不锈钢冷凝器

产品详情介绍

1、不锈钢冷凝器特点

-耐腐蚀性：不锈钢具有良好的耐腐蚀性，能够在恶劣的工作环境下长期稳定运行，不易受到酸碱等化学物质的侵蚀。

-高强度：不锈钢冷凝器具有较高的抗拉强度和抗压强度，能够承受较高的工作压力和温度。

-良好的热传导性能：不锈钢冷凝器能够有效传导热量，实现高效率的热交换。

-易于清洁和维护：不锈钢表面光滑，不易黏附污垢，清洁和维护相对简单。

2、不锈钢冷凝器工作原理：

不锈钢冷凝器通过改变工质（如气体或液体）的状态，将热量从高温区域传递到低温区域。其工作原理基于以下几个基本步骤：

-热媒介流入：热媒介（如蒸汽或冷却剂）通过输入口进入冷凝器，具有高温高压状态。

-冷凝过程：高温高压的热媒介在冷凝器内部与冷却介质（如水或空气）进行热交换。在这个过程中，热媒介的温度逐渐降低，释放出热量，并逐渐转变为液体状态。

-出口排出：冷却后的热媒介通过出口排出冷凝器，并输送到下一个工艺环节或回收利用。

3、不锈钢冷凝器分类

不锈钢冷凝器按传热方式的不同可分为混合式、蓄热式和间壁式三类。该设备一般都用金属材料制成，其中碳素钢和低合金钢大多用于制造中、低压换热器；不锈钢除主要用于不同的耐腐蚀条件外，奥氏体不锈钢还可作为耐高、低温的材料；镍合金则用于高温条件下.。

4、不锈钢冷凝器的优势

-高耐腐蚀性：不锈钢冷凝器能够抵抗腐蚀性气体和液体的侵蚀，延长设备使用寿命。

-抗氧化性能：不锈钢具有良好的抗氧化性能，能够在高温环境下长时间稳定运行，不易生锈。

-卫生安全：不锈钢材料符合食品级卫生标准，可以安全应用于食品加工等领域。

-环保性：不锈钢材料可回收利用，对环境影响较小，符合可持续发展的要求。

5、不锈钢冷凝器的应用领域

-化工工业：在化工生产中，不锈钢冷凝器可以用于恶劣的工作环境下，抵抗腐蚀性气体和液体的侵蚀，保证生产过程的稳定性和安全性。

-食品加工行业：不锈钢冷凝器符合食品卫生标准，可以应用于食品加工过程中的热交换和冷凝操作，确保产品的安全和质量。

-能源行业：在石油、煤气和核能等能源领域，不锈钢冷凝器被广泛应用于热交换和冷却过程，提高能源利用效率。

-制药工业：不锈钢冷凝器能够满足制药工业的严格卫生要求，确保药品生产过程的安全和纯净度。

-制冷和空调行业：不锈钢冷凝器能够高效冷却制冷剂，提升制冷和空调设备的性能和稳定性。

6、不锈钢冷凝器焊接工艺

近年来，随着不锈钢管的产量增加和管道焊接技术的成熟，不锈钢管作为火力发电厂凝汽器材料与铜管竞争逐渐增强。不锈钢管凭借其壁薄、换热面积大、强度高等特点，已成为火力发电厂凝汽器的主要竞争对手。特别是火力发电厂中30万千瓦以上的新机组凝汽器基本上都改用不锈钢冷凝器管。在一些水质较差的地区，如采用海水进行冷却的滨海地区，新建电厂普遍选择了高成本、一次性投资大的钛管来替代铜合金管。另外，由于核电站基本都建设在海边，采用海水作为冷却介质，目前使用钛管作为冷凝器管材。

从市场情况来看，铁素体不锈钢管在我国的应用刚刚开始。而在美国，铁素体不锈钢焊管在电厂凝汽器方面的应用较为广泛，此外，在化工换热装置上也有较多的应用。我国目前在滨海电站和核电站的凝汽器换热管材上多使用钛管，石化行业的换热装置在采用海水作为冷却介质或在含氯离子较高的工作环境下，也倾向于使用钛管。这两个领域是铁素体不锈钢管的目标市场。此外，海水淡化和船舶制造领域中，因冷凝管数量较大且使用海水作为冷凝介质，也是铁素体不锈钢管的潜在市场。对于汽车制造、电子仪表、冶金、纺织和印染等领域，铁素体不锈钢管也具备潜在的应用市场。然而，对于其他领域如化肥工业，虽然对不锈钢管的需求量很大，但规格、钢种和批量的多样性使得替代性较小。在供水行业，尽管对不锈钢管的需求量可能很大，但由于普通的304不锈钢管已能满足要求，并且受到价格的影响，因此无需采用高性能的铁素体不锈钢管。

常减压蒸馏塔顶冷凝冷却系统是炼油厂中较容易腐蚀的部位，主要受到HCl和硫化氢等腐蚀介质的侵蚀。碳钢会遭受均匀腐蚀，而奥氏体不锈钢会出现应力腐蚀破裂。如果工艺中的防腐措施不当，还可能发生酸露点腐蚀和HCl垢塔下腐蚀。由于不同炼油厂原油来源和采用的工艺防腐措施的不同，塔顶冷凝冷却系统的腐蚀程度也有所差异。常用的材料包括碳钢、高合金钢、钛及镍合金等。双相不锈钢是在采用高合金材料之前作为塔顶冷凝器和冷却器的理想选择。它具有良好的耐蚀性能，可以控制工艺中出现的正常波动，提高设备的可靠性，延长使用寿命，并降低维护和总体运营成本。

a、双相不锈钢焊接特点

双相不锈钢综合了奥氏体型和铁索体型不锈钢两者的优点，具有良好的韧性、强度和焊接性其屈服强度可达普通不锈钢的2倍，耐中性氯化物应力腐蚀性能远很过l8—8型不锈钢，并具有良好的抗孔蚀和间隙腐蚀的能力。其含镍量只有l8—8钢的I／2，解决了镍资源不足问题。焊接热循环会使双相不锈钢焊接接头组织(无论焊缝或热影响区)发生重要的相变，对焊件的塑性和耐蚀性都有很大的影响。双相不锈钢焊接的关键是要使焊缝和热影响区均保持有适量的铁素体和奥氏体，在焊接过程中若采用了不当的焊接工艺，热影响区易出现单相铁索体，从而丧失双相不锈钢耐应力腐蚀和晶间腐蚀的特征，可见合理的焊接工艺在双相不锈钢应用过程中起着重要作用。

b、焊接难点分析

(1)易产生焊接变形壳程导流筒和上管箱上面都有大尺寸开孔，焊接接管时容易产生筒体塌陷变形。尤其是壳程导流筒部分，其材质为022Crl9Ni10，该类材料线膨胀系数较大，传热系数较小，更容易产生较大的焊接变形。

(2)影响管板的密封性能管板与壳程简体接头连接形式，焊接管板与筒体的角焊缝时，焊缝填充金属较多，如果控制不当，随着焊缝金属的冷却收缩，容易产生管板边缘部分向简体部分拉伸、管板中间部分向外突出变形的现象，从而影响管板的密封性能。

(3)焊接热输入的控制管板直径较大，换热管根数较多，焊接换热管与管板角焊缝时，热输入过于集中，如果控制不当，容易导致管板发生不规则的波浪形变形。

c、施焊方案及控制措施

(1)为了防止导流筒和管箱大口径接管在焊接过程中发生变形，我们采取了一系列的控制措施。首先，我们使用了辅助支撑工装。根据以往的经验，根据导流筒和管箱的内径尺寸制作了两套防变形支撑工装。工装分为上下两部分，由弧形垫板、弓形板、筋板和圆形垫板组成。在焊接接管之前，先将上下两部分的支撑工装分别放置于接管筒体和相应的位置上。使用一台32吨螺旋千斤顶放置在中间的圆形垫板上，并使用四台16吨螺旋千斤顶放置在外面四块圆形垫板上，将上下两部分紧密顶住。如果螺旋千斤顶的旋出长度不足，可以在千斤顶顶盖上放置适当长度和直径的高压管短节，使工装的弧形垫板与导流筒或管箱的内壁紧密接触，有效防止焊接过程中的径向变形。根据多年的施工经验，焊接之前可以使用千斤顶将筒体向外支撑6～8mm的变形量，这样在焊接完成后，由于工装的支撑作用，筒体的塌陷变形很小，并且与6～8mm的预变形量基本抵消。这样既有效减小了实际变形量，又减少了焊接残余应力。其次，在焊接过程中严格控制焊接热输入。采用小电流多层多道快速焊接方法，焊接时不进行横向摆动，控制焊道之间的层间温度保持在60℃以下。每焊完一层后，经过合格检查后，使用小刨锤敲打焊缝表面的金属，使焊道模糊，以释放焊接应力。待焊缝金属冷却至60℃以下后，再进行下一道焊接，如此重复直至全部焊接完成。待焊缝完全冷却后，再拆除支撑工装。

(2)对于管板与简体角焊缝的焊接，我们采取了以下控制措施：

①. 使用管箱法兰对管板进行刚性固定。在制作过程中，先不进行管箱法兰的焊接。在焊接管板之前，使用双头螺柱将管箱法兰与管板牢固地紧固在一起，有效地固定了管板的边缘部分，降低了管板焊接后边缘部位可能发生的受力拉伸变形。

②. 在管板中间部分，临时抽出10根换热管，并使用圆钢加工10根M24×6080mm拉杆，穿入管孔中并用螺母紧固。然后对每根拉杆周围的6根换热管的两端进行焊接，相当于对管板中间部分进行了10处支撑和固定，降低了管板中部向外突出变形的可能。

③. 采用合理的焊接参数，严格控制焊接热输入。使用小电流多层多道快速施焊的方法进行焊接，焊接时焊条不进行横向摆动。每完成一层焊接后，经过合格检查，使用小刨锤敲打焊缝表面金属至焊道模糊，以释放焊接应力。待焊缝金属冷却至60℃以下时，再进行下一道焊接。

④. 由于设备简体的直径较大，焊接时采用两名焊工分段对称施焊，下一层焊缝起点与上一层焊缝起点错开90°。

通过以上控制措施，我们成功完成了FN=1600m蒸发冷凝器的制作。经过检验，各项指标均符合图样和相关规范的要求，并通过了压力试验和气密性试验。因此，我们得出结论：尽管大型不锈钢蒸发冷凝器由于材料和结构的特殊性容易产生焊接变形，但只要善于分析和总结，针对具体问题采取工艺措施、焊接参数、焊接方法等方面的注意，是完全可以将焊接变形控制在较小限度内的。

大型不锈钢冷凝器制造方法

某厂定制的大型不锈钢冷凝器，规格为DN1800×11000×12/16mm，设备总重44000kg，其中不锈钢42000kg，设备如图1，主要技术参数见表1，我们以此为例，讲述大型不锈钢冷凝器的制造方法。
 

 

冷凝器形式为BJM，容器类别为Ⅱ类；公称直径DN1800mm，换热管共4068根，规格19X2mm，长度为9000mm，换热面积2154．5m。；壳程中心入口处接管直径DN700mm，中间分流板一块，两侧折流板各11块，为加强壳体的刚度，壳程上增设了两道角钢外加强圈；管板、换热管、壳体等壳程材料为全不锈钢，材质S30408，管箱材料为16MnII／Q245R，设备总重约44000kg，其中不锈钢42000kg。

制造过程控制要点针对设备结构特点，对影响设备制造质量的重要环节进行了分析：首先是控制壳体制造的圆度、直线度和两端面的平行度，以保证管束顺利装入；其次是减少管板与壳体、换热管焊接后的变形，保证管板与壳程简体的垂直度、两管板的平行和同心符合图纸要求；第三是控制管子与管板的焊接质量以及所采用的检验、试验方法。通过以上的分析，有针对性的制定出合理的制造工艺和质量控制计划，加强对各工序的质量控制和检验，以保证整台设备的制造质量。

1、壳体的圆度和直线度

壳体制造公差(直径公差、圆度、直线度)和折流板的直径公差决定了管束能否顺利装入和保证设备的使用性能，为此我们采取了如下的工艺和检验措施，并加强制造过程中的质量控制。

1．1按GB151—1999口严格控制每节筒体的下料尺寸。在下料时，按周长允许上偏差10mm的原则，确定下料、刨边尺寸，保证每节简体板对角线误差不很过2mm；

1．2所有的纵、环焊缝采用GTAW打底、SMAW中间层焊接，SAW盖面的焊接工艺，采用此焊接工艺，既可以减少焊接变形、又可以提高工效；纵、环焊缝组对时，保证对口错边量不大于0．5mm。

1．3各筒节经卷圆、焊接、校圆、RT、组对、纵环焊缝磨平后，认真仔细的测量壳体的形位尺寸，测量结果如下。

·壳体各截面的较大较小直径差测量结果见表2，测量位置见图2；

·壳体两端面平行度测量结果见表3，测量位置见图3；

·各段筒体的外周长测量结果见表4，测量位置见图4；

·各纵焊缝的棱角度为l~2mm，环焊缝的棱角度为2-2．5mm；

·通过沿圆周0。、90。、180。、270。四个方位测量，壳体直线度较大3mm，较小lmm。

测量数据分析：

·从表2中可看出，各检测面的较大较小直径差均小于等于7mm，符合GB151—1999中不大于7mm的规定。

·比较表2和表4的测量数据，因焊缝收缩，环缝处的平均直径小于壳体按外周长测量换算的当量直径，这与环缝处棱角度测量数据相吻合。其他截面的测量值均在标准范围内。

·从表3中可以看出，壳体两端面的平行度误差仅为2mm，为管束装入后，另一侧管子的引出和管板定位后与壳程筒体的垂直度、两管板的平行和同心度提供了保证。

·从表4中可看出，各测量面外周长换算的壳体当量直径在GB151—1999标准所规定的范围内，且各当量直径较大较小偏差仅为0．9mm，说明各筒节制造过程中的质量得到了有效控制。

2大开孔的工艺要求

为减少DN700大开孔接管焊接时，造成壳体变形很差而影响管束的安装，经讨论，采用了具有焊材填充量少、焊接变形小优点的不对称K形坡口焊接接头(见图5)。焊前先在筒体内侧安装撑圆工装，防止简体变形；焊接时，采用TIG方法，先焊接接头内侧焊缝，并经PT检测合格，焊后将焊缝磨至与母材平齐，待管束装入、管子与管板、管板与壳体等焊缝焊接结束后再焊接接管的外侧焊缝。接管内侧焊缝焊接前后筒体开孔处尺寸测量结果见表5，测量位置见图6。

对比焊接前后的测量数据，开孔处的筒体直径虽有减小，但不明显，表明所采用的工艺方法和防变形措施是可行且有效的。

3管板和折流板的加工

管板管孔采用数控钻床钻孔，严格控制管孔直径、垂直度及管孔间距。为利于穿管，管板和折流板的钻孔方向与穿管方向保持一致。按图样和GB151规定对每块管板的管孔进行检验。

4折流板的加工

4．1按图纸要求，折流板外径为1790-1.2，结合表2中对各环缝的测量结果，因环缝处的内径均偏小，为既能保证管束能顺利装入，又符合图纸中对折流板外径尺寸的要求，以保证换热器的使用性能要求，决定将折流板外径按1789．2mm尺寸加工，加工后经逐件测量，折流板外径尺寸在1789．2-1788．6mm之间，符合设计图纸要求。

4．2因折流板数量较多，在加工折流板管孔时，需将折流板分成4次叠钻，按钻孔方向逐块做上顺序号和正、反面的标记。为防止穿管时损伤换热管的外表面和利于穿管，每块折流板正、反面的管孔均按0．5×45。要求倒角，清除毛刺；折流板外圆边缘打磨成O．5×45。的倒角，以利于管束装入并减轻折流板对壳体的磨擦损伤。

5管束与壳体的组装

由于换热管数量多，重量达35000Kg，如果将管束全部穿好后装入筒体，必将导致入筒困难，且在装入过程中易损坏换热管。因此在施工过程中，先将固定侧管板、拉杆、定距管和折流板先行固定，以梅花形将部分换热管先穿人，调整好折流板与管板的同心度，并保证整个管束有足够的刚度，再将管束装入壳体内，之后再穿剩余的换热管；因换热管很长，且是在盲穿状态下穿管，因此穿管时，在换热管入筒前端装上导向，以便于穿管。

6管子与管板的焊接

管子与管板之间的焊接接头采用钨很氩弧焊。焊接时，采用分区梅花形焊接，以防止不锈钢管板的焊接变形。在焊接过程中加强对管板的温度测量，当管板温度很过100 ℃，立即停止焊接，直至冷却到室温后，再继续焊接。管头第1道焊缝焊接后，以0.05MPa压力的压缩空气对管头进行气密性试验，无泄漏后，再焊接第2道焊缝，管头焊缝表面进行100％PT检查。

7管板与壳体连接焊缝的焊接

管板与壳体之间的连接焊缝如图7所示。由于管板和简体均为S30408不锈钢，线膨胀系数大，焊接后管板很易产生焊接变形，从而影响管板的密封性能，对此我们采用了如下焊接工艺。

7．1采用钨很氩弧焊打底焊接两道，以保证根部焊透；

7．2盖面采用药芯焊丝二氧化碳气体保护焊，相比焊条电弧焊，二氧化碳气体保护焊具有熔敷效率高，焊接应力和焊后变形小等优点口，且CO2气体对焊缝金属还具有冷却作用。焊后经测量，管板密封面平面度公差仅为0．5mm.

8管子与管板的帖胀

管头焊缝焊接结束后，经外观和PT检查合格后，采用液袋进行液压胀接。胀接前，预先划出区域，分片胀接，对每一个胀过的管头，做好标记，防止因管头数量多而造成漏胀现象。

9压力试验

首先按图样压力进行壳程的水压试验，水压试验合格后，以氨渗漏试验替代气密性试验，即符合固容规中对高度危害介质进行泄漏检查的要求，又提高了对换热器管头焊缝检查的要求，较后对管程进行水压试验。

对于大规格薄壳不锈钢换热器，应预先制定详细的制造工艺和质量计划，对影响换热器制造质量的各个环节应加强过程控制和检验、测量，并对测量数据进行分析。

管板与壳体之间的连接焊缝采用药芯焊丝二氧化碳气体保护焊，可有效的减少焊接变形。