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部分冷凝器的压力试验

发布时间:2014-03-06 00:07:21　作者: 信息来源:

1 引言

　　我司曾为某公司制造五台部分冷凝器，如图1，该容器要求较高，需经多次压力试验。压力试验采用卧试方式（以下提及压力均为卧试压力）要求如下：换热管以10MPa进行水压试验；在壳程以3.7MPa压力对换热管接头进行检漏试验；在管程以7.86MPa压力对换热管接头进行强度试验；在壳程对换热管接头进行氨检漏试验；以7.86MPa压力进行管程液压试验；以6.43MPa压力进行壳程液压试验，管程必须补压，保证任何情况下壳程压力不得高于管程压力1.0MPa；以5.6MPa压力进行管程气密性试验。

　　2 试压工装的设计

　　部分冷凝器在试压时需要配套的工装进行密封以便完成试验。以下介绍其中两个主要的工装。

　　2.1 换热管试压工装设计

　　该容器要求每根换热管进行水压试验，因此需设计换热管试压工装安装在换热管两端使换热管密封。试压工装的设计如图2，试压管夹校焊时须用一换热管模拟定位中心位置，组焊时下管夹与两侧板焊牢，上管夹不与两侧板相焊，组焊下管夹要留1～2mm的空隙以便上管夹能上下滑动。上管夹的卡吊制造完成后开边，装配后与上管夹点焊牢固，转动螺栓时可使上管夹能上下滑动。每根换热管试压时需使用两套试压管夹，压力表座只需使用一个。换热管试压前，将换热管装入试压管夹，旋转螺栓，通过与压板上的螺纹配合使上管夹向下滑动压紧换热管，再调整索母，使压盖压紧换热管口，一端通过压盖上的螺纹连接试压泵向管内注水压，另一端安装压力表，便可进行指定压力的压力试验。对于不同管径换热管的试压只需换上相应的上下管夹。

　　2.2 换热管与管板连接接头试压工装设计

　　根据换热器压力试验要求，换热管与管板焊接或胀接后需对接头进行试压，将壳程密封，待壳程充压后检查接头泄漏情况[1]。密封用工装填料座如图3所示，主要由座板、座环、压盖、紧固件等组成。由于该容器结构的特殊性，座环为一次性使用。座环要求在法兰与加强管焊接前套入加强管中，否则座环将无法安装，待所有试压完成后将其割除。座环套入前，加强管外表面作为密封面需先进行机加工。而压盖则采用分块设计，因此时法兰已焊上，压盖分块设计便于安装。为什么不采用座板与座环连成一体、压盖不分块设计，在法兰未与加强管焊接前套入加强管中的方案？经强度计算，该填料座所需厚度较大，预装将严重妨碍容器后续工序的制造，况且该容器共制造五台，填料座若只能一次性使用必然造成材料浪费。经上述优化设计，座板及压盖均可重复使用，大大节省制造成本。填料座的设计在保证强度满足试压要求的同时还需考虑：座板必须能穿过法兰装入；螺栓装拆不受阻碍；尽量减少座板与压盖的厚度，使座板与法兰间有足够空间装配压盖。

　　3 压力试验

　　3.1 压力试验基本要求

　　参与试验工作的操作人员及监检人员在试验进行前应明确图纸、工艺文件及相关标准的具体要求。

　　试验使用场地应有可靠的安全防护设施，要有划出试验场地的安全区域。并用标识带将试验场地围圈标志，明确告示正在进行试验工作。试验过程中不得在试验场地区域进行与试验无关的工作。试验过程中由具体操作人员及相关的监检人员负责现场的试验工作，无关人员一律不得在试验现场停留。

　　液压试验一般采用水作为试验介质，并在常温下进行。由于该容器主体材料采用复合板，应控制水中氯离子含量不超过25mg/L。

　　压力试验时必须采用两个量程相同并经检定合格的压力表，压力表的量程为试验压力2倍左右，但不应低于1.5倍和高于3倍的试验压力值。压力表的精度不得低于1.6级，表盘直径不得小于100mm。

　　保压期间不得采用连续加压来维持试验压力不变，压力试验过程中不得带压拧紧紧固件或者向受压元件施加外力。

　　3.2 压力试验程序

　　3.2.1 换热管水压试验

　　在换热管两端装上专用的试压管夹，一端连接试压泵，一端连接压力表，按图纸要求以10MPa进行水压试验。

　　3.2.2 换热管接头压力试验

　　当部分冷凝器的壳体、管束、管箱等各部件制造完成后，彻底清除容器里面的飞溅、焊渣等，然后将管束用枕木垫托底部以及两侧，用起重专用的尼龙带吊起管束装入部分冷凝器的壳体中，此时上部壳体与管箱暂不安装，装上换热管接头专用的密封填料座及试验压环，并在壳程各法兰装上试压盲板。在壳程加以3.7MPa水压对换热管接头进行检漏试验。对有出现渗漏的地方进行标记，卸压后按原换热管接头焊接工艺进行补焊处理。补焊后，壳程重新以3.7MPa水压进行检漏，检查换热管接头无渗漏现象出现为之合格。换热管接头检漏合格后，壳程彻底排干液体，安装管箱并在管程各法兰装上试压盲板，管程以7.86MPa水压进行换热管接头强度试验。待其合格后，壳程按HG/T20584-2011附录A中B法对换热管接头进行氨检漏试验。

　　3.2.3管壳程水压试验

　　换热管接头压力试验合格后，拆除专用填料座，装上上部壳体及膨胀节部件。各部件组装完毕后，按照图纸要求管程以7.86MPa压力进行水压试验。管程水压试验合格后，壳程以6.43MPa压力进行水压试验。特别要注意的是进行壳程水压试验时严格按照图纸技术要求，必须同时在管程补压≥5.43MPa以保证管程在任何情况下承受的负压≤1MPa，包括升压和卸压过程。升压时，管程先升压，卸压时，壳程先卸压。

　　水压试验充水时容器顶部应设有排气口，充水时应将容器内的空气排尽。容器卧试时管程侧上管箱有部分空气难以排出，充水前用小胶管一端扎一块泡沫塑料放在上管箱内，另一端从容器上封头处法兰口引出，以便将上管箱内空气完全排出。试验过程中应保持容器外表面的干燥。

　　水压试验时压力应缓慢上升，达到设计压力时，检查确认无泄漏后继续升压至试验压力，保压不小于30分钟，然后将压力降至设计压力，保压足够的时间以对所有焊接接头和连接部位进行检查。检查期间压力应保持不变。

　　水压试验合格后，操作人员在放水前应首先打开排气口，然后排干容器里的水，容器卧放时上管箱有部分水不能自然排出，应用人工将上管箱内的水排尽吸干。

　　3.2.4 管程气密性试验

　　管程和壳程的水压试验合格后，将容器里面的水彻底排放干净后，按图纸技术要求，管程以5.6MPa干燥洁净的空气进行气密性试验。当容器所有试验全部完成后，用通过干燥器的压缩空气进行干燥处理。

　　4 结束语

　　压力试验是检验压力容器整体质量的传统试验方法。为了避免制造过程中产生严重问题，容器制造后应经压力试验。本文针对部分冷凝器的结构及试压要求，设计了试压工装。实践证明，工装很好解决了压力试验中的两大难点，结合试压程序及注意事项，使压力试验得以顺利完成，确保产品的质量。