專利名稱：高壓高酸性天然氣用不可拆無檢查孔的鎳基合金換熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于換熱器技術(shù)領(lǐng)域，特別是提供了一種高壓高酸性天然氣用不可拆無檢查孔的鎳基合金換熱器。
背景技術(shù)：
自在川東北地區(qū)達(dá)州宣漢縣境內(nèi)發(fā)現(xiàn)國(guó)內(nèi)規(guī)模最大的整裝海相氣田——普光氣田后，國(guó)家將以達(dá)州為中心的川氣東送工程列為國(guó)家“十一五”重點(diǎn)工程，四川省將達(dá)州天然氣能源化工基地建設(shè)列入了“十一五”重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，達(dá)州市政府提出了未來5年建成中國(guó)西部天然氣能源化工基地的目標(biāo)，并推出了普光氣田相關(guān)的天然氣產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目和配套項(xiàng)目。為進(jìn)行項(xiàng)目開發(fā)，中國(guó)石化籌建了高酸性氣體現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)室，通過特殊設(shè)計(jì)的撬裝設(shè)備，完成模擬井筒、地面集輸?shù)榷喾N實(shí)際生產(chǎn)條件下，試驗(yàn)管內(nèi)的各種腐蝕、硫沉積及水合物的動(dòng)態(tài)測(cè)試數(shù)據(jù)。我公司承接了該實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的主要設(shè)備的設(shè)計(jì)和制造，該換熱器就是其中的一種撬裝設(shè)備，針對(duì)普光氣田儲(chǔ)量豐度高、氣藏壓力高、硫化氫及二氧化碳含量高、氣藏埋藏深的特點(diǎn)，我公司設(shè)計(jì)了該實(shí)用新型高壓高酸性天然氣用不可拆無檢查孔的鎳基合金換熱器，高壓高酸性天然氣經(jīng)過該換熱器加熱升溫或制冷降溫，再進(jìn)行節(jié)流調(diào)壓達(dá)到井筒管、集輸管所需的壓力和溫度，測(cè)試出高壓高酸性天然氣在模擬實(shí)際工況下的關(guān)鍵技術(shù)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵設(shè)備及材料的優(yōu)選研究。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種高壓高酸性天然氣用不可拆無檢查孔的鎳基合金換熱器，解決高壓高酸性天然氣加熱升溫或制冷降溫的模擬實(shí)況，實(shí)現(xiàn)提供高壓高酸性天然氣在試驗(yàn)管內(nèi)對(duì)鎳基合金材料的腐蝕、硫沉積及水合物等關(guān)鍵技術(shù)數(shù)據(jù)。并且此換熱器結(jié)構(gòu)合理、成本低、耐高壓高酸性天然氣產(chǎn)生的晶間腐蝕、安全性高。本發(fā)明包括接管法蘭、橢圓封頭、管箱短節(jié)、擋板、管板、接管、法蘭、折流板、筒體、 膨脹節(jié)、定距管、拉桿、墊圈、螺母、鞍座、換熱管。第一筒體9、膨脹節(jié)10、第二筒體13組焊成殼程)筒體，殼程筒體焊上第一接管6、第一法蘭7、第二接管22、第二法蘭23，殼程筒體前端與第一管板5相焊，在第一管板5的殼程側(cè)裝上第一拉桿15、第二拉桿18、第一定距管
11、第二定距管14、第三定距管25、第四定距管26、第一折流板8、第二折流板12、墊圈16、 螺母17，殼程筒體后端再與第二管板20相焊，組成殼程；穿上換熱管24 ;第一接管法蘭I、 橢圓封頭2、管箱短節(jié)3、擋板4、第一管板5、第二接管法蘭19、第二管板20組焊成前后管箱，前后管箱與換熱管24組成管程；構(gòu)成換熱器，換熱器用鞍座21支撐固定。第一接管法蘭I、第二接管法蘭19采用UNS N08825IV(IV級(jí)鎳基合金鍛件)，橢圓封頭2、管箱短節(jié)3、第一管板5、第二管板20采用16Mn IV在管程(術(shù)語)內(nèi)表面?zhèn)榷押?5mm625 (鎳基合金)，換熱管24采用UNS N08825無縫管(鎳基合金管)，擋板4采用UNS N08825II (II級(jí)鎳基合金鍛件)。橢圓封頭2與管箱短節(jié)3采用雙面焊接，管箱短節(jié)3與第一管板5、第二管板20采用氬弧焊打底的單面封口焊接，形成封死的無檢查孔的鎳基合金內(nèi)腔。第一接管法蘭I、第二接管法蘭19與管箱采用全熔透的插焊連接，進(jìn)出口第一接管法蘭I布置在軸向，排污口第二接管法蘭19布置在底部，換熱管24的氣體入口前設(shè)置防沖擋板4，擋板4與管箱采用焊接連接。擋板4采用帶雙對(duì)稱缺口的弓形板式結(jié)構(gòu)，其上的孔采用圓形均布，孔與缺口的面積總和近等于但不高于換熱管的內(nèi)流通面積總和。第一接管法蘭I、第二接管法蘭19采用環(huán)連接密封面。換熱管24采用強(qiáng)度焊加貼賬與第一管板5、第二管板20連接，強(qiáng)度焊加貼賬的強(qiáng)度焊坡口深度為3mm。殼程設(shè)置膨脹節(jié)10，膨脹節(jié)(10)采用06Crl9Nil0 ;第一管板5、第二管板20在殼程側(cè)帶凸肩，殼程筒體與第一管板5、第二管板20采用對(duì)焊連接，折流板采用拉桿、定距管結(jié)構(gòu)固定，第一拉桿15、第二拉桿18與第一管板5為螺紋連接,進(jìn)出口第一接管6、第一法蘭7布置在兩側(cè)，排污口第二接管22、第二法蘭23布置在近于中間。管箱短節(jié)3與橢圓封頭2、第一管板5、第二管板20的環(huán)焊縫進(jìn)行消除應(yīng)力的熱處理，高壓差管接頭的試壓通過兩道焊接+兩次表面檢測(cè)+兩次氨滲漏+氦質(zhì)譜檢漏來保證。管程的高壓高酸性天然氣從前端管箱流向后端管箱，殼程介質(zhì)從后端流向前端， 兩種介質(zhì)逆向流動(dòng)，充分接觸，形成熱交換。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于I、管程內(nèi)腔表面采用N08825和625 (鎳基合金堆焊層)，耐高壓高酸性天然氣腐蝕。2、管箱端蓋采用橢圓封頭，管箱與管板采用焊接，形成一個(gè)封死的腔，不可拆又無檢查孔、泄漏點(diǎn)少，安全性高。3、管箱封頭、短節(jié)、管板采用16Mn鍛件堆焊5mm625(鎳基合金)既能滿足高壓下的強(qiáng)度要求，又能滿足耐腐蝕要求，成本大大降低。4、設(shè)置防沖擋板(4)，既防止天然氣直接沖蝕換熱管，又能防止硫化物在換熱管入口處堆積，提高了換熱器的使用壽命。5、第一接管法蘭I、第二接管法蘭19采用環(huán)連接密封面，適宜高壓高酸性氣體，密封性好。6.換熱管與管板采用強(qiáng)度焊加貼賬連接，既滿足管、殼程的高壓差產(chǎn)生的拉脫強(qiáng)度，又能增加密封性，防止高壓高酸性天然氣對(duì)管板產(chǎn)生間隙腐蝕，結(jié)構(gòu)適用，合理。7、殼程設(shè)置膨脹節(jié)，能降低溫差產(chǎn)生的管子應(yīng)力和換熱管與管板的拉脫應(yīng)力，適于溫差大的場(chǎng)合。8、殼程筒體與管板采用對(duì)焊結(jié)構(gòu)，密封性好，滿足易燃、易爆、有毒介質(zhì)的要求。9、折流板按近于標(biāo)準(zhǔn)要求的最大無支撐跨距布置，殼程介質(zhì)折流次數(shù)多，且管程介質(zhì)與殼程介質(zhì)逆向流動(dòng)，熱交換充分，換熱效率高。以上發(fā)明不僅結(jié)構(gòu)合理、安全性高、成本低、耐高壓高酸性天然氣腐蝕，而且滿足了換熱和預(yù)期壽命要求，實(shí)現(xiàn)了高壓高酸性天然氣的模擬實(shí)況。


圖I是本發(fā)明的裝配示意圖。其中，第一接管法蘭I、橢圓封頭2、管箱短節(jié)3、擋板4、第一管板5、第一接管6、第一法蘭7、第一折流板8、第一筒體9、膨脹節(jié)10、第一定距管11、第二折流板12、第二筒體13、第二定距管14、第一拉桿15、墊圈16、螺母17、第二拉桿
18、第二接管法蘭19、第二管板20、鞍座21、第二接管22、第二法蘭23、換熱管24、第三定距管25、第四定距管26。圖2為圖I的A-A剖視圖。圖3為換熱管與管板的連接祥圖。圖4為擋板4的示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明包括第一接管法蘭I、橢圓封頭2、管箱短節(jié)3、擋板4、第一管板5、第一接管
6、第一法蘭7、第一折流板8、第一筒體9、膨脹節(jié)10、第一定距管11、第二折流板12、第二筒體13、第二定距管14、第一拉桿15、墊圈16、螺母17、第二拉桿18、第二接管法蘭19、第二管板20、鞍座21、第二接管22、第二法蘭23、換熱管24、第三定距管25、第四定距管26。第一筒體9、膨脹節(jié)10、第二筒體13組焊成殼程筒體，殼程筒體焊上第一接管6、第一法蘭7、第二接管22、第二法蘭23，殼程筒體前端與第一管板5相焊，在第一管板5的殼程側(cè)裝上第一拉桿15、第二拉桿18、第一定距管11、第二定距管14、第三定距管25、第四定距管26、第一折流板8、第二折流板12、墊圈16、螺母17，殼程筒體后端再與第二管板20相焊組成殼程， 穿上換熱管24 ;第一接管法蘭I、橢圓封頭2、管箱短節(jié)3、擋板4、第一管板5、第二接管法蘭
19、第二管板20組焊成前后管箱，前后管箱與換熱管24組成管程；構(gòu)成換熱器，換熱器用鞍座21支撐固定。橢圓封頭2、管箱短節(jié)3、第一管板5、第二管板20采用16Mn IV鍛件，在內(nèi)表面堆焊5mm625 (鎳基合金)，換熱管24采用UNS N08825無縫管，防沖擋板4采用UNS N08825, 第一接管法蘭I、第二接管法蘭19采用UNS N08825IV，形成內(nèi)腔為N08825材質(zhì)的管程。管箱短節(jié)3與第一管板5采用氬弧焊打底的封口焊，第一接管法蘭I在軸向、第二接管法蘭19 在底部與管箱采用插焊連接，擋板4與管箱短節(jié)3焊接固定，換熱管24與第一管板5、第二管板20采用強(qiáng)度焊加貼賬連接，強(qiáng)度焊坡口深度為3mm。膨脹節(jié)10采用06Crl9Nil0，第一管板5、第二管板20在殼程側(cè)帶凸肩，殼程筒體后端與第二管板20為氬弧焊打底的封口焊，進(jìn)出口第一接管6、第一法蘭7采用鍛件根據(jù)介質(zhì)的狀態(tài)設(shè)置在殼程的兩端，第二接管22、第二法蘭23采用鍛件根據(jù)介質(zhì)的狀態(tài)設(shè)置在殼程近于中間位置，第一折流板8、第二折流板12、第一拉桿15、第二拉桿18、第一定距管11、 第二定距管14、第三定距管25、第四定距管26、墊圈16、螺母17形成拉桿、定距管結(jié)構(gòu)。管箱筒體、封頭上開孔及坡口加工應(yīng)采用機(jī)械加工的方法，若采用切割的方法， 切割邊緣和坡口仍應(yīng)采用機(jī)械方法加工并去除污染層，坡口表面應(yīng)進(jìn)行滲透檢測(cè)，按JB/ T4730. 5-2005中規(guī)定的I級(jí)合格，鎳基合金材料上不應(yīng)打硬印標(biāo)記，焊縫外不應(yīng)有打弧點(diǎn)。 管程的堆焊、對(duì)接及角接焊縫的焊接均應(yīng)按評(píng)定合格的焊接工藝進(jìn)行施焊，管程的鎳基堆焊層、UNS N08825鍛件、UNS N08825換熱管、焊接材料及角接、對(duì)接接頭的內(nèi)表面應(yīng)進(jìn)行晶間腐蝕敏感性檢驗(yàn)。管箱短節(jié)與橢圓封頭、管板的環(huán)焊縫進(jìn)行消除應(yīng)力的熱處理。所有A、B 類焊接接頭應(yīng)進(jìn)行100%射線檢測(cè)，按JB/T4730. 2-2005《承壓設(shè)備無損檢測(cè)》的規(guī)定，技術(shù)等級(jí)不低于AB級(jí)，合格級(jí)別不低于II級(jí)。管程的鎳基合金焊接接頭表面、堆焊層表面、UNS N08825IV接管法蘭及配對(duì)法蘭表面、材料表面的焊補(bǔ)焊縫、及卡具、拉筋等臨時(shí)固定連接焊縫拆除后的焊痕表面應(yīng)進(jìn)行滲透檢測(cè)，按JB/T4730. 5-2005中規(guī)定的I級(jí)合格。換熱管穿管前應(yīng)逐根進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，換熱管與管板的焊接接頭采用雙道焊接，第一道焊道全部焊接完畢后進(jìn)行滲透檢測(cè)，按JB/T4730. 5-2005中規(guī)定的I級(jí)合格，合格后以O(shè). 7MPa含氨體積濃度為I %的壓縮空氣進(jìn)行氨滲漏檢測(cè)，以酚酞試劑不變色為合格。氨滲漏檢測(cè)合格后再焊接第二道焊縫，焊接完成后按照上述同樣要求進(jìn)行滲透檢測(cè)，合格后進(jìn)行管頭賬接。脹管完畢殼程進(jìn)行水壓試驗(yàn)，水壓試驗(yàn)合格后風(fēng)干，以設(shè)計(jì)壓力同樣的方法進(jìn)行氨滲漏檢測(cè)，氨滲漏檢測(cè)合格后進(jìn)行氦質(zhì)譜檢漏，漏氣速率< lX10-5/Pa.m3//s為合格。設(shè)備制作完畢，管程進(jìn)行水壓試驗(yàn)。水壓試驗(yàn)合格后風(fēng)干，對(duì)焊接接頭表面進(jìn)行滲透檢測(cè)，按JB/T4730. 5-2005 中規(guī)定的I級(jí)合格，合格后管程進(jìn)行氣密試驗(yàn)。該發(fā)明全部檢驗(yàn)合格后，管程的高壓高酸性天然氣從前端管箱流向后端管箱，殼程介質(zhì)從后端流向前端，兩種介質(zhì)逆向流動(dòng)，充分接觸，形成熱交換。
權(quán)利要求
1.一種高壓高酸性天然氣用不可拆無檢查孔的鎳基合金換熱器，包括接管法蘭、橢圓封頭、管箱短節(jié)、擋板、管板、接管、法蘭、折流板、筒體、膨脹節(jié)、定距管、拉桿、墊圈、螺母、鞍座、換熱管；其特征在于，第一筒體(9)、膨脹節(jié)(10)、第二筒體(13)組焊成殼程筒體，殼程筒體焊上第一接管￠)、第一法蘭(7)、第二接管(22)、第二法蘭(230，殼程筒體前端與第一管板(5)相焊，在第一管板5的殼程側(cè)裝上第一拉桿(15)、第二拉桿(18)、第一定距管(11)、第二定距管(14)、第三定距管(25)、第四定距管(26)、第一折流板(80、第二折流板(12)、墊圈(16)、螺母(17)，殼程筒體后端再與第二管板(20)相焊組成殼程，穿上換熱管(24);第一接管法蘭(10)、橢圓封頭(2)、管箱短節(jié)(3)、擋板(4)、第一管板(5)、第二接管法蘭(19)、第二管板(20)組焊成前后管箱，前后管箱與換熱管(24)組成管程；構(gòu)成換熱器，換熱器用鞍座(21)支撐固定。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的換熱器，其特征在于，第一接管法蘭(I)、第二接管法蘭(19) 采用UNS N08825IV，橢圓封頭(2)、管箱短節(jié)(3)、第一管板(5)、第二管板(20)采用16Mn IV在管程內(nèi)表面?zhèn)榷押?mm625鎳基合金，換熱管24采用UNS N08825無縫管，擋板4采用 UNS N08825IL·
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的換熱器，其特征在于，橢圓封頭(2)與管箱短節(jié)(3)采用雙面焊接，管箱短節(jié)(3)與第一管板(5)、第二管板(20)采用氬弧焊打底的單面封口焊接，形成封死的無檢查孔的鎳基合金內(nèi)腔。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的換熱器，其特征在于，第一接管法蘭(I)、第二接管法蘭(19) 與管箱采用全熔透的插焊連接，進(jìn)出口第一接管法蘭(I)布置在軸向，排污口第二接管法蘭(19)布置在底部，換熱管(24)的氣體入口前設(shè)置防沖擋板(4)，擋板(4)與管箱采用焊接連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的換熱器，其特征在于，擋板(4)采用帶雙對(duì)稱缺口的弓形板式結(jié)構(gòu)，擋板(4)上的孔采用圓形均布。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的換熱器，其特征在于，第一接管法蘭(I)、第二接管法蘭(19) 采用環(huán)連接密封面。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的換熱器，其特征在于，換熱管(24)采用強(qiáng)度焊加貼賬與第一管板(5)、第二管板(20)連接，強(qiáng)度焊加貼賬的強(qiáng)度焊坡口深度為3mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的換熱器，其特征在于，殼程設(shè)置膨脹節(jié)(10)，膨脹節(jié)(10)采用06Crl9Nil0 ;第一管板(5)、第二管板(20)在殼程側(cè)帶凸肩，殼程筒體與第一管板(5) 為對(duì)焊連接，與第二管板(20)為氬弧焊打底的封口焊，折流板與換熱管為定距管加拉桿結(jié)構(gòu)，第一拉桿(15)、第二拉桿(18)與第一管板(5)為螺紋連接，進(jìn)出口第一接管￠)、第一法蘭(7)布置在兩側(cè)，排污口第二接管(22)、第二法蘭(23)布置在近于中間。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的換熱器，其特征在于，管箱短節(jié)(3)與橢圓封頭(2)、第一管板(5)、第二管板(20)的環(huán)焊縫進(jìn)行消除應(yīng)力的熱處理，
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的換熱器，其特征在于，管程用于高壓高酸性天然氣介質(zhì)，殼程用于高溫導(dǎo)熱油或乙二醇。
全文摘要
一種高壓高酸性天然氣用不可拆無檢查孔的鎳基合金換熱器，屬于換熱器技術(shù)領(lǐng)域，包括接管法蘭、橢圓封頭、管箱短節(jié)、擋板、管板、接管、法蘭、折流板、筒體、膨脹節(jié)、定距管、拉桿、墊圈、螺母、鞍座、換熱管。優(yōu)點(diǎn)在于，解決通過該換熱器的加熱升溫或制冷降溫來模擬高壓高酸性天然氣在井筒、地面集輸?shù)榷喾N實(shí)際生產(chǎn)條件的實(shí)況，實(shí)現(xiàn)提供高酸性天然氣在試驗(yàn)管內(nèi)對(duì)鎳基合金材料的腐蝕、硫沉積及水合物等關(guān)鍵技術(shù)的測(cè)試數(shù)據(jù)。此換熱器結(jié)構(gòu)合理、成本低、耐高酸性天然氣晶間腐蝕、密封性好、安全性高。
文檔編號(hào)F28F9/18GK102607301SQ20121005202
公開日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月1日
發(fā)明者宋富強(qiáng), 張娟, 楊彬, 武常生, 王國(guó)強(qiáng), 王玉輝, 田士華, 趙翠釵, 陳英加 申請(qǐng)人:新興能源裝備股份有限公司