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【摘 要】 八通集合管是外取热器管束中接管与集合管连接的重要管件，其对接式结构型式是最佳连接方式，实践验证了八通集合管的制造工艺是可行的，并为废热锅炉用集箱、喷水减温器等结构设计起到了示范和推广的作用。

【关键词】 八通 集合管 研制

【DOI编码】 10.3969/j.issn.1674-4977.2014.16.013

1 外取热器的结构

外取热器就是一种立置管壳式蒸汽发生器，主要结构由三部分组成：筒体和焊接在一起的上下封头组成的受压壳体、管束、催化剂供给循环管路。外取热器在壳体内装有多组并联取热管束，热催化剂从上部进入壳体由下部流出，在壳体内通过管束之间与蒸发管内的水进行换热，催化剂被冷却100℃～150℃，进出口管线上都设有滑阀调节其循环量。并联式管束是由上下集合管及许多蒸发管、水下降管和套管组成。水从下降管送入到下部集合管，分别进入到各个蒸发管内，在上升过程中不断被加热汽化，然后通过上集合管进入套管，再将水汽混合物送到汽包内。

这种外取热器能有效地控制石油催化裂化过程的操作温度，具有抗磨损能力强、操作可靠、制造方便、价格低廉等优点。

中国石油天然气股份有限公司某炼化分公司ARGG装置优化改造外取热器为下流式结构，管束为蛇管式结构，其结构型式见图1，其运行设计技术参数见表1《外取热器技术参数》。

图1 设备结构总图

1.1 外取热器技术条件

（1）外取热器的管束应严格按照JB/T1611-1993《锅炉管子制造技术条件》及《蒸汽锅炉安全技术监察规程》进行制造和验收。

（2）管束所用材料应符合GB5310-2008《高压锅炉用无缝钢管》中普通级的规定。

（3）管束的焊接及探伤要求应符合JB/T1613-1993《锅炉受压元件焊接技术条件》的规定。

（4）取热管与两端煨弯的接管焊接后，其轴线保持在同一平面内，全长偏差不得大于6mm。

（5）管束上所有焊缝应采用氩弧焊打底，全焊透结构。对打底焊缝应按总长抽取10%进行射线探伤检查。

（6）管束上管子的所有焊缝接头处，管子的椭圆度偏差不得大于GB3087-2008和GB5310-2008中普通级的规定。

（7）所有对接焊缝应进行100%射线检测，达到JB/T4730.2-2005中II级为合格；所有角焊缝做磁粉探伤检查，按JB/T4730.4-2005中的规定，其缺陷显示累积长度达到I级为合格。

（8）上下联箱制造时，应先将接管与集合管焊接，经100%射线检测。检测结果不低于JB/T4730.2-2005中II级为合格；检测合格后，再将两端堵板焊好，然后对其环焊缝进行100%射线探伤检查，检测结果不低于JB/T4730.2-2005中II级为合格；检测结果合格后，进行消除应力热处理。

（9）外取热管束制造完成后，必须进行整体消除应力热处理。

（10）每组管束制造完毕，无损检测合格后要进行水压试验，试验压力10.8MPa（立置）。水压试验应按JB/T1612-1994《锅炉水压试验技术条件》进行。

（11）管束制造完毕后，要用大于0.29MPa以上的压缩风将管内吹扫干净。

1.2 外取热器技术参数（如表1）

要满足以上技术条件而制造出合格的外取热器，连接上、中、下接管的集合管的八通集合管是本设备中至关重要的部件，它是连接外取热管束中三段管子的过渡结构，起到承上启下的作用。该外取热器是否能够正常安全运行，取之八通集合管及对接管口的焊接质量。

2 接管与集合管接头型式的对比与选用

通常接管与集合管的连接方式有以下四种，见表表2。

通过表2可以看出，四种结构的对比中，第四种对接式结构是应用于本设备的最佳结构型式。因此，该种集合管共有八个连接孔，称为八通集合管。具体结构设计尺寸见图2。

3 八通集合管的制造工艺

无缝整体多孔集合管制作方法有两种：液压挤形、热压成型、液压挤形。

液压挤形是通过管坯的轴向补偿挤出支管的一种成形方法。制作过程是采用专用液压机，将管坯内注入液体（一般为油），通过专用液压机的两个水平杠对中挤压管坯，管坯受挤压后体积变小管坯内的液体压力升高，当达到一定的压力时，管坯在杠和管坯内液体压力的双重作用下向模具内孔流动而胀出支管。最后经过支管整形车坡口完成成品。但该方法不适应厚壁多孔集合管的制作。

热压成形是将大于八通基管直径的管坯，压扁至八通基管直径的尺寸，在拉伸支管的部位开一个孔（小于支管的尺寸）；管坯加热放入模具中，并在管坯内装入拉伸支管的冲杠；在压力的作用下管坯被径向压缩，在压缩的过程中金属向支管方向流动并在冲杠的拉伸下形成支管（管坯的径向运动进行补偿）。整个过程是通过管坯的径向压缩和支管部位的拉伸成形。通过加热、压扁、缩口（既中间鼓凸）、开口、翻边等工序制造而成。碳钢三通加热温度一般在870℃～930℃较为合适，这种工艺适用于制造厚壁多孔集合管，八通集合管采用该工艺制作而成。具体方式有以下两种：

（1）八通集合管基管为设计直径159mm、壁厚30mm、长度为设计长度的1.1倍进行热压成型。

（2）八通集合管基管为高于设计直径一个档次的标准钢管219mm、壁厚为设计壁厚。长度为设计长度的1.1倍进行热压成型。

八通集合管热压成型工艺路线如下：

原材料检验——复验——下料——加热——压扁——缩口——开口——翻边——内孔加工——坡口加工——喷砂表面处理——无损检测——修磨——防腐涂漆——标识包装——产品终检——成品入库。

多孔加工时，要多次反复“加热——压扁——缩口——开口——翻边”的工艺过程。

4 结论

（1）集合管在外取热器中是关键的零部件。

（2）对接式集合管是外取热器管束的最佳连接方式。

（3）由于集合管采用对接方式，长集合管无法实现热加工，因此，需要将集合管分段加工，并组焊在一起形成符合工艺设计要求的长度，因此确定八通集合管为基本管件单元。

（4）八通集合管可以采用等径厚壁基管加长方式热压成型加工制作；也可以采用高一个等级管径等壁厚2倍等长的基管方式热压成型加工制作。

（5）研制开发的八通集合管符合图纸的要求，在外取热器上应用，效果良好，达到了用户的使用要求。

（6）对于其他种类的锅炉用集箱、喷水减温器等集合管的结构设计有很好的示范作用。

参考文献

[1]GB3087-2008《低中压锅炉用无缝钢管》

[2]GB5310-2008《高压锅炉用无缝钢管》

[3]JB/T1611-1993《锅炉管子制造技术条件》

[4]JB/T1612-1994《锅炉水压试验技术条件》

[5]JB/T1613-1993《锅炉受压元件焊接技术条件》

[6]JB/T4730.1～6-2005《承压设备无损检测》

作者简介

钱成伟，工程师，毕业于沈阳大学，长期从事压力容器设计研发和管理工作。

（责任编辑：张晓明）