乙烯冷箱监造技术要点

乙烯冷箱监造技术要点乙烯冷箱概述乙烯冷箱是乙烯装置的关键设备之一。制取乙烯可以使用不同的原料（天然气、轻油等），有不同的制取工艺流程。但生产的产品原料混合气必须经过分离、提纯，才能最终得到所需的乙烯产品。因此，在产品原料混合气的分离过程中，低温分离是所有工艺都必须采用的方法。乙烯冷箱就是进行低温分离的主要设备之一。主要由两部分组成：一是巨大的钢壳保温箱，二是内部核心铝制板翅式换热器。技术关键有三个方面，包括传热计算和机械结构设计及水力计算。三者需密切协调，满足工艺要求，并做到高效、耐压、节材、紧凑、流阻小、热（冷）损小。乙烯冷箱结构特点乙烯冷箱的核心是制板翅式换热器。板翅式换热器以其传热效率高，结构紧凑，轻巧而牢固，适应性大，经济性好，传热温差小等优点，在现代工业的许多领域越来越备受青眯，空气分离装置中的可逆式换热器，冷凝蒸发器，液化器，液氮和液态空气过冷器，采用了铝制板翅式换热器后不仅节省了成本，而且显著降低了空气分离设备的单位电耗，收到了很好的经济效益。冷箱中换热器采用铝制板翅式换热器，是整体铝质钎焊板翅式换热器，芯子采用了真空钎焊工艺，强度高，密封性好，其具有以下特点：传热效率高，由于翅片对流体的扰动使边界层不断破裂，因而具有较大的换热系数；同时由于隔板、翅片的厚度很薄，具有高导热性，所以使得板翅式换热器可以达到很高的效率；紧凑，由于板翅式换热器具有扩展的二次表面，使得它的表面积可达到1000〜2500；轻巧，由于紧凑且多由铝合金制造。适应性强，板翅式换热器可适用于：气气、气-液、液-液、各种流体之间的换热以及发生集态变化的相变换热。通过流道的布置和组合能够适应：逆流、错流、多股流、多程流等不同的换热工况。运行安全可靠。技术特点乙烯冷箱的技术特点主要控制在铝制换热器上3.1、芯体的组装组装前应严格检查导流片、翅片、隔板、封条等零部件的清洗质量，应保证其干燥、洁净，无污染。将钎焊夹板放置在装配平台上，并在两相临的直角边周围装上三只装配定位靠山以保证芯体装配的垂直度。组装时从下而上层层装配，应严格控制导流片的导向及封条的排列，保证整体的流向。装配完成后应手工修整芯体，翅片、导流片、焊片（高压设备）不得露出隔板之外，用木榔头轻敲芯体四周，保证四周表面平整。3.2、真空钎接组装芯体前将钎焊夹板放置在装配平台上，在钎焊底夹板上铺设网板。组装芯体后在芯体上铺设网板及夹板，装弹簧、压杆、螺杆进行夹紧，夹紧时应先从中间几排开始，逐渐由中间向两端夹紧，保证接头钎焊间隙符合规定要求后送入真空钎焊炉进行钎焊。真空钎焊是将装配好的芯体装配进行真空焊接的关键性工序，其注意事项：（1） 将待钎焊芯体在炉室内指定位置平稳地放置。（2） 在芯体表面的指定位置插入三根热电偶，同时注意热电偶插入的深度要求。（3） 关炉门，关闭充气阀，启动维持泵约15分钟，开扩散泵预热120分钟。（4） 启动机械泵，开预抽阀，对炉室抽真空，当真空度（电阻计单元）显示低于400Pa时，启动罗茨泵，真空计（电离计单元）显示低于3Pa时，关罗茨泵，关预抽阀。当预抽阀完全关阀后，开前级阀，开罗茨泵，开高阀，关维持泵，炉室进入高真空状态。当真空度（电离计单元）显示高于2.4x10-2Pa时，开始升温操作。⑸在升温过程中，真空度（电离计单元）达不到6.7x10-1Pa时，应立即停止加热，查明原因。待真空符合要求后，应视当前温度对照钎焊工艺相应段继续进行升温操作，升温速率不大于原升温速率。（6）升温结束后，关闭磁调控制开关，当炉内工件温度降至450^时，关闭高真空阀。当高阀完全关闭后，开维持泵，关罗茨泵、关前级阀。罗茨泵停转后，关机械泵，开充气阀，待充气结束后打开炉门进行出炉工作。⑺降温钎焊结束后，对扩散泵停止加热，当扩散泵油温降至70r或降温3小时以上时，关维持泵，关冷却水进水阀门，降温结束。真空钎焊由于钎焊工艺的需要存在测温孔，产品出厂时应进行封堵。焊接必须采用GTAW（气体保护钨极氩弧焊）焊接，堵焊点的直径不得大于测温孔的2倍，施焊后将焊缝打磨与芯体圆滑过渡，外观美观。4、总体控制由于冷箱核心板翅式换人器结构特殊，工艺要求高，制造工序繁琐。因此对下料、组装、焊接、压力试验（包括水压、气压、气密性试验X干燥、氦检漏、气阻的控制要求尤为严格。在设备制造中必须实行全过程监造，紧紧抓住对设备质量有重大影响的主要生产环节的监控和检查，尤其注意那些易产生问题的危险点，努力使质量隐患消灭在萌芽之前。各环节的监造要点简述如下：原材料现场检验人员除了审查材料质保书、核对材料标记外，还必须查验制造厂按技术条件或图样规定进行的复验。在复验中还要注意材料取样位置、数量。对焊接材料也是同样的要求：审查焊材质保书及熔敷金属的复验报告。焊接焊接前各焊接元件应相互紧靠、但不得有重叠，拼接间隙：当设计压力＜2.5MPa时不得大于1.5mm，局部不得大于3mm；当设计压力〉2.5MPa时不得大于1mm，局部不得大于2mm；产品正式施焊前，应查对工厂WPS,PQR，焊工的资格，施焊过程中注意焊接环境、规范是否符合焊接工艺规程无损探伤.监检人员要经常督促工厂分阶段实施检查，并要求工厂及时提供探伤报告。对射线检查，检验人员应逐张对底片进行确认。对无法进行射线探伤的主要焊缝，应采用焊缝结构，并进行表面着色探伤检测，不得有裂纹、气孔和分层等表面缺陷的存在。芯体及组焊封头的控制针对铝制板翅式换热器的结构特点和制造难点，芯体组装及封头与芯体焊接的控制和是重中之重。这将在下文中详细论述。4.5换热器整体检验整体检验包括压力试验、气密性试验、氦检漏及气阻的试验。制造厂应注意保证试压工装的安全性，试验用表的有效性。试压应严格按各试压规程进行。去除试压工装，修磨坡口并进行表面探伤。换热器制造完毕后各管道应封闭，所有压力腔应通入干燥无油氮气进行封存，氮气压力一般为0.025〜0.05Mpa。4.6乙烯冷箱的组装及控制点4.6.1冷箱中汽液分离器的控制汽液分离器按普通压力容器进行控制，但必须包括受压零件的材料试验、PQR及WPS的正确性，对接焊缝的射线探伤、角焊缝的表面探伤，压力试验及总体尺寸检查。4.6.2冷箱中管路的控制对管路的控制应包括材料、焊接、尺寸、压力试验、泄露试验及外观检查。4.6.3保冷箱的控制对保冷箱的控制应包括材料、尺寸、厚度测量、泄露试验。注：箱底和箱面的材料厚度一般不低于6mm和4mm且保冷箱内外表面必须平整。接管法兰不得直接固定在保冷箱的壁面上。冷箱内的绝热材料（如珠光砂）一般不在制造厂灌装，在冷箱到达现场就位拆除内部支撑后再进行灌装。冷箱顶部应为自动排水的斜屋顶形式，在该面上设置珠光沙灌装口和呼吸筒、安全阀等附件！4.7设备铭牌，包装发运和出厂文件的审查。5关键控制点和控制方法5.1、芯体的控制5.1.1下料尺寸的控制翅片、导流片、封条、隔板下料时就要严格控制下料尺寸，对必须检查翅片和导流片的高度、节距、翅侧垂直度、切开距离及孔径的偏差，封条控制高度、侧向弯曲S、平面弯曲H、扭曲（N-h）及长度的偏差。隔板控制长（宽）度、对角线长度及平面度。我方监检人员对以上的尺寸进行抽查。注：翅片应进行爆破试验，试验压力为5倍的设计压力，且翅片被拉断为止。5.1.2芯体部件的控制各元件成型后去除毛刺，表面不得有严重的磕、划、碰伤等；且应清洁干净、彻底去除油迹、锈斑等杂质，并经干燥。翅片、导流片的翅形应保持平整，不被挤压、拉伸和扭曲；翅片、导流片、封条有不符合要求的应给予整形。隔板应平整，不得有弯曲、拱起、小角翅起和无包覆层的白边存在。板面上的局部凹印深度不得超过板厚的10%，且最深不得超过1.5mm。翅片、隔板、封条在组装板式体前都需要经过酸洗,除去污垢油污及表层氧化膜。以防止油污在真空高温时分解，降低钎焊炉炉内真空度，并使翅片隔板等氧化等。铝合金表层氧化膜很致密，而且氧化膜熔化温度比其基体材料高，在钎接时不易熔化，从而影响钎接质量。组装时每一层中各钎焊元件应互相靠紧，但不得重叠。拼接间隙当设计压力P<2.5MPa时，不大于1.5mm，局部不大于3mm，当P>2.5MPa时，不大于1mm，局部不大于2mm.5.1.3芯体焊后的控制芯体焊接后板束上个钎缝应饱满、平滑，不得有钎料堵塞通道现象。翅片和导流片应不得露在隔板之外，一般应缩进隔板0.5〜1.5mm。上、下两平面的错位量在每100mm高度内不大于1.5mm，两侧板总高度侧位量不得大于8mm。相临封条的内凹、外突总距离不得大于封条密封面宽度的1/4。芯体上不得有任何大于10mm的均匀盖板下凹或局部下凹。5.2封头部件的控制封头由封体和封瓦组成，封头的厚度不得小于图样规定的85%，且与图样规定的厚度差不得大于3mm。封头的厚度不得比其上面的接管薄，且最小厚度不得小于6mm。封头组焊后进行100%着色探伤，符合JB/T4730.5-I级合格。封头与接管组装后其尺寸公差应符合JB/T7261-94中的规定并保证其坡口符合图样或工艺要求。5.3总装的控制板束总装前，应彻底去除板束表面上碳氢化合物及内部钎焊产生的污物，并在以后的工序中保持其清洁封头在与芯体组焊前，仔细检查封头内部及板束上被封头覆盖区域的清洁情况，彻底清楚铝屑、着色剂等污物。在组焊前对各通道进行预先气体泄露试验，封头不得直接焊在芯体上，需在芯体上锥焊各封头焊道，并在锥焊后对焊道进行打磨，不得有裂纹、气孔等表面缺陷。封头与芯体组焊后，焊缝应进行着色检查，并进行单通道预试压，以防止整体试压时发生泄露。管口或法兰面应垂直于接管或单元体主轴中心线，安装接管法兰应保证法兰面的水平或垂直（有特殊要求按图样的规定），其偏差均不得超过外径的1%（法兰外径不足100mm时，按100mm算），且不得大于3mm。5.4各种试验的控制换热器制造完成后，其每一通道均应在其它通道未加压的情况下进行压力试验。压力试验包括水压试验和气压试验，在通道内不得有水分残留的情况下选择气压试验，水压试验介质为干净的饮用水，气压试验介质为干燥的无油空气或氮气。水压试验和气压试验的压力符合图样的要求且操作过程符合《容规》的要求。换热器在压力试验完成后必须在24小时内进行干燥，干燥后换热器个通道通入压缩空气进行气密性试验。试验压力至少为设计压力的1.1倍，且符合图样的要求。整体设备气密性试验合格后应进行单通到的互漏试验，用肥皂水（温度较高时可U形管）进行检测。换热器在气密性合格后进行真空氦检漏试验，真空检漏就是用适当的方法，迅速判断漏气、确定漏率是否在容许的范围之内，找出漏孔的位置、测定漏率大小，以便进行修补。换热器必须在抽真空后进行试验，先进行管道外漏试验，合格后进行单个管道对所有管道的内漏试验。外漏试验合格漏率＜1.33x10-3Pa.L/S，内漏试验合格漏率M0.1Pa.L/S。换热器应按图样或JB/T7261-94的规定进行气阻试验，气阻试验是向被测通道通入规定流量的常温空气，测定该通道在试验工况下进、出口的压差，从而评定该通道设计工况下气阻值的可能性。注意事项：