管殼式換熱器中換熱管與管板連接的工藝

發(fā)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(shè)備，在人們?nèi)粘Ｉ罴笆?、化工、?dòng)力、醫(yī)藥、原子能和核工業(yè)等行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。它可作為獨(dú)立的設(shè)備，如加熱器、凝汽器、冷卻器等；也可作為某些工藝設(shè)備的組成部分，如一些化工設(shè)備中的熱交換器等。

尤其在耗能用量較大的化工行業(yè)中，換熱器在化工生產(chǎn)的熱量交換和傳遞過程中是不可缺少的設(shè)備，在整個(gè)化工生產(chǎn)設(shè)備中也占有相當(dāng)?shù)谋壤?br />
換熱器從其功能上來看，一方面是保證工業(yè)過程對(duì)介質(zhì)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(shè)備。按其結(jié)構(gòu)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(shí)具有結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、適應(yīng)性強(qiáng)、制造工藝成熟等優(yōu)點(diǎn)，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(jié)構(gòu)和連接質(zhì)量決定了換熱器的質(zhì)量優(yōu)劣和使用壽命，是換熱器制造過程中至關(guān)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。

大多數(shù)換熱器的破壞及失效都發(fā)生在換熱管與管板的連接部位，其連接接頭的質(zhì)量也直接影響著化工設(shè)備及裝置的安全可靠性，因此對(duì)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(zhì)量保證體系中最關(guān)鍵的控制環(huán)節(jié)。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(shí)，由于對(duì)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(yīng)用最為廣泛的一種連接方法。在采用焊接連接時(shí)，有保證焊接接頭密封性及抗拉脫強(qiáng)度的強(qiáng)度焊和僅保證換熱管和管板連接密封性的密封焊。對(duì)于強(qiáng)度焊其使用性能有所限制，僅適用于振動(dòng)較小和無間隙腐蝕的場合。

采用焊接連接時(shí)，換熱管間距離不能太近，否則受熱影響，焊縫質(zhì)量不易得到保證，同時(shí)管端應(yīng)留有一定的距離，以利于減少相互之間的焊接應(yīng)力。換熱管伸出管板的長度要滿足規(guī)定的要求，以保證其有效的承載能力。在焊接方法上，根據(jù)換熱管和管板的材質(zhì)可以采用焊條電弧焊、TIG焊、CO2焊等方法進(jìn)行焊接。對(duì)于換熱管與管板間連接要求高的換熱器，如設(shè)計(jì)壓力大、設(shè)計(jì)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(guī)的焊接連接方法，由于管子與管板孔之間存在間隙，易產(chǎn)生間隙腐蝕和過熱，并且焊接接頭處產(chǎn)生的熱應(yīng)力也可能造成應(yīng)力腐蝕和破壞，這些都會(huì)使換熱器失效。目前在國內(nèi)核工業(yè)、電力工業(yè)等行業(yè)使用的換熱器中，換熱管與管板的連接已開始使用內(nèi)孔焊接技術(shù)，這種連接方法將換熱管與管板的端部焊接改為管束內(nèi)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(yīng)力腐蝕的能力，

其抗振動(dòng)疲勞強(qiáng)度高，能承受高溫、高壓，焊接接頭的力學(xué)性能較好；對(duì)接頭可進(jìn)行內(nèi)部無損探傷，焊縫內(nèi)部質(zhì)量可得到控制，提高了焊縫的可靠性。但內(nèi)孔焊接技術(shù)裝配較難，對(duì)焊接技術(shù)要求高，制造和檢驗(yàn)復(fù)雜，并且制造成本相對(duì)較高。隨著換熱器向高溫、高壓和大型化發(fā)展，對(duì)其制造質(zhì)量要求越來越高，內(nèi)孔焊接技術(shù)將會(huì)得到更加廣泛的應(yīng)用。

2.脹接

脹接是一種傳統(tǒng)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(chǎn)生彈塑性變形而緊密貼合，形成牢固連接，達(dá)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(dòng)，無過大的溫度變化，無嚴(yán)重的應(yīng)力腐蝕的場合。

目前采用的脹接工藝主要有機(jī)械滾脹和液壓脹接。機(jī)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(fù)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(jī)械脹接要好。但對(duì)加工精度要求嚴(yán)格，對(duì)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(fù)也較為困難。