一级预热器的制造技术

刘小燕　党云涛（陕西化建设备制造公司，陕西　咸阳　712100）



一级预热器的制造技术

刘小燕党云涛
（陕西化建设备制造公司，陕西咸阳712100）

摘要：一级预热器因其钛管直径大，管壁薄，为钛管胀接和焊接的质量控制带来了较大困难。本文介绍了一级预热器整个制造过程中重点环节的质量控制方法。根据钛材的焊接特性，在焊接过程中有针对性地采取合理的保护措施，制定合适的焊接工艺，严格把好各个施工环节质量关，从而保证了一级预热器的整体质量。

关键词：一级预热器；钛换热管；管板

1 概述

一级预热器是为了提高设备热交换性能，降低热量损耗的一种预热设备。本设备是利用饱和卤水将冷凝水冷却，管程介质为饱和卤水，壳程介质为冷凝水。换热管选取具有很好耐卤水腐蚀性能的钛材。由于钛材不仅具有较好的塑性、韧性，而且在氧化性、中性及含氯离子的介质中，钛的耐腐蚀性能均优于普通不锈钢和铝等。但钛材的焊接性能不好，焊接时极易产生氧化、氮化和脆化等缺陷。因此，结合钛材的性能和特点，对钛材换热器制造过程中的每道工序、焊接每一项操作步骤进行严格的质量控制。

2 设备简介

本设备为管壳式换热器，共需钛换热管144根，规格为φ38mm×1mm，其设计技术参数见表1。一级预热器主要关键部件有：壳体、封头、换热管与管板， 其中重点控制钛管与钛复合管板的质量，为此我们特制定如下控制程序并严格实施。

3 质量控制

3.1 原材料控制

钛管的供货除应满足NB/T47019.8-2011标准外，另制定了“钛管订货补充技术协议”，标准中钛管外径误差按标准为±0.15 ，我方要求取正偏差0.05；管端倾斜度原标准要求＜2，我方要求＜0.5；并要求换热管应退火、酸洗状态供货。并逐根进行0.5MPa的气密性试验。对钛管板的供货标准，严格按照GB/T47002.3-2009 B1《钛—钢复合板》外；我方另制订了“钛复合板订货补充技术协议”，对钛管板的理化试验、超声波探伤除到现场见证外，材料进厂后还进行了超声波复探。不平度原标准为≤5mm/m，我们要求<2mm/m。

3.2 机加工工艺控制

一级预热器的管板加工对整台设备的制造至关重要，钛复合管板的钻孔精度要求很高，为了保证钻孔精度，分三次加工，图纸尺寸要求是，所以第一遍钻孔采用第二遍钻孔采用，第三遍钻孔采用，整体钻孔尺寸精度保证在38.4以内。同时还必须保证管孔坡口尺寸到位。在管板钻孔时，冷却液选用乳化液，尽量降低管板孔生锈的可能性，如图1所示。管孔开槽也是钛复合管板的关键工艺，一级预热器的介质腐蚀性比较高，在热变形、热冲击、热腐蚀和流体压力的作用下，管板与换热管连接处极易被破坏，采用胀接或焊接均难以保证连接强度和密封性的要求。因此我们采用的是胀焊并用的方法，管孔开槽精度直接影响胀接工艺，为了保证精度我们多次调整了钻床的主轴中心和刀具的定位中心。如图2所示。

3.3焊接工艺控制

为焊接专门划分了一块钛材设备制造区，以确保焊接环境清洁。焊接区域远离通风口和敞开的门窗处，且工作场地打扫清理干净。焊接前，先用丙酮去油污，再用砂纸除去焊缝及其两侧的氧化层，直到露出银白色金属光泽为止。加工及清洗完毕的管口严禁用手触摸。施焊前仍须逐个将焊接坡口及焊丝用无水酒精擦拭干净，清理后应立即施焊，否则应重新清理。为了获得管头焊接的最佳工艺参数值，我们经过多次试验对比，最终确定的工艺参数如下：峰值电流为150A～160A，基值电流为50A，脉冲频率为10Hz，占空比为50%，机头转速为3r/min，电流上升及下降均采用脉冲方式。为了防止焊接氧化，我们自制焊接工装，保证焊接时焊丝在前面焊，氩气紧跟在后面进行保护，而且要求筒体两边同时开焊，确保钛换热管两端都充满氩气，使焊缝颜色呈光亮银白，如图3所示。

结语

通过对一级预热器制作工艺上一系列的控制措施，使钛材换热器满足工艺要求，同时发挥了钛材换热器本身耐蚀的特点，唯一不足的是管头伸出量略长，导致熔池熔量过大，焊缝较宽。在以后的钛材换热器工艺控制过程中需多加注意。

表1　一级预热器设计技术参数

参考文献

[1] GB151-2014，管壳式换热器[S].

[2] NB/T47014-2011，承压设备焊接工艺评定[S].

中图分类号：TK414

文献标识码：A