大型管壳式换热器更换管束的施工技术措施

1、大型管壳式换热器更换管束的施工技术措施摘 要：在石油化工、电力、冶金、食品医药、能源电子、机械轻工等领域换热器应用非常 广泛。尤其在石油、化工装置中换热器的使用数量一般占总设备数量的40%左右， 这些换热器中使用量最大的是管壳式换热器。管壳式换热器由壳体、传热管束、管 板、折流板（挡板）和管箱等部件组成。壳体多为圆筒形，内部装有管束，管束两 端固定在管板上。管壳式换热器的材料一般以碳钢、不锈钢和铜为主，其中碳钢材 质的管板在作为冷却器使用时，其管板与列管的焊缝经常出现腐蚀泄漏，泄漏物进 入冷却水系统污染环境又造成物料浪费。因此，出现腐蚀泄漏的换热器要定期检修 或者更换管束。关键词：管壳式换热器

2、管板管束更换下面就以河南省中原大化集团有限责任公司甲醇厂富碳甲醇冷却器（05E004）为例，介 绍一下管壳式换热器更换管束的详细施工技术措施。由于设备现场安装位置比较狭小，无法 采用抽芯机来更换管束，因此只能采取将设备整体吊下，然后在地面进行管束更换。1项目概况项目内容为河南省中原大化集团有限责任公司甲醇厂富碳甲醇冷却器管束更换。管束更 换内容及技术要求：1.1设备管束更换的主要内容，甲方富碳甲醇冷却器（05E004）管束因腐蚀频繁内漏需要更 换；管束更换内容包括设备拆除吊卸、检修（旧管束拆除、新管束更换、液压试验、封头回 装）、设备回装、管线恢复。1.2设备参数富碳甲醇冷却器主要工艺参数序号

3、参数管程壳程1设计压力MPa4.4-0.12.22工作压力MPa3.272-0.0293设计温度C-60120-551204工作温度-36-21-40.4-40.05工作介质富甲醇氨（L/G）6介质密度kg/m3856.0876.0691.07液压试验压力MPa5.50 （卧）2.75 （卧）1.3详细施工内容及要求（1）富碳甲醇冷却器（05E004）位于煤化工厂区低温甲醇单元西框架三楼05E004设 备本体长9.246米，直径1.7米和2.4米，净重45.38吨；新旧管束长分别为6.017米和 5.997米，管板直径1.99米，管束直径1.696米，管束净重量25.95吨；吊装高度约26米，

4、 工作半径约18米。（2）设备拆除、吊卸：设备管壳程进出口管线相连设备加盲板，置换合格后，切开气氨 管线及甲醇出口管线，设备整体吊卸至地面；设备氨侧法兰加盲板，清除管板内侧焊肉，抽 管束，清理管壳内部，更换垫片及新管束，液压试验，处理液压试验后出现的问题，回装封 头，管板内侧环外壳体满焊；设备回装（复查水平度）；管线焊接恢复。2施工程序3施工方法（1）设备新管束到厂后卸车，吊放在更换管束不妨碍施工的区域内，根据管束重量提前 安排好卸车用吊车。新管束到货卸车后一定要进行设备三方共检，对发现的质量问题及时提 出并做好文字和影像资料留存，待设备厂家将问题处理完成后我方再接收；（2）检修用工机具就位，

5、连接好电源；（3）施工用脚手架搭设，充分考虑施工需要；（4）在不妨碍生产需要的情况下提前拆除保温，做好施工准备；（5）装置停车后，设备及附属管线需排放置换干净，分析合格，达到动火要求；（6）与设备相连管线切割拆除，必须充分考虑起吊空间，保证设备顺利吊下；（7）设备吊下，根据工作半径和提升高度及设备重量需用350汽车吊；（8）将设备临时用吊链和绳扣固定，能抵抗抽出原有管束时的横向拉力；（9）将原有管束抽出，为保证抽出的顺畅应始终保持管束和壳体水平，需用一台55t 汽车吊和导链及千斤顶配合抽出；（10）将新管束回装，为保证回装的顺畅应始终保持管束和壳体水平，需用一台55t 汽车吊和导链及千斤顶配合

6、回装，回装完成后进行压力试验；（11）将设备吊装就位，需350t汽车吊；（12）将拆除的附属管线就位、焊接；（13）检查合格后回复保温；（14）拆除脚手架；（15）换下旧管束退库。在整个施工中，根据施工需要脚手架随时搭设或拆除。吊装司机和吊装指挥都必须持证 上岗。4施工技术及措施4.1设备吊装顺序4.2设备吊装条件安全预案已准备，安全措施已到位；吊装方案已审批，已进行吊装技术交底会；吊装索具、卡环及支撑梁等机具检查合格；吊车站位符合吊装方案要求；设备周围管线已经拆除完毕；设备本体达到吊装条件；天气预报(周报、当天)满足吊装要求；吊装场地已处理，地耐力达到要求(20t/E)，障碍清除完毕;影响吊

7、装的设备上障碍物处理，需带上的附件已固定；吊装用吊车合格证；吊装司机持证上岗；吊装指挥持证上岗。4.3需吊装设备的平面布置图方西厂工4.4吊装计算书4.4.1设备受力分析设备吊装重量约：55吨350吨吊车钩头+绳扣+卡环：1.5吨350吨汽车吊受力：Fr 55吨+1.5吨=56.5吨4.4.2对吊车及索具校核吊车吊车工作参数吊车受力（t）350吨（98.1吨配重）主杆长41.2m，工作半径18m，Q=58t55+1.5=56.5 吨4.5吊装工艺设备的吊装选用吊升法吊装工艺：即吊装开始时，被吊设备呈卧置状态，主吊车吊起设备重心所在位置，保持设备平衡，缓慢提升。吊装方法见下图: 设备吊装方法（步

8、骤）示意图吊装介绍：（1）设备吊装准备吊装前，准备好卡环，绳扣等工具；且富碳甲醇冷却器05E004）周边的附属管道拆卸 完毕，周边空间具备吊装要求。这时要特别注意将设备和设备支座作上明显且不易被擦掉的 标记，以便于设备回装时的安装位置准确。（2）设备试吊吊装工作准备就绪后，由吊装指挥下令，吊车吊住设备上已安置好的绳扣，起吊前检查 设备周边附属管道及仪表元件是否已经拆除完毕，设备空间是否具备条件，绳扣，卡环，吊 带是否已经就位，没有发现任何问题才可以开始设备的正式吊装。（3）正式吊装试吊结束后，开始正式吊装。正式吊装时，由吊装指挥下令，主吊车缓慢提升设备，直 至设备脱离底座。然后主吊车开始转杆，

9、将设备转至地上指定位置，调整设备方位，调整吊 车，落下设备，固定好设备，摘除吊装索具，清理现场，设备吊装工作结束。吊装作业时严禁设备非正常转摆动，且设备在调整方位的过程中，严禁设备各部位与吊 车臂杆相碰。设备吊装过程中，设备、吊装机具及周围设备基础之间要保持足够的安全距离， 指挥人员应密切观察。（4）吊装指挥设备吊装时设总指挥员一名，副指挥员一名，副指挥员负责按照总指挥员的指令指挥副 吊车的动作，总指挥员负责指挥主吊车的动作及参与吊装作业人员的动作，保证整个设备吊 装的顺利进行。吊装指挥信号以旗语和哨音为主;在设备起吊过程及设备即将脱离基础时副指挥要密切 关注设备的情况，通过旗语和哨音及时的将

10、信息反馈给总指挥，协助总指挥调整吊车的动作。 4.6管束更换将设备05E004换热器吊下至地面后，就要进行最为关键和重要的管束更换工作。为了 保证管束更换过程的顺利开展，我方制定了两套施工方案，其中一套作为应急的备用方案。 首先将设备放置在前后各有20米空旷距离的平地上，设备底座一定要用搭设成“井”字型 的道木组垫牢固，然后采用40吨载重板车放上重物作为换热器尾部的锚固点，用两个5吨 导链和钢丝绳将换热器锚固。（1）根据设备高度搭设脚手架，用液压扳手卸下管箱及封头的连接螺栓。在拆卸螺栓 的过程中，现场技术人员和带班组长一定要做好螺栓拆卸顺序的记录，用记号笔将序号写在 每一条螺柱上面，在回装封头

11、时一定要按序号进行逆回装，防止因为安装位置不够螺栓穿不 上而重新拆掉封头，用吊车将封头吊下放在指定位置垫牢固。（2）在管板两侧对称焊接两个用30mm厚的钢板制作的L型临时支挂点，作为千斤顶的 顶点，然后用一个50吨的千斤顶将管板微微顶起，再用两个16吨的千斤顶放在制作的两个 L型支挂点位置开始同时加力，将旧管束向外拉出一点。然后拆掉千斤顶。（3）抽管束原定的第一个方案是，在换热器的前部找两个锚点，用两个5吨导链和钢 丝绳连接两个锚点和L型支挂点，然后开始拉紧导链，同时55吨吊车用吊带竖直方向吊住 已拉出部分管束，一点一点将管束抽出。但我方拟使用的两个大型水泥基础锚点，由于业主 方不同意我方使用

12、，因此只能采取第二套方案。将两根钢丝绳固定好两个L型支挂点，然后 将钢丝绳的另一端挂到一辆大型铲车的水平牵引点上，用铲车一点一点的将管束抽出。在抽 的过程中一定要注意不断更换吊带的位置，防止吊点不平衡，在更换吊带位置时一定要及时 用道木或50吨千斤顶支撑住管板下部，防止管束滑动和倾倒。如图：旧管束抽出后用吊车将其吊至预先垫好的道木上，道木一般设置两个，每个两至 三层，管束放上后，用道木在两边挤住，以防滚动。装新管束为抽旧管束的逆过程，先用吊车将新管束竖直方向吊起，再用水平方向 的两个5吨导链将管束往回装。为防止新管束的管板受损，在往回装的过程中一定不要用钢 丝绳直接挂在管板上，而是用一根道木横

13、放在管板前面，将钢丝绳和导链挂在道木的两端。所有拆开的法兰均应换新垫片，禁止用旧垫片，法兰密封面不能有划痕，所有螺 栓安装前应清洗干净。特别是封头的垫片安装时一定要将垫片中间的横向金属条放到管板的 中间凹槽内，防止因为密封不严而需重新拆装封头、更换垫片。4.7液压试验设备修复完工，经检查合格后，按工艺要求进行设备压力试验。试压液体采用洁净水，严格保证温度不得低于5C，另外应严格控制水压试验用 水中氯离子含量不超过25mg/L。试验采用方法壳程试压：壳侧除预留一个试压甩头外，其它法兰用能满足试压要求的盲法兰盲死，注 入试压液体，检查容器顶部排气口，保持容器外表面干燥，当容器壁温与液体温度接近时缓

14、 慢升压至设计压力，确定无泄漏后继续升压到规定的试验压力，保压30分钟，而后将压力 降至规定试验压力的80%,并保持足够长时间对所有焊缝和连接部位进行检查；如有渗漏， 修补后重新试压。管程试压：封头回装完毕后，采用壳程试压方法试压。试压完毕后，应将液体排净，并用压缩空气将内部吹干。液压试验后的压力容器，符合下列标准为合格：无渗漏；无可见变形；试验过程 中无异常响声。4.8 气密试验开车前，要对该检修后设备进行气密性试验，气密试验压力应为操作压力，试验介质为 氮气。试验步骤：升压应该分段缓慢进行，首先升至气密性试验压力的10%，保压510 分钟，检查之后继续升压至试验压力的50%，无异常情况按每级10%的速度升压直至规定的 试验压力，保压进行最终检查，保压时间应不少于30分钟。充气升压的过程中，即可对所 有拆装后密封部位进行泄漏检查(喷肥皂水)，待压力达到规定的试验压力后，密封面无连 续蟹沫渗出为合格。一旦发现有泄漏应泄压进行处理，并重新作气