论文部分内容阅读
摘要：介绍环氧乙烷（EO）反应器用换热管的检验及入厂复验要求
关键词：环氧乙烷（EO）反应器，换热管，力学性能，无损检测，水压试验，复验
环氧乙烷（EO）是石油化工的重要原料，是聚乙烯和聚氯乙烯之后的第三大乙烯衍生物。而EO反应器是EO装置中的关键设备。目前，我国大型EO反应器已基本实现国产化。中国一重、南化机等大型压力容器生产厂家均已制造多台EO反应器。
EO反应器是一种典型的大型管板式换热器。EO反应器结构复杂，换热面积一万多平方米，使用的换热管达12000余根。换热管是EO反应器中最重要的受压元件之一。目前，国内生产的EO反应器，换热管材质多为ASME SA-210 GR.A-1。由于换热管在整台反应器中是最主要的原材料，换热管的质量直接影响到产品的使用寿命及换热效率，故其质量的控制就显得尤为重要，为了保障其理化性能，外观质量、供货尺寸符合设计要求，在整个制造及验收阶段均应有详细的检验控制计划，下面就以此种材质换热管为例，简略说明EO反应器制造过程中，换热管的制造、检验和入厂复验的质量控制。
换热管的制造、检验和验收必须遵循ASME第二卷A篇（2015版）SA-210/210M GR.A-1《锅炉和过热器用无缝中碳钢管》的要求。
1、换热管的制造：
换热管用钢应为由平炉、纯氧顶吹转炉式电炉生产的镇静钢。换热管应采用无缝、冷拔（或冷轧）的方法制造。每根换热管不得拚接不允许补焊。换热管应以正火状态交货。
2、换热管的检验：
2.1换热管的化学成份（熔炼分析）应符合下面的规定：
元素C≤0.2，Mn≤0.93，Si≥0.1，P≤0.03，S≤0.02
且碳当量要求CE=C+M/6+（Cr+Mo+V）/5+（Ni+Cu）/15≤0.45。要求每炉次取一根管子或钢坯作成品分析，化学成份要求同上。
2.2换热管的尺寸、外形偏差：
换热管厚度以正公差交货。尺寸及外形偏差如下：
长度偏差（mm）：±5，外径偏差（mm）：±0.1，厚度偏差（mm）：上偏差：+12%、下偏差：0。
2.3力学性能及硬度：
换热管的力学性能及硬度应符合如下的要求：
抗拉强度Rm室温（MPa）≥415，屈服强度Rel室温（MPa）≥225，屈服强度325℃Rel或Rp0.2（MPa）≥193，断后伸长率δs（%）≥21，供货状态下硬度≤79HRB（或≤143HB）。
2.4水压试验：
换热管逐根进行全长度范围内的水压试验，试验压力为14 MPa，稳压时间不少于10S，在试验压力下，換热管不得出现漏水或渗漏，水压试验应在管子切割至最终长度之前进行。
2.5压扁试验：
换热管应做压扁试验，压扁后试样的内外表面或端部表面不得有裂纹或破裂，在整个压扁试验期间，不得出现分层或不完整材料，试样长度不小于63mm。换热管压扁后的H（mm）值按下式计算：H=（1+e）t/（e+t/D）
式中：H：压板之间的距离（mm）、t：规定管子壁厚（mm）、D：规定管子的公称外径（mm）、e：单位长度变形系数，优质碳素钢为0.8。
2.6无损检测：
2.6.1换热管应逐根按GB/T5777-2008《无缝钢管超声波探伤检验方法》的要求进行超声波检测，且不得出现大于或等于L2级对比试样人工缺陷回波的基准幅度。
2.6.2换热管应逐根按GB/T7735-2004《钢管涡流探伤检验方法》的要求进行涡流探伤检验。
2.7表面质量：
换热管的直线度及表面质量要求应符合ASME-SA450第11条的规定，管端平滑无毛刺，具有良好的表面，每米弯曲度≤0.8 mm /m，全长弯曲度应≤3 mm。钢管内外表面不允许有毛刺、裂纹、折叠、结疤、离层、发纹、锈蚀、氧化皮。换热管的内外表面应进行酸洗或喷砂处理。表面标记要清晰、准确。
2.8试验方法：
换热管各项检验的试验方法如下：
1）化学成分：试验方法ASTM A751，从每炉的一个钢坯或一根管子各取一个试样；
2）拉伸试验：试验方法ASTM A370，批量≤50支时，在一根管上取一个试样；批量>50支时，在两根管上各取一个试样；
3）硬度试验：试验方法SA-450/SA-450M，每批两根管上各取一个试样；
4）压扁试验：试验方法SA-450/SA-450M，每批一根成品管两端各取一个试样；
5）扩口试验：试验方法SA-450/SA-450M，每批一根成品管两端各取一个试样；
6）水压试验：逐支；
7）涡流试验：试验方法GB/T 7735，逐支；
8）超声波探伤：试验方法GB/T 5777，逐支；
9）表面质量：肉眼，逐支；
10）尺寸：精度为0.01mm的量具，逐支；
3、组批规则和取样数量：
3.1组批规则：换热管按批进行检查和验收。每批应由同一钢号、同一规格、同一炉号和同一热处理制度（炉次）的换热管组成。每批换热管的数量不超过125根。剩余换热管的根数如不少于上述规定的50%时，可并入相邻的一批中。
3.1取样数量：每批换热管各种性能检验的取样数量按表4的规定。
4、包装、标志和质证书：
4.1换热管的包装应符合GB/T2102标准中的规定。
4.2换热管的验收、产品标记和合格试验报告应符合ASME SA-450/450M标准中的规定，产品标记应包括：本标准代号、冶金标准代号、管子分类、材料牌号、管子规格（外径和壁厚）、炉次、热处理批次。
4.3产品的质量证明书应包括以下内容：换热管明细表清单、原材料质量证明书、化学成份报告、拉伸试验报告、硬度试验报告、压扁扩口水压试验报告、无损检测试验报告、金相试验报告、尺寸检查记录。
4.4管子开口端应采用塑料防护盖；安装塑料防护盖的颜色规则为：每500根管为一种颜色
4.5各种规格的钢管应进行合理包装，并保证在运输、吊运过程中没有任何影响钢管质量的因素存在，有效防止损伤和变形；
5、换热管的入厂复验：
换热管入厂后要按4.3的要求审查钢管厂的质量证明书，质量证明书审查无误后对换热管进行复验。复验内容包括：抽检钢管表面质量、尺寸偏差、直线度和材料标记。按炉复验钢管的化学成份、抽检不同批次的10根钢管的力学性能及硬度。全部复验合格后，换热管方可投入使用。
6、结语：
EO反应器是石化设备中的大型热交换器，而换热管的质量直接影响到设备使用过程中的安全性和设备使用寿命，通过对换热管的制造、检验和复验等质量控制措施的总结和实施，使产品检验工作真正起到控制产品质量的作用，使换热管的质量得到保证。
参考文献：
[1]ASME第二卷A篇（2015版）SA-210/210M GR.A-1《锅炉和过热器用无缝中碳钢管》
关键词：环氧乙烷（EO）反应器，换热管，力学性能，无损检测，水压试验，复验
环氧乙烷（EO）是石油化工的重要原料，是聚乙烯和聚氯乙烯之后的第三大乙烯衍生物。而EO反应器是EO装置中的关键设备。目前，我国大型EO反应器已基本实现国产化。中国一重、南化机等大型压力容器生产厂家均已制造多台EO反应器。
EO反应器是一种典型的大型管板式换热器。EO反应器结构复杂，换热面积一万多平方米，使用的换热管达12000余根。换热管是EO反应器中最重要的受压元件之一。目前，国内生产的EO反应器，换热管材质多为ASME SA-210 GR.A-1。由于换热管在整台反应器中是最主要的原材料，换热管的质量直接影响到产品的使用寿命及换热效率，故其质量的控制就显得尤为重要，为了保障其理化性能，外观质量、供货尺寸符合设计要求，在整个制造及验收阶段均应有详细的检验控制计划，下面就以此种材质换热管为例，简略说明EO反应器制造过程中，换热管的制造、检验和入厂复验的质量控制。
换热管的制造、检验和验收必须遵循ASME第二卷A篇（2015版）SA-210/210M GR.A-1《锅炉和过热器用无缝中碳钢管》的要求。
1、换热管的制造：
换热管用钢应为由平炉、纯氧顶吹转炉式电炉生产的镇静钢。换热管应采用无缝、冷拔（或冷轧）的方法制造。每根换热管不得拚接不允许补焊。换热管应以正火状态交货。
2、换热管的检验：
2.1换热管的化学成份（熔炼分析）应符合下面的规定：
元素C≤0.2，Mn≤0.93，Si≥0.1，P≤0.03，S≤0.02
且碳当量要求CE=C+M/6+（Cr+Mo+V）/5+（Ni+Cu）/15≤0.45。要求每炉次取一根管子或钢坯作成品分析，化学成份要求同上。
2.2换热管的尺寸、外形偏差：
换热管厚度以正公差交货。尺寸及外形偏差如下：
长度偏差（mm）：±5，外径偏差（mm）：±0.1，厚度偏差（mm）：上偏差：+12%、下偏差：0。
2.3力学性能及硬度：
换热管的力学性能及硬度应符合如下的要求：
抗拉强度Rm室温（MPa）≥415，屈服强度Rel室温（MPa）≥225，屈服强度325℃Rel或Rp0.2（MPa）≥193，断后伸长率δs（%）≥21，供货状态下硬度≤79HRB（或≤143HB）。
2.4水压试验：
换热管逐根进行全长度范围内的水压试验，试验压力为14 MPa，稳压时间不少于10S，在试验压力下，換热管不得出现漏水或渗漏，水压试验应在管子切割至最终长度之前进行。
2.5压扁试验：
换热管应做压扁试验，压扁后试样的内外表面或端部表面不得有裂纹或破裂，在整个压扁试验期间，不得出现分层或不完整材料，试样长度不小于63mm。换热管压扁后的H（mm）值按下式计算：H=（1+e）t/（e+t/D）
式中：H：压板之间的距离（mm）、t：规定管子壁厚（mm）、D：规定管子的公称外径（mm）、e：单位长度变形系数，优质碳素钢为0.8。
2.6无损检测：
2.6.1换热管应逐根按GB/T5777-2008《无缝钢管超声波探伤检验方法》的要求进行超声波检测，且不得出现大于或等于L2级对比试样人工缺陷回波的基准幅度。
2.6.2换热管应逐根按GB/T7735-2004《钢管涡流探伤检验方法》的要求进行涡流探伤检验。
2.7表面质量：
换热管的直线度及表面质量要求应符合ASME-SA450第11条的规定，管端平滑无毛刺，具有良好的表面，每米弯曲度≤0.8 mm /m，全长弯曲度应≤3 mm。钢管内外表面不允许有毛刺、裂纹、折叠、结疤、离层、发纹、锈蚀、氧化皮。换热管的内外表面应进行酸洗或喷砂处理。表面标记要清晰、准确。
2.8试验方法：
换热管各项检验的试验方法如下：
1）化学成分：试验方法ASTM A751，从每炉的一个钢坯或一根管子各取一个试样；
2）拉伸试验：试验方法ASTM A370，批量≤50支时，在一根管上取一个试样；批量>50支时，在两根管上各取一个试样；
3）硬度试验：试验方法SA-450/SA-450M，每批两根管上各取一个试样；
4）压扁试验：试验方法SA-450/SA-450M，每批一根成品管两端各取一个试样；
5）扩口试验：试验方法SA-450/SA-450M，每批一根成品管两端各取一个试样；
6）水压试验：逐支；
7）涡流试验：试验方法GB/T 7735，逐支；
8）超声波探伤：试验方法GB/T 5777，逐支；
9）表面质量：肉眼，逐支；
10）尺寸：精度为0.01mm的量具，逐支；
3、组批规则和取样数量：
3.1组批规则：换热管按批进行检查和验收。每批应由同一钢号、同一规格、同一炉号和同一热处理制度（炉次）的换热管组成。每批换热管的数量不超过125根。剩余换热管的根数如不少于上述规定的50%时，可并入相邻的一批中。
3.1取样数量：每批换热管各种性能检验的取样数量按表4的规定。
4、包装、标志和质证书：
4.1换热管的包装应符合GB/T2102标准中的规定。
4.2换热管的验收、产品标记和合格试验报告应符合ASME SA-450/450M标准中的规定，产品标记应包括：本标准代号、冶金标准代号、管子分类、材料牌号、管子规格（外径和壁厚）、炉次、热处理批次。
4.3产品的质量证明书应包括以下内容：换热管明细表清单、原材料质量证明书、化学成份报告、拉伸试验报告、硬度试验报告、压扁扩口水压试验报告、无损检测试验报告、金相试验报告、尺寸检查记录。
4.4管子开口端应采用塑料防护盖；安装塑料防护盖的颜色规则为：每500根管为一种颜色
4.5各种规格的钢管应进行合理包装，并保证在运输、吊运过程中没有任何影响钢管质量的因素存在，有效防止损伤和变形；
5、换热管的入厂复验：
换热管入厂后要按4.3的要求审查钢管厂的质量证明书，质量证明书审查无误后对换热管进行复验。复验内容包括：抽检钢管表面质量、尺寸偏差、直线度和材料标记。按炉复验钢管的化学成份、抽检不同批次的10根钢管的力学性能及硬度。全部复验合格后，换热管方可投入使用。
6、结语：
EO反应器是石化设备中的大型热交换器，而换热管的质量直接影响到设备使用过程中的安全性和设备使用寿命，通过对换热管的制造、检验和复验等质量控制措施的总结和实施，使产品检验工作真正起到控制产品质量的作用，使换热管的质量得到保证。
参考文献：
[1]ASME第二卷A篇（2015版）SA-210/210M GR.A-1《锅炉和过热器用无缝中碳钢管》