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管殼式換熱器中換熱管與管板連接的工藝

發布于:08-14 文章來源:bao.hvacr.cn

概 述

換熱器作為將物料之間熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的傳熱設備,在人們日常生活及石油、化工、動力、醫藥、原子能和核工業等行業中有著廣泛的應用。它可作為獨立的設備,如加熱器、凝汽器、冷卻器等;也可作為某些工藝設備的組成部分,如一些化工設備中的熱交換器等。

尤其在耗能用量較大的化工行業中,換熱器在化工生產的熱量交換和傳遞過程中是不可缺少的設備,在整個化工生產設備中也占有相當的比例。

換熱器從其功能上來看,一方面是保證工業過程對介質所要求的特定溫度,另一方面也是提高能源利用率的主要設備。按其結構形式主要有板式換熱器、浮頭式換熱器、固定管板式換熱器和U形管式換熱器等等。其中除板式換熱器外,其余幾種屬于管殼式換熱器。

由于管殼式換熱器具有單位體積上較大的換熱面積,而且換熱效果好,同時具有結構堅固、適應性強、制造工藝成熟等優點,已成為最為普遍使用的一種典型的換熱器。

管殼式換熱器中換熱管與管板的連接

在管殼式換熱器中換熱管和管板是換熱器管程和殼程之間的惟一屏障,換熱管與管板之間的連接結構和連接質量決定了換熱器的質量優劣和使用壽命,是換熱器制造過程中至關重要的一個環節。

大多數換熱器的破壞及失效都發生在換熱管與管板的連接部位,其連接接頭的質量也直接影響著化工設備及裝置的安全可靠性,因此對于管殼式換熱器中換熱管與管板的連接工藝就成為了換熱器制造質量保證體系中最關鍵的控制環節。目前在換熱器制造過程中,換熱管與管板的連接主要有:焊接、脹接、脹接加焊接以及膠接加脹接等方法。

1.焊接

換熱管與管板采用焊接連接時,由于對管板加工要求較低,制造工藝簡單,有較好的密封性,并且焊接、外觀檢查、維修都很方便,是目前管殼式換熱器中換熱管與管板連接應用最為廣泛的一種連接方法。在采用焊接連接時,有保證焊接接頭密封性及抗拉脫強度的強度焊和僅保證換熱管和管板連接密封性的密封焊。對于強度焊其使用性能有所限制,僅適用于振動較小和無間隙腐蝕的場合。

采用焊接連接時,換熱管間距離不能太近,否則受熱影響,焊縫質量不易得到保證,同時管端應留有一定的距離,以利于減少相互之間的焊接應力。換熱管伸出管板的長度要滿足規定的要求,以保證其有效的承載能力。在焊接方法上,根據換熱管和管板的材質可以采用焊條電弧焊、TIG焊、CO2焊等方法進行焊接。對于換熱管與管板間連接要求高的換熱器,如設計壓力大、設計溫度高、溫度變化大,以及承受交變載荷的換熱器、薄管板換熱器等宜采用TIG焊。

常規的焊接連接方法,由于管子與管板孔之間存在間隙,易產生間隙腐蝕和過熱,并且焊接接頭處產生的熱應力也可能造成應力腐蝕和破壞,這些都會使換熱器失效。目前在國內核工業、電力工業等行業使用的換熱器中,換熱管與管板的連接已開始使用內孔焊接技術,這種連接方法將換熱管與管板的端部焊接改為管束內孔焊接,采用全熔透形式,消除了端部焊的縫隙,提高了抗間隙腐蝕和抗應力腐蝕的能力,

其抗振動疲勞強度高,能承受高溫、高壓,焊接接頭的力學性能較好;對接頭可進行內部無損探傷,焊縫內部質量可得到控制,提高了焊縫的可靠性。但內孔焊接技術裝配較難,對焊接技術要求高,制造和檢驗復雜,并且制造成本相對較高。隨著換熱器向高溫、高壓和大型化發展,對其制造質量要求越來越高,內孔焊接技術將會得到更加廣泛的應用。

2.脹接

脹接是一種傳統的換熱管與管板的連接方法,利用脹管器械使管板與管子產生彈塑性變形而緊密貼合,形成牢固連接,達到即密封又能抗拉脫的目的。在換熱器的制造過程中,脹接適用于無劇烈的振動,無過大的溫度變化,無嚴重的應力腐蝕的場合。

目前采用的脹接工藝主要有機械滾脹和液壓脹接。機械滾脹脹接不勻,一旦管子與管板連接失效再用脹管來修復十分困難;采用液袋式液壓脹接由電腦控制操作,精度較高,并能保證脹接緊密程度均勻一致,連接的可靠性比機械脹接要好。但對加工精度要求嚴格,對密布的接頭要保證脹接成功也有一定困難,如果失效再脹接修復也較為困難。


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