O 況榮華

（九江檢安石化工程有限公司 江西 332004）

螺紋鎖緊環(huán)換熱器檢修中遇到的主要問題及對策

O 況榮華

（九江檢安石化工程有限公司 江西 332004）

在工業(yè)生產(chǎn)過程中，加氫裂化裝置與渣油加氫脫硫裝置中一般都是采用螺紋鎖緊環(huán)換熱器，螺紋鎖緊環(huán)換熱器的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，內(nèi)部的構(gòu)件也非常多，一旦出現(xiàn)故障將會(huì)給檢修工作帶來很大的困難。本文主要分析了螺紋鎖緊環(huán)換熱器在檢修過程中遇到的幾個(gè)主要問題，同時(shí)提出了相應(yīng)的解決對策。

螺紋鎖緊環(huán)換熱器；故障；對策

近年來，隨著我國工業(yè)的不斷發(fā)展，我國的石化行業(yè)也取得了巨大的發(fā)展，并逐漸引進(jìn)了百萬噸級的加氫裂化裝置，使得我國的熱交換設(shè)備也進(jìn)入了世界的先進(jìn)行列。螺紋鎖緊環(huán)換熱器是加氫裂化裝置中的主要熱換器，與傳統(tǒng)的U形管換熱器相比，螺紋鎖緊環(huán)換熱器更加的緊湊、密封更強(qiáng)、體積也更小。采用螺紋鎖緊環(huán)換熱器的加氫裂化裝置在工作運(yùn)行的過程中，一旦出現(xiàn)泄漏也可以通過加緊端部內(nèi)外圈螺栓來止漏，因此這種換熱器的結(jié)構(gòu)更加的合理，密封性與操作性也更加的可靠。螺紋鎖緊環(huán)換熱器相比于傳統(tǒng)的換熱器而言雖然更加的可靠，但內(nèi)部的構(gòu)件也更多，裝配也更加的復(fù)雜，對螺紋鎖緊環(huán)換熱器的檢修工作也更加的困難。因此對螺紋鎖緊環(huán)換熱器的檢修中遇到的問題進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的解決對策，對我國的石化行業(yè)有很重要的意義。

一、螺紋鎖緊環(huán)換熱器結(jié)構(gòu)簡介

螺紋鎖緊環(huán)換熱器的結(jié)構(gòu)主要以管箱的結(jié)構(gòu)為主，以渣油加氫裝置的螺紋鎖緊環(huán)換熱器為例，管箱的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)主要包括以下幾點(diǎn)。第一，管箱壓力在傳遞過程中所產(chǎn)生的軸向力，一般是由管箱蓋通過螺紋鎖緊環(huán)的外螺紋以及管箱的內(nèi)螺紋嚙合，同時(shí)傳遞給管箱體。第二在殼程壓力的傳遞過程中，管板兩側(cè)的壓力差所產(chǎn)生的軸向力，主要是由管板通過分程隔板套圈、內(nèi)法蘭螺栓、三合環(huán)以及內(nèi)法蘭傳遞給管箱。第三，管程密封結(jié)構(gòu)的主要組成部分主要包括;管箱墊片、墊片壓板、固定環(huán)、外圈螺栓以及管箱蓋組成。管程的密封程度一般是通過調(diào)節(jié)外圈螺栓的力矩來改變密封比壓，從而控制密封。第四是殼程的密封結(jié)構(gòu)，殼程密封結(jié)構(gòu)主要由殼程墊片、管板、內(nèi)法蘭螺栓以及分程隔板套圈所組成[2]。通過調(diào)節(jié)內(nèi)法蘭螺栓就可以調(diào)節(jié)密封面比壓。通常為了讓殼程與管程之間不出現(xiàn)串漏，應(yīng)該將密封墊片充分壓緊。同時(shí)要達(dá)到密封所需要的壓緊力，一般需要先將內(nèi)法蘭螺栓進(jìn)行第一次壓緊，如果操作過程中出現(xiàn)內(nèi)漏現(xiàn)象時(shí)就可以通過上緊內(nèi)圈螺栓達(dá)到密封效果。

二、螺紋鎖緊環(huán)換熱器檢修中存在的主要問題

1.外圈螺栓粘結(jié)

在對螺紋鎖緊環(huán)換熱器進(jìn)行檢修的過程中，常會(huì)出現(xiàn)外圈螺栓有旋不動(dòng)，螺栓螺紋與螺紋鎖緊環(huán)出現(xiàn)粘結(jié)，給檢修拆卸造成了極大的困難。在拆卸的過程即使采用了大量的松銹劑也仍然有很多螺栓拆卸不動(dòng)。外圈螺栓粘結(jié)的主要原因一般是外圈螺栓的設(shè)計(jì)不太合理，螺栓的直徑偏小但長度卻偏長。比如常見的E101螺栓，在開工時(shí)會(huì)受到不同程度的熱緊，并且螺紋頂部的受力也比較大，從而造成了螺紋部分撓曲變形的幾率大大增加，最終也就會(huì)讓螺栓的拆卸工作變得異常困難。一般加氫裂化的高壓換熱器外圈螺栓，一般都是由螺栓與頂柱所組成，外圈螺栓的變形幾率比較小，一般不會(huì)出現(xiàn)拆卸困難的現(xiàn)象。

2.鎖緊環(huán)螺紋與管箱螺紋的損傷較大

螺紋鎖緊環(huán)換熱器在檢修中由于外圈螺栓拆卸比較困難，而一般的施工單位為了保證檢修的進(jìn)度，一般都會(huì)對螺紋鎖緊環(huán)進(jìn)行強(qiáng)力拆卸，但是在拆卸后會(huì)發(fā)現(xiàn)鎖緊環(huán)螺紋與管箱螺紋都出現(xiàn)了一定程度的損傷。比如在ⅡE102B在拆卸的過程中，由于拆卸不動(dòng)的螺栓比較多，施工單位采用吊車環(huán)繞換熱器管箱1/2圈進(jìn)行拆卸，力度從1t逐漸增加到11t，但即使這樣仍然無法將螺栓拆卸下來，之后施工單位采用了加熱升溫的方法進(jìn)行了拆卸，但這種方法仍然無效。最后還是利用鉆床將螺栓給鉆掉，最后再根據(jù)拆卸步驟將鎖緊環(huán)拆卸下來，這樣的拆卸方式無疑會(huì)對鎖緊環(huán)造成不同程度的劃痕。

3.內(nèi)法蘭螺栓無法拆卸

在對螺紋鎖緊環(huán)換熱器進(jìn)行拆卸檢修中，由于內(nèi)法蘭螺栓與內(nèi)法蘭內(nèi)絲扣粘結(jié)的比較緊，因此一旦在拆卸的過程中使用的力矩較大，就會(huì)出現(xiàn)亂絲狀況，從而使得內(nèi)法蘭螺栓無法拆卸，最終導(dǎo)致內(nèi)法蘭也無法取出，檢修工作也就很難進(jìn)行下去。通常造成內(nèi)法蘭螺栓無法拆卸的原因主要包括這幾點(diǎn)。首先是內(nèi)法蘭螺栓的頭部容易出現(xiàn)變形，并且內(nèi)法蘭螺栓在受到軸向力的作用下，也容易出現(xiàn)變形。其次是內(nèi)法蘭螺栓與內(nèi)法蘭內(nèi)絲的材質(zhì)搭配不當(dāng)，在工作運(yùn)行過程中容易受到高溫變形而咬死。最后則是因?yàn)閮?nèi)法蘭內(nèi)絲與內(nèi)法蘭螺栓絲扣比較長，加上絲扣一般都是細(xì)牙螺紋，一旦某個(gè)部位出現(xiàn)變形或錯(cuò)位，絲扣就很容易出現(xiàn)亂扣現(xiàn)象。

4.三合環(huán)無法取出

在螺紋鎖緊環(huán)換熱器中，三合環(huán)是其中的一個(gè)主要軸向承力件，如圖1所示，通常在檢修的過程中，需要先拆卸底部的一塊，再將其它兩塊拆卸掉。然而三合環(huán)長期在高溫高壓的工作環(huán)境中，很容易與管箱表面產(chǎn)生氧化層，氧化層會(huì)將三合環(huán)宇凹槽之間的間隙堵死，從而讓起拔作用的螺孔因?yàn)楦g而失去作用，最終也就導(dǎo)致了三合環(huán)無法取出。

圖1

5.管箱密封泄漏

在對螺紋鎖緊環(huán)換熱器進(jìn)行檢修的過程中，管箱密封泄漏同樣也是一個(gè)主要的問題。通常造成管箱泄漏的主要原因是墊片質(zhì)量較差或壓板墊片的接觸面出現(xiàn)看損壞。當(dāng)墊片壓板變形過大時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)傳力不均二導(dǎo)致墊片局部沒有被充分壓縮，進(jìn)而導(dǎo)致泄漏，最終也就導(dǎo)致了管箱密封泄漏。

三、螺紋鎖緊環(huán)換熱器的檢修對策

1.螺紋鎖緊環(huán)換熱器鎖緊環(huán)拆卸解決對策

螺紋鎖緊環(huán)換熱器的部分外圈螺栓拆卸困難，往往會(huì)讓鎖緊環(huán)無法正常的旋出，施工單位的強(qiáng)力拆卸時(shí)造成鎖緊環(huán)螺紋與管箱螺紋損傷的主要因素。螺紋鎖緊環(huán)換熱器中螺紋鎖出現(xiàn)損傷的另外一個(gè)原因是拆卸的專用工具在拆卸現(xiàn)場的操作也比較困難。一般情況下，加氫裂化高壓換熱器的拆卸工裝緊環(huán)鎖結(jié)構(gòu)比較簡單，并且容易調(diào)節(jié)，因此拆卸比價(jià)簡單。而渣油加氫的拆卸緊環(huán)工裝為懸臂式工裝，這種拆卸工裝雖然不需要依靠太多的輔助裝備，并且調(diào)節(jié)方位比較多，但是結(jié)構(gòu)卻比較復(fù)雜，調(diào)節(jié)比較困難。

針對渣油加氫換熱器鎖緊環(huán)拆卸困難，可以通過改變外圈螺栓的結(jié)構(gòu)來解決，比如與加氫裂化高壓換熱器相比，加氫裂化高壓換熱器的螺距為20mm，并且絲扣較少，螺紋分布在管箱的外側(cè)，這樣更容易確定水平方位，而渣油加氫換熱器的螺紋螺距為16mm，絲扣較多，且都位于管箱的內(nèi)側(cè)，如下圖2所示。另外還需要控制鎖緊環(huán)與管箱之間的間隙，并及時(shí)調(diào)節(jié)好鎖緊環(huán)的水平度，還可以適當(dāng)?shù)膬?yōu)化工裝形式來解決拆卸問題。

圖2

2.內(nèi)法蘭螺栓拆卸對策

在螺紋鎖緊環(huán)換熱器檢修中遇到內(nèi)法蘭螺栓無法拆卸問題，可以采用電焊切割機(jī)或離子切割機(jī)在內(nèi)法蘭螺栓底部壓緊管箱之間，將螺栓切割掉一小段，從中形成一個(gè)空隙，從中取出三合環(huán)與內(nèi)法蘭。取出后可以將切割的內(nèi)法蘭螺栓鉆掉，再各級內(nèi)法蘭絲扣的具體損傷情況進(jìn)行堆焊，并重新攻配螺紋。如果內(nèi)法蘭螺栓孔的螺紋損傷比較嚴(yán)重，單靠修復(fù)已經(jīng)無法保證其質(zhì)量時(shí)，則需要更換新的內(nèi)法蘭。最后還可以通過改進(jìn)內(nèi)法蘭螺栓的結(jié)構(gòu)來改善內(nèi)法蘭螺栓無法拆卸問題，一般的內(nèi)法蘭螺栓為通絲結(jié)構(gòu)，可以將螺栓前部絲扣車小偉縮徑光桿。另外在拆下螺柱時(shí)，可以通過手搖泵將煤油或潤滑油強(qiáng)行注入進(jìn)去，這樣在內(nèi)法蘭螺栓絲扣的壓力達(dá)到6MPa時(shí)就會(huì)冒油，進(jìn)而能夠?qū)z扣起到潤滑與清洗的作用，這樣對內(nèi)法蘭螺栓的拆卸工作都非常有利。

3.三合環(huán)取出對策

但檢修螺紋鎖緊環(huán)換熱器無法取出三合環(huán)時(shí)，可以先用銅錘將每一塊三合環(huán)敲打一遍，同時(shí)將三合槽邊上的氧化層清理干凈，同時(shí)采用加減絲將三合環(huán)的一端與管箱內(nèi)正對端焊死連接，之后邊敲打三合環(huán)邊收緊加減絲，如果仍然無法將三合環(huán)取出，則再焊接一個(gè)加減絲，直到將三合環(huán)取出。當(dāng)三合環(huán)出現(xiàn)嚴(yán)重變形時(shí)，則一般需要更換新的三合環(huán)。另外還可以通過改進(jìn)三合環(huán)來解決三合環(huán)無法取出的問題，比如在三合環(huán)上各打上2個(gè)M22的通孔，如下圖3所示。

4.改善管箱密封泄漏的對策

針對管箱密封泄漏的問題，一方面可以通過提高墊片的質(zhì)量，另一方面需要嚴(yán)格控制壓板的變形量。一般當(dāng)壓板的外徑收縮量超過2mm或變形量在下圖4中的A處或B大于10mm時(shí)，則需要更換壓板。通常墊片壓板出現(xiàn)縮徑的原因大都是管箱與壓板的材料差異所致，在工作運(yùn)行過程中受熱膨脹就會(huì)出現(xiàn)差異，進(jìn)而導(dǎo)致了壓板出現(xiàn)縮徑。在鎖緊環(huán)安裝好后，可以先將外圈螺栓對角上緊，這樣可以防止墊片壓板翹曲，進(jìn)而造成壓板與墊片的脫落。同時(shí)可以在規(guī)定的力矩下降外圈螺栓上緊，以保證墊片的壓縮量到位。

圖3

圖4

四、結(jié)語

螺紋鎖緊環(huán)換熱器是如今工業(yè)生產(chǎn)中的主要部件，并且我國采用螺紋鎖緊環(huán)換熱器的制造工藝也已經(jīng)逐漸成熟，通過螺紋鎖緊環(huán)換熱器所制造的產(chǎn)品質(zhì)量也比較穩(wěn)定。螺紋鎖緊環(huán)換熱器相比于傳統(tǒng)的換熱器而言，雖然有更多的優(yōu)點(diǎn)，但因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)與裝配比較復(fù)雜，導(dǎo)致在對螺紋鎖緊環(huán)換熱器進(jìn)行檢修的過程中出現(xiàn)了許多的問題。通過本文的分析可以了解到，在對螺紋鎖緊環(huán)換熱器進(jìn)行檢修的過程中，對各種零部件的拆卸一般都比較困難，對此本文提出了一些相應(yīng)的解決對策，希望對螺紋鎖緊環(huán)換熱器的檢修工作有所幫助，同時(shí)也希望我國的制造單位與設(shè)計(jì)單位能夠重視螺紋鎖緊環(huán)換熱器在檢修中遇到的問題，對螺紋鎖緊環(huán)換熱器進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化與研發(fā)。

Main Problems in Screw Locking Heat Exchanger Overhaul and the Countermeasures

Kuang Ronghua
(Jiujiang Jian’an Petrochemical Engineering co., LTD, Jiangxi,332004)

In the process of industrial production, generally, the hydrocracking unit and residue hydrodesulfurization unit adopt the screw loc king heat exchanger,which has a more complex structure, and many internal components and once the malfunction appears, it will bring great difficul ty to the maintenance and repair work.This article mainly analyzes several main problems in the process of maintenance and repair for screw locking heat exchanger and puts forward the corresponding countermeasures.

screw locking heat exchanger；malfunction；countermeasure

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況榮華（1988～），男，九江檢安石化工程有限公司，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化。