【正文】 子長，折流板多，管子稍有彎曲，容易造成管壁與折流板處產(chǎn)生局部應(yīng)力集中，加之間隙的存在，故其交界處成為應(yīng)力腐蝕的薄弱環(huán)節(jié)。 殼體腐蝕由于殼體及附件的焊縫質(zhì)量不好也易發(fā)生腐蝕，當(dāng)殼體介質(zhì)為電解質(zhì)，殼體材料為碳鋼，管束用折流板為銅合金時(shí)，易產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕，把殼體腐蝕穿孔。 換熱器的制造與檢驗(yàn) 總體制造工藝制造工藝：選取換熱設(shè)備的制造材料及牌號(hào)，進(jìn)行材料的化學(xué)成分檢驗(yàn)，機(jī)械性能合格后，對(duì)鋼板進(jìn)行矯形，方法包括手工矯形、機(jī)械矯形及火焰矯形。具體過程為：備料——?jiǎng)澗€——切割——邊緣加工（探傷）——成型——組對(duì)——焊接——焊接質(zhì)量檢驗(yàn)——組裝焊接——壓力試驗(yàn) 換熱器質(zhì)量檢驗(yàn)化工設(shè)備不僅在制造之前對(duì)原材料進(jìn)行檢驗(yàn)，而且在制造過程中也要隨時(shí)進(jìn)行檢查，即質(zhì)量檢驗(yàn)。設(shè)備制造過程中的檢驗(yàn)，包括原材料的檢驗(yàn)、工序間的檢驗(yàn)及壓力試驗(yàn)，具體內(nèi)容如下：；、力學(xué)性能分析試驗(yàn)、金相組織試驗(yàn)，總稱為破壞試驗(yàn)；，其檢驗(yàn)方法是無損檢測(cè)，它包括：射線檢測(cè)、超聲波檢測(cè)、磁粉檢測(cè)、滲透檢測(cè)等；，包括：水壓試驗(yàn)、介質(zhì)試驗(yàn)、氣密性試驗(yàn)等。 管箱、殼體、頭蓋的制造與檢驗(yàn)，因?yàn)橥搀w的橢圓度要求較高，這主要是為了保證殼體與折流板之間有合適的間隙；，并應(yīng)具有全焊透的焊縫；，內(nèi)直徑允許偏差可通過外圓周長加以控制，其外圓周允許上偏差為10mm，下偏差為零；，最大直徑與最小直徑之差為e≤%DN，且由于DN≤1200mm，則其值≤5mm；（L為圓筒總長），且由于此時(shí)L=6000mm，則其值≤；；，影響管束順利安裝時(shí)，應(yīng)采取防止變形措施；，因此管箱和封頭法蘭等焊接后，須進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理，最后再進(jìn)行機(jī)械加工。 換熱管的制造與檢驗(yàn)1. 加工步驟：下料——校直——除銹（清除氧化皮、鐵銹及污垢等雜質(zhì)）；2. 換熱管為直管，因此應(yīng)采用整根管子而不允許有接縫。，則其管端外表面也應(yīng)除銹，而且因?yàn)椴捎煤附臃椒?，則管端清理長度應(yīng)不小于管外徑，且不小于25mm。 管板與折流板的制造與檢驗(yàn)，且管板拼接焊縫須經(jīng)100%射線或超聲波探傷檢查；，則管孔表面粗糙度Ra值不大于25；：下料——校平——車削平面外圓及壓緊面——?jiǎng)澗€——定位孔加工——鉆孔——倒角；176。管板中心角區(qū)域內(nèi)的管孔，在這一區(qū)域內(nèi)允許有4%的管孔上偏差比+；：下料——去毛刺——校平——重疊、壓緊——沿周邊點(diǎn)焊——鉆孔（必須使折流板的管孔與管板的管孔中心在同一直線上）——?jiǎng)澗€——鉆拉桿——加工外圓；。，外圓面兩側(cè)的尖角應(yīng)倒鈍；。 換熱管與管板的連接，不應(yīng)留有影響脹接或焊接連接質(zhì)量的毛刺、鐵屑、銹斑、油污等；，焊渣及凸出于換熱管內(nèi)壁的焊瘤均應(yīng)清除。焊縫缺陷的返修，應(yīng)清除缺陷后焊補(bǔ)。 管束的組裝 組裝過程： 將活動(dòng)管板、固定管板和折流板用拉桿和定距管組合。調(diào)整襯墊使管板面與組裝平臺(tái)垂直，并使固定管板、活動(dòng)管板與折流板的中心線一致，然后一根一根地插入傳熱管。 組裝時(shí)應(yīng)注意：，允許誤差不得大于1mm；兩管板之間長度誤差為177。2mm；管子與管板之間應(yīng)垂直；，以免在裝入或抽出管束時(shí)，因折流板竄動(dòng)而損傷換熱管；，換熱管表面不應(yīng)出現(xiàn)凹癟或劃傷；，其他任何零件均不準(zhǔn)與換熱管相焊。 管箱、浮頭蓋的熱處理 碳鋼、低合金鋼制的焊有分程隔板的管箱和浮頭蓋以及管箱的側(cè)向開孔超過1/3圓筒內(nèi)徑的管箱，在施焊后作消除應(yīng)力的熱處理，設(shè)備法蘭密封面應(yīng)在熱處理后加工。 換熱器水壓試驗(yàn)水壓試驗(yàn)的目的是為了檢驗(yàn)換熱器管束單管有否破損，脹口有否松動(dòng)，所有法蘭接口是否嚴(yán)密，而不同管殼式換熱器的水壓試驗(yàn)的順序不一樣，因此在此特別說明一下浮頭式換熱器的水壓試驗(yàn)順序：：管束裝入殼體后，在浮頭側(cè)裝入試壓環(huán)，在管箱側(cè)裝試壓法蘭或?qū)⒐芟淦缴w卸下用管箱代替也可以，然后對(duì)殼程試壓，檢查脹口是否泄漏，如果從管板的某個(gè)管口滴水，則該管已經(jīng)破損，由現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員決定更換新管或堵死；：將浮頭側(cè)試壓環(huán)卸掉，清理凈浮頭封面，將浮頭上好，管箱側(cè)將管箱或平蓋清理換墊安裝，然后對(duì)管程加壓，檢查浮頭鉤圈密封及管箱法蘭結(jié)合處有無泄漏；：安裝殼體封頭，對(duì)殼體加壓，檢查封頭接口有無泄漏。 第五章 焊接工藝評(píng)定 本章主要敘述各主要部件的焊接工藝以及當(dāng)中應(yīng)注意的問題。 殼體焊接工藝 殼體焊接順序焊接殼體時(shí)，應(yīng)先焊筒節(jié)縱縫，焊好后校圓，再組裝焊接環(huán)縫。要注意的是必須先焊縱縫后焊環(huán)縫，因?yàn)槿粝葘h(huán)縫焊好再焊縱縫時(shí)筒體的膨脹和收縮都要受到環(huán)縫的限制，其結(jié)果會(huì)引起過大的應(yīng)力，甚至產(chǎn)生裂紋。每條焊縫的焊接次序是先焊筒體里面，焊完后從外面用碳弧氣刨清理焊根，將容易產(chǎn)生裂紋和氣孔的第一層焊縫基本刨掉，經(jīng)磁粉或著色探傷確信沒有缺陷存在后再焊外側(cè)。 殼體的縱環(huán)焊縫殼體的材料為16MnR，其可焊性較好。焊前不需要進(jìn)行預(yù)熱，采用埋弧自動(dòng)焊，開V型坡口，采用H08Mn2焊絲和HJ431焊劑，焊完后需將其加熱到600～650℃，要進(jìn)行焊后熱處理，以消除殘余應(yīng)力，而且也可軟化淬硬部位，提高韌性。 換熱管與管板的焊接 焊接工藝換熱管與管板的焊接一般采用手工電弧焊，也廣泛采用惰性氣體保護(hù)焊，在此選擇其焊接方式為手工電弧焊。管子的材料為20號(hào)鋼，而管板的材料為鍛件16MnⅡ，兩者的焊接性能都較好，由于管板厚度較大，此時(shí)應(yīng)進(jìn)行焊前預(yù)熱，預(yù)熱溫度為100～200℃，選用焊條J506，焊后熱處理溫度為600～650℃，以消除殘余應(yīng)力。 焊接缺陷管子與管板焊接最主要的問題是焊接缺陷，缺陷一般為氣孔或裂紋。它們直接關(guān)系到工程的質(zhì)量。產(chǎn)生氣孔的主要是附在管子和管板孔上的油脂、鐵銹、空氣和堆焊管板時(shí)復(fù)層中夾有的焊渣在受熱時(shí)分解而造成。因此在焊接前，要特別注意焊接部位的脫脂和除銹。另一個(gè)可能產(chǎn)生的缺陷是裂紋，如果接頭的化學(xué)成分控制不當(dāng)，熱影響區(qū)過度硬化，結(jié)點(diǎn)處有油污及管子與管板孔配合間隙過大等，都易在焊縫處引起裂紋。 法蘭與筒體的焊接法蘭與筒體的焊接屬于C類接頭。法蘭的材料為鍛件20MnMoⅡ，筒體的材料為16MnR，兩者都具有良好的綜合機(jī)械性能和焊接性能，此時(shí)可以采用埋弧自動(dòng)焊，焊絲為H10MnSiA，焊劑為HJ250，焊后需要進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理，需要將熱處理溫度控制在550～650℃。 第六章 換熱器的安裝、試車與維護(hù) 安裝 場(chǎng)地和基礎(chǔ)，在換熱器的兩端留有足夠的空間來滿足拆裝、維修的需要；。 安裝前的準(zhǔn)備、清掃。抽管束時(shí)，應(yīng)注意保護(hù)密封面和折流板。移動(dòng)和起吊管束時(shí)，應(yīng)將管束放置在專用的支承結(jié)構(gòu)上，以避免損傷換熱管；。當(dāng)圖樣有要求時(shí)，應(yīng)進(jìn)行氣密性實(shí)驗(yàn)。 地腳螺栓和墊鐵，螺母與底板間應(yīng)留有1～3㎜的間隙。設(shè)備找平后，斜墊鐵可與設(shè)備支座底板焊牢，但不得與下面的平墊鐵或滑板焊死；。 其他要求 ，避免強(qiáng)力裝配；，一般應(yīng)按GB1511999圖63表示的順序進(jìn)行，并應(yīng)涂抹適當(dāng)?shù)穆菁y潤滑劑。 試車，銘牌有無特殊標(biāo)志，如管板是否按壓差設(shè)計(jì)，對(duì)試壓、試車程序有無特殊要求等；，并在入口接管處設(shè)置過濾網(wǎng)；，試車前應(yīng)增設(shè)臨時(shí)旁路；，使流體充滿設(shè)備；，開車前應(yīng)排空殘液，以免形成水擊；有腐蝕性的介質(zhì)，停車后應(yīng)將殘存介質(zhì)排凈；，應(yīng)緩慢升溫和降溫，避免造成壓差過大和熱沖擊。 維護(hù)；、殼程介質(zhì)的溫度及壓降進(jìn)行監(jiān)督，分析換熱器的泄漏和結(jié)垢情況；在壓降增大和傳熱系數(shù)降低超過一定數(shù)值時(shí)，應(yīng)根據(jù)介質(zhì)和換熱器的結(jié)構(gòu)，選擇有效的方法進(jìn)行清洗；。總結(jié)在化工、石油、動(dòng)力、制冷、食品等行業(yè)中廣泛使用各種換熱器,它們也是這些行業(yè)的通用設(shè)備,并占有十分重要的地位。隨著換熱器在工業(yè)生產(chǎn)中的地位和作用不同，換熱器的類型也多種多樣，不同類型的換熱器也各有優(yōu)缺點(diǎn)，性能各異。列管式換熱器是最典型的管殼式換熱器，它在工業(yè)上的應(yīng)用有著悠久的歷史，而且至今仍在所有換熱器中占據(jù)主導(dǎo)地位。本次設(shè)計(jì)的是浮頭式換熱器，它主要有殼體、浮動(dòng)式封頭管箱、管束等部件組成。浮頭式換熱器的一端管板固定在殼體與管箱之間，另一端管板可以在殼體內(nèi)自由移動(dòng)，也就是殼體在管束熱膨脹自由，管束與殼體之間沒有溫差應(yīng)力。一般浮頭設(shè)計(jì)成可拆卸結(jié)構(gòu)，使管束可自由地抽出和裝人。常用的浮頭有兩種形式，第一種是靠夾鉗形半環(huán)和若干個(gè)壓緊螺釘使浮頭蓋和活動(dòng)管板密封結(jié)合起來，保證管內(nèi)和管間互不滲漏。另一種是使浮頭蓋法蘭直接和勾圈法蘭用螺栓緊固，使浮頭蓋法蘭和活動(dòng)管板密封貼合，雖然減少了管束的有效傳熱面積，但密封性可靠，整體較緊湊。 浮頭式換熱器的特點(diǎn)是：（1）清洗方便，管束可以抽出，清洗管殼、管程；（2）介質(zhì)間溫差不受限值；（3）可在較高的溫度和壓力下工作，一般溫度≤450℃，壓力≤；（4）可用于結(jié)垢比較嚴(yán)重的場(chǎng)合；（5）可用于管程易腐蝕的場(chǎng)合；（6）浮頭式換熱器的缺點(diǎn)是，小浮頭易產(chǎn)生泄漏，金屬材料耗量大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。通過此次設(shè)計(jì)，了解了很多關(guān)于換熱器的知識(shí)，如換熱器的選型，換熱器結(jié)構(gòu)和尺寸的確定，以及計(jì)算換熱器的傳熱面積和流體阻力等等。最最重要的是我深刻認(rèn)知做設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)要非常小心，因?yàn)橐徊涣羯窬蜁?huì)出錯(cuò)，如果前面錯(cuò)了沒發(fā)現(xiàn)，后面就全錯(cuò)。這是設(shè)計(jì)中的禁忌。還有，雖然換熱器的設(shè)計(jì)比精餾塔的簡(jiǎn)單很多，但是還是要付出努力才可以。為此，也要感謝老師及同學(xué)的互相幫助。致謝在整個(gè)大學(xué)期間的一個(gè)極為重要的內(nèi)容—畢業(yè)設(shè)計(jì)終于結(jié)束了。此時(shí)，我覺得自己對(duì)專業(yè)知識(shí)經(jīng)歷了一個(gè)鞏固、落實(shí)、和知新的過程，基本完成了大學(xué)四年學(xué)習(xí)知識(shí)由量變到質(zhì)變的過程，受益頗豐。剛剛著手去做這個(gè)浮頭式換熱器的設(shè)計(jì)時(shí)，很多常識(shí)都不太清楚，主要是剛開始感覺設(shè)計(jì)的內(nèi)容包涵很多細(xì)節(jié)的東西，以至于無從下手。對(duì)于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)還不了解，不知道查哪些文獻(xiàn)。經(jīng)過最近一段時(shí)間的設(shè)計(jì)，再回過頭看覺得知識(shí)的學(xué)習(xí)必須經(jīng)歷一過程的，在過程的開始不要心急，慢慢來踏踏實(shí)實(shí)的按部就班，只要做到這些一定能夠?qū)W到很多東西的。但在當(dāng)初，這些簡(jiǎn)單的問題又必須搞清楚，舉個(gè)例子吧，最初我用標(biāo)準(zhǔn)去查浮頭法蘭時(shí)，就拿本接管法蘭的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)去查，結(jié)果找不到符合要求的法蘭，種類并不齊全，現(xiàn)在覺得再也不會(huì)犯這種低級(jí)錯(cuò)誤了。所以當(dāng)時(shí)還是虛心請(qǐng)教了各位老師和同學(xué)，得到了耐心和細(xì)致的講解，在此，尤其要感謝我們機(jī)械工程學(xué)院的劉麗芳老師的大力支持，最后、還要感謝機(jī)械工程學(xué)院資料管理處提供的種類齊全的國標(biāo)。參考文獻(xiàn)1. 國家標(biāo)準(zhǔn)與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)： ⑴.GB1501999鋼制壓力容器； ⑵.GB1511999管殼式換熱器；⑶.壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程，1999年；⑷.JB／T4700～47072000，壓力容器法蘭；⑸.JB／T4714－92，浮頭式換熱器和冷凝器型式與基本參數(shù)；⑹.JB／T4718－92，管殼式換熱器用金屬包墊片；⑺.JB／T4721－92，外頭蓋側(cè)法蘭；⑻.JB／T4712－92，鞍式支座；⑼.HG20592～20635－97，鋼制管法蘭、墊片、緊固件；⑽.JB／T4736－2002，補(bǔ)強(qiáng)圈；⑾.JB／T4746－2002，鋼制壓力容器用封頭；⑿.HG20580－～HG205811998，鋼制化工容器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)規(guī)定等；⒀.CD130A20－86，化工設(shè)備設(shè)計(jì)文件編制規(guī)定；⒁.TCED41002－2000，化工設(shè)備圖樣技術(shù)要求；⒂.JB4726－94，壓力容器用碳素鋼和低合金鋼鍛件。2. 其它參考書：1. 錢頌文主編，換熱器設(shè)計(jì)手冊(cè)，化學(xué)工業(yè)出版社，2002；2. 石油化學(xué)工業(yè)部石油化工規(guī)劃設(shè)計(jì)院組織編寫，冷換設(shè)備工藝計(jì)算，石油工業(yè)出版社，1979；3. 李功祥，陳蘭英，崔英德編，常用化工單元設(shè)備設(shè)計(jì)，華南理工大學(xué)出版，2003；4. 賈紹義，柴誠敬主編，化工原理課程設(shè)計(jì)，天津大學(xué)出版社，2002；5. 鄭津洋，董其伍，桑芝富主編，過程設(shè)備設(shè)計(jì)，化學(xué)工業(yè)出版社，2001；6. 王志魁主編，化工原理，化學(xué)工業(yè)出版社，2005；7. 聶清德主編，化工設(shè)備設(shè)計(jì)，化學(xué)工業(yè)出版社，1991。附錄A相關(guān)文獻(xiàn)關(guān)鍵詞：浮頭1.【篇名】換熱器浮頭密封失效原因分析及處理 【作者】夏成廣 【單位】中國石化集團(tuán)洛陽石化總廠隆惠公司 河南 洛陽 【刊名】石油化工設(shè)備技術(shù), 2003年04期 【中文關(guān)鍵詞】換熱器浮頭。 密封。 鉤圈。 墊片。 防治措施 【中文摘要】通過對(duì)換熱器浮頭密封結(jié)構(gòu)件、墊圈和安裝過程的分析,找到了影響浮頭密封效果的各種因素,并提出了解決辦法。2. 【篇名】浮頭式換熱器浮頭管板管頭簡(jiǎn)易試壓胎具 【作者】裘速超 【刊名】石油化工設(shè)備, 1994年01期 【中文關(guān)鍵詞】換熱器。 管板。 管子。 壓力試驗(yàn)。 胎具。 工藝裝備 【中文摘要】介紹了一種適用于中低壓換熱器浮頭管板管頭試壓檢漏的簡(jiǎn)易胎具。3.【篇名】換熱器浮頭試壓用焊接筒體 【作者】周亞新 【單位】長沙散熱器廠 【刊名】化工裝備技術(shù), 1995年01期 【中文關(guān)鍵詞】換熱器。 壓力試驗(yàn)。 焊接。 筒體 【中文摘要】用焊接筒體進(jìn)行換熱器浮頭試壓，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，適用范圍廣泛，經(jīng)濟(jì)效益顯著。4.【篇名】浮頭式換熱器浮頭法蘭合理設(shè)計(jì)方法分析 【作者】桑如苞。 林上富 【單位】中國石化工程建設(shè)公司。 【刊名】壓力容器, 2005年07期 【中文關(guān)鍵詞】浮頭法蘭。 偏心力臂。 厚度 【中文摘要】浮頭法蘭由于受偏心力臂Lr多方面復(fù)雜影響關(guān)系的作用,使國內(nèi)外對(duì)此設(shè)計(jì)長期存在問題。本文就偏心力臂Lr對(duì)浮頭法蘭各設(shè)計(jì)厚度的多種影響關(guān)系進(jìn)行深入分析,進(jìn)一步闡明其合理設(shè)計(jì)的原理與方法。5.【篇名】浮頭法蘭的合理設(shè)計(jì) 【作者】桑如苞 【單位】中國石化工程建設(shè)公司 【刊名】石油化工設(shè)備技術(shù), 2002年04期 【中文關(guān)鍵詞】浮頭式換熱器。 浮頭法蘭。 設(shè)計(jì)原理。 設(shè)計(jì)方法 【中文摘要】浮頭式換熱器的浮頭法蘭是一種特殊法蘭 ,不能采取一般法蘭的“分工況獨(dú)立計(jì)算法蘭厚度 ,爾后取其大值”的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。同時(shí) ,浮頭法蘭設(shè)計(jì)中涉及一重要參數(shù)Lr,能否適當(dāng)?shù)卮_定Lr,是浮頭法蘭設(shè)計(jì)成敗