不锈钢换热管晶粒度要求,不锈钢U型管式换热器设计与制造工艺分析

浙江佛山市利亚罗基管业有限公司介绍了该公司生产的不锈钢U型管换热器的设计制造过程，着重阐述了材料的检验验收、封头和筒体的成型、设备法兰的设计。 堆焊、管板机加工、不锈钢U型换热管弯管、换热管与管板连接等关键设备设计制造工序。

一、简介

反应产物-原料换热器（E-101C）是佛山市利亚罗基管业有限公司石脑油加氢装置炉前换热过程节能改造项目的重要设备。换热器结构采用不锈钢U型管式换热器。

一、设备主要参数

反应产物-原料换热器的设计依据为TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监督规程》，主要规范为GB 150-2011和GB 151-1999。 主要设计参数见表。

2、设备结构型式

不锈钢换热器是典型的不锈钢U型换热器。 前端管箱类似于壳式结构，由封头、筒体、设备法兰和连接管组成； 管束结构为U型管束。 设备净重24.76吨不锈钢换热管晶粒度要求，全长，内径Φ。 换热器的壳体和封头采用+(H)不锈钢-铬-钼钢复合板，图纸要求公称厚度为3+32mm。 设备法兰材质为（H）Ⅳ级锻件，堆焊要求E309L+E347。 管板材质为Ⅳ级锻件，换热管规格为Φ19×2，材质为.

三、设备技术特点

换热器具有工作温度高、接近氢气、处于硫化氢腐蚀环境等特点，因此对材料的化学成分和机械性能提出了更高的要求，在制造过程中检验项目较多，最的指标高于标准要求。 装备制造的要点是：材料的检验和验收； 头部和气缸的成型； 设备法兰堆焊； 管板加工； U型换热管折弯； 换热管与管板连接。

二、材料要求及验收

一、对基材的要求

(H)钢板和(H)锻材的化学成分和力学性能除符合GB 713-2008和NB/T 47008-2010的规定外，还应符合下列规定。

冶炼方法：基本上是细晶镇静钢，采用碱性电炉冶炼、真空脱气（VCD）或碱性电炉和碱性平炉初炼、精炼炉精炼、真空脱气等工艺生产。

交货状态：钢板以正火（允许加速冷却）+回火状态交货。 化学成分：应符合表2的规定。

机械性能：焊后模拟热处理分为最大焊后模拟热处理（Max.PWHT）和最小焊后模拟热处理（Min.PWHT）两种情况。 最大PWHT：675±10℃×9h； 最小焊后热处理：675±10℃×3h。 晶粒度（Max.PWHT）：晶粒度不低于5级。

非金属夹杂物（Max.PWHT）：锻件中A、B、C、D类夹杂物不得大于1.5级，A+C、B+D均不得大于2.0级， A、B、C、D 类总和不大于 4.0 级。 锻件的锻造比应大于3.5。

对钢板逐一进行100%超声波检测，检测标准按JB/T 4730.3-2005，质量等级为I级。锻件按JB/T 4730.3进行超声波检测-2005年，由缺陷引起的底波减少，单缺陷和密集缺陷均为II级，合格。 不允许有裂纹和白点。

2、复合板

复合板应符合NB/T 47002.1中B1级的要求。 复合钢板基层与复合层的界面应采用冶金结合。 复合钢板生产所用的坯料，无论是基层还是复合层，都应是整板，不得拼接。 奥氏体不锈钢复合层表面应进行酸洗和钝化处理。 复合板接口的粘接状态要求。 复合钢板界面接头超声波探伤应在热处理平整后进行，并在综合范围内逐一进行，探头重叠不小于15%。

三、对锻件的要求

管板用Ⅳ级锻件应符合NB/T 47010《压力设备用不锈钢锻件》的要求。 晶间腐蚀倾向试验按GB/T 4334-2008《金属及合金腐蚀不锈钢晶间腐蚀试验方法》进行。

4、对换热管的要求

换热管应符合GB 13296-2007中高精度冷拔管的要求，不允许拼接。 换热管应逐条进行水压试验，水压试验压力为9MPa。 换热管逐一进行涡流探伤，并进行压扁和扩口试验。 换热管应按GB/T 4334-2008《金属及合金腐蚀不锈钢晶间腐蚀试验方法》中方法E进行晶间腐蚀倾向试验。 换热管的订货应符合NB/T 47019-2011《锅炉换热器用管订货技术条件》。

三、主要制造点

1.头部

换热器封头型式：公称厚度：δ=3+22mm。 根据设计要求，整板热压成型。 机头冲压是拉深工艺，金属材料会产生复杂的变形，导致局部减薄较大。 为保证壁厚符合设计要求，进料厚度δ=3+36mm，展开尺寸为Φ。 封头热压后，为恢复母材性能，需对封头进行正火+回火热处理，封头热成型不能代替正火热处理。 其中，正火处理应适当加快冷却速度，细化晶粒，保证较高的冲击韧性，满足图纸技术要求。 加热时有仪表曲线记录，控制加热炉内磷、硫含量。正火热处理工艺：热处理保温温度910-930℃，升温速度55-170℃/h，保温45分钟，冷却到环境温度

2.气缸

气缸分为 3 个部分。 筒体的生产工艺流程为：下料——刨削——滚压——装配——焊接——单断面圆校正——探伤——筒体与筒体、筒体与法兰环缝装配——焊接——探伤——开孔和孔的焊接连接管D型接头——D型接头通过试验。

筒体质量控制要求：层间错位≤1mm； 棱角≤5mm； 两端周长3990+5mm； 圆度≤5mm。

壳、封头用复合钢板的A、B型焊接接头应先焊基层，再焊复合层。 从熔覆层一侧焊接基层时，应严防熔覆金属渗入基层焊缝。 特别是纵向接缝两端附近的多层焊缝（T形焊缝）必须在环向底焊缝焊完后进行焊接。 复合钢连接管与设备外壳焊接时，连接管端部应与外壳复合板接口齐平。 应先焊基层，再焊过渡层和熔覆层。

3、管板

换热器管板材质为Ⅳ级锻件不锈钢换热管晶粒度要求，管板主要技术要求：管板钻孔应从管箱侧面开始。 钻完后100%检查最后钻边（钻出）的孔桥宽度，100%孔桥宽度不得小于4.6mm； 纵向条纹是允许的。 管板要求的精度比较高，厚度也比较厚。 管板经数控钻床加工划线、钻导孔，用于摇臂钻孔。 管板加工的工艺流程为：车削——划线——滚压——钻孔、倒角、攻丝——铣隔槽。

4.不锈钢U型管

不锈钢U型管折弯的具体步骤如下：冷弯。 弯管段圆度偏差不大于1.9mm； 不锈钢U型管在折弯过程中圆度不难控制，但由于回弹，折弯后的实际弯曲半径往往会增大，使管子不易磨损甚至无法磨损。 穿管。 因此，应掌握反弹规律，严格控制反弹。 制作弯管模具时，应做得小一些，使弯管后的尺寸符合图纸要求。

弯管段和至少300mm的直边段进行固溶处理，固溶温度为1050-1100℃； 弯管段和300mm直边段进行淬火处理，硬度HRC不大于22； 单管水压试验应逐条进行。 P=9MPa，保压时间不小于15秒； 靠近管板中心的3排换热管按JB/T4730进行100%PT，Ⅰ级合格。

四。 结论

我公司严格按照工艺方案进行施工，顺利完成了设备的制造。 浙江佛山市利亚罗基管业有限公司推出了一款不锈钢复合板-不锈钢换热管的U型换热器。 其他同类设备的制造也可参照执行。