加氢装置高压换热器在检修过程中的问题

【摘要】结合加氢装置高压换热器中常用的一种螺纹锁紧环换热器的检修，着重分析了高压换热器检修中存在的主要问题，并针对问题提出了相应解决方法，方便以后高压换热器的拆检。

【关键词】加氢装置 高压换热器 检修

1 前言

国内外大型炼油企业在高压加氢装置中均采用一种螺纹锁紧环型式的换热器。它不仅具有耐高温、耐高压、结构紧凑、泄漏点少及密封可靠的特点，而且还具有设备占地面积小、节约材料的优点。这种换热器在操作运行过程中，如果出现了泄漏现象，不需要停车，只需紧固内外压紧螺栓即可达到密封效果。但这种换热器的结构比较复杂，内构件多，装配复杂，拆装需要借助专用工装。本文针对某加氢装置高压换热器在检修过程中存在的问题进行阐述，并提出解决方法。

2 高压螺纹锁紧环换热器结构和原理

2.1 结构简图如下

螺纹锁紧环换热器的管板置于管箱筒体内，管箱压盖由螺纹承压环固定，筒体上的开孔采用整体补强结构，管束采用U型管结构可以减少密封点，管程和壳程介质是纯逆向流动，壳程的密封是通过紧固内圈压紧螺栓―内压杆―内压圈―压环―顶压螺栓―分合环―管箱内筒―盘根压环I―盘根―盘根压环II―管板―垫片的顺序逐渐进行传递至压紧，从而保证设备的密封性；管程密封是通过紧固外圈压紧螺栓―外压杆―外压圈―密封盘―外密封垫圈的顺序逐渐进行传递至压紧，从而保证设备的密封性。此结构特点是管程由内压引起的轴向力通过管箱盖板、螺纹承压环、管箱本体、管束承受；壳程由内压引起的轴向力通过管板、管箱内套筒、分合环、顶压螺栓及壳体本体承受。

2.2 特点

壳程压力的传递过程：管板两侧压差产生的轴向力，由管板通过分程隔板套圈、内法兰螺栓、内法兰、四合环、内套筒传递给管箱。

壳程密封结构：由壳程垫片、管板、分程隔板套圈和内法兰螺栓所组成。调节内法兰螺栓，可控制密封面比压。为使管程和壳程之间不串漏，密封垫片应充分压紧，要达到密封所需的压紧力，其方法是在安装时用内法兰螺栓第一次压紧，待操作过程中发现有内漏现象时上紧内圈螺栓即可达到密封。可控制密封面比压。为使管程和壳程之间不串漏，密封垫片应

管程压力的传递过程：管程内的压力所产生的轴向力，由管箱盖板通过螺纹锁紧环的外螺纹和管箱的内螺纹啮合，传递给管箱体。

管程密封结构：由管箱垫片、垫片压板、外圈压环、外圈压紧螺栓、管箱盖板所组成。调节外圈螺栓的力矩，密封比压随着改变，从而达到控制密封的目的。

3 检修和运行中的问题及解决方法

3.1 螺纹损伤

高压换热器承压环无法自由旋转，为保证装置的检修施工进度，施工单位对承压环进行了较大力矩的强制拆卸，承压环旋出后，发现其螺纹及管箱的螺纹均有不同程度的划痕。螺纹损伤严重，从损伤的形貌看，系拉伤或划伤，部分螺纹牙扣可见明显凹坑及毛刺，部分螺纹已出现划伤引起的材料流失。

原因分析：

部分外圈压紧螺栓无法拆卸，致使承压环不能自由旋出；

螺纹丝扣较长，如某一部分有杂物或出现变形，就会出现卡涩现象；

承压环直径大，偏重，专用拆卸工具现场操作较难，加上人为调节、测量误差，致使承压环与壳体在拆卸过程中不能一直保持较好的同心度和垂直度。

处理方法：

可在管箱壳体外包上电加热器加热使壳体膨胀，或在专用松紧杆上用千斤顶助力；

当承压环旋出和旋进过程中发现有意外卡滞现象时，要及时查找原因，调整同心。可进行几次正反旋动，并加油，以消除毛刺如果卡滞越来越严重，在适当提高承压环外圈上的力还不能松动时，要重新加热壳体并在允许范围内适当提高加热温度，使壳体膨胀，再旋出；如果仍然不能旋出，可将承压环外圈上的力增加，直至旋出。

3.2 内外圈压紧螺栓无法拆卸

在拆卸时，发现外圈螺栓均有旋不动的现象，螺栓螺纹与承压环螺纹发生粘结，拆卸极为困难，即使注入大量的松锈剂，承压环上仍有螺栓拆不动。在承压环拆下后对旋不动的螺栓进行强扭矩拆卸，拆下后螺栓底部螺纹的咬合面有明显的伤痕。

原因分析：

管箱内件和管箱、壳体材质搭配不当，在高温作用下变形咬死；

螺纹摩擦副丝扣较长，加上所配丝扣是细牙螺纹，只要某一处出现变形或错位，或者在上紧不畅的情况下加大扭矩，使丝扣出现乱扣现象。

处理方法：

为防止回装时螺栓拧不进去及拧乱丝扣现象的发生，在回装螺栓之前，需将每个螺栓孔用丝攻重新处理一遍，直到所有螺栓出入自如；

对于拧不下或者拧断的螺栓，可用钻机打掉，然后根据丝扣的损坏情况，进行堆焊或者重新攻丝。

4 意见和结论

在安装过程中应装配时要及时调整装入件的重心及中心轴与设备轴线的同心度，稍有卡住的迹象应及时检查调整，如卡住现象有严重的趋势，应果断退出后再重新安装。

在管束的拆装过程中，要使用专门的工具并确保各零部件都能正确安装到位。

垫片要放正，弹性石墨要有足够的密度，必要时要在弹性垫片两侧增设挡环，阻止弹性石墨被挤出，螺栓、螺孔的螺纹都要清理干净，涂抹高温抗咬死剂以便拆卸。

换热器的安装时每圈螺栓必须对称上紧，并且按上紧扭矩的50%，80%，100%上紧，以确保垫片受力均匀。