固定管板式换热器管箱设计 -

银川能源学院

《过程装备制造与检测》课程设计说明书题目：120m2固定管板式换热器管箱的工艺设计

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2015年6月10日

目录

前言 (3)

一、设计任务书 (4)

1.1. 设计题目 (4)

1.2. 设计原始参数 (4)

1.3.设计内容 (4)

二、封头成型的主要步骤及工序 (5)

三、材料的预处理 (5)

3.1净化处理 (5)

3.1.1喷砂发操作规程： (5)

3.2矫形 (5)

3.2.1火焰矫正 (6)

四、下料 (6)

4.1换热器封头的壁厚计算 (6)

五、设备选用及模具设计 (7)

5.1计算冲压力 (7)

5.2模具设计 (7)

六、封头的成型及其方法 (9)

6.1封头冲压 (9)

6.3旋压成型 (10)

七．焊接 (10)

7.1 焊接接头的分类 (10)

7.2 焊接方法的分类 (11)

7.3焊接坡口的种类 (12)

八、检测 (13)

8.1．检测方式 (13)

8.2．荧光检测的介绍及其原理 (13)

九．小结 (13)

参考文献 (13)

前言

换热设备在炼油、石油化工以及在其他工业中使用广泛，它适用于冷却、冷凝、加热、蒸发和废热回收等各个方面。

其中，管壳式换热器虽然在换热效率、设备的体积和金属材料的消耗量等方面不如其他新型的换热设备，但它具有结构坚固、弹性大、可靠程度高、使用范围广等优点，所以在各工程中仍得到普遍使用。

管壳式换热器的结构设计，是为了保证换热器的质量和运行寿命，必须考虑很多因素，如材料、压力、温度、壁温差、结垢情况、流体性质以及检修与清理等等来选择某一种合适的结构形式。

对同一种形式的换热器，由于各种条件不同，往往采用的结构亦不相同。在工程设计中，除尽量选用定型系列产品外，也常按其特定的条件进行设计，以满足工艺上的需要（得到适合工况下最合理最有效也最经济的便于生产制造的换热器等等）。

本设计主要通过对换热器部分部件进行具体的制造工艺规程，对设备有进一步的了解。

一、设计任务书

1.1. 设计题目：固定管板式换热器的的工艺设计

1.2. 设计原始参数（见表1）

换热面积：2120m 换热器材料：R Q 235 设计寿命：15年

封头公称直径：mm 800 封头壁厚：mm 7.6 采用标准椭圆形封头2=b a 封头直边段高度：mm 25 封头曲面高度：mm 225 直径：m L 5.4=

1.3.设计内容

（1）工艺设计：坯料准备；材料的净化；成形加工；典型缺陷分析；组对焊接；成形后热处理及其检测等；

（2）工艺设计小结；

（3）绘制设备结构简图以及焊缝结构详图（A4图纸）及编写课程设计说明书

二、封头成型的主要步骤及工序

随着石油化工设备的大型化发展，对大型封头的需要量也相应增多，这给冲压成型带来了困难。此外，大型封头有多属单件，模具成本高，故且对于大型封头采用旋压成型较为优越。当然旋压成型制造小型封头也有特色。

一个标准封头的成型要经过一下几个步骤及工序：将经检验合格的钢板进行矫形和净化→钢板的划线→切割→旋压→封头端面加工（切余量，切坡口）。

三、材料的预处理

钢材的预处理是对钢板，管子和型钢等材料的净化处理，矫正和涂保护处理，钢材在加工前(即原材料状态)进行表面抛丸除锈并涂上一层保护底漆的加工工艺。钢材经过预处理可以提高机械产品和金属构件的抗腐蚀能力，提高钢板的抗疲劳性能，延长其使用寿命；同时还可以优化钢材表面工艺制作状态，有利于数控切割机下料和精密落料。

此外，由于加工前钢材形状比较规则，有利于机械除锈和自动化喷漆，因此采用钢材预处理可大大提高清理工作的效率，减轻清理工作的劳动强度和对环境的污染。

3.1净化处理

a喷砂法：是目前国内常用的一种机械净化方法，主要用于钢材和设备大表面的净化处理。可除锈、氧化皮等，效率较高，但粉尘大对人体有害，应在封闭的喷砂室内进行。

b抛丸法：主要特点是改善了劳动条件，容易实现自动化，被处理材料表面质量控制方便。

c化学净化法：金属表面的化学净化处理主要是对材料表面进行除锈，除污物和氧化、磷化和钝化处理，后者即在除锈、除污物的基础上根据不同材料，将清洁的金属表面经化学处理（氧化、磷化和钝化）形成保护膜，以提高防腐能力和增加金属与漆膜的附着力。

由于以上各种处理方法综合考虑使用喷砂法对Q245R进行表面净化处理。

3.1.1喷砂发操作规程：

1、工作前必须穿戴好防护用品，不准赤裸膀臂工作。工作时不得少于两人。

2、储气罐、压力表、安全阀要定期校验。储气罐每两周排放一次灰尘，沙罐里的过

滤器每月检查一次。

3、检查通风管及喷砂机门是否密封。工作前五分钟，须开动通风除尘设备，通风除

尘设备失效时，禁止喷砂机工作。

4、压缩空气阀要缓慢打开，气压不准超过0.8MPa。

5、喷砂粒度应与工作要求相适应，一般在十至二十号之间适用，砂子应保持干燥。

6、喷砂机工作时，禁止无关人员靠近。清扫和调整运转部位时，应停机进行。

7、不准用压缩空气吹身上灰尘或开玩笑。

8、工作完后，通风除尘设备应继续运转五分钟再关闭，以排出室内灰尘，保持场地

清洁。

9、发生人身、设备事故，应保护现场，并报告有关部门。

3.2矫形

原理矫正就是使钢板或工件在外力的作用下产生与原来变形相反的塑性变形，已消除弯曲、扭曲、皱折、表面不平等变形，从而获得正确形状的过程。

矫形原因钢材由于生产、贮运等原因，以及经过冲、剪分离等初加工制成零件毛坯料后，可能会出现各种各样的变形。在转下道工序前，工艺要求需对其进行矫正，这