实测外圆周长加以控制，卷板前按筒体下料长度 近似计算公式计算出下料尺寸，用洋冲眼划线标 记,并引至中心层作洋冲标记，并在钢板中心位置 打洋冲眼标记。筒体卷制后开坡口前，测量筒体 实际壁厚至少8点,根据筒体实测壁厚计算筒体外 周长尺寸，与已划下料线核对后从筒体中心位置 标记处向两边按划线均匀割除余量。合口后焊接 纵缝前再次测量筒体外周长，以确定筒体内径尺 寸符合图样要求。
• （二）.管箱制造 • 1.管箱筒体初车图中余量规定：管箱筒体外径D+5mm； 内壁单边留5mm余量；长度方向每端各留5mm余量。 • 2.管箱筒体上安放式接管坡口加工角度的规定： • 根据图纸中管箱筒体外径、接管公称直径和接管嵌入管箱 筒体的深度综合考虑，结合实际放样效果，对接管坡口加 工角度总结如下，见图（3）： • a.管箱筒体加工斜面角度一律为30°，接管过渡半径为R20 （必须保证）。 • b.综合考虑公称直径为DN150~500的接管和接管嵌入筒 体的深度范围为40-90mm，接管坡口加工角度一般在 40°~60°范围内。接管与管箱筒体坡口机加工成型后，二 者的宽度（边缘斜面宽度）为55mm以上，但是也不能太 宽，否则焊缝填充量大，消耗焊材严重。
• 1.2壳程筒体椭圆度、不直度规定： • 当设计文件无要求时，按以下要求执行；当设 计文件有要求时，按设计文件要求执行。 • 1.2.1 壳程筒体同一断面最大直径与最小直径之差 e≤0.5%DN； • 且：当DN≤1200mm时，其值不大于5mm； • 当DN＞1200mm时，其值不大于7mm。 • （DN-壳程筒体内径） • 1.2.2 壳程筒体直线度允许偏差为≤1.5mm。
• 3.管箱筒体上螺纹部分注油孔的尺寸和加工 要求： • 管箱筒体上螺纹部分的注油孔统一改为φ 6 ，端部加工G1/2螺纹，螺纹深17mm，见 下图（4）。当图纸中管箱筒体螺纹部分无 注油孔，图纸转化时在螺纹对称部位增加 两个注油孔，2个注油孔从内部的螺纹低谷 处往外钻孔，并增加2件丝堵，丝堵尺寸见 图（5）。