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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 processing
中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：
1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。但结构复杂，机加工量大，装配复杂。以下就某公司制造的螺纹锁紧环式换热器设备“循环氢与热高分气二级换热器DFU1000-21.1-375-6/19-2/2 I”的制造，从零部件装配、重点零部件加工、焊接、探伤等方面进行简单地介绍，重点讲述了螺纹锁紧环式换热器制造中的难点及要注意的问题。
2产品结构分类及特点
1—管箱，2—螺纹锁紧环，3—压盖，4—压紧螺栓，5—密封盘，6—内套筒，7—壳体，8—管束，
2.1以上为循环氢与热高分气二级换热器结构示意图，本设备为H-H型（管、壳程高压式）双壳程型螺纹锁紧环式换热器，其特点为：1)管箱与壳体整体组焊;2)管板是按压差设计;3)管程密封和壳程密封均在管箱上;4)有2圈压紧螺栓;5)管箱侧内件较多; 6) 壳侧为双壳程结构; 7)换热效率较高。
2.2密封性能可靠，该设备的主体密封主要为2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。
3重点零部件制造工序流程图及注意事项
3.1.管箱筒体机加工序流程图
锻件检验→车（堆焊前）→检查→堆焊内壁→划线（开孔前）→检查→镗接管孔→检查→组焊接管→镗接管根部→检查→堆焊接管焊缝处→车（成品）→检查→镗铣管箱螺纹→检查→镗法兰密封面→检查→划线→镗螺孔→检查→钳→检查→研磨→检查
(注：堆焊前参考预留量：管箱筒体外径+10mm，总长+10mm，根据各制造单位堆焊能力相应调整)
3.2.螺纹承压环机加工序流程图
锻件检验→车→检查→划线→检查→钻均布螺纹孔及通孔→检查→钳（攻丝）→检查→划线→镗铣承压环螺纹→检查→钳→检查
（深孔钻要点说明：钻螺栓孔时应以十字中心为基准，按图纸要求编程，复查无误后，用φ25.4(φ19.4)钻头钻螺纹底孔引导孔深至60-100mm。将工件平放，下垫等高平垫铁，按工件端面打表找平后，正确装卡，然后分别用头尖为118°标准长、加长相应孔径钻头钻孔，每换一次钻头，用专用检棒检垂直度，使用加长钻头钻孔时，冷却液必须充足。钻深时要经常提起钻头倒屑，并将孔内碎屑用磁棒吸出。选用相应钻头，头尖118°，按已钻的孔扩钻螺丝底孔至图示要求，孔深为螺纹孔深。选用相应小钻头，头尖118°，按上述方法钻4个小孔。调个，按已钻的大孔分别扩钻至图示要求）
3.3.管程内套筒机加工序流程图
組件组焊→车→检查→划线（螺纹孔及接管孔）→检查→结构火切开孔→检查→镗接管孔及螺纹孔→检查→钳→检查
（注：内套筒下料时，套筒的内外壁应留出适当加工余量，一般为8～10mm）
3.4.密封盘机加工序流程图
车→检查→车（成品）→检查
（注：1，密封盘从其本身的结构上看较为简单(如图所示)，但要加工出合格的零件并不那么容易，由于其 为大平面结构，弹性变形区最薄处仅5mm，在切削加工受热作用时，变形规律很难掌握，容易造成弹性变形区加工后厚薄不均匀和整体平面度超差。为了保证密封盘的平面度、厚度满足公差要求和光洁度达到图样要求，在加工中应采用专用的工装夹具，调整转速、进刀量和改变冷却条件等手段。
2，密封盘加工下料参考余量8～10mm）
4螺 纹 锁 紧 环 组 装 工 艺
4.1组装前检查
1）.组装管束前将管箱各密封面的毛刺、切割、切屑、油污及壳体内的赃物、碎片、焊渣等彻底清除干净。
2）.对机加工件的主要配合尺寸按图样要求进行复查，确认无误后方可进行装配。 3）.各零件的配合面不允许有损伤。
4.2组装检查
穿入管束时管箱筒体内安装螺纹保护衬筒。
将管束垫片贴在管板密封面上，采用专用工具将管束按图样方位缓慢装入筒体内，管束穿入过程中，注意观察，如发现阻力明显增大，应立即停止穿入，查明原因，排除后继续进行，不得强力穿入。
管束穿入即将到位时，应注意密封垫片的位置是否正确。
管束穿入到位后，应核对图样尺寸。
4.3检查：
按图纸方位尺寸检查
4.4组装检查
1).内套筒安装前先将盘根压环装入管板管程侧。2). 内套筒接管法兰组件先不与内套筒安装，运用专用胎具将管箱内套筒按图纸方位装入管箱内，方位确定后拧紧固定螺栓/螺母。用专用工具组装管箱内套筒，先不装入（半圆）压盖。
3）.组装垫片及接管法兰组件，拧紧螺母使管箱内套筒的入口达到密封，并按图纸要求安装法兰盘等组合件。
4.5组装检查
1).从侧面安装卡环，同时安装顶压螺栓，卡环的安装每块必须保持2.5mm间隙。
2).上紧时使用液压扳手对称拧紧顶压螺栓，保证卡环均匀。
4.6检查
按图纸要求进行检查，合格后转下序。
4.7水压试验
对壳程进行水压试验。（详见水压试验工艺）
4.8检查
检查换热管与管板的连接强度及严密性，无泄漏，无异常响动为合格。
4.9安装检查
4.9.1.按图纸要求进行安装，安装顺序为:
1).压盖； 2).压环； 3).外密封垫圈； 4).支架及密封盘等内件.4.9.2.将螺纹承压环，内压圈、外压圈及压盖用螺栓固定在一起，安装在专用胎具上准备组装。
4.9.3.组装前拆下螺纹保护衬筒，将螺纹锁紧环旋入管箱内。装配时所有螺纹部分均应涂上防高温咬合剂。
4.9.4.按图纸要求装配好所有零部件后进行水压试验。注：1).螺栓上紧顺序一般为对称上紧或按图纸要求进行。
2).锁紧环上的内圈压紧螺栓在水压过程中不要用。
4.10检查
所有焊缝及连接处,无泄漏、无异常响动为合格。2)检查外观质量。
5筒体成形与焊接
5.1筒体成形
筒节的成形根据筒体钢板的厚度和卷板设备的能力，采用冷卷成形。筒节的圆度应符合GB151规定的要求值。
5.2 筒体的组对
由于换热器的直线度在GB151中要求较高，为保证其直线度，其环缝坡口应在筒节校圆后采用专用立车进行加工。
5.3 筒体的焊接
筒体焊缝的焊接采用窄间隙磁控埋弧自动焊进行焊接，严格控制返修次数。并应确保每道焊接的连续性，并及时进行焊后消氢和消除应力热处理。
6 探伤
按照图纸及《技术说明书》中要求，主要受压件之间，受压件与非受压件之间，临时性焊件去掉后修磨表面进行检测，符合JB/T4730-2005《承压设备无损检测》标准中相关要求。
7热处理
1），管箱及壳体堆焊完毕应分别进行整体消除应力热处理
2），管箱与壳体组焊后进行局部消除应力热处理
推荐保温温度℃x时间如下
a 设备整体保温温度℃x时间h: 690±10℃×8.0h
b设备壳体合缝后校园前保温温度℃x时间h:620±10℃×2.0h
c堆焊件保温温度℃x时间h:620±10℃×1.5h
8水压试验工艺
8.1试压前准备
设备制造完成后经各项检验合格后方可按图纸规定进行水压试验。
压力试验应使用两个相同量程且经过校正合格的压力表，压力表的量程为设计压力的2倍左右，但不应低于1.5倍或高于4倍的试验压力。
试验压力过程中若发现异常响动、压力下降或加压装置出现异常等现象时，应立即停止试压，并查明原因。
试压过程中严禁用锤子或其它重物击打被检工件，不得紧固压紧螺栓。
试压应用洁净水，水温不低于15℃，水中氯离子含量不得超过图纸规定要求。
管板按压差设计，管程和壳程不能按各自的试验压力单独进行试验。
8.2一次试压
1）. 管束装入壳体后安装内套筒、卡环及顶压螺栓等部件，对壳程加压至图纸要求的试验压力（一般为管壳程试验压力差），检查U型换热管与管板连接强度、焊接质量及壳体焊缝的严密性，检查合格后泄压直至放空。
8.3二次试压
1). 按总图装配好其余所有部件，对壳程和管程同时加压。充水时排气孔应设在设备最高点，待检部位保持干燥。
2). 试压时压力应缓慢上升，升压速率为0.15~1.20MPa/分，升至图纸规定的试验压力，保压1小时后，对所有焊缝和连接部位进行检查。
3). 在进行二次试压时整个升压和降压过程中，管程和壳程的压差绝对值必须小于图纸规定值。
4). 合格后应立即将水渍除净，并用压缩空气吹干。
检查人员标注检印标记。.
8.4注意事项
1）. 为防止螺柱过载或预紧力不足，要求有能用控制预紧力的专用工具来紧固螺柱。
2）. 正式安装前，螺柱和螺母的螺纹部分均应涂高温咬合剂（包括锁紧环上螺纹）
3）. 拧紧压紧螺栓前应松开内外压圈的定位螺栓。
9结束语
9.1本设备为加氢裂化装置中的关键设备，按照图纸和设计院的《 技术说明书》等技术文件制定质量计划和详细的产品制造工艺，选择相匹配的焊接材料（经过最大和最小热处理仍然具有与母材相当的性能），并进行焊接工艺评定，对保证产品质量和生产周期起到了决定性的作用。在制造过程中对Cr-Mo钢材料的焊前预热，焊后立即消氢或中间消除应力热处理和焊后熱处理以及焊接接头的无损检测必须进行严格的控制。
9.2带极堆焊具有稀释率低，生产效率高，广泛应用于加氢类设备的内壁耐蚀层堆焊。
9.3封头内壁堆焊，必须采用同心圆法进行堆焊并用变位器的转速来确定堆焊速度，使堆焊点始终处于平焊位置。
9.4筒体堆焊采用由中间向两端退步法堆焊。
9.5设备在厂内进行了整体水压试验合格，该产品的安全性能指标达到了设计规定的要求。
参考文献
⑴《技术说明书》 文件号L7711-2/III-E06/A 2009,6
⑵ GB150-2011《钢制压力容器》2011
⑶ TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》2009
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 processing
中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：
1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。但结构复杂，机加工量大，装配复杂。以下就某公司制造的螺纹锁紧环式换热器设备“循环氢与热高分气二级换热器DFU1000-21.1-375-6/19-2/2 I”的制造，从零部件装配、重点零部件加工、焊接、探伤等方面进行简单地介绍，重点讲述了螺纹锁紧环式换热器制造中的难点及要注意的问题。
2产品结构分类及特点
1—管箱，2—螺纹锁紧环，3—压盖，4—压紧螺栓，5—密封盘，6—内套筒，7—壳体，8—管束，
2.1以上为循环氢与热高分气二级换热器结构示意图，本设备为H-H型（管、壳程高压式）双壳程型螺纹锁紧环式换热器，其特点为：1)管箱与壳体整体组焊;2)管板是按压差设计;3)管程密封和壳程密封均在管箱上;4)有2圈压紧螺栓;5)管箱侧内件较多; 6) 壳侧为双壳程结构; 7)换热效率较高。
2.2密封性能可靠，该设备的主体密封主要为2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。
3重点零部件制造工序流程图及注意事项
3.1.管箱筒体机加工序流程图
锻件检验→车（堆焊前）→检查→堆焊内壁→划线（开孔前）→检查→镗接管孔→检查→组焊接管→镗接管根部→检查→堆焊接管焊缝处→车（成品）→检查→镗铣管箱螺纹→检查→镗法兰密封面→检查→划线→镗螺孔→检查→钳→检查→研磨→检查
(注：堆焊前参考预留量：管箱筒体外径+10mm，总长+10mm，根据各制造单位堆焊能力相应调整)
3.2.螺纹承压环机加工序流程图
锻件检验→车→检查→划线→检查→钻均布螺纹孔及通孔→检查→钳（攻丝）→检查→划线→镗铣承压环螺纹→检查→钳→检查
（深孔钻要点说明：钻螺栓孔时应以十字中心为基准，按图纸要求编程，复查无误后，用φ25.4(φ19.4)钻头钻螺纹底孔引导孔深至60-100mm。将工件平放，下垫等高平垫铁，按工件端面打表找平后，正确装卡，然后分别用头尖为118°标准长、加长相应孔径钻头钻孔，每换一次钻头，用专用检棒检垂直度，使用加长钻头钻孔时，冷却液必须充足。钻深时要经常提起钻头倒屑，并将孔内碎屑用磁棒吸出。选用相应钻头，头尖118°，按已钻的孔扩钻螺丝底孔至图示要求，孔深为螺纹孔深。选用相应小钻头，头尖118°，按上述方法钻4个小孔。调个，按已钻的大孔分别扩钻至图示要求）
3.3.管程内套筒机加工序流程图
組件组焊→车→检查→划线（螺纹孔及接管孔）→检查→结构火切开孔→检查→镗接管孔及螺纹孔→检查→钳→检查
（注：内套筒下料时，套筒的内外壁应留出适当加工余量，一般为8～10mm）
3.4.密封盘机加工序流程图
车→检查→车（成品）→检查
（注：1，密封盘从其本身的结构上看较为简单(如图所示)，但要加工出合格的零件并不那么容易，由于其 为大平面结构，弹性变形区最薄处仅5mm，在切削加工受热作用时，变形规律很难掌握，容易造成弹性变形区加工后厚薄不均匀和整体平面度超差。为了保证密封盘的平面度、厚度满足公差要求和光洁度达到图样要求，在加工中应采用专用的工装夹具，调整转速、进刀量和改变冷却条件等手段。
2，密封盘加工下料参考余量8～10mm）
4螺 纹 锁 紧 环 组 装 工 艺
4.1组装前检查
1）.组装管束前将管箱各密封面的毛刺、切割、切屑、油污及壳体内的赃物、碎片、焊渣等彻底清除干净。
2）.对机加工件的主要配合尺寸按图样要求进行复查，确认无误后方可进行装配。 3）.各零件的配合面不允许有损伤。
4.2组装检查
穿入管束时管箱筒体内安装螺纹保护衬筒。
将管束垫片贴在管板密封面上，采用专用工具将管束按图样方位缓慢装入筒体内，管束穿入过程中，注意观察，如发现阻力明显增大，应立即停止穿入，查明原因，排除后继续进行，不得强力穿入。
管束穿入即将到位时，应注意密封垫片的位置是否正确。
管束穿入到位后，应核对图样尺寸。
4.3检查：
按图纸方位尺寸检查
4.4组装检查
1).内套筒安装前先将盘根压环装入管板管程侧。2). 内套筒接管法兰组件先不与内套筒安装，运用专用胎具将管箱内套筒按图纸方位装入管箱内，方位确定后拧紧固定螺栓/螺母。用专用工具组装管箱内套筒，先不装入（半圆）压盖。
3）.组装垫片及接管法兰组件，拧紧螺母使管箱内套筒的入口达到密封，并按图纸要求安装法兰盘等组合件。
4.5组装检查
1).从侧面安装卡环，同时安装顶压螺栓，卡环的安装每块必须保持2.5mm间隙。
2).上紧时使用液压扳手对称拧紧顶压螺栓，保证卡环均匀。
4.6检查
按图纸要求进行检查，合格后转下序。
4.7水压试验
对壳程进行水压试验。（详见水压试验工艺）
4.8检查
检查换热管与管板的连接强度及严密性，无泄漏，无异常响动为合格。
4.9安装检查
4.9.1.按图纸要求进行安装，安装顺序为:
1).压盖； 2).压环； 3).外密封垫圈； 4).支架及密封盘等内件.4.9.2.将螺纹承压环，内压圈、外压圈及压盖用螺栓固定在一起，安装在专用胎具上准备组装。
4.9.3.组装前拆下螺纹保护衬筒，将螺纹锁紧环旋入管箱内。装配时所有螺纹部分均应涂上防高温咬合剂。
4.9.4.按图纸要求装配好所有零部件后进行水压试验。注：1).螺栓上紧顺序一般为对称上紧或按图纸要求进行。
2).锁紧环上的内圈压紧螺栓在水压过程中不要用。
4.10检查
所有焊缝及连接处,无泄漏、无异常响动为合格。2)检查外观质量。
5筒体成形与焊接
5.1筒体成形
筒节的成形根据筒体钢板的厚度和卷板设备的能力，采用冷卷成形。筒节的圆度应符合GB151规定的要求值。
5.2 筒体的组对
由于换热器的直线度在GB151中要求较高，为保证其直线度，其环缝坡口应在筒节校圆后采用专用立车进行加工。
5.3 筒体的焊接
筒体焊缝的焊接采用窄间隙磁控埋弧自动焊进行焊接，严格控制返修次数。并应确保每道焊接的连续性，并及时进行焊后消氢和消除应力热处理。
6 探伤
按照图纸及《技术说明书》中要求，主要受压件之间，受压件与非受压件之间，临时性焊件去掉后修磨表面进行检测，符合JB/T4730-2005《承压设备无损检测》标准中相关要求。
7热处理
1），管箱及壳体堆焊完毕应分别进行整体消除应力热处理
2），管箱与壳体组焊后进行局部消除应力热处理
推荐保温温度℃x时间如下
a 设备整体保温温度℃x时间h: 690±10℃×8.0h
b设备壳体合缝后校园前保温温度℃x时间h:620±10℃×2.0h
c堆焊件保温温度℃x时间h:620±10℃×1.5h
8水压试验工艺
8.1试压前准备
设备制造完成后经各项检验合格后方可按图纸规定进行水压试验。
压力试验应使用两个相同量程且经过校正合格的压力表，压力表的量程为设计压力的2倍左右，但不应低于1.5倍或高于4倍的试验压力。
试验压力过程中若发现异常响动、压力下降或加压装置出现异常等现象时，应立即停止试压，并查明原因。
试压过程中严禁用锤子或其它重物击打被检工件，不得紧固压紧螺栓。
试压应用洁净水，水温不低于15℃，水中氯离子含量不得超过图纸规定要求。
管板按压差设计，管程和壳程不能按各自的试验压力单独进行试验。
8.2一次试压
1）. 管束装入壳体后安装内套筒、卡环及顶压螺栓等部件，对壳程加压至图纸要求的试验压力（一般为管壳程试验压力差），检查U型换热管与管板连接强度、焊接质量及壳体焊缝的严密性，检查合格后泄压直至放空。
8.3二次试压
1). 按总图装配好其余所有部件，对壳程和管程同时加压。充水时排气孔应设在设备最高点，待检部位保持干燥。
2). 试压时压力应缓慢上升，升压速率为0.15~1.20MPa/分，升至图纸规定的试验压力，保压1小时后，对所有焊缝和连接部位进行检查。
3). 在进行二次试压时整个升压和降压过程中，管程和壳程的压差绝对值必须小于图纸规定值。
4). 合格后应立即将水渍除净，并用压缩空气吹干。
检查人员标注检印标记。.
8.4注意事项
1）. 为防止螺柱过载或预紧力不足，要求有能用控制预紧力的专用工具来紧固螺柱。
2）. 正式安装前，螺柱和螺母的螺纹部分均应涂高温咬合剂（包括锁紧环上螺纹）
3）. 拧紧压紧螺栓前应松开内外压圈的定位螺栓。
9结束语
9.1本设备为加氢裂化装置中的关键设备，按照图纸和设计院的《 技术说明书》等技术文件制定质量计划和详细的产品制造工艺，选择相匹配的焊接材料（经过最大和最小热处理仍然具有与母材相当的性能），并进行焊接工艺评定，对保证产品质量和生产周期起到了决定性的作用。在制造过程中对Cr-Mo钢材料的焊前预热，焊后立即消氢或中间消除应力热处理和焊后熱处理以及焊接接头的无损检测必须进行严格的控制。
9.2带极堆焊具有稀释率低，生产效率高，广泛应用于加氢类设备的内壁耐蚀层堆焊。
9.3封头内壁堆焊，必须采用同心圆法进行堆焊并用变位器的转速来确定堆焊速度，使堆焊点始终处于平焊位置。
9.4筒体堆焊采用由中间向两端退步法堆焊。
9.5设备在厂内进行了整体水压试验合格，该产品的安全性能指标达到了设计规定的要求。
参考文献
⑴《技术说明书》 文件号L7711-2/III-E06/A 2009,6
⑵ GB150-2011《钢制压力容器》2011
⑶ TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》2009