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1、横管式煤气初冷器制作安装工法河北建工集团有限责任公司河北省安装工程公司1、前言122、工法特点133、适用范围134、工艺原理135、施工工艺流程和操作要点166、材料与设备247、质量控制288、安全措施299、环境保护措施3010、效益分析3111、应用实例321、前言1.0.1 横管式煤气冷却器，是冶金焦化及化工行业用来冷却热气体的设 备，按作用分有煤气初冷器、煤气终冷器等。横管式煤气冷却器为矩形箱 体结构，换热管为横向排列，换热管与管板连接形式主要有强度胀接、焊 接、贴胀+焊接、焊接+贴胀等形式，因该设备体型庞大，在制作安装中具 有一定的特殊性,其工艺性能和制作质量的优劣对煤气冷却性能
2、起着关键的 作用。1.0.2 上世纪 90 初年代，随着钢铁行业的快速发展，带动了炼焦企业的 扩张，煤气冷却器得到了普遍采用，我单位作为国内焦化设计的权威鞍 山焦耐院指定的煤气冷却器制作厂家之一，承接了数十套煤气初冷器和煤 气终冷器的制作任务。随着工艺的不断改进和优化，实现了质量更好、速 度更快、成本更低的成套制作技术，由此形成的横管式煤气初冷器制作 安装工法1992年被批准为国家级工法，工法号为YJGF52-92。1.0.3 煤气冷却器制作安装工法，通过在山西焦化、河津阳光焦化、忻 州禹王焦化、邢台建滔焦化等工程中的应用，取得了明显的经济效益和社 会效益。近几年在制作实践中技术人员不断探索，
3、在管孔加工、管孔检验 管箱盖制作、换热管打磨、胀管等方面又进行了多项重大技术改进，突出 了节能环保和新技术应用，经过在工程实践中应用，证明该工艺更加合理 效率更高、施工组织更严密。 2005 年在建滔焦化三台横管式煤气横冷器制 作安装中采用了该施工工艺，获得了巨大成功，取得了施工质量好、工期 短、经济效益显著的良好效果。该工法的关键技术已经经过河北省建设厅 有关专家的技术鉴定，科技查新无同类报道。2、工法特点2.0.1 改进后的工法，管箱盖的制作采用无焊缝制作工艺，从根本上避 免了因焊缝缺陷带来的安全和质量隐患。与传统的施工方法比较，减少了 劳动力和施工机具消耗，避免了材料消耗和焊接环节，有效
4、地降低了制作 成本，提高产品质量。2.0.2 换热管管端的打磨处理，采用自制的打磨机械。与传统的施工方 法比较，大幅度提高了打磨速度，磨面更加均匀，降低了劳动强度，操作 更加安全，缩短了制作周期。2.0.3 在安装中采用自动控制电动胀管技术，既加快了施工进度，又保 证了安装质量以及施工人员和设备的安全，同时降低了施工综合成本。2.0.4 工法中增加了一些专用机具，这些工装可以反复利用，降低了成 本。2.0.5 该工法应用提高了制作安装质量，减少产品的质量隐患，从顾客 满意度反馈的信息来看，证实该工法的应用明显地延长了产品的使用寿命。3、适用范围该工法主要适用对象为焦化行业中的横管式煤气冷却器，
5、象煤气初冷 器、煤气终冷器等产品的制造安装，也可用于其他行业类似结构、功能的 产品的制造安装。4、工艺原理4.0.1 采用钻模法钻孔技术1）在管板制作加工中，传统的方法是管板拼接成块后，先进行换热管 孔的定位画线，经与图纸检查核对画线位置正确无误后，为避免直接按图纸尺寸钻孔发生振动导致钻偏，先进行小孔的定位钻孔，通常钻1622的 孔，然后再按照图纸尺寸进行钻孔。钻孔后进行铰孔，使孔壁粗糙度达到 图纸对换热管胀接的要求。2、该工法采用制作钻模进行钻孔的方法，由于大多数横冷器设计的管 孔尺寸、管孔布置和间距相同，钻模可以重复使用，钻模结构见图 4.0.1。 将钻模按照图纸定位检查合格后，就可直接按
6、照图纸尺寸进行钻孔，钻孔 采用钻-铰一体化刀具，刀具前端为钻头，钻头后为绞刀，钻孔、铰孔在一 个工序完成。整个制作过程省去了画线、钻定位孔、铰孔三道工序，因管 孔数量很大，非常明显地缩短了制作时间，制作成本也大大降低。-匚戸甘耶土:忖笊士农甘j汁吗;才t t i A F/AfA:*ra1 | |SM+0.050钻模套A-A技术要求：1相邻两孔中心距偏差为0.15mm，允 许有15%相邻两孔中心距偏差为0.2mm。2.任意两孔中心距偏差为0.3mm。3要求自上、中心线延长 至边沿有明显痕迹做定位线用。-i- i-.i- i-i- i-i- i-i- i-i-i-i-i-L-r-i-i-i-i i
7、. i i. i-i j 0 _.建宙一息日迫辻总血氾肉耸边过血旳壬UWi迫二 _+1i-rl*4廿tT.汁）Li 二才绘猊i-.tritt4矢叶戸妃4160 中炉冲呼寧护尹存口平口口怦 WT 1丿卜P卜卜卜卜 1丿卜舁卜卜卜“ I 1T1 r-1卜HrrO?40 80-|叫卜401600初冷器钻模图图4.0.1钻模图4.0.2采用无焊缝管箱盖制作技术1、以往管箱盖半圆形封头的制作是按照图纸尺寸放样下料卷圆后，两 端平斜面和中间弧面段用电焊进行拼接，拼接后对焊缝进行无损检测，对 焊缝存在缺陷部位进行返修直到合格为止。2、该工法采用提前制作压制胎具，将放样下料的钢板在煤气加热炉内 加热到预定温度
8、，然后用油压机进行热压成型，和传统方法比较，制作时 间基本相同，劳动力成本和材料成本明显减少，也减少了无损探伤费用。 从使用效果比较，该工法制作的管箱盖外形美观，避免了管箱盖焊缝本身 缺陷带来的质量和安全隐患，使用周期明显延长。4.0.3 研制并使用了管端专用打磨机1、以往换热管管端除锈采用手工砂布除锈或手持式磨光机除锈，效率 较低，并且多人同时操作，飞扬的粉尘不易进行控制，对操作者和周围环 境均产生不利影响。2、该工法采用自制专用磨光机除锈，将换热管夹住后，开启电动机， 手动推拉磨光机，通过重锤的离心力作用，将磨块紧紧贴在换热管表面， 同时旋转发生摩擦，可两端同时进行打磨，在很短时间内将管端
9、表面打磨 到胀接要求，效率较高，见下图 4.0.3。由于工作点较为集中，可以搭设操 作棚，采取一定的除尘设施，有利保护环境和操作人员的健康。4.0.4 胀管方式进行了改进1、通常图纸设计以强度胀接、贴胀+焊接、焊接+贴胀 3 种形式为主， 传统方法用手动胀管方式胀管，对 DN50 的换热管，采用含 5 个胀珠的直 筒式胀管器进行胀接。操作时人工持力矩扳手均匀用力旋转中心杆，由于 胀管器的胀珠与管子之间有着一定的旋转角，使得胀管器在旋转的同时沿 着管子的轴线向前，加之胀管器前细后粗，使被胀管子在胀珠的滚动中逐 渐被胀开，与管板孔壁紧密相接。操作时因为是高空作业，费时费力，效 率较低。2、改进后的
10、工法采用电动胀管机进行胀管，随着胀管器的不断扩张， 胀管机所提供的转距也随之增大，胀管机的电机电流也随之增大，经过数 字控制仪对电流的采样，放大模数转换，数字显示实际时的工作电流，经 比较器与预先设定的胀管值比较，到达设定值时控制仪控制电机自动停转 通过使用数显控制仪，力矩控制精确，能进行批量胀管，且能够保证所有 管头胀管率（胀管程度）的完全一致。具有操作方便控制准确、工作效率高等 优点，保证高质量、高效率的完成横冷器的横管胀接工作。5、施工工艺流程及操作要点5.1 施工工艺流程施工程序的安排应首先完成横冷器分段壳体预制，管箱预制，换热管 与管板模拟胀接试验，再进行现场吊车分段正装，换热管与管
11、板胀接，壳 体气密性试验，管程水压试验。上述关键工序的施工应严格执行施工工艺 精心组织施工，严格保证施工质量，而对于其他一些重要工序的施工也应 严格按设计要求进行，保证施工质量。各工序的施工应依质量、工期要求 现场条件、结合本公司的实际情况，综合考虑进行安排协调，多点作业，穿插施工，以提高工作效率，降低施工消耗，缩短施工工期。其施工工艺流程见下图。I管板焊缝无损探伤I管箱法兰无损探伤焊缝返修是否是否合格是换热管水压试验壳体焊缝无损探伤是否合格管箱盖法兰无损探伤是是否焊缝返修I7*焊缝返修否- 胀管处理是否合格否淘汰退货焊缝返修I否是否合格厘施工准备工程竣工管箱盖法兰密封面加工管箱盖法兰与盖板组
12、对管箱法兰密封面加工焊缝返修I管箱法兰与短节组对换热管穿、胀、焊管L密封面处理.否H或焊缝返修侧板焊缝无损探伤I管箱盖板热压成型管箱盖法兰制作4管程水压试验転壳体分段组装管板下料刨边管板下料刨边管箱安装焊接4壳程气密试验管箱法兰制作壳体分段吊装焊缝除锈补漆换热管打磨I焊缝热处理*1管箱盖安装I各段预组装管板钻铰孔扁钢刨边焊缝返修侧板拼接管板拼接胎具制作扁钢刨边5.2 施工操作要点5.2.1 横冷器分段壳体制作1、管、侧板组焊1）管、侧板按排版编号、尺寸采用自动切割下料，下料对板进行刨边、 加工焊缝坡口，按图纸要求的坡口角度、组对间隙进行组对拼焊，为保证 焊接质量、加快进度及外形美观，采用埋弧自
13、动焊双面焊接。2）管、侧板拼焊后按图纸要求对焊缝进行无损探伤，然后对管、侧板 按图纸要求进行调平。调平方法可用龙门架和千斤顶搭配进行。2、管板胀接孔、管箱螺栓孔加工1）钻模加工施工前按图纸规定制作钻模，其加工精度应高于图纸要求，以保证管 箱与管板安装的互换性。2）管板胀接孔加工管板胀接孔的加工，采用钻、绞一次成孔这一道工序，提前设计制备 钻铰共用刀具，要保证胀接孔的直径、椭圆度、不柱度、内壁粗糙度和管 桥尺寸符合图纸、标准要求。管板孔加工完成，经检验符合要求后，要涂 油脂防锈，避免影响胀接质量。3）管箱螺栓孔加工管箱法兰、管箱盖法兰螺栓孔的加工，按图纸给定的尺寸宜采用钻模 进行，以保证管箱法兰
14、、管箱盖法兰螺栓孔的一致性和互换性。4）标记管板钻孔完成后，要按图纸和方案规定的排版顺序在规定的位置用油 漆或用钢印打好字头，管板的正反面和上下方向要校对正确，并用醒目的 油漆画出方框标注，以免用错。3 、分段壳体组焊1）首先校对管板、侧板的尺寸、对角线是否正确，然后按分段顺序号 将管板、侧板依次放置在组对平台上进行组对拼接。焊接之前先在壳体内 的四角点焊三角定位板，其间距、定位板大小则根据结构设计型式而定。 焊接时按试验选定的措施方法、焊接顺序和工艺参数进行。相邻分段壳体 组焊完成后要进行预组合，出现偏差的要进行调整。2）为了保证各分段壳体的组焊形状，尺寸准确一致，减少组焊误差， 保证现场总
15、装顺利，分段壳体组焊前应根据壳体结构设计形式焊接组焊定 位板，画出平台纵横向中心线，并对组焊定位板认真进行校核调整，以便 在分段壳体吊装组对时提高作业效率。4 、管箱与管板的焊接先将管箱法兰与短节焊接后加工法兰平面，然后将短节与管板组对， 确定管箱法兰位置并调节法兰平面与管板平面平行之后点焊焊接。5、 分段壳体角焊缝透油试验分段壳体焊缝和管箱焊接完成之后，对全部焊缝认真进行表面清理、 透油试验，经全面检查合格之后即可运输到安装现场准备进行吊装。5.2.2 分段壳体现场吊装1 、现场吊装前要认真检查校对分段壳体的尺寸、重量、吊耳、索具 吊车性能、吊车站位是否符合吊装方案的规定，施工人员是否了解熟悉吊 装方法、步骤和安全注意事项，基础验收是否合乎设计要求，一切无误后 方可开始吊装。2、对于首件或负荷较满的分段要进行试吊，吊装过程中要统一信号， 统一指挥，统一行动，吊件升降移动要平稳，地面高空配合施工人员要服 从指挥，各负其责，分段壳体
