管壳式换热器课件

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外表面处理
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。
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切割：根据划线尺寸对原材料进行切割。
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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
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坡口完成后要求坡口表面不得有裂纹、分层、夹 杂等缺陷。
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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。
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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
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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。
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
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组焊隔板
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消除应力热处理
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。
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局部热处理
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热处理规范
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五、壳体制造
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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
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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。
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
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卷板
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卷板流程
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预弯压边
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卷板
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卷板方式
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点焊
采用手工电弧焊
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纵焊缝焊接
采用埋弧自动焊
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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。
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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。
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汽包结构和工作原理
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汽包结构和工作原理
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汽包概述
汽包是电站锅炉最重要的设备，是锅炉加热、汽化、过热三过程的连接 枢纽，起着承上启下的作用 水在锅炉中变成合格的过热蒸汽，要经过加热、汽化、过热三个过程。 由给水加热成饱和水是加热过程；饱和水汽化成饱和蒸汽是汽化过程；
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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
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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。
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八、整体组装
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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。
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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。
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。
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用手工氩弧焊或旋弧自动焊进行两次方 向相反的焊接
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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
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胀管后
胀管方法：机械胀、液压胀
机械胀：
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•液压胀：
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管头无损检测
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：
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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）。
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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。
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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。
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清洗（喷清洗剂）
将管头管板表面清洗干净，防止油污等污垢影响实 验效果
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喷渗透剂（红色）
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清洗表面渗透剂
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喷显像剂（白色）
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管头焊接缺陷
缺陷处
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探伤剂
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七、管箱制造
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法兰、封头与筒节组对
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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
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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。
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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
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。
气焊切割
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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
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接管法兰
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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
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金相检验操作
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四、筒体制造过程
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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。
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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
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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）。
校圆
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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200-300℃。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。
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。
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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
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六、管板管束制造
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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： 折流板加工过程：
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固溶处理
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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
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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
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穿管
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防冲挡板、滑道、旁路挡板、密封带组装于 管束之上
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管壳式换热器 制造过程
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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。
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二、工艺流程
筒体制造 材料准备 壳体制造 整体装配
管板管束制造 管箱制造
运输包装
外表面处理
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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。
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车床加工管板
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管板划线及打点
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钻床管板钻孔
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换热管预制
换热管分类：
U型换热器换热管弯管：
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弯管机弯管（冷弯）
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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。
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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。
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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。
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液压试验过程示意图
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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