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浅谈批量钢管试压装置设计应用

2019/11/15 阅读:

摘要:结合换热管特点,提出了可对多条换热管同时试压,且适用于不同管径和长度的试压装置。阐述了装置的结构组成、工作原理和关键部位的制造,并介绍了装置的使用方法和实际应用情况。

关键词:换热器;换热管;试压装置;批量试压

列管式换热器具有传热面积大、传热效果好、结构简单和适用范围广的特点,是生产中应用较广泛的一种换热设备。换热管是换热器的核心元件,用于两种介质间热量的交换。常用的换热管材料有碳素钢、合金钢,管径规格范围10mm×1.5mm~57mm×3.5mm,长度范围1000~12000mm。根据GB/T151—2014《热交换器》[1]、GB150.4—2011《压力容器第4部分:制造、检验和验收》[2]等规范的要求,换热管在实际应用前应进行压力试验。常规换热管的试压方法主要有两种:一是采用试压工装逐条试压;二是将多条换热管焊接串联成一条长管道,试压完毕后再切割。这两种试压方案存在的弊端有:作业效率低,耗费工期长;试压成本高,工序复杂,尤其是第2种试压方法,换热管的焊接和切割,不仅需耗费大量的人工成本,而且会造成严重的材料浪费;换热管母材不易采购。在此,笔者介绍了一种试压速度快、操作简单、安全可靠的批量钢管试压装置,可对多条换热管同时进行试压,且能满足不同管径和长度换热管的试压要求。

1批量钢管试压装置的结构及原理

换热器中,同一台设备的换热管具有以下特点:同一台设备中的换热管长度、材料、规格相同;一台常规热换器中的换热管多达数百根,数量较多;同一台设备中换热管设计压力相同。基于换热管上述特点,结合相关标准规范中的试压要求,笔者设计了一种批量钢管试压装置。1.1试压装置的结构批量钢管试压装置(图1)由试压台、顶进结构、汇流管及其卡口、锁紧装置、试压管件、试压泵及其附件、进水口、排水口、排气口及压力表等组成。1.2试压原理本装置内,试压泵与管路、汇流管、试压管件、压力表、排气口、进水口及排水口等均是连通的,试压介质可充满装置,试压时内部各点压力均相同。汇流管上设有卡口,卡口与汇流管内部连通,卡口内装有O形垫片。试压管件可插入卡口内并与之固定密封。汇流管B固定在试压台上,汇流管A可通过千斤顶推动。通过千斤顶顶进,可将汇流管与试压管件密封。锁紧装置可固定试压管件,限制其变形或移位。试压泵与汇流管通过阀门连接,汇流管设有压力表、排气口、进水口和排水口,并通过阀门控制。通过试压泵向试压系统注水并加压,利用压力表读取试压压力。试压完毕后通过排气口泄压、排水口排水,完成管件的批量试压操作。

2批量钢管试压装置的设计及制造

2.1试压台

试压台是试压装置的载体,采用厚度10mm的Q235B钢板拼接组成,钢板下部采用型钢加固,以保证试压台的刚度和强度。试压台首尾两端各焊接10#槽钢,作为试压装置的受力点。

2.2顶进结构

顶进结构由千斤顶和钢结构加工件组成。千斤顶的作用是为试压装置提供推力,将汇流管与试压管件夹紧并密封。为防止千斤顶直接挤压汇流管从而破坏其结构,在千斤顶与汇流管之间安装可分散传递作用力的钢结构加工件,如图2所示。钢结构加工件为工字钢和半圆形钢板结构的组合件。半圆形钢板采用厚度不小于10mm的钢板切割而成,半径略大于汇流管外径。半圆形钢板分别与汇流管和型钢翼板焊接连接。

2.3汇流管及卡口

汇流管及卡口的作用是导通试压管件并与之密封,密封性能的好坏直接影响到试压结果。汇流管共设两条,汇流管A可随千斤顶行程移动,汇流管B固定在试压台上。汇流管管体为厚壁无缝钢管,两端焊接试压封头。汇流管侧面每隔一定距离钻15mm的圆孔作为出入水口,圆孔开内螺纹。以圆孔为中心,在汇流管外壁焊接钢环组成卡口。钢环采用钢制材料加工而成,结构如图3所示。钢环内径不小于试压管件的最大外径。为保证试压管件的密封性和稳定性,钢环长度不宜小于30mm。钢环内设有O形垫片,根据试压压力的不同,可按规范选择适当类型的O形垫片(如橡胶垫片、石棉垫片、聚四氟乙烯垫片及缠绕垫片等)。为适应不同管径试压管件的要求,可在钢环内嵌套不同规格的固定环。试压时,若汇流管上有多余的卡口未被使用,可采用螺纹堵头封堵。

2.4锁紧装置

对于较长的试压管件,试压过程中由于压力较大,可能导致试压管件发生扭曲变形或被破坏,不仅会造成试压失败,严重时还可能导致人身伤害事故。锁紧装置可以将试压管件有效固定在试压台上,限制其变形,确保试压安全进行。锁紧装置的数量根据试压管件长度确定,通常最少设置一组锁紧装置。锁紧装置包括上夹板和下夹板两部分,夹板中间设卡槽,卡槽位置和数量与汇流管卡口的位置和数量一致,如图4所示。锁紧装置采用钢板切割,下夹板固定在试压台上,上夹板可通过螺栓与下夹板固定。

2.5进水口、排水口、排气口和压力表

在汇流管A底部安装DN25mm的支管,支管末端通过等径三通引出两个端口,每个端口安装一只球阀,其中一只球阀作为进水口通过高压软管连接试压泵,另一只球阀作为排水口。在汇流管B顶部设排气口和仪表口各一个,排气口和仪表口均采用无缝钢管开孔焊接,排气口末端安装一只球阀,仪表口末端安装压力表和针型阀组。压力表量程和精度均应该满足试压要求。

2.6试压泵及其附件

试压泵选择微型小排量的电动试压泵。并且试压泵通过高压金属软管与汇流管、进水口相连接。

3批量钢管试压装置的使用方法

3.1试压前准备

调整千斤顶行程至适当位置,确保试压管件可放入试压装置。根据管件试压压力,选择适当材料的O形垫片放入汇流管卡口内。打开压力表针型阀,打开进水阀,打开排气阀,关闭排水阀,调试试压泵。

3.2安装试压管件

将试压管件放入试压装置,管件两端安装至对应的卡口内,安装锁紧装置,确保试压管件可靠固定在试压台上。封堵多余试压口,若汇流管上有多余卡口未被使用,可采用螺纹堵头封堵卡口。试压管件密封,缓慢顶进千斤顶,直至试压管件被夹紧。若千斤顶行程不足,可通过增加钢垫块调整。

3.3试压

打开试压泵向系统注水直至水从排气口冒出后,关闭排气口阀门,按照设计参数要求进行试压作业。

3.4排水

试压完毕后,缓慢打开排气阀进行泄压,并缓慢打开排水阀排水,调整千斤顶行程,打开锁紧装置,取出试压管件,完成试压操作。

4应用实例

本企业某型号4台3600mm加热器,每台加热器有688条加热管。加热管长3000mm,规格为42mm×2mm,材料06Cr19Ni10,设计压力0.5MPa。采用本装置进行换热管批量试压工作,每批次可同时完成30根换热管的试压,试压程序和结果符合设计规范要求,操作过程安全可靠;作业时间比常规试压方法节省了7天,试压成本降低了8万余元,取得了良好的经济效益。

5结束语

批量钢管试压装置可以有效提高作业效率,降低成本,节约工期,具有良好的经济效益。本装置结构简单,制造成本低,通过多个项目的应用结果证明,装置操作安全可靠,适用于多种管径和长度换热管的试压要求,值得在同行业中推广应用。本装置已获得中华人民共和国国家知识产权局发明专利授权(专利号CN105181467B)。

参考文献

[1]GB/T151—2014,热交换器[S].北京:中国质检出版社,2014.

[2]GB150.4—2011,压力容器第4部分:制造、检验和验收[S].北京:中国标准出版社,2011.

作者:姜斌 何际乐 张瑞薪 单位:广西建工集团第二安装建设有限公司

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