浅谈批量钢管试压装置设计应用范文

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摘要：结合换热管特点，提出了可对多条换热管同时试压，且适用于不同管径和长度的试压装置。阐述了装置的结构组成、工作原理和关键部位的制造，并介绍了装置的使用方法和实际应用情况。

关键词：换热器；换热管；试压装置；批量试压

列管式换热器具有传热面积大、传热效果好、结构简单和适用范围广的特点，是生产中应用较广泛的一种换热设备。换热管是换热器的核心元件，用于两种介质间热量的交换。常用的换热管材料有碳素钢、合金钢，管径规格范围10mm×1．5mm～57mm×3．5mm，长度范围1000～12000mm。根据GB/T151—2014《热交换器》［1］、GB150．4—2011《压力容器第4部分:制造、检验和验收》［2］等规范的要求，换热管在实际应用前应进行压力试验。常规换热管的试压方法主要有两种:一是采用试压工装逐条试压;二是将多条换热管焊接串联成一条长管道，试压完毕后再切割。这两种试压方案存在的弊端有:作业效率低，耗费工期长;试压成本高，工序复杂，尤其是第2种试压方法，换热管的焊接和切割，不仅需耗费大量的人工成本，而且会造成严重的材料浪费;换热管母材不易采购。在此，笔者介绍了一种试压速度快、操作简单、安全可靠的批量钢管试压装置，可对多条换热管同时进行试压，且能满足不同管径和长度换热管的试压要求。

1批量钢管试压装置的结构及原理

换热器中，同一台设备的换热管具有以下特点:同一台设备中的换热管长度、材料、规格相同;一台常规热换器中的换热管多达数百根，数量较多;同一台设备中换热管设计压力相同。基于换热管上述特点，结合相关标准规范中的试压要求，笔者设计了一种批量钢管试压装置。1．1试压装置的结构批量钢管试压装置(图1)由试压台、顶进结构、汇流管及其卡口、锁紧装置、试压管件、试压泵及其附件、进水口、排水口、排气口及压力表等组成。1．2试压原理本装置内，试压泵与管路、汇流管、试压管件、压力表、排气口、进水口及排水口等均是连通的，试压介质可充满装置，试压时内部各点压力均相同。汇流管上设有卡口，卡口与汇流管内部连通，卡口内装有O形垫片。试压管件可插入卡口内并与之固定密封。汇流管B固定在试压台上，汇流管A可通过千斤顶推动。通过千斤顶顶进，可将汇流管与试压管件密封。锁紧装置可固定试压管件，限制其变形或移位。试压泵与汇流管通过阀门连接，汇流管设有压力表、排气口、进水口和排水口，并通过阀门控制。通过试压泵向试压系统注水并加压，利用压力表读取试压压力。试压完毕后通过排气口泄压、排水口排水，完成管件的批量试压操作。

2批量钢管试压装置的设计及制造

2．1试压台

试压台是试压装置的载体，采用厚度10mm的Q235B钢板拼接组成，钢板下部采用型钢加固，以保证试压台的刚度和强度。试压台首尾两端各焊接10#槽钢，作为试压装置的受力点。

2．2顶进结构

顶进结构由千斤顶和钢结构加工件组成。千斤顶的作用是为试压装置提供推力，将汇流管与试压管件夹紧并密封。为防止千斤顶直接挤压汇流管从而破坏其结构，在千斤顶与汇流管之间安装可分散传递作用力的钢结构加工件，如图2所示。钢结构加工件为工字钢和半圆形钢板结构的组合件。半圆形钢板采用厚度不小于10mm的钢板切割而成，半径略大于汇流管外径。半圆形钢板分别与汇流管和型钢翼板焊接连接。

2．3汇流管及卡口

汇流管及卡口的作用是导通试压管件并与之密封，密封性能的好坏直接影响到试压结果。汇流管共设两条，汇流管A可随千斤顶行程移动，汇流管B固定在试压台上。汇流管管体为厚壁无缝钢管，两端焊接试压封头。汇流管侧面每隔一定距离钻15mm的圆孔作为出入水口，圆孔开内螺纹。以圆孔为中心，在汇流管外壁焊接钢环组成卡口。钢环采用钢制材料加工而成，结构如图3所示。钢环内径不小于试压管件的最大外径。为保证试压管件的密封性和稳定性，钢环长度不宜小于30mm。钢环内设有O形垫片，根据试压压力的不同，可按规范选择适当类型的O形垫片(如橡胶垫片、石棉垫片、聚四氟乙烯垫片及缠绕垫片等)。为适应不同管径试压管件的要求，可在钢环内嵌套不同规格的固定环。试压时，若汇流管上有多余的卡口未被使用，可采用螺纹堵头封堵。

2．4锁紧装置

对于较长的试压管件，试压过程中由于压力较大，可能导致试压管件发生扭曲变形或被破坏，不仅会造成试压失败，严重时还可能导致人身伤害事故。锁紧装置可以将试压管件有效固定在试压台上，限制其变形，确保试压安全进行。锁紧装置的数量根据试压管件长度确定，通常最少设置一组锁紧装置。锁紧装置包括上夹板和下夹板两部分，夹板中间设卡槽，卡槽位置和数量与汇流管卡口的位置和数量一致，如图4所示。锁紧装置采用钢板切割，下夹板固定在试压台上，上夹板可通过螺栓与下夹板固定。

2．5进水口、排水口、排气口和压力表

在汇流管A底部安装DN25mm的支管，支管末端通过等径三通引出两个端口，每个端口安装一只球阀，其中一只球阀作为进水口通过高压软管连接试压泵，另一只球阀作为排水口。在汇流管B顶部设排气口和仪表口各一个，排气口和仪表口均采用无缝钢管开孔焊接，排气口末端安装一只球阀，仪表口末端安装压力表和针型阀组。压力表量程和精度均应该满足试压要求。

2．6试压泵及其附件

试压泵选择微型小排量的电动试压泵。并且试压泵通过高压金属软管与汇流管、进水口相连接。

3批量钢管试压装置的使用方法

3．1试压前准备

调整千斤顶行程至适当位置，确保试压管件可放入试压装置。根据管件试压压力，选择适当材料的O形垫片放入汇流管卡口内。打开压力表针型阀，打开进水阀，打开排气阀，关闭排水阀，调试试压泵。

3．2安装试压管件

将试压管件放入试压装置，管件两端安装至对应的卡口内，安装锁紧装置，确保试压管件可靠固定在试压台上。封堵多余试压口，若汇流管上有多余卡口未被使用，可采用螺纹堵头封堵卡口。试压管件密封，缓慢顶进千斤顶，直至试压管件被夹紧。若千斤顶行程不足，可通过增加钢垫块调整。

3．3试压

打开试压泵向系统注水直至水从排气口冒出后，关闭排气口阀门，按照设计参数要求进行试压作业。

3．4排水

试压完毕后，缓慢打开排气阀进行泄压，并缓慢打开排水阀排水，调整千斤顶行程，打开锁紧装置，取出试压管件，完成试压操作。

4应用实例

本企业某型号4台3600mm加热器，每台加热器有688条加热管。加热管长3000mm，规格为42mm×2mm，材料06Cr19Ni10，设计压力0．5MPa。采用本装置进行换热管批量试压工作，每批次可同时完成30根换热管的试压，试压程序和结果符合设计规范要求，操作过程安全可靠;作业时间比常规试压方法节省了7天，试压成本降低了8万余元，取得了良好的经济效益。

5结束语

批量钢管试压装置可以有效提高作业效率，降低成本，节约工期，具有良好的经济效益。本装置结构简单，制造成本低，通过多个项目的应用结果证明，装置操作安全可靠，适用于多种管径和长度换热管的试压要求，值得在同行业中推广应用。本装置已获得中华人民共和国国家知识产权局发明专利授权(专利号CN105181467B)。

参考文献

［1］GB/T151—2014，热交换器［S］．北京:中国质检出版社，2014．

［2］GB150．4—2011，压力容器第4部分:制造、检验和验收［S］．北京:中国标准出版社，2011．

作者：姜斌 何际乐 张瑞薪 单位：广西建工集团第二安装建设有限公司