专利名称：一种空冷器管箱密封系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于石油、化工、煤化工和气体加工领域的空气冷却器(简称空冷器)管箱，具体地说涉及一种石油化工装置中的空冷器管箱密封系统。
背景技术：
空冷器在石油化工领域中广泛应用，大量采用丝堵式管箱结构。丝堵式空冷器包括出入口管、丝堵板、丝堵、顶板、底板、端板、管板、换热管及其散热翅片等部件。丝堵式空冷器因泄漏而导致火灾等安全事故时有发生，给企业带来较大经济损失。丝堵式空冷器泄漏产生的主要原因为(1)丝堵板通常需要钻大量带有螺纹的工艺孔用于换热管与管板的焊接，管箱制造完毕后再用丝堵将所有的工艺孔堵死，使其承受介质压力而不能泄漏。丝堵板上的丝堵在拧紧过程中与丝堵垫片发生相对运动，对于承受介质压力的管箱，必须施以较大的丝堵力去压紧丝堵垫片，容易破坏丝堵垫片的表面质量而导致密封失效。同时丝堵上的密封面与丝堵轴线垂直度的制造偏差也常导致密封失效。( 空冷器管箱在冷却介质腐蚀性较强时，会引起丝堵垫片和丝堵的功能失效。另外，换热管与管板的焊接接头是通过丝堵工艺孔来完成的，由于操作空间狭小，接头的焊接质量不能特别好地保证，在腐蚀介质作用下，焊接接头的缺陷位置就容易产生泄漏。近年来，原油的劣质化使得石油化工装置中的中低压空冷器腐蚀严重，导致空冷器面临管箱材质升级问题。目前国内外普遍采用整体提高管箱材质的方法，选择抗腐蚀性更好的高合金材料，但高合金材料不仅价格昂贵，增加大量设备投资，而且供货周期长。有时为节约成本，管箱基层采用低合金或者碳钢材料，复层采用高合金材料复合或堆焊，但由于丝堵式空冷器管箱六块板全为焊接结构，基层和复层的焊接质量都要保证，在焊接最后一块板时，只能在一面进行施焊，其焊接质量很难达到要求，尤其是复层的耐腐蚀性能会大大降低。经检索与本实用新型相关的现有技术有CN201149459Y、CN201034449Y、 CN201034448Y、CN201093920Y、CN200952913Y、CN2335116Y 和 US5431858A 等，但这些专利所涉及的结构和形状、以及解决问题的技术方案和理念都与本实用新型有本质上的不同。
实用新型内容本实用新型提供了一种空冷器管箱密封系统，用于解决丝堵式空冷器管箱在介质压力作用下容易泄漏的技术问题。本实用新型提供的空冷器管箱密封系统，呈箱形，主要由盖板、顶板、两块端板、底板和管板构成，所述的盖板、顶板、底板和管板为长方形，两块端板为长方形或正方形，顶板、两块端板、底板和管板之间以焊接相连；该密封系统还包括半焊接密封板、长方形的半焊接密封盘和法兰环板，法兰环板焊接于由顶板、两块端板和底板相焊形成的箱体外侧；半焊接密封板为等厚长方形环，其四周内端与顶板、两块端板和底板的端部相焊接，半焊接密封盘置于半焊接密封板上并在两者的外端四周相焊接；盖板盖在半焊接密封盘上面并通过螺栓、法兰环板上的螺栓孔与法兰环板相连接。通过采用半焊接密封板和半焊接密封盘，避免了采用带丝堵工艺孔的丝堵板，解决了丝堵式空冷器的丝堵泄露问题，同时半焊接密封盘上面的盖板可以起到承压作用。作为进一步改进的方案，所述的半焊接密封盘包括厚壁部分和薄壁部分，厚壁部分为半焊接密封盘的四周边缘和中间区域，厚度为8mm 20mm ；薄壁部分为半焊接密封盘的四周边缘和中间区域之外的区域，厚度为3mm 8mm;半焊接密封盘的材料为高合金不锈钢或镍基合金。顶板、两块端板和底板的端部和内部设有复层，端部的复层为堆焊层，内部的复层为复合层或堆焊层，其材料与半焊接密封盘相同或相近。半焊接密封板的材料同样与半焊接密封盘相同或相近。半焊接密封盘的厚壁部分起刚性稳定作用，薄壁部分起柔性变形协调作用，半焊接密封盘与半焊接密封板在两者的外端四周相焊接，由于材料均为高合金不锈钢或镍基合金从而起到硬密封的作用。作为再进一步改进的方案，所述的管箱密封系统还包括设于顶板、两块端板和底板内部的定位框架、定位螺栓以及设于定位框架和半焊接密封盘之间的支架；定位框架、定位螺栓和支架的材料为高合金不锈钢或镍基合金。所述支架用于定位半焊接密封盘的薄壁部分，定位螺栓用于定位框架的定位，支架、定位螺栓和定位框架的共同作用可使半焊接密封盘与盖板紧密贴合，防止半焊接密封盘受介质冲击而引起密封失效。作为更进一步改进的方案，所述的管箱密封系统还包括设于管箱内部的分程隔板和固定于分程隔板上的密封板。所述的密封板为多层薄板，每层薄板厚0. Imm 0.3mm，材料为高合金不锈钢或镍基合金，通过螺栓固定于分程隔板上。密封板用于分程隔板的密封。本实用新型与丝堵式空冷器相比，如果介质腐蚀严重，管箱材料也不需要整体升级为高合金不锈钢或镍基合金，仅仅在基层材料上堆焊或复合一层高合金不锈钢或镍基合金即可，不仅能够保证制造质量，而且大大降低制造费用；同时与丝堵式空冷器相比，本实用新型更能保证换热管与管板焊接接头的质量。
图1是本实用新型的空冷器管箱密封系统结构示意图；图2是图1中部位A的局部放大图；图3是图1中部位B的局部放大图；图4是图1中部位C的局部放大图；图5是图1中部位D的局部放大图；图6是图5中部位E的局部放大图；图7是本实用新型的空冷器管箱密封系统的组装示意图；图中1-盖板，2-半焊接密封盘，3-支架，4-定位螺栓，5-定位框架，6_复层，7_顶板，8-端板，9-底板，10-法兰环板，11-螺柱，12-螺母，13-螺柱保护套，14-盖板定位块， 15-盖板定位槽，16-螺母，17-垫圈，18-螺栓，19-组装前的密封板，20-半焊接密封盘定位块，21-半焊接密封盘定位槽，22-分程隔板，23-角焊缝，24-组装后的密封板，25-半焊接密封板，26-密封焊缝，27-管板，28-出入口接管法兰相具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步描述。如附图1所示，顶板7、端板8、底板9与分程隔板22、管板27及出入口接管法兰 28相焊接，焊接后的箱体按需要可进行热处理。如图5所示，定位框架5置于顶板7、两块端板8和底板9的内部，其上设有定位螺栓4，用于定位框架5的定位；支架3置于定位框架 5和半焊接密封盘2之间，其用于定位半焊接密封盘2的薄壁部分；在顶板7、端板8和底板 9相焊形成的箱体外侧焊接有法兰环板10，法兰环板10开有与盖板1对应的螺栓孔用以连接；盖板1四周边缘开有螺栓孔，其材料为碳钢或路钼钢，盖板1通过带有螺栓保护套13的螺栓11和螺母12与法兰环板10上的螺栓孔相连接。另外，盖板1上设有盖板定位槽15， 半焊接密封盘2上设有盖板定位块14，用于盖板1的定位，如图3所示。如图6所示，如需要，则可在带有螺栓丝孔的基层部位设置复层6，复层6为堆焊层或复合层，材料为高合金不锈钢或镍基合金，复层6相对于基层形成一梯台，如不需要复层，也可以直接在基层上加工出梯台，半焊接密封板25四周内端通过梯台与复层6或基层焊接在一起，在不需要复层时也可不加工成梯台而直接与基层焊接；图中，半焊接密封板 25四周内端通过梯台与复层6相焊接，形成角焊缝23 ；半焊接密封盘2与半焊接密封板25 在两者外端四周相焊接，形成密封焊缝26。如图2所示，组装前的密封板19通过螺栓18、垫圈17和螺母16固定于分程隔板 22上，组装后，组装前的密封板19 一头发生弹性弯曲成为组装后的密封板对，从而与半焊接密封盘2紧密接触，起到对分程隔板22密封的作用，密封板材料为高合金不锈钢或镍基合金。另外，为了实现半焊接密封盘2和分程隔板22之间的准确定位，在半焊接密封盘2上设有半焊接密封盘定位块20，在分程隔板22上设有半焊接密封盘定位槽21，如图4所示。 如果为单管程，则螺母16、垫圈17、螺栓18、密封板、半焊接密封盘定位块20、半焊接密封盘定位槽21和分程隔板22均不需设置。图7是本实用新型的空冷器管箱密封系统的组装示意图，图中，先将顶板7、两块端板8和底板9焊接成箱体，然后，将半焊接密封板25焊接于箱体带有螺纹丝孔的一侧，将半焊接密封盘2置于半焊接密封板25之上并在两者外端四周相焊接，最后，将盖板1盖在半焊接密封盘2上面，并通过螺栓11将盖板1与箱体上的法兰环板10相连接。本实用新型中所描述的具体实施例仅仅是用于说明本实用新型，并非对本实用新型的限制，只要在本实用新型的实质精神范围内，本技术领域内的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，都将落在本实用新型的权利要求书范围内。尽管本实用新型较多地使用了盖板1、半焊接密封盘2、支架3、框架定位螺栓4、定位框架5、复层6 (堆焊层或复合层)、顶板7、两块端板8、底板9、法兰环板10、螺柱11、螺母12、盖板定位块14、盖板定位槽15、密封板19、密封盘定位块20、密封盘定位槽21、半焊接密封板25等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质，把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。
权利要求1.一种空冷器管箱密封系统，该系统呈箱形，主要由盖板、顶板、两块端板、底板和管板构成，所述的盖板、顶板、底板和管板为长方形，两块端板为长方形或正方形，顶板、两块端板、底板和管板之间以焊接相连；其特征在于，该密封系统还包括半焊接密封板、长方形的半焊接密封盘和法兰环板，法兰环板焊接于由顶板、两块端板和底板相焊形成的箱体外侧； 半焊接密封板为等厚长方形环，其四周内端与顶板、两块端板和底板的端部相焊接，半焊接密封盘置于半焊接密封板上并在两者的外端四周相焊接；盖板盖在半焊接密封盘上面并通过螺栓、法兰环板上的螺栓孔与法兰环板相连接。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的半焊接密封盘包括厚壁部分和薄壁部分，厚壁部分为半焊接密封盘的四周边缘和中间区域，厚度为8mm 20mm ；薄壁部分为半焊接密封盘的四周边缘和中间区域之外的区域，厚度为3mm 8mm。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述的半焊接密封盘和半焊接密封板的材料为高合金不锈钢或镍基合金；顶板、两块端板和底板的端部和内部设有复层，端部的复层为堆焊层，内部的复层为复合层或堆焊层，其材料与半焊接密封盘材料相同。
4.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，该系统还包括设于顶板、两块端板和底板内部的定位框架、定位螺栓以及设于定位框架和半焊接密封盘之间的支架。
5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，该系统还包括设于顶板、两块端板和底板内部的定位框架、定位螺栓以及设于定位框架和半焊接密封盘之间的支架；定位框架、定位螺栓和支架的材料为高合金不锈钢或镍基合金。
6.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，该系统还包括设于管箱内部的分程隔板和通过螺栓固定于分程隔板上的密封板。
7.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，该系统还包括设于管箱内部的分程隔板和通过螺栓固定于分程隔板上的密封板，所述的密封板为多层薄板，每层薄板厚0. Imm 0. 3mm，材料为高合金不锈钢或镍基合金。
8.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，该系统还包括设于管箱内部的分程隔板和通过螺栓固定于分程隔板上的密封板。
9.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，该系统还包括设于管箱内部的分程隔板和通过螺栓固定于分程隔板上的密封板，所述的密封板为多层薄板，每层薄板厚0. Imm 0. 3mm，材料为高合金不锈钢或镍基合金。
专利摘要本实用新型提供了一种空冷器管箱密封系统，用于解决丝堵式空冷器管箱易泄漏的问题。该系统主要由以焊接相连的盖板、顶板、两块端板、底板和管板构成；该系统还包括半焊接密封板、半焊接密封盘和法兰环板，法兰环板焊接于由顶板、两块端板和底板构成的箱体外侧；半焊接密封板为等厚长方形环，其四周内端与顶板、两块端板和底板的端部相焊接，半焊接密封盘置于半焊接密封板上并在两者的外端四周相焊接；盖板盖在半焊接密封盘上面并通过螺栓、法兰环板上的螺栓孔与法兰环板相连接。该系统解决了丝堵式空冷器的泄露问题，如果介质腐蚀严重，仅在基层材料上堆焊或复合一层高合金不锈钢或镍基合金即可，不仅保证了制造质量，且降低了制造费用。
文档编号F28F9/18GK201993024SQ201020627970
公开日2011年9月28日 申请日期2010年11月22日 优先权日2010年11月22日
发明者张国信, 李群生, 胡庆均, 陈奎显, 陈少庆 申请人:中国石化集团洛阳石油化工工程公司, 中国石油化工股份有限公司