李金華 馬冬和 李世禧 陳燕舞 張 靜

（1.蘭州蘭石重型裝備股份有限公司；2.慶陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院）

加氫裂化/加氫精制裝置的操作條件 （高溫、高壓和臨氫） 苛刻， 且介質(zhì)中伴有H2S 和NH3，故對其密封條件的要求非常嚴格。 隨著近年化工企業(yè)裝備大型化，用于高溫高壓并含有氫和硫化氫介質(zhì)場合的螺紋鎖緊環(huán)換熱器越來越多。 由于使用介質(zhì)和工況條件的特殊性，使得螺紋鎖緊環(huán)換熱器每隔一定的周期都需要檢修。 為此，筆者對該類換熱器返修過程中的技術(shù)要點做一簡述。

1 待修換熱器概況

某精制產(chǎn)物/常壓進料換熱器結(jié)構(gòu)如圖1 所示，采用螺紋鎖緊環(huán)的特殊密封形式，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，密封性調(diào)節(jié)主要靠螺紋鎖緊環(huán)上壓緊螺栓完成［1］，安裝精度要求高［2］，工藝條件比較苛刻。 同時，對其拆裝、檢修作業(yè)也有特殊要求。

圖1 高-低壓螺紋鎖緊環(huán)式換熱器結(jié)構(gòu)簡圖

換熱器主要技術(shù)參數(shù)如下：

2 檢修依據(jù)與裝備

換熱器檢修時的主要技術(shù)依據(jù)：GB 150.1～150.4—2011《壓力容器》、GB/T 151—2014《熱交換器》、TSG 21—2016《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》、NB/T 47014—2011《承壓設(shè)備焊接工藝評定》、NB/T 47015—2011 《壓力容器焊接規(guī)程》和NB/T 47013.1～47013.6—2015《承壓設(shè)備無損檢測》。

換熱器檢修時需更換： 主密封墊片1 件；管板墊片1 件；分程箱密封墊片1 件；密封盤1 件。

換熱器檢修時需用的螺紋鎖緊環(huán)拆卸工裝主要由支撐桿、連接板、緊固螺栓、螺母、配重、拆卸把手及支耳等組成（圖2）。

圖2 螺紋鎖緊環(huán)拆卸專用工裝

3 拆卸技術(shù)要點

高-低壓螺紋鎖緊環(huán)換熱器殼程介質(zhì)為蒽油，高溫和高壓運行一段時間后，管束整體結(jié)焦嚴重導(dǎo)致?lián)Q熱效率大幅降低，此時在現(xiàn)場無法進行檢修，設(shè)備的使用單位需按《在用壓力容器檢驗規(guī)程》要求做好準備工作［3］，割斷與系統(tǒng)連接管線口，返回制造廠進行檢修工作。

3.1 準備工作

換熱器拆卸前需要準備以下項目：

a. 準備螺紋鎖緊環(huán)、密封盤、壓環(huán)、分程箱蓋板的拆裝工裝［4］和管束的抽裝工裝；

b. 準備更換的緊固件及其備用墊片，抗高溫咬合劑，螺栓、螺母的清洗劑和潤滑油，拆裝螺栓用扭矩扳手（扭矩扳手規(guī)格根據(jù)設(shè)備設(shè)計要求計算確定）等；

c. 在螺紋鎖緊環(huán)注油孔澆注潤滑油，以便于檢修時快速拆卸螺紋鎖緊環(huán)；

d. 對壓緊螺栓編號， 并在檢修前12 h 向壓緊螺栓上噴螺栓松動劑［5］。

3.2 拆卸過程

3.2.1 管箱內(nèi)件

螺紋鎖緊環(huán)的拆卸步驟如下：

a. 用天車吊起螺紋鎖緊環(huán)拆卸工裝，進行相應(yīng)調(diào)整和找正，按螺紋鎖緊環(huán)拆卸工裝的使用方法，將螺紋鎖緊環(huán)和壓蓋把好，固定螺栓；

b. 根據(jù)螺紋鎖緊環(huán)、 壓蓋及壓環(huán)等重量，計算出螺紋鎖緊環(huán)旋出工裝所需的配重，并把好配重（本設(shè)備需要12 片的配重片）；

c. 旋出螺紋鎖緊環(huán)，卸下頂銷（螺紋鎖緊環(huán)卸下后放置于軟膠墊上，防止螺紋損壞）；

d. 用千葉輪拋光螺紋鎖緊環(huán)上的螺紋表面（檢查發(fā)現(xiàn)無嚴重損壞）， 并按NB/T 47013.5—2015 要求對該表面進行滲透檢測，Ⅰ級合格。

采用密封盤拆卸工裝拆卸密封盤，由于密封盤長時間受高溫高壓的作用，拆卸后無法再次利用，需進行更換。

拆除壓環(huán)和分程箱蓋板，由于分程箱墊片的材料為304+柔性石墨， 拆卸后無法重復(fù)使用，需進行更換。

3.2.2 殼程筒體

由于只能從殼程接管法蘭口局部觀察管束的結(jié)焦情況，無法確定管束整體結(jié)焦程度，因此先采用殼程筒體整體加熱和整體拆除的方法進行，拆除步驟如下：

a. 將整臺設(shè)備放置平穩(wěn)，管箱端固定牢靠。

b. 在殼體法蘭盤外圓和管箱筒體與支座靠殼程側(cè)筋板處，同截面環(huán)向均勻?qū)ΨQ裝焊輔助支座3 組 （殼程焊材J507、?5.0 mm， 管箱焊材Phoenix SH Chomo 2KS、?5.0 mm)， 組焊后進行爐外消氫處理。

c. 拆卸殼程設(shè)備法蘭螺栓——提前12 h 對需拆卸的殼程法蘭螺栓噴涂螺栓松動劑；用專用扳手松開并卸下所有的雙頭螺栓， 煤油清洗除銹，根據(jù)螺栓的損壞情況（對可修復(fù)的按原圖工藝要求進行修復(fù)，對螺齒損壞嚴重無法修復(fù)的重新采購）標記后放在指定的位置予以保管。

d. 按圖3 所示區(qū)域，在殼程筒體上包覆電加熱片，勻速升溫至380 ℃，保溫4 h。

圖3 殼程筒體電加熱片包覆區(qū)域示意圖

e. 在殼體法蘭上的輔助支座處、管箱筒體上的輔助支座處和管箱支座間（管箱支座筋板間加裝支撐，防止筋板變形）組裝3 個100 t 千斤頂；用50 t 以上的天車緩慢托吊起殼程筒體端，以脫離滾輪支架的支撐（降低殼程筒體拆卸時與滾輪架間的摩擦力）為宜；調(diào)整千斤頂，緩慢施力，仔細觀察殼程法蘭與管板間距離變化， 并做標記（當殼程法蘭與管板的間距拉至50 mm 時， 明顯可見整圈管束上結(jié)焦嚴重）。

鑒于本設(shè)備殼程內(nèi)結(jié)焦嚴重，按上述整體拆除方法無法將管束順利抽出殼體，決定采用“殼體分段切割”的方法進行拆除。 拆除前，劃出殼程筒節(jié)間焊縫位置線并裝焊輔助支耳和輔助支座（圖4）。

圖4 殼程筒體焊縫位置線、輔助支耳、輔助支座裝焊位置示意圖

殼體分段切割的拆除步驟如下：

a. 將整臺設(shè)備放置平穩(wěn)，按所劃焊縫線使用碳弧氣刨刨開筒節(jié)3 與筒節(jié)2 間的環(huán)縫，注意不能傷及換熱管；

b. 在筒體3 上需包覆區(qū)域包覆電加熱片，勻速升溫至380 ℃，保溫4 h；

c. 筒節(jié)3、筒節(jié)2 所裝焊的輔助支座間使用100 t 千斤頂裝頂， 筒節(jié)3 輔助支耳掛索用天車進行拖拽，調(diào)整千斤頂和天車的托/拽力，均勻且緩慢施力，抽出筒節(jié)3；

d. 采用高壓水槍清洗外露管束，待洗掉部分結(jié)焦物后，再依次抽出管束、筒節(jié)2 和筒節(jié)1。

殼程筒體拆除后，呈現(xiàn)的管束結(jié)焦情況如圖5所示。

圖5 管束結(jié)焦情況

3.3 清洗與檢測

采用專用清洗劑浸泡結(jié)焦的管束，再通過高壓水槍清洗，清洗后的效果如圖6 所示。 另外，同樣清洗其余各拆卸零件。

圖6 管束清洗效果

殼程筒節(jié)內(nèi)壁清洗后，劃出筒節(jié)環(huán)向坡口加工線和檢查線，按原圖紙的坡口要求立車加工環(huán)向坡口，鏜加工修整殼體法蘭密封面和管板密封面，并按NB/T 47013.5—2015 要求對兩個密封面和坡口面進行100% PT 檢測，Ⅰ級合格。然后，檢查換熱管和殼體內(nèi)壁是否有損傷, 用千葉輪對管箱上的內(nèi)螺紋表面進行修復(fù)， 并按NB/T 47013.5—2015 要求對管束管頭、 殼體內(nèi)表面和管箱螺紋表面進行100%滲透檢測，Ⅰ級合格。

4 回裝技術(shù)要點

4.1 組裝殼程筒體

殼程筒體的組裝步驟如下：

a. 組焊殼程筒節(jié)間的環(huán)向焊接接頭并無損檢測合格，環(huán)縫按要求進行焊后電加熱熱處理；

b. 組裝殼體法蘭與管板，換裝新墊片，把緊螺栓；

c. 殼程筒體上各管口組裝試壓盲板和螺栓并把緊；

d. 殼程通入0.6 MPa 的壓縮空氣，對管板與換熱管的連接接頭進行管頭試風(fēng)；

e. 殼程按原圖紙要求的壓力值進行水壓試驗，查找管頭和密封面的泄漏點；

f. 氣割去除輔助支座（先預(yù)熱再氣割，注意不能傷及母材）和支耳，打磨去除部位與母材齊平，并按NB/T 47013.4—2015 要求對去除部位進行100%MT 檢測，Ⅰ級合格。

4.2 組裝管箱內(nèi)件

管箱內(nèi)件的組裝步驟如下：

a. 組裝管箱內(nèi)分程箱蓋板和密封墊片，并把緊連接螺栓；

b. 按圖紙要求組裝壓環(huán)和密封盤；

c. 按圖7 組裝螺紋鎖緊環(huán)（先用絲錐校正螺紋鎖緊環(huán)上的壓緊螺栓絲孔，保證壓緊螺栓進出暢通）與螺紋鎖緊環(huán)旋入工裝；

圖7 螺紋鎖緊環(huán)拆卸工裝裝配示意圖

d. 用天車起吊螺紋鎖緊環(huán)旋入工裝并找正位置，通過導(dǎo)鏈緩慢地與管箱對好后旋入，旋至圖紙規(guī)定尺寸，取下工裝；

e. 把緊螺紋鎖緊環(huán)上的壓緊螺栓；

f. 檢查各部位安裝尺寸，滿足圖紙的尺寸要求；

g. 清理設(shè)備外表面后重新涂覆。

5 結(jié)束語

螺紋鎖緊環(huán)換熱器是加氫裂化、加氫精制等很多化工工藝管線上的重要設(shè)備，其結(jié)構(gòu)較普通換熱器復(fù)雜、裝配精度要求高。 在運行期間，需要做好保養(yǎng)和工藝管理工作，避免換熱器在非正常工況下運行。 為保證設(shè)備長期穩(wěn)定高效地運行，應(yīng)做到及時保養(yǎng)與檢修，檢修時應(yīng)根據(jù)實際情況制定合理且有效的檢修工藝方案。