螺纹锁紧环换热器检修中遇到的主要问题及对策

O 况荣华

（九江检安石化工程有限公司 江西 332004）

螺纹锁紧环换热器检修中遇到的主要问题及对策

O 况荣华

（九江检安石化工程有限公司 江西 332004）

在工业生产过程中，加氢裂化装置与渣油加氢脱硫装置中一般都是采用螺纹锁紧环换热器，螺纹锁紧环换热器的结构比较复杂，内部的构件也非常多，一旦出现故障将会给检修工作带来很大的困难。本文主要分析了螺纹锁紧环换热器在检修过程中遇到的几个主要问题，同时提出了相应的解决对策。

螺纹锁紧环换热器；故障；对策

近年来，随着我国工业的不断发展，我国的石化行业也取得了巨大的发展，并逐渐引进了百万吨级的加氢裂化装置，使得我国的热交换设备也进入了世界的先进行列。螺纹锁紧环换热器是加氢裂化装置中的主要热换器，与传统的U形管换热器相比，螺纹锁紧环换热器更加的紧凑、密封更强、体积也更小。采用螺纹锁紧环换热器的加氢裂化装置在工作运行的过程中，一旦出现泄漏也可以通过加紧端部内外圈螺栓来止漏，因此这种换热器的结构更加的合理，密封性与操作性也更加的可靠。螺纹锁紧环换热器相比于传统的换热器而言虽然更加的可靠，但内部的构件也更多，装配也更加的复杂，对螺纹锁紧环换热器的检修工作也更加的困难。因此对螺纹锁紧环换热器的检修中遇到的问题进行分析，并提出相应的解决对策，对我国的石化行业有很重要的意义。

一、螺纹锁紧环换热器结构简介

螺纹锁紧环换热器的结构主要以管箱的结构为主，以渣油加氢装置的螺纹锁紧环换热器为例，管箱的结构特点主要包括以下几点。第一，管箱压力在传递过程中所产生的轴向力，一般是由管箱盖通过螺纹锁紧环的外螺纹以及管箱的内螺纹啮合，同时传递给管箱体。第二在壳程压力的传递过程中，管板两侧的压力差所产生的轴向力，主要是由管板通过分程隔板套圈、内法兰螺栓、三合环以及内法兰传递给管箱。第三，管程密封结构的主要组成部分主要包括;管箱垫片、垫片压板、固定环、外圈螺栓以及管箱盖组成。管程的密封程度一般是通过调节外圈螺栓的力矩来改变密封比压，从而控制密封。第四是壳程的密封结构，壳程密封结构主要由壳程垫片、管板、内法兰螺栓以及分程隔板套圈所组成[2]。通过调节内法兰螺栓就可以调节密封面比压。通常为了让壳程与管程之间不出现串漏，应该将密封垫片充分压紧。同时要达到密封所需要的压紧力，一般需要先将内法兰螺栓进行第一次压紧，如果操作过程中出现内漏现象时就可以通过上紧内圈螺栓达到密封效果。

二、螺纹锁紧环换热器检修中存在的主要问题

1.外圈螺栓粘结

在对螺纹锁紧环换热器进行检修的过程中，常会出现外圈螺栓有旋不动，螺栓螺纹与螺纹锁紧环出现粘结，给检修拆卸造成了极大的困难。在拆卸的过程即使采用了大量的松锈剂也仍然有很多螺栓拆卸不动。外圈螺栓粘结的主要原因一般是外圈螺栓的设计不太合理，螺栓的直径偏小但长度却偏长。比如常见的E101螺栓，在开工时会受到不同程度的热紧，并且螺纹顶部的受力也比较大，从而造成了螺纹部分挠曲变形的几率大大增加，最终也就会让螺栓的拆卸工作变得异常困难。一般加氢裂化的高压换热器外圈螺栓，一般都是由螺栓与顶柱所组成，外圈螺栓的变形几率比较小，一般不会出现拆卸困难的现象。

2.锁紧环螺纹与管箱螺纹的损伤较大

螺纹锁紧环换热器在检修中由于外圈螺栓拆卸比较困难，而一般的施工单位为了保证检修的进度，一般都会对螺纹锁紧环进行强力拆卸，但是在拆卸后会发现锁紧环螺纹与管箱螺纹都出现了一定程度的损伤。比如在ⅡE102B在拆卸的过程中，由于拆卸不动的螺栓比较多，施工单位采用吊车环绕换热器管箱1/2圈进行拆卸，力度从1t逐渐增加到11t，但即使这样仍然无法将螺栓拆卸下来，之后施工单位采用了加热升温的方法进行了拆卸，但这种方法仍然无效。最后还是利用钻床将螺栓给钻掉，最后再根据拆卸步骤将锁紧环拆卸下来，这样的拆卸方式无疑会对锁紧环造成不同程度的划痕。

3.内法兰螺栓无法拆卸

在对螺纹锁紧环换热器进行拆卸检修中，由于内法兰螺栓与内法兰内丝扣粘结的比较紧，因此一旦在拆卸的过程中使用的力矩较大，就会出现乱丝状况，从而使得内法兰螺栓无法拆卸，最终导致内法兰也无法取出，检修工作也就很难进行下去。通常造成内法兰螺栓无法拆卸的原因主要包括这几点。首先是内法兰螺栓的头部容易出现变形，并且内法兰螺栓在受到轴向力的作用下，也容易出现变形。其次是内法兰螺栓与内法兰内丝的材质搭配不当，在工作运行过程中容易受到高温变形而咬死。最后则是因为内法兰内丝与内法兰螺栓丝扣比较长，加上丝扣一般都是细牙螺纹，一旦某个部位出现变形或错位，丝扣就很容易出现乱扣现象。

4.三合环无法取出

在螺纹锁紧环换热器中，三合环是其中的一个主要轴向承力件，如图1所示，通常在检修的过程中，需要先拆卸底部的一块，再将其它两块拆卸掉。然而三合环长期在高温高压的工作环境中，很容易与管箱表面产生氧化层，氧化层会将三合环宇凹槽之间的间隙堵死，从而让起拔作用的螺孔因为腐蚀而失去作用，最终也就导致了三合环无法取出。

图1

5.管箱密封泄漏

在对螺纹锁紧环换热器进行检修的过程中，管箱密封泄漏同样也是一个主要的问题。通常造成管箱泄漏的主要原因是垫片质量较差或压板垫片的接触面出现看损坏。当垫片压板变形过大时，就会出现传力不均二导致垫片局部没有被充分压缩，进而导致泄漏，最终也就导致了管箱密封泄漏。

三、螺纹锁紧环换热器的检修对策

1.螺纹锁紧环换热器锁紧环拆卸解决对策

螺纹锁紧环换热器的部分外圈螺栓拆卸困难，往往会让锁紧环无法正常的旋出，施工单位的强力拆卸时造成锁紧环螺纹与管箱螺纹损伤的主要因素。螺纹锁紧环换热器中螺纹锁出现损伤的另外一个原因是拆卸的专用工具在拆卸现场的操作也比较困难。一般情况下，加氢裂化高压换热器的拆卸工装紧环锁结构比较简单，并且容易调节，因此拆卸比价简单。而渣油加氢的拆卸紧环工装为悬臂式工装，这种拆卸工装虽然不需要依靠太多的辅助装备，并且调节方位比较多，但是结构却比较复杂，调节比较困难。

针对渣油加氢换热器锁紧环拆卸困难，可以通过改变外圈螺栓的结构来解决，比如与加氢裂化高压换热器相比，加氢裂化高压换热器的螺距为20mm，并且丝扣较少，螺纹分布在管箱的外侧，这样更容易确定水平方位，而渣油加氢换热器的螺纹螺距为16mm，丝扣较多，且都位于管箱的内侧，如下图2所示。另外还需要控制锁紧环与管箱之间的间隙，并及时调节好锁紧环的水平度，还可以适当的优化工装形式来解决拆卸问题。

图2

2.内法兰螺栓拆卸对策

在螺纹锁紧环换热器检修中遇到内法兰螺栓无法拆卸问题，可以采用电焊切割机或离子切割机在内法兰螺栓底部压紧管箱之间，将螺栓切割掉一小段，从中形成一个空隙，从中取出三合环与内法兰。取出后可以将切割的内法兰螺栓钻掉，再各级内法兰丝扣的具体损伤情况进行堆焊，并重新攻配螺纹。如果内法兰螺栓孔的螺纹损伤比较严重，单靠修复已经无法保证其质量时，则需要更换新的内法兰。最后还可以通过改进内法兰螺栓的结构来改善内法兰螺栓无法拆卸问题，一般的内法兰螺栓为通丝结构，可以将螺栓前部丝扣车小伟缩径光杆。另外在拆下螺柱时，可以通过手摇泵将煤油或润滑油强行注入进去，这样在内法兰螺栓丝扣的压力达到6MPa时就会冒油，进而能够对丝扣起到润滑与清洗的作用，这样对内法兰螺栓的拆卸工作都非常有利。

3.三合环取出对策

但检修螺纹锁紧环换热器无法取出三合环时，可以先用铜锤将每一块三合环敲打一遍，同时将三合槽边上的氧化层清理干净，同时采用加减丝将三合环的一端与管箱内正对端焊死连接，之后边敲打三合环边收紧加减丝，如果仍然无法将三合环取出，则再焊接一个加减丝，直到将三合环取出。当三合环出现严重变形时，则一般需要更换新的三合环。另外还可以通过改进三合环来解决三合环无法取出的问题，比如在三合环上各打上2个M22的通孔，如下图3所示。

4.改善管箱密封泄漏的对策

针对管箱密封泄漏的问题，一方面可以通过提高垫片的质量，另一方面需要严格控制压板的变形量。一般当压板的外径收缩量超过2mm或变形量在下图4中的A处或B大于10mm时，则需要更换压板。通常垫片压板出现缩径的原因大都是管箱与压板的材料差异所致，在工作运行过程中受热膨胀就会出现差异，进而导致了压板出现缩径。在锁紧环安装好后，可以先将外圈螺栓对角上紧，这样可以防止垫片压板翘曲，进而造成压板与垫片的脱落。同时可以在规定的力矩下降外圈螺栓上紧，以保证垫片的压缩量到位。

图3

图4

四、结语

螺纹锁紧环换热器是如今工业生产中的主要部件，并且我国采用螺纹锁紧环换热器的制造工艺也已经逐渐成熟，通过螺纹锁紧环换热器所制造的产品质量也比较稳定。螺纹锁紧环换热器相比于传统的换热器而言，虽然有更多的优点，但因为其结构与装配比较复杂，导致在对螺纹锁紧环换热器进行检修的过程中出现了许多的问题。通过本文的分析可以了解到，在对螺纹锁紧环换热器进行检修的过程中，对各种零部件的拆卸一般都比较困难，对此本文提出了一些相应的解决对策，希望对螺纹锁紧环换热器的检修工作有所帮助，同时也希望我国的制造单位与设计单位能够重视螺纹锁紧环换热器在检修中遇到的问题，对螺纹锁紧环换热器进行进一步的优化与研发。

Main Problems in Screw Locking Heat Exchanger Overhaul and the Countermeasures

Kuang Ronghua
(Jiujiang Jian’an Petrochemical Engineering co., LTD, Jiangxi,332004)

In the process of industrial production, generally, the hydrocracking unit and residue hydrodesulfurization unit adopt the screw loc king heat exchanger,which has a more complex structure, and many internal components and once the malfunction appears, it will bring great difficul ty to the maintenance and repair work.This article mainly analyzes several main problems in the process of maintenance and repair for screw locking heat exchanger and puts forward the corresponding countermeasures.

screw locking heat exchanger；malfunction；countermeasure

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况荣华（1988～），男，九江检安石化工程有限公司，研究方向：机械设计及其自动化。