劉麗巨集劉艷革
（大慶石化建設公司， 黑龍江大慶 １６３７１４）
摘要：文中介紹了１種使用效果理想的浮頭式換熱器試壓工裝， 並與常用的填料密封試壓工裝和ｃ型環密封試壓工裝進行了對比， 指出了新型試壓工裝的結構特徵及優點。
關鍵詞： 浮頭式換熱器； 試壓工裝； 密封； 填料
中圖分類號： ｔｋ１７ 文獻標識碼： ｂ 文章編號
由於浮頭式換熱器浮動端的換熱器芯子與殼體是敞開形式，沒有形成封閉盛液體的空腔，試壓時必須安裝乙個專用試壓工具使其密閉。以往在浮頭式換熱器試壓工作中，採用的試壓工裝是鋼質構件，尺寸較大，安裝困難，且由於密封結構存在缺陷，密封效果不理想。在浮頭式換熱器檢修過程中，由於試壓過程幾乎佔整個換熱器檢修過程的 ２／３ 的時間，所以換熱器試壓工裝的效能優劣將直接影響試壓效率［１］。
１ 目前試壓工裝中存在的問題
１．１ 填料密封試壓工裝
填料密封屬於強制密封，其結構見圖１。
換熱器的殼體法蘭與試壓工裝通過殼體螺栓連線，２者之間使用橡膠棉板作為密封元件。浮動管板環向與試壓工裝之間的密封元件為盤根，壓蓋上的螺栓預緊力將盤根壓縮變形達到密封目的。試壓工裝存在６個問題。
（１）工裝通用性差。對於公稱直徑相同但公稱壓力不同的換熱器，其殼體法蘭上螺栓孔的數量、直徑不同，因此同一直徑的試壓工裝不能適用所有公稱壓力的換熱器。雖然可以用氣割方法在工裝上割孔以便與殼體法蘭相配，但這不僅降低了試壓工裝的強度，也容易使試壓工裝變形而導致密封效能下降。
（２）密封性差。由於浮頭式換熱器製造廠家所採用的製造標準不同或由於更新換熱器管束等原因，管板伸出殼體法蘭的長度也會不同，為此，填料不能準確壓緊在管板位置上而導致密封失效。
（３）填料密封所需螺栓預緊力很大，但橡膠石棉板墊片的彈性和可壓縮程度有限，因此，較大的螺栓預緊力與有限的壓縮空間出現矛盾，在一定程度上會影響密封效果。
（４）填料的接頭和壓實需要較高的安裝技巧，如果填料安裝不正確，也容易在此發生洩漏。
（５）盤根和橡膠石棉板墊片一般只能一次性使用，成本較高。
（６）換熱器大規模檢修時，多規格的試壓工裝不利於檢修現場的施工和管理。
１．２ｃ型環密封試壓工裝
ｃ型環密封屬於自緊密封，其結構型式見圖２。
換熱器殼體法蘭與試壓工裝之間靠ｃ型環外側面實現接觸密封。試壓工裝與浮動管板環向接觸面則依靠ｃ型環左右２個凸出的圓弧面與試壓工裝凹槽左右平面接觸實現密封。預緊時，ｃ型環受到軸向的彈性壓縮，在接觸處產生預緊比壓。
當內壓上公升時，介質進入ｃ型環的內腔，使ｃ型環軸向張開，使密封比壓增大達到自緊。
該試壓工裝有４個缺點。
（１）ｃ型環直徑較大，在ｃ型環唇口處容易產生波形，可能會產生密封失效。
（２）與浮動管板接觸的ｃ型環需預先從注水孔加壓形成初始密封，既增加試壓程式，又要求操作者有較豐富的經驗。
（３）與填料密封試壓工裝類似，由於換熱器法蘭不同和管板伸出的長度不同使其通用性較差。
（４）ｃ型環屬非標零件，其凸面加工困難，有時要在密封面上加軟金屬墊片以提高密封效果，因此製造成本較高［２］。
２新型試壓工裝的創新設計
２．１現場情況調查
為了使新型試壓工裝更符合現場實際，進行了大量的現場測繪和調查，確定了壓蓋的深度調節範圍應在１６０～２３０ｍｍ範圍內，試壓工裝的常用壓力為和４．０ｍｐａ。
２．２設計方案的提出
２．２．１試壓工裝基本結構設計試壓工裝採用３件組焊和活動壓蓋方式，與浮頭式換熱器連線部位採用密封凸台帶榫槽的法蘭結構，目的是保證密封和一定的強度，防止受壓變形；與浮頭管板連線部位採用４ｍｍ間隙的動配合，密封環套寬度５０￣７０ｍｍ，高度目的是減少變形和實現管板深度調節。連線法蘭與密封環套之間用捲製圓筒連線，以減輕重量，減少加工難度，試壓工裝主體與壓蓋採用螺栓連線。
２．２．２試壓工裝密封結構針對浮頭式換熱器的結構特點，特設計了帶有ｏ型密封圈的試壓工裝。ｏ型橡膠密封屬自緊密封，所需預緊力小，因此密封效能較好；ｏ型橡膠密封與盤根和ｃ型密封相比，ｏ型環可重複多次使用且成本低廉。ｏ型密封適用的工作壓力為≤１００ｍｐａ、工作溫度介於－６０￣２５０℃之間，適用的公稱直徑＜３０００ｍｍ。
２．２．３連線螺栓數量和位置的確定在試壓時，浮頭式換熱器的外頭蓋法蘭及封頭拆下後，應安裝試壓工裝，此時殼程的承壓面積由原來的整個封頭受力變為由試壓工裝來承受，其受力模型見圖３。
試壓工裝的面積約為原封頭面積的１／５～１／３。由公式ｐ＝ｆ／ｓ可以看出，在壓強ｐ一定時，面積ｓ越小，則壓力ｆ也越小，由此可以確定連線法蘭的螺栓數量也為原來連線數量的１／５～１／３，即可滿足試壓要求，為安全起見，將連線法蘭的螺栓數量確定為原來的１／３～１／２，即在１個連線法蘭上可以只鑽原來螺栓孔數量的１／３～１／２即可。
按照連線法蘭的標準將公稱壓力分別為和４．０ｍｐａ具有相同公稱直徑的法蘭進行統計、對比，得出相同公稱直徑、不同公稱壓力的法蘭可以在同一法蘭上鑽孔的結論，這樣，乙個連線法蘭就可以用於同一公稱直徑的不同壓力環境下。
２．３新型試壓工裝的製造和使用
根據實際調查結果，浮頭式換熱器在直徑為之間應用較多，故製造了規格的試壓工裝，製造出的試壓裝置在２００７年大慶石化公司化工一廠、化工二廠、煉油廠和化肥廠裝置檢修中進行了實際使用，應用效果十分理想。試壓工裝的結構見圖４。
３結束語
新型結構的浮頭式換熱器試壓工裝，採用接觸力自動補償的接觸密封技術和可調式結構技術，這種換熱器試壓工具能夠克服傳統浮頭式換熱器試壓工具型號單一和１臺換熱器配１個試壓工具的問題，同時解決了試壓工具密封效果差，試壓時間長，安裝不便利等缺陷，達到等公稱直徑不同壓力等級換熱器通用乙個試壓工具的效果。
［１］國家技術監督局管殼式換熱器［ｓ］．北京：中國標準出版社，１９９９：２６．
［２］王磊．壓力容器應力分類及補強設計方法的比較［ｊ］．化工機械
作者簡介：劉麗巨集，女，工程師，１９９３年畢業於北京石油化工學院化工機械專業，現從事質量檢查和裝置管理工作，已發表３篇**。
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