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大型钛换热器设计,制造和装配问题摘要钛管壳式换热器经常需要高压,高腐蚀性的流程。对制造设备的典型应用包括pta和加压酸浸金属。这些钛管换热器通常需要一个坚实的钛组合和钛钢复合组件,包括管板,框架和罩子。护套组件目前可以为制造,构成,组建等独特的问题。较高的工作温度和压力可呈现独特的设计考虑,以适应热扩大钛和钢之间的不匹配。不久前发生的三个项目,已经提交比较独特的设计要求,进行了讨论。前两个需要钛对所有管侧表面。虽然这些都有固定的维护,但他们在配置上差别很大,设计选择,和在材料的选择。第三涉及非常高的压力结合积极腐蚀条件都管侧和管壳。最经济的解决方案是一个固体钛管板和管束在钛复合外壳。内在之间关系的设计,制造,检验等问题以及考虑相关设备的性能。 钛换热器设计中使用钛是用于热交换器,它在其他工艺设备使用的相同的原因 -处理腐蚀性流体用最少的设备有效地降解。虽然材料换热器的选择往往跟随其他设备,钛的选择会影响机械设计和独特的方式管壳式换热器的制造。此外,管壳式换热器的维护,温度范围和流体类型的处理取决于很多的配置。这些配置也受到了钛的使用。这些都是下面讨论的问题钛复合管板管板表示与钛的复合成分最常见,最简单的利用对钛换热器的管侧。复合管板的原因有好几个:首先,为管腐蚀条件下处理钛选择复合管板以一致促进管到管板连接和密封。卷起的唯一关节,一般不接受的钛管,由于材料的屈服应力和相对较高的弹性记忆。由于这些物业管趋于萎缩或者合同轧后,形成泄漏。焊接到管花板,因此,这需要一个需要面对的钛管板的问题。为钛复合管板使用的第二个原因是大桥之间的重大差异要求的壳和热交换管侧。在化工行业,这个过程往往是腐蚀性流体流动和换热器是为这种液体配置在清洗和维护管侧。这正好符合设计,换热器热冷却水,冷凝蒸汽,沸水,热油加热或冷却,都是媒介的工作以及管壳液。这些也有轻微的或管理的腐蚀 问题,通常处理钢。复合管板钛钢的之间形成一个良好的联系和钛两侧热交换器. 复合管板钛的制造为爆炸焊接。爆炸焊接是一种独特的技术,使用了化学爆炸和焊接融合创造条件能量。该进程的极端快速不允许足够的时间形成的有害金属间化合物,发生在其他慢技术。爆炸复合是发达国家和工业化生产技术。爆炸复合材料的制造是有限的,而是全世界,专家小组与组合爆炸和冶金集团所需的专业知识,以保证产品的可靠性. 复合管板的材料并不总是碳钢。该合金使用可能是变化的,以符合管侧的物质条件。不锈钢及其它合金经常使用。在一个无水的酸冷凝器壳的情况下,镍基合金的g -30是为壳,锆管为首选材料- 锆包上一哈氏的g -30靠山是用于管板。在严酷的条件可能壳呼吁花板有对焊枢纽。锻造管板光盘asme规范要求此种建设。一锻非枢纽端熔覆比无显着差异覆一板材料。爆炸的枢纽边包层是相当多的复杂的,是很少使用。当包层的枢纽一边是强制性的,在一般的周边独特的设计问题必须加以解决金属包层厚度的思考我认为是爆炸性的光盘钛管板比一般用于较厚覆盖圆柱面和磁头。被选中的厚度,以适应管与管板任何垫片表面焊接和加工的钛是符合要求。在本标准管式换热器制造商协会集层厚度的最小值。和互助段放射化学中心,780套为3.2毫米1 / 8当管的最小面值层厚度被焊接和8毫米5/ 16时,但他们没有。这是一个考虑的出发点是实际联合配置和管与管板焊接技术必须加以考虑。深度这对于任何印章或焊接强度加上加工公差和一些津贴倒角熔深套在管领域的实际最低钛层厚度。如果在设计在管与管板接头,它确定一个管孔槽应在覆盖放置厚度为进一步增加,一般到13毫米至16毫米1/ 2至5/ 8。对管板面所需的加工也影响了钛层厚度,并这经常是一个主要的决定标准。有几个因素在起作用:光盘的平整度,可实现由生产者为垫片表面的要求,通过分区,是否只限于垫片关节是必需的;以及是否需要全脸被加工单位。当使用低成本金属包层通常面对的是加工单位,它简化了大会。当使用 昂贵的金属,如钛,锆,镍及合金,优点很少大会外金属成本增加的重量,在这些金属加工厂经历最不完全机管板面。一般来说,钛管板包上管侧有垫片加入或通道与发动机罩表面的, 否则很少或根本没有加工是必要的。通过分区一旦存在,需要垫片表面,在整个管板加工中心;而没有这些,需要加工垫片表面的压力不仅是围绕外围的光盘。对于一个共同的要求是密闭垫片设置服务水平,通常通过分类和互助类的r,c或b对于严重的服务,相应的和互助001段的r6.5需要密闭接头。对于中度和化学过程的维护,相应的以和互助c和b,分别会cb段6.5叶到用户的决策。的效果密闭接头的厚度是4.8毫米增加3 / 16包层材料生产槽。一个穿着花板制造光碟须在指定的宽容是由平按能力和技术的限制。这种宽容的范围可以从低至3毫米1 /8下管板1500毫米60直径达13毫米之多1/ 2对管板3000毫米120直径。如果没有通过分区,一个平坦的条件了可以容忍的,因此管板加工中心不作要求。例如,覆层厚度在78-3/4与管板的厚度和半径r为2000毫米的决心通过分区和密闭垫圈接头将如下所示,并图一(指定外的平坦度在包层所允许的产品规格,美国astm b898,第10.3.1.2,是5.5mm的在0.220)。最小覆层(和互助):0.32津贴垫片,并通过分区隔离(和互助):4.8毫米津贴外的平坦度的人脸(b898):5.5毫米undergage标称公差(b898):1.5毫米 图一管板层厚度这个数目,15毫米,是名义钛的厚度,是需要事先以复合制造。假设标准英寸尺寸大小,厚度将向上调整到下一标准,为16mm(0.625in)。唯一的可能性减少,这是可以改善的平整度包光盘,有时可与厂家协商。对于第二个例子,考虑一个管板与上面相同,只是没有通过分区。该为将包含的垫片厚度的要求是只在管板周边。更多特别是光盘的需求将在双方商定的支付单位在这方面只。通常情况下,包制造将承诺在垫片面积只有提高平整度,减少所需的可能标称厚度为12.7mm0.50。检查注意事项复合管板钛无论是引入制造或极少的额外检查点换热器维修。在复合管板的光盘制造,债券钛及之间的支持者进行测试,证明其合理性。 astm规格的b -898要求所有复合板被超声债券质量检验。两个验收标准,和b,对于管板适用。 b898还规定,制造商应保证,复合剪切强度不小于140兆帕20,000磅。当s1是补充规定包制造商指定的测量和报告产品的抗剪强度。一旦这些检查已经完成,该光盘可能被视为于两个基本固体生产和经营。大小的考量该管板的大小是有限的物质供应的依靠。由于焊接及焊接质量的问题,基本金属通常应是一块。虽然熔覆合金通常不会在对钢铁的大尺寸可供选择典型,这是很少的大小限制。由于熔覆层不是设计强度要求的一部分,它可能是拼凑在一起的焊接来实现任意花板光盘的大小。钛的复合管板的使用是适当的热换热器大小从150毫米到5000毫米6到16英尺,直径固定,浮动,或u型管的配置。钛管板的管侧复合管是一个很好的解决方案附件的问题和加入不同的冶金方法制造的两侧。钛管板包上壳也可以使用,这是一节中讨论下面钛壳建设。钛复合管侧制作概念对热交换器的罩子配置的引导是由在场的钛金属复合管板,而不是限制。管板之间的和管侧其余螺栓连接允许材料选择的充分自由。发动机罩可涂或裸钢,不锈钢或镍合金或钛工艺要求的材料评估。经常发生钛复合帽钛在指定的,因为即使温和的压力转向钛复合材料的选择大型钛帽。无论使用哪种包扁包常规帽盖或抛出磁头频繁使用。这些项目涉及标准制作焊缝板条带,喷嘴套,法兰面和细节暴露支持者覆盖面。巴廷表带,或衬垫,设计问题可以得到相当复杂的,尤其是当压力和/或温度高。膨胀系数和钛的弹性模量(和其他活性合金)是由钢明显不同。该设计与制作应注意充分考虑这些设计问题,以确保长期,免维护的设备性能凡非标准配置要求,如带罩子的分离滤器,鼓上的分离垂直管侧冷凝器和热虹吸再沸器与斜接弯头帽,定做板条详情,可发展到涵盖相邻路段的不平衡的关节壳。该板条带覆盖之间的圆柱体和圆锥体之间或缝上斜接弯头版面要求复杂的成型,但关心和重视的部分最终适合部分会提供可靠维护。这些松散的内衬部分受到特别照顾和关注,以及在制造过程中造成为证明其结构完整性,并确保持续的额外检查在操作过程中的完整性。通常情况下,虽然孔钻成的钢所在的区域钛被焊接。这为吹扫气体提供了手段的钛背面焊缝。钛焊接的连接和密封衬垫是100的液体渗透测试和氦质谱仪检漏测试。吹扫孔可用作告诉般的钻洞到每一个后面的衬垫空间,既为氦检漏测试和泄漏检测中运作。在操作中,对工艺流体泄漏出来的迹象,通过这些小孔目视检查应定期进行。及时识别班轮将最大限度地减少故障维修的支持者这个过程是高度腐蚀性的液体的支持者,并可能迅速降低该地区下的衬垫。热气循环试验是在制造过程中使用,以尽量减少发生此类业务的失败。在这个测试中,钛复合组件加热和加压到操作的条件和循环,通常情况下,第二,其中强调衬钛焊接附件。此后,这些焊接完整性检查再由氦泄漏检测方法。主要的注意事项从钛复合板的制作碟形头一般有温压。冷纺纱过程形成较少使用,因为它们之间的支持者和诱导过度剪切钛,这可能会导致剥离。头部前限制冲压设备的规模和头的可用形状,但标准尺寸的法兰有碟形,椭圆形,和半球头可供选择。对于头大而厚,比从单件冲压件好用,段头可能被使用。在这样一个大脑袋可从中心盘组装件和多片花瓣。而较大的钛复合头和换热器成为可能这种方法,零件构成的头数增加也增加了焊缝长度接缝。由于每个需要自定义焊缝条,这大大增加了巡查金额在制造过程中所需的操作时间。锥,斜接弯管,弯头可能顺利也可形成冷轧或热压并以类似的方式排列。对于所有组成部分,焊缝布局的设计应考虑与衬砌的过程。内部附件问题内部结构,如通过分割,分离挡板,除雾器支持,和涡断路器由钛制成,可直接连接到内部护套表面。这些项目应锚定在大幅度一体复合板,而不是松散的连接主要是客轮。这些内部结构都受到大的热应力是由于差异内部之间的热膨胀后盾钢壳相对于钛。碳钢扩大约40,比钛和不锈钢更扩大约80以上钛。特别要注意的是,设计在整个安装结构直径船只。灵活的螺栓连接部分或缓解这些压力是有帮助的。正确设计的内部结构将避免结构扭曲,内衬脱落,或复层剥离过程中的维护。钛复合tubeside案例研究两个案例研究,钛复合施工大热交换器案例研究是对管侧介绍如下。这些交换说明的设计与制作所描述的一些概念以上。这两个装置都在pta工厂,都使用沸水堆第一冷凝器的冷却介质对壳。但是,配置和材料的选择产生了截然不同的单位立式反应器冷凝器第一台机组讨论的是一个垂直的边界元与分离装置的底部鼓盖,见图二。它的外壳直径为在100-3/8二千五百五十毫米,为(5540)19毫米3 / 4外径由1.24毫米0.049中7500毫米长管在295-1/4墙。作为一个垂直壳功能热管锅炉。在pta过程中,作为反应器冷凝器安排一系列的偏冷凝器,每个阶段冷却废气和冷凝的部分混合物。因此,出口这些单位引擎盖充当鼓分离凝结气体的液体产品。这个单位有1960千帕的设计条件温和克486华氏度在285 psig的在252 c的经营温度约为175 c的350华氏度。在考虑潜在的腐蚀 从材料 的法兰和宽松的支持者班 轮泄漏,这个靠山材料单 位被评为316/316l不锈 钢。该管侧头,锥, 气缸作为以及管板进行的 sb -265一级钛爆炸上 的sa -240包316/316l 不锈钢。宽松的内衬喷嘴 也锻件的sa -182f316/316l 不锈钢。如上所述,这种 不锈钢材料组合钛具有较 大的差异热膨胀,这是考 虑到在设计中。按照标准建设,管帽被加入该管板采用法兰。这 些周长法兰,正在为二五 五零毫米,炮弹在110-3/8 图二垂直反应器冷凝器 又大又难处理。然而,由于单位是垂直现场装修,并不过于困难。为了避免这样的大型不锈钢成本钢铁锻造,搭接接头设计,配有画碳钢,不锈钢法兰钢搭环使用。一致的靠山腐蚀的关注,圈环,钛法兰面是过去的延伸螺栓孔的法兰外径。 顶帽子组成28核动力源喷嘴,形成了一个结头,短圆柱和700毫米法兰的周长。这个椭圆形封头,被在100-3/8二五五零毫米,是这样的大小,它能够被压在一块,并与3毫米20毫米0.790中1 /8最小厚度不锈钢厚度的覆面。底部采用与发动机罩顶帽子相同的法兰,但有锥,扩展为一个直径3750毫米在147-5/8为分离鼓。这个椭圆形封头的大小超过了限制一个结头,并在部分组成。树冠板1991毫米78在直径它有八个指关节的花瓣- 它29.7毫米的厚度为3毫米不锈钢在1.17 1/ 8包层。这头和过渡锥鼓与五段,添加大量的支持者板条和衬条焊接是由于其庞大的规模和建设。尽管有更多的小固体钛施工单位将减轻的复杂性,一个大的单位提供全面经济的设计管板是一个大型,278一毫米109-1/2152mm外径6厚,从盘光碟。该平整度对这种规模的板内提供9.5毫米平板3 /8。由于垫圈关节不须密闭,而且没有经过分区,只有极少量材料以外的所需垫片厚度表面清理。它被勒令9/ 16名义与14.3毫米钛板:3.2毫米1 / 8最小材料表面的垫片下,0.8毫米1 / 32过剩为清理,9.5毫米3 / 8对于平整度,和0.8毫米1 / 32材料在爆炸中损失熔覆的过程。垂直分离鼓室允许的液体和气体分离用很少的内部结构。一个小盒子被构建为周围的排气罩,以防止喷嘴从退出浓缩液滴。对于这种设备,第二反应器冷凝器有规定水池中的一个分裂的分离桶。这涉及整个直径的钛板槽。为了提高灵活性,两个卷积形成于板。为补偿这种差异之间的不锈钢外壳和钛护栏板的热膨胀。卧式反应器冷凝器第二单元讨论的是一个水平的bkm单位,见图三。它的直径为3175毫米管侧125,并8232管,各由1.65毫米19毫米3 /4 0.065中壁外径由8000毫米315在长。该壳水釜4877毫米192 id作为一个石油层锅炉和功能。如第一单位,作为本单位的职能分开插座盖鼓从液体产品凝结气体。这个单位有2400千帕的设计条件温和,在250 c的348 psig的地下482约175 c的350 f中的工作温度 f中 虽然本机处理存在同样的腐蚀性,与之影响的是受同一由于潜在的腐蚀泄漏,材料的选择是碳素钢制成的支持者。钢选择是较便宜不锈钢和有少在热膨胀系数差异钢与钛比与不锈钢和钛。这些积极的利益出发有点的需要提高警觉检查在松散的衬垫潜在泄漏。 直径为3175的管侧毫米125。这是一个大维数周长法兰因为罩顶是水平的,外地维修注 图三卧室反应器冷凝器册等法兰会很困难。有鉴于此,管板之间的连接和法兰帽被淘汰- 这是一个从管侧钛复合建设标准偏差。碳焊接钢作为一个轻易地结合向碳钢管板的圆柱体。这个联合是用一个特制的覆盖角度形条板带材。与所有其他板条不同,它是热气的联合循环测试和氦泄漏测试,证明在运转前的结合。正如在其他单位,喷嘴法兰面孔延伸至法兰外径,为防止因泄漏做的防腐蚀保护。 后方引擎盖,运作作为分离鼓是同前头部直径相同。两个部分在3175毫米125毫米均在限制了单件挤压,从而大大简化了焊接和压条带中的应用。此外,由于围法兰被淘汰,前图三-卧式反应器冷凝器头直接焊接到前管板,消除了壳的过程。该单位的规模大,为钛焊工内工作的可能性,使之成为可能。 这个单位的管板制作了从伪造光盘。为方便视锥焊接水罐上壳,对接焊加工中心是在管板,锻件使用要求。该锻件和使用上的任何情况下管板垫片消除任何表面平整度考虑因素的钛复合厚度的选择。但是,对于维修的原因,最终用户指定的在0.394 10毫米的护套厚度。随着材料金额在爆炸焊接经营亏损,11.1毫米7 / 16中钛复合板的名义使用。 对于水平罩子有效运作作为分隔,内部的变换是必要的。这个公司是一个挡板除雾器垫集。对于这些除雾器支助垫被安排使任何部分被对面的罩子直径固定。内部隔板除雾器的螺栓和垫片被限制;两种设计容纳差扩张。这两分容器,相同的维护,但在不同的设计方法,制作说明涉及的问题上与钛换热器管侧包建造。在这两种设计,工艺,机械,材料标准的选择都满意的创意设计方案。钛复合壳制作概念而少于管侧钛复合施工中常见,包壳有可能建造并使用。对钛为材料用于热交换器的壳将上升至在设计过程中考虑传热。冷凝或腐蚀性液体沸腾的过程可能导致钛壳脱落。作为一个换热器壳一般不恰当的流体含有颗粒需要经常清洗,这些液体的位置管侧也可能导致钛壳脱落。对于低,中度压力,具有深厚钛管板,汽缸充分钛壳,挡板和管道的是加工成形的使用标准技术。对于更高的压力或大直径单位适度的压力,为壳包建设成为更加经济。有了这个经济谈到对换热器的配置,制造和管板设计的限制。这些都是下面要讨论的。钛换热器壳程加热复合配置在执行的一个管壳壳式换热器的切身所有功能。挡板和支撑板引导,以获取所需的流体传热管的反对和支持振动。所有在一个换热器,压力壳和管侧加上差动负载热膨胀,有壳脱落的现象。钛包壳设计,以适应差扩大,再加上考虑的制备序列,将限制热交换器要么浮动管板设计或u型管的配置当需要通过计算,固定管板换热器都配有扩展关节差热膨胀补偿。这些伸缩缝要么薄壁波纹管灵活的类型每壳单元所补充。除非构成严重问题被克服,钛包软壳单元是行不通的。风箱型膨胀节将产生直接连接在这两个包层表面的松散联合回旋钛衬垫。这样的设备在运行有问题的,不应该做的。 即使是没有固定管板换热器膨胀节,钛合金复合壳建造是不可能的。固定管板换热器的制造序列结束壳的最终关闭正在执行的焊缝。里面安装的捆绑外壳让人无法完成煤层内部访问。对于固体钢和合金材料这对没有限制。钛复合建筑,但是,需要广泛的内部完成所有的支持者焊接和压条带覆盖。需要内部存取建造和钛复合浮动管板,u型管配置提供了这一点。虽然换热器配置限制浮动管板,u型管建造,许多选项仍热加工和机械设计。用单元和互助脱落类型通流量,j,k和x是很容易建造。通的多脱落类型楼g及h也可以建造,但是,在所涉及的复杂性纵向排列挡板使这些配置是不常见的。流动的包装头,特马头类型p和w,不适合包由于板条建设带衬垫;加压力,经济建设做出包超过包装限制建设。 s型的和互助浮头与后备设备与t型渡过难关浮头都是适当头设计。 s型的头部更复杂得多的t型头,但对

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