1、精選優質文檔-傾情為你奉上驗收工作總結報告一、項目概述1、項目基本信息計劃類別新材料和新能源指南領域新能源、節能技術及應用項目名稱高效節能、高安全性雙管板換熱器研究與產業化項目編號承擔單位南京德邦金屬裝備工程有限公司技術依托單位無主管部門江寧區科技局項目負責人茆國文項目起止時間2010-01-21-2011-12-21項目經費概算總投資(萬元)單位自籌部門撥款申請市科技撥款銀行貸款其他/50500/2、項目來源及立項依據雙管板換熱器是多晶硅生產裝置中的關鍵設備，原料介質SiHCl3通過該設備進行預熱/冷凝后,進入精餾塔分餾得到高純度的SiHCl3。普通列管式單管板換熱器管頭焊縫發生泄漏兩種換熱

2、介質不可避免發生接觸的問題。基于安全性考慮由德國首先設計使用了一種安全性設備雙管板換熱器。雙管板換熱器確保管殼程介質完全隔離，從而杜絕兩種介質接觸時導致的腐蝕、爆炸等事故發生。3、研究目的及用途我國已經是世界性的化工裝備制造大國，國內化工裝備制造業不僅基本上可以滿足化學工業發展需求，而且在生產經營體系方面已經初步與國際接軌。為了解決現代化學工業的發展所必需的生產裝置大型化問題，提高國內化工裝置的先進性和可靠性是十分必要的。我公司研究開發的高效節能、高安全性雙管板換熱器,其管程，設備換熱管與外管板焊接和管箱形成一個封閉的系統；殼程，換熱管與內管板脹接連接和殼程筒體形成另一個封閉的系統；兩個獨立系

3、統因內外管板之間間隔而完全隔離。這種結構避免了單管板結構換熱器因焊接或脹接接頭失效，兩程介質發生混合反應的問題。設備主體結構由左管箱、左側外/內管板、殼程筒體、右側內/外管板、右管箱等七部分組成。原料介質SiHCl3通過該設備進行預熱/冷凝后，進入精餾塔分流得到高純度的SiHCl3。工藝過程中避免SiHCl3與循環水反應生成鹽酸等強腐蝕介質，對設備造成腐蝕。4、主要研究內容4.1實現管殼程絕對隔離，這種結構避免了單管板結構換熱器因管板與換熱管接頭失效，殼程介質與管程介質發生混合反應的問題，是一種高安全性設備；4.2進行了大量的管子管板脹接型試驗，確定脹接參數，編制了雙管板脹接操作規程、超高壓液

4、壓脹管器使用守則，編制了采用連續的柔性鏈式脹接的先進工藝，增加了管板管孔開槽寬度，使換熱管管槽部位產生更大的塑性變形，出現鼓突，形成波節，大幅度提高換熱管與管板的拉脫抗力和密封性；4.3產品各項性能指標遵照壓力容器安全技術監察規程（99版），GB151-1999管殼式換熱器的要求制造，且在結構形式和制造工藝上達到國內同類產品先進水平。5、技術方案，方法和技術路線的選擇5.1技術方案和方法由于普通列管式單管板換熱器管頭焊縫發生泄漏兩種介質混合會發生易燃、易爆、易腐蝕的高危險事故，故采用雙管板結構。經采用計算機優化設計后，在滿足各項性能指標的前提下，開發設計壓力0.4Mpa的雙管板換熱器，以利于提

5、高設備的承壓強度，并可以按介質合理選材，達到最佳的設計效果。采用連續的柔性鏈式脹接的先進工藝，可增加管板管孔開槽寬度，還使換熱管管槽部位產生更大的塑性變形，出現鼓突，形成波節，大幅度提高換熱管與管板的拉脫抗力和密封性。從安全方面考慮，對換熱器的密封性能要求嚴格。因此，在設計中要解決好脹接問題。5.2技術路線二、項目研發進程與總結1、項目研發進程公司自2010年2月成立了以副總經理茆國文為帶頭人，由設計、工藝、檢驗人員及各類操作人員參加的專項研發隊伍，在總結原有單管板脹接經驗以及消化吸收國內外先進經驗的基礎上，對此項目展開了研發。2010年3月初步完成了雙管板換熱器結構設計、焊接性能試驗及相應焊

6、接工藝評定，冷熱加工成型及雙管板加工試驗。2010年4月8月完成2#塔冷凝器設計工作。2010年8月2011年3月完成了首臺2#塔冷凝器制造工作。2011年4月通過南京市鍋爐壓力容器檢驗研究院監督檢驗，結論：按照特種設備安全監察條例的規定，該臺產品，安全性能符合固定式壓力容器安全技術監察規程、GB150-1998鋼制壓力容器、GB151-1999管殼式換熱器的規定。2.研發總結2.1結構簡圖2.2設備情況設備材質為0Cr18Ni9,公稱直徑DN500，換熱管規格為25×2mm。通過應力分析設計內管板厚度為44mm，外管板厚度為36mm。內外管板之間采用聚液槽結構。換熱管與內管板通過強

7、度脹實現設備使用要求的抗拉脫性能和密封性能。薄管板和小徑厚壁換熱管強度脹接結構具有很大的制造難度，脹接質量直接關系到設備能否投入運行。通過采取原材料質量控制、換熱管脹接型式試驗、換熱器管板加工要求、管束組裝、換熱管與內管板脹接等工藝措施產品制造完工后順利通過壓力試驗等檢驗，驗收合格。設備主要技術參數項目殼程管程設計壓力MPa1.01.0工作壓力MPa0.50.5設計溫度15080平均壁溫67.550工作溫度90/4532/42水壓試驗壓力MPa1.31.3氣密性試驗壓力MPa1.0MPa/物料名稱氯硅烷、H2、HCl氣液混合循環水物料特性易爆/管子與管板連接強度脹強度焊+貼脹2.3設備制作難點

8、換熱管與內管板的脹接質量是設備制作的難點，由以下幾方面體現：(1)換熱管規格為25×2mm。換熱管管徑小，管壁厚度大，換熱管變形需要很大的脹接壓力；(2)管板厚度為44mm,比同類型強度脹接結構的管板薄，脹接易導致管板變形；(3)名義管橋寬度為管板鉆孔后96%允許孔橋寬度必須4.82，允許4%的最小孔橋寬度為2.98，管橋很小。若控制不當脹接使管橋產生過量塑性變形，脹接壓力撤消后管橋回彈，使周圍已脹換熱管與管板的殘余接觸應力減小，密封性降低。(4)換熱管與管板同為材質0Cr18Ni9,換熱管與管板材料強度接近，脹接過程中管子與管板易同時出現塑性變形，脹接壓力撤消后管孔比換熱管彈性回彈

9、少，脹接密封性降低；(5)雙管板設備內管板與換熱管通過脹接連接，脹接位置遠離換熱管管端，脹接操作及脹接質量的檢驗難度很大。(6)內外管板厚度均為44mm,管板較薄，內管板與殼體及外管板與換熱管的焊接很容易引起管板變形，影響脹接質量。2.4設備制作工藝控制要點設備內管板與換熱管脹接接頭質量直接決定該設備的成敗，圍繞脹接質量的實現制定和落實工藝措施。針對上述技術難點，我們設計以下技術方案：(1)換熱管與內管板脹接接頭質量保證措施1)管板材料管板和換熱管的硬度保證存在HB20-30的硬度差。一般不銹鋼鍛件比不銹鋼熱軋板的硬度高，因此管板材料選用0Cr18Ni9鍛件，滿足換熱管與管板的硬度差要求。管板

10、材料加工之前在管板表面進行硬度測試。2)換熱管質量要求換熱管規格為25×2mm，采購前與供應廠家進行溝通協商，滿足GB/T13296-2007鍋爐、熱交換器用不銹鋼無縫鋼管1標準的要求，同時外徑控制為25.2±0.1mm,厚度控制為2±0.1mm；換熱管水壓試驗現場驗證。換熱管逐根測量尺寸；換熱管表面檢測無裂紋、縱向劃痕。按標準對換熱管強度、硬度、擴口和壓扁等性能進行復驗。穿管前脹接范圍采用丙酮清洗清除油污。(2）換熱管脹接型式試驗根據雙管板換熱器結構，設計型式試驗模型，型式試驗確定脹接參數。1)換熱管與管板準備脹接試驗模型：管板的厚度、內外管板之間的間距和換熱管

11、排列方式等與產品一致。管板脹槽確定是根據壓力容器安全技術監察規程2第105條“脹接的基本要求：強度脹接管板孔內應開矩形槽，開槽寬度為(1.11.3)(dt)1/2,開槽深度為0.5mm”。產品內管板厚度為44mm,換熱管規格為25×2mm,根據制造經驗確定脹槽尺寸鏈8/3/6/3mm，脹槽深度0.5mm。脹槽在內管板厚度方向上對稱布置。2)計算脹接壓力本設備中換熱管管徑小，管壁厚度大，換熱管之間距離小，采取低的脹接壓力，適當增加保壓時間使換熱管在脹接壓力下充分變形，降低脹接時換熱管之間的相互影響。參考一些經驗公式計算脹接壓力，同時通過制造經驗確定脹管率控制在1216。以計算壓力為基準

12、確定試驗壓力范圍，采用液壓脹管器進行脹接，脹接完成測量脹管率。3)型式試驗脹接模型進行水壓試驗、拉脫試驗和解剖宏觀晶像試驗等試驗后確定產品換熱管脹接的壓力范圍。a.脹接后進行水壓試驗產品壓力試驗要求為臥式水壓1.3MPa。型式試驗水壓遠遠超過產品試驗壓力未出現滲漏(圖3)。b.換熱器管子與管板脹接接頭進行拉脫性能檢測（圖4)產品設計強度脹接接頭拉脫強度的要求：GB1511999換熱管與管板開槽脹接連接的許用拉脫力大于4MPa。試驗中在脹接管基礎上焊接一輔助拉脫夾持管，拉脫實驗在60KN75KN之間時焊接接頭部位斷裂，而換熱管尚未從管孔內拉脫。計算拉斷強度為425MPa530MPa。圖3水壓試驗

13、圖4拉脫試驗c.脹接接頭剖切試驗沿換熱管直徑剖切換熱管脹接接頭，展示不同脹接壓力下換熱管的變形狀態。較低脹接壓力時，在脹槽部位換熱管有一定變形。隨著脹接壓力的提高，脹槽部位出現明顯變形，即換熱管鼓凸形成波節嵌入脹槽內（圖5）。在換熱管與脹槽部位進行宏觀晶相分析，換熱管脹接過程中換熱管變形，脹槽臺階與換熱管壁咬合在一起（圖6）。該狀態的脹接接頭具有良好的密封性能和很高的抗拉脫強度。圖5剖切試樣圖6宏觀晶相(3）換熱器管板加工要求管板、折流板采用數控鉆床進行加工。管孔加工采用鉆鉸工藝，鉆孔留0.1mm鉸孔余量，鉸孔后勾槽。管孔加工孔徑25.25±0.05mm,，管孔內表表面粗糙度小于6.

14、3m。脹槽尺寸鏈8/3/6/3mm，脹槽深度0.5mm。管板密封面應與軸線垂直，其垂直度允差為0.3mm；管孔應嚴格垂直于管板密封面，其垂直度允差為0.05mm；管孔內表面不得有貫穿的縱向刻痕或螺旋狀刻痕。脹槽位于管板內部，脹槽的深度和寬度大，切削量很大。若勾槽器一次切削成型兩道脹槽，勾槽器刀桿細剛度小，刀桿彎曲會產生讓刀，勾槽出現深度不均。故溝槽時選擇刀桿剛性好的勾槽器，一刀切削一道槽。勾槽器刀具深入準備切削和切削完成退出管孔時鉆床不得轉動，避免破壞勾槽臺階和管孔內壁。檢測脹槽尺寸，管孔孔壁不得有劃傷、刻痕等缺陷，管孔內不得有毛刺等雜物。管板、折流板管孔倒角清除毛刺，按組裝順序疊合逐孔穿插樣

15、管，檢測合格。(4）管束組裝組裝過程中防止管板和換熱管二次污染。管束組裝保證直線度、水平度、同軸度等，避免管孔和換熱管表面產生劃傷。1)組裝管板和折流板管板、折流板組裝前進行除油和酸洗。校正內外管板各管孔同軸線，根據圖樣要求調整內外管板之間間距，筋板連接焊固；內外管板相互加強，增加管板剛性，減少內管板與殼程筒體及外管板與換熱管焊接時產生較大變形，進而影響內管板與換熱管的脹接質量和外管板的密封性能。帶拉桿孔的管板和折流板、定距管和拉桿進行組裝，架設在300mm的槽鋼上，逐片穿入折流板，折流板和定距管組裝緊湊。穿入樣管校正管板和折流板的管孔在同一軸線上。2)穿換熱管穿管工作區域選擇在無塵車間進行。

16、穿管之前對管孔和換熱管再次清理，檢查合格。穿管過程中穿管順暢，不得強力穿管。出現阻滯，查明原因消除阻礙后再繼續穿管。逐根穿管，穿入（出）內管板后檢查確認換熱管表面無劃傷等痕跡出現。(5）換熱管與內管板脹接1)脹接操作控制內管板與殼程筒體焊接后進行換熱管與內管板的脹接。專人脹接操作。脹接現場設立脹接指示欄，明確設備脹接工藝、脹接控制要求。脹管器按工藝要求調整好，檢查設備各部件運行正常。復測尺寸，脹袋位置在內管板的脹接區域內。先在邊緣部位對換熱管進行試脹，觀測換熱管內外變形狀態，脹接變形段在內管板厚度范圍內，測量、計算脹管率在工藝要求范圍內。此后連續脹接，脹接完成一根標識一根，避免漏脹。2)脹接質

17、量檢測通過氨滲漏和壓力試驗確定脹接接頭密封性和抗拉脫強度達到設備使用要求。·氨檢法換熱管與內管板脹接完成后參照GB20584-1998鋼制化工容器制造技術要求2附錄A壓力容器氨滲漏試驗方法中C法進行滲漏試驗。試驗前調整換熱管橫排水平，在裸露換熱管的間隙中放置紙帶，所用紙帶是經酚酞溶液浸泡或酚酞試紙。如脹接接頭氨滲漏，紙帶會變色指示滲漏位置。氨氣擴散指示范圍較大，不能確定具體滲漏管口。該法用于初檢，確定漏脹或嚴重欠脹導致的滲漏。對滲漏指示范圍內的換熱管再進行測量，計算脹管率，對欠脹管口進行復脹，再檢測。·壓力試驗按設備設計要求進行水壓試驗，水壓試驗前調整換熱管橫排水平，在裸露

18、換熱管的間隙中放置紙帶。如脹接接頭有水滲漏，潤濕紙帶，根據紙帶潮濕的位置可準確找到滲漏接頭，避免大范圍的管頭復脹。生產過程中采用氨檢法作初檢，再進行壓力試驗，大大提高生產效率。(6）雙管板換熱器焊接質量控制雙管板換熱器的焊接在單管板換熱器焊接要求的基礎上，更要控制內管板與殼程筒體焊接和外管板與換熱管焊接變形，導致換熱管與內管板的脹接質量降低。1)殼程管板與殼體焊接管板與殼體焊接時搭接焊接結構（圖2），管板直徑大、厚度小，焊接時易使管板產生外突變形。換熱管從兩端外管板引出，外伸尺寸按調整后再進行管板與殼體焊接。換熱管從管板孔引出，增加管板的剛度，減少管板焊接變形。同時內外管板之間筋板連接也增加管

19、板的剛度，減少內管板焊接變形。采用鎢極氬弧焊打底，焊條電弧焊蓋面，采用小的焊接熱輸入，嚴格控制層間溫度。采取分段退焊和對稱施焊等措施。焊接時對內外管板之間裸露的換熱管進行包裹覆蓋，避免焊接飛濺等濺落到換熱管表面，破壞換熱管質量。2)換熱管與外管板焊接換熱管與外管板是強度焊焊接連接。外管板較薄，換熱管數量多，通過工藝措施減少外管板變形。焊接順序為先中部和2/3圓周位置對稱焊接幾組換熱管，再對稱分區，跳躍施焊。換熱管與管板采用自動管口焊機施焊兩層，第一層少量填絲焊腳根部熔透，第二層填充達到要求焊腳高度。2.4壓力試驗設備按圖樣規定進行壓力試驗，設備水壓壓力試驗后進行氣密性壓力試驗。管程壓力試驗時可

20、從內外管板之間檢測換熱管與外管板焊接接頭是否有滲漏。換熱管與外管板焊接完成后，換熱管與外管板焊接應力對換熱管與內管板脹接接頭產生拉壓作用。殼程再次進行壓力實驗，檢測換熱管與內管板脹接接頭脹接質量合格。2.5結論（1）通過脹接型式試驗，確定產品生產脹接參數。（2）產品制造組裝、圍繞保證脹接質量實施工藝措施，成功完成了雙管板換熱器的制造，經檢測符合壓力容器安全技術監察規程、GB151-1999管殼式換熱器要求。三、合同指標的完成情況1、主要技術指標1.1合同的主要技術指標殼程和管程設計壓力4MPa；殼程管程工作壓力分別為0.23MPa和0.2MPa；設計溫度：殼程100，管程60；進出口工作溫度：

21、殼程68和45，管程32和37；液壓試驗：殼程管程都為0.5MPa（臥置）；殼程與管程程數分別為1和2，傳熱面積100m2；殼程物料SiHCl3，管程物料為循環水；殼程管程焊接接頭系數為0.85；管程腐蝕裕量2mm；管子與管板連接采用強度脹/強度焊。1.2實際設備主要技術參數項目殼程管程設計壓力MPa1.01.0工作壓力MPa0.50.5設計溫度15080平均壁溫67.550工作溫度90/4532/42水壓試驗壓力MPa1.31.3氣密性試驗壓力MPa1.0MPa/物料名稱氯硅烷、H2、HCl氣液混合循環水物料特性易爆/管子與管板連接強度脹強度焊+貼脹2、主要經濟、社會效益指標2.1合同的主要

22、經濟、社會效益指標項目完成時實現銷售收入3000萬元，利稅400萬元。2.2已實現的經濟、社會效益指標項目已實現銷售收入3217萬,實現利稅412萬元。3、項目實驗中形成的示范基地、中試線、生線及其規模等3.1合同中簽訂要求建立以中級技術人員和技工為主的生產體系；完成整條生產線聯動，形成規模生產能力。3.2實際實現情況換熱器專項設計人員10人（包括A2級壓力容器設計審核資格2人）；焊接專業技術人員7人；無損檢測10人，其中II級11人級2人（包括RT、UT、MT、PT）;壓力容器持證焊工50人/120項等為主的生產體系。形成了換熱器管口自動焊機十臺及焊接設備十多臺縱環焊、平板對接焊等自動焊接設

23、備，二十多臺逆變焊機；60mm、30mm、20mm多臺卷板機，500噸油壓機，350MPa管口液壓脹接等成型設備；50T、32T、20T、15T共計近20臺行車起重設備；30m×6m×6m、3m×1.5m×8m共三臺熱處理爐;數控水下等離子切割機、3m×3m移動式數控高速鉆床、9m刨邊機、9m銑邊機、25mm剪板機、80鉆床等機械加工及切割（削）設備；壓力容器檢測設備等。4、項目實施期內共申請相關專利8項。獲得授權專利5項。序號專利名稱法律狀態許可說明專利號專利權人備注1管殼式換熱器蒸汽入口防沖裝置授權獨占許可61南京德邦金屬裝備工程有限公司2

24、鎳合金彎頭授權獨占許可87南京德邦金屬裝備工程有限公司3盤管換熱器授權獨占許可47南京德邦金屬裝備工程有限公司4變傾角折流板換熱器授權獨占許可71南京德邦金屬裝備工程有限公司5折彎折流板換熱器授權獨占許可33南京德邦金屬裝備工程有限公司6有色金屬換熱管刮管器受理獨占許可9.7南京德邦金屬裝備工程有限公司7封頭堆焊工裝及制備方法受理獨占許可7.6南京德邦金屬裝備工程有限公司8有色金屬管口自動焊組合式定位軸頭受理獨占許可9.0南京德邦金屬裝備工程有限公司四、項目創新點和取得的突破普通列管式單管板換熱器管頭焊縫發生泄漏兩種換熱介質不可避免發生接觸的問題。基于安全性考慮由德國首先設計使用了一種安全性設

25、備雙管板換熱器。雙管板換熱器確保管殼程介質完全隔離，從而杜絕兩種介質接觸時導致的腐蝕、爆炸等事故發生。我公司高效節能、高安全性雙管板換熱器避免了單管板換熱器換熱管與管板接頭出現泄漏時兩種介質混合而造成重大事故。制造中內管板與換熱管必須通過強度脹接實現設備滿足使用的抗拉脫性和密封性能要求。設備內管板及換熱管采用0Cr18Ni9,換熱管規格為25×2.5mm；管箱，外管板采用0Cr18Ni9。內管板厚度44mm，確定尺寸鏈8/3/6/3mm，脹槽深度0.5mm，采用高壓液壓脹管器進行脹接，產品制造完工后順利通過壓力試驗等檢驗，驗收合格。高效節能、高安全性雙管板換熱器制造工藝先進，與進口同

26、類產品相比，大大降低了成本，其技術達到國內同類產品的先進水平。雙管板換熱器產業化以來，公司承制的雙管板換熱器每年以50-60%的速度增長，從國內外市場狀況及該產品未來增加趨勢，我公司產品有替代進口或出口的可能性。在國際市場上，我公司具有ASMEU鋼印制造資質，具備了走向國際市場的能力，加上價格優勢和我們擁有的國外客戶基礎，我們生產的高效節能、高安全性的雙管板換熱器在國際市場上具有非常強的競爭能力。公司將通過加強與國際國內化工企業及工程公司的合作，建立戰略合作同盟，共同開拓國際市場。五、項目經費使用情況項目預算總金額1500萬元，其中政府財政補貼50萬元，企業自籌1450萬元。財政補貼款50萬于

27、2010年11月3日到位，企業自籌經費中有500萬從銀行貸款取得。截止到2011年10月31日，項目累計支出1442萬元，其中研發人員費用支出231萬元，購買設備、儀器等支出404萬，研發用材料支出萬元，其他支出196萬元。新購置的研發用儀器累計支出74萬元，其中有近50萬元是用財政補貼款進行購置的，主要購置的是氦質譜檢漏儀、探傷機等。六、項目人員組成及分工主要人員姓名性別年齡專業學位單位職稱承擔工作茆國文男42無損檢測大專南京德邦金屬裝備工程有限公司工程師項目負責人鄒華男35焊接工藝及設備本科南京德邦金屬裝備工程有限公司工程師項目技術負責人鄭素清女63化工設備本科南京德邦金屬裝備工程有限公司

28、高工項目技術研究黃玉芹女42化工機械本科南京德邦金屬裝備工程有限公司工程師項目技術研究趙娜女25機械成型與控制工程本科南京德邦金屬裝備工程有限公司助工工藝技術負責人吳猛男58建筑電氣大專南京德邦金屬裝備工程有限公司高工工藝研究王學鋼男60鋼結構大專南京德邦金屬裝備工程有限公司工程師工藝研究梁淑幗女26過程裝備與控制工程本科南京德邦金屬裝備工程有限公司助工工藝研究劉斯群男29無損檢測大專南京德邦金屬裝備工程有限公司助工無損檢測負責人邱守光男26機械制造大專南京德邦金屬裝備工程有限公司助工檢驗負責人高利霞女26過程裝備與控制工程本科南京德邦金屬裝備工程有限公司助工材料負責人邢自兵男37財務管理大專南京德邦金屬裝備工程有限公司會計師材料采購負責人吳少峰男48機