哈萨克斯坦余热锅炉换热管与管板焊接与检验

1、哈萨克斯坦余热锅炉换热管与管板焊接与检验    关键词： 压力容器混合设计；换热管与管板的连接与检验；强度焊1 概述 近几年，我厂预制压力设备中出口设备越来越多，且压力设备中不单纯的仅是压力容器，设计单位越来越多的将压力容器与其它类别容器混合设计，如换热器、加热炉等，因此不仅对设计单位关于新型设备设计是一考验，而且更要求施工方在了解设计意图的基础上，提高预制的水平，从而满足甲方需求。 哈萨克斯坦的余热锅炉为二类压力容器，是结合换热器与加热炉混合结构。设计压力为0.25MPa，壳程介质为水和蒸汽；管程介质为H2S、SO2、CO2、S，毒性程度为高中度。设备

2、预制完毕要求进行消除残余应力热处理。筒体规格1400*5500*16mm 20R，换热管规格38*3.5 20G。 由于该设备制造验收标准为GB150，然而关于换热管与管板的连接与检验，GB150并没有规定，应按照GB151管壳式换热器有关规定执行。 换热管与管板焊口为最薄弱的部位，因此在换热炉管与管板的连接中，设计采用强度焊接加贴胀形式，目的是减少换热管与管孔之间的间隙，减少焊接裂纹、提高接头的抗疲劳性能，消除应力腐蚀和缝隙腐蚀。在贴胀力度不够或漏胀情况，由于换热管与管孔之间的间隙过大，在设备使用过程中由于操作压力的波动或炉管内介质流动不均匀时，换热管就会产生振动，久而久之管端焊缝由于频繁受

3、到振动影响，宜产生疲劳而开裂。由于壳程内介质为水和蒸汽，焊缝开裂将会导致管程内H2S、SO2、CO2、S等气体与水、蒸汽混合形成H2SO3酸性膜，该酸性膜会逐步腐蚀换热管，从而引起泄露，最终影响设备的使用寿命。 2 预防措施 1）按照GB151的规定，换热管与管板的强度焊接接头应按照附录B的要求进行焊接工艺评定。为保证焊接质量，要求焊接换热管与管板焊缝的焊工为焊接工艺评定合格的焊工担任。 2）为保证换热管与管板孔间隙的消除，焊接前先进行换热管端部的贴胀，合格后方可进行管端强度焊。胀接前炉管管端外表面应除锈，使其呈现金属光泽，长度不小于32mm，然后用丙酮将油污彻底清洗干净，保证每根管的贴胀质量

4、。 3）管端强度焊完成后，按图纸规定进行100着色检查，合格后重新进行水压试验和相应的气密性试验。 4）焊接位置宜选用立向上焊或平焊。 5）换热管应尽可能采用整管，需拼接时，最多仅允许一道拼接缝，且最短管段不小于300mm。由于管板孔径为38.5，换热管径38管壁厚3.5mm，为保证安装质量，焊接方式为GTAW，并将焊口打磨与母管齐平。对拼接焊口需100进行RT检测，级合格。 6）换热管与管板焊接接头的焊接形式为GTAW，接头型式如图1所示。 7）严格执行焊接前检验、焊接中检验、焊接后检验。 焊接前检验： 确保管板孔内的孔径尺寸、粗糙度是否符合图纸要求； 确保管板孔的坡口形式是否符合图纸规定的

5、公差要求； 管子端头内外及管板孔内径的清洁度是管与管板焊接的关键所在，必须确保管、管板无油、锈等及脏物，以避免焊接缺陷的产生； 管子伸出高度必须严格控制，管头伸出-0.51mm。 点固焊应尽可能小，且确保根部熔透。应无气孔、夹渣、裂纹未熔合等缺陷； 管与管板清理并组对合格后立即施焊，否则应对管与管板施加保护措施，以避免受污染影响焊接质量。 焊接中检验： 根据连接形式及尺寸，焊接型式采取立向上焊； 起弧点必须与收弧点有一覆盖的部分，以确保圆周焊接的完整性； 第一道焊道与第二道焊道的起弧与收弧点不得在同一部位； 推荐焊接方式为先将管与所有管板的焊缝第一层焊道焊接完毕后，再焊接第二层焊道，以便于对第

6、一层焊道的焊缝进行必要的外观及其它检验； 第一层焊道应注重焊道根部的熔深，焊道宽度应尽可能的窄，管端边缘不应熔化；第二层焊道应将第一层焊道覆盖，并在管板上的浸润角应尽可能大，避免咬肉、熔合不良等焊接缺陷； 焊道的第三层焊时，管端与管板的90°部位应最后焊，以保证换热器的冲刷腐蚀最严重部位焊道具有最佳的抗腐蚀性及焊道的完整性，从而延长换热器的服役寿命； 焊道的收弧不应停在焊道上，应收在管间的三角区内，且应填满弧坑后稍加打磨，以确保弧坑处无缺陷； 注意层间的清理，应用钢刷或不锈钢刷清理前层道后，再焊接下一层。 焊接后检验： 外观检验（管端伸出管板尺寸、焊缝咬边）外观检验应由有一定经验的检

7、验人员执行，主要内容与焊接工艺评定的外观检验相仿。 管与管板的焊缝除上述外，尚应控制关键点有：焊缝无任何可见缺陷，特别在管内壁至与管板之间应平滑、光亮，严禁任何微小外观缺陷存在；下道应完全复盖上层焊道；管内焊瘤应小于0.5mm，最佳为0.10.2mm。 8）管与管板的气密性试验。为保证管与管板连接焊缝的质量、以及换热管质量，焊接完毕可先进行换热管束的气密性试验。在管束壳体内充0.030.05MPa压缩空气后，用肥皂水检验管与管板的焊缝是否有泄漏气泡。无任何泄漏为合格。同时检查管子的缺陷。气密试验合格后，尚可进行下一程序的检验。     

8、0;  9）着色检验。根据图纸要求对换热管与管板的焊缝进行着色检验。检验其表面应无任何可见缺陷（JB4730.16-2005 1级）。 10）管与管板焊缝的射线检验（根据GB150规定，尚无对管与管板接头焊缝进行RT探伤的要求）。 11）焊后热处理。设备制造完毕对焊缝处进行消除应力热处理。由于筒体焊缝为16mm、换热管与管板焊缝尺寸为6mm材料为低碳钢，因此热处理温度控制在620±20，且由于焊缝厚度相差不大，可采用整体热处理。如图2。 参考文献： 1GB150-1998，钢制压力容器S. 2GB150-1998，标准释义S. 3GB151-1999，管壳式换热器S. 4GB151-199