孟静
山东美陵化工设备股份有限公司 山东省淄博市临淄区 255400
摘要：本文针对大型管壳式换热器在材料、结构方案设计、应力数据分析换热管接头焊接技术等详细介绍，进而针对系统数据检测等关键性技术开展重点阐述。同时根据现阶段大型管壳式换热器结构特点，企业针对大型管壳式换热器的方案设计以及制造开展详细探索和探究。
关键词：大型管壳式换热器；丁醛转化器；管端焊接；焊接射线探伤技术
随着我国经济实力不断提升，大型管壳式换热器在方案设计以及制造方面同样得到全面提升，并且在工业生产和设备装置大面积投入应用，进一步标志着我国在大型、高压换热器生产和制造领域得到了全面发展和优化。
一、大型管壳式换热器结构特点
管壳式换热器在工业生产中，又被称为列管式换热器。是一种以封闭模式作为基础条件，管束墙壁结构面作为热量传送的间壁式换热器。此种换热设备基础结构相对简单，设备造价相对较低，并且设备自身具有流通截面较宽、易于清洗水垢等相关优势。但是同样该设备在实际应用过程中，热量传送系数相对较低，设备整体占地面积较大。同时管壳式换热器在生产和制造过程中，可以使用各种结构材料进行设备制造，同时该设备可以在高温、高压下正常使用，最终成为工业生产环节中主要设备类型之一。
根据现阶段我国化工生产工艺的实际需求，我国将特殊结构下，大型管壳式换热器分成两个种类。
第一，在化工生产过程中，典型管壳式反应器成为重要组成部分，比如：环氧乙烷反应器、丁醛转化器、辛烯醛转化器等具有特殊功能的结构换热器设备。第二，属于特殊管壳模式换热设备，比如：镇海大型换热器、华锦螺纹锁紧环换热器等。以上两种设备模式无论是应用方向还是设备类型，都具备属于自身的结构特点，可以满足不同工艺流程和设备运转实际需求。
二、大型管壳式换热器设计制造策略
（一）管道防震技术
为了进一步保证大型管壳式换热器在方案设计以及制造过程中的技术水平，本次管道内部介质需要保证为循环气体，而型管壳式主要介质则需要使用冷却水位置[1]。其中由于设备占地面积和自身体积流相对较大，并且一般设备外部直径不小于4000毫米，因此该设备自身体积相对较大，并且整体流向线路十分复杂，而在实际运转过程中，各个区域流路中的速度和大小均不断变化，主要呈现出不规则的流动状态，致使设备内部整个管道始终处于不均匀流场中，最终导致设备外部振动。
为了进一步改进设备管道流动所产生的问题和不足，需要制定出详细的解决方案，其中技术人员不仅需要积极完善管道板材的铺设模式，还需要在设备内部结构中折流板区域所产生弓形缺口铺设管道。除此之外，技术人员还需要积极优化和调整折流板具体位置和自身结构，进一步提升FEM系统方案设计，有效降低 换热管轴向的压力应力，从根本上提高管道固有频率。最后根据目前大型管壳式换热器应用和方案设计文件等相关要求，利用设备内部数据计算将换热管道降低至最小固定频率数字，排除管束振动隐患。
（三）设备装配技术
大型管壳式换热器在方案设计和制造过程中，其管道结构部分主要由壳程筒体，上管道结构板、下管道结构板、6283根换热管道，5块折流板，12块支持板，24根拉杆，408个定距管，连接管道等区域共同构成，因此大型管壳式换热器自身设备重量高达256吨，其中管道整体重量已经达到了150吨左右。为了有效确保管道在安装和配置过程中，始终保证卧式状态下，企业在方案设计实施过程中，需要安装和穿插专业的引导端头和管道装配专业设备，从根本上保证设备装配质量和水平[2]。
除此之外，为了有效确保设备装配的顺利开展，企业需要针对管道、折流板、管板的装配流程开展数据模拟分析，经过反复讨论和修正后，有效完成产品的安装和配置。
（四）管板焊接技术
在大型管壳式换热器制造和生产过程中，换热管道与管道结构板之间的连接位置质量水平直接决定了换热器设备质量层次。为此企业针对换热器实际应用方向和目的，使用液压胀+密封焊等结构设计模式，其中上管道板材的端头需要与管道保证水平，而下管道板材的端头需要向外延伸至少3毫米。加上现阶段，管道墙壁相对较薄，并且胀槽宽度数据较大，进而对连接端头的链接和胀接工作带来较大困难性，需要引进全新技术工艺。
针对设备使用实际情况，积极开发和引进专业管道端头预胀设备，能够有效解决换热管道与管道板材孔洞之间的距离不均匀问题。通过技术人员大量的焊接实验和连接技术研究，进而明确设备最佳坡口存在形式和焊接标准性，进而有效解决管道内壁管平齐式和外伸式管端焊接问题，最终得到高水平、高质量的焊接接头。第二，在设备性能实验过程中，技术人员通过大量连接位置胀接试验和运转拉脱力数据试验，最终明确设备最佳胀接压力，有效解决薄壁管胀接问题。
（五）焊接射线探伤技术
在设备运转过程中，管道与管板连接位置是下阶段列管式换热器主要结构之一，该区域能够有效保证换热器在不同介质条件下的基础隔离性和密封性。但是由于管道连接接头的焊接位置相对较薄，即使产生微小的焊接问题和缺陷，都会极大的减少连接端头的链接强度和密封性。而根据相关数据调查得出结论：气孔缺陷问题是造成管道与管板焊接短头失效的重要原因和基础条件。加上大多数大型管壳式换热设备投入正式使用1-3年左右，都会由于自身结构腐蚀问题，出现结构部位穿透，进而产生物质泄露，造成企业的重大经济损失和环境破坏问题[3]。
目前，我国大部分换热设备在生产技术标准以及制造环节上，换热器管道与管板在焊接裂缝质量控制方面上，都需要使用表面磁粉进行结构渗透检测。但是由于此种检测技术自身存在着较大的局限性，进而无法针对设备焊接缝隙内部情况额和问题开展详细功能检测。所以，技术人员必须使用射线照相技术和系统应用，而利用射线照相技术可以有效检查出管道与管板之间的焊接接头裂缝，进一步明确未熔合、未焊透、气孔、夹渣等各种缺陷和问题，进一步提升管道与管道之间的焊接裂缝质量水平，从根本上减少管道口的泄露效率。
为了进一步满足大型管壳式换热器在管道与管板连接位置射线探伤实际要求，需要根据产品实际情况，从而有效确定焊接裂缝的具体检测技术方式。以此作为基础，设计出射线检测源头的具体数据尺寸，致使设备信息不仅可以满足设备对不清晰程度的基础要求，一定程度上还可以针对基础穿透能力等方面的实际要求。除此之外，大型管壳式换热器还有效制作了数据检测，进而有效编撰了相对完善的检测技术工艺，进而解决了焊接缝隙厚度较小、几何清晰程度低等相关问题，最终进一步完成了大型管壳式换热器焊接裂缝的射线检测。
结束语：
由此可见，我国经济实力的提升意味着工业发展需要提高至一定程度，才能保证社会稳定发展。为此换热器的成功生产全面推进我国大型、高压设备国产化的整体进程，为我国社会经济发展提供了重要技术支持。与此同时，大型管壳式换热器在技术优化和业务能力上的创新与提升，进一步拓展了社会发展的空间和渠道，提升企业核心竞争力，为实现可持续健康发展目标提供了有力的保证
参考文献：
[1]雪冰锋, 阎志祥, 周安吉,等. 基于SolidWorks和SQL的管壳式换热器辅助设计软件开发[J]. 现代制造工程, 2019, 000(009):107-112.
[2]刁显琪, 万霖, 车刚,等. 基于粮食干燥机旋转管壳式换热器设计与研究[J]. 农机化研究, 2019, 041(005):232-236.
[3]黄生庆, 石艳, 张聪华. 大型列管式换热器的管板钻削工序加强工艺系统刚性的措施[J]. 化工装备技术, 2019(4):56-58.