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哈雷釬焊板式換熱器
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管殼式換熱器管子與管板的連接研究

點擊:1413 日期:[ 2014-04-26 22:22:01 ]
                       管殼式換熱器管子與管板的連接研究                               姜春光1, 李 軍2 (1. 黒化集團有限公司粉煤灰項目處工程師, 黑龍江 富拉爾基     161041; 2. 華電集團富拉爾基發電總廠鑫寶公司工程師, 黑龍江 !富拉爾基!    161041)      摘要: 管殼式換熱器的管板和管子連接處的緊密性是一重要的質量點, 介紹管子與管板的連接方法。     關鍵詞: 管殼式換熱器; 管子與管板; 脹接; 焊接; 焊脹結合 中圖分類號: TQ055.8+1 文獻標識碼: B 文章編號: 1673- 3355 (2007) 01- 0020- 02      管殼式換熱器是化工企業常用的設備之一,是目前應用最廣泛的一種換熱器。一般的管殼式換熱器是在圓筒形殼體中放置由許多管子組成的管束, 管子的軸線與殼體的軸線平行, 管子兩端固定在管板上。在制造和使用過程中, 管殼式換熱器的管板和管子連接處的緊密性是一重要的質量點, 如果在操作時連接處發生泄漏, 將會導致兩種流體混合, 輕者損失熱量與產品, 重者將危及人與設備的安全。黑化集團公司壓力容器制造廠在制作此類換熱器時通常采用脹接、焊接、焊脹結合的方法連接管子與管板。     1 脹接     脹接一般利用脹管器進行機械滾脹, 脹管器是在構架上嵌入了三個小直徑的滾子, 中間有一錐形心軸, 利用風動或電動使心軸旋轉并擠入管內迫使管子擴張產生塑性變形而與管板貼合。當管孔采用光孔時管端伸出2 ̄3 mm。當抗拉脫與密封要求較高時, 管孔中開環形小槽。一般槽深0.4 ̄0.5 mm, 管子材料被脹擠進槽內, 能更好地防止介質外泄。一般管板厚度小于30 mm時槽數為1, 管板厚度大于30 mm時槽數為2, 結構見圖1。為提高脹管的質量, 管端材料的硬度值一般應比管板低, 通常需管頭局部退火, 但有應力腐蝕時不采用此法來降低換熱管的硬度。脹接連接時, 管端應除銹至呈金屬光澤, 其除銹長度不應小于2倍的管板厚度。脹接長度不得伸出管板背面 (殼程側)。換熱管的脹接部分與非脹接部分要圓滑過渡, 不得有急劇的棱角。脹接結構比較簡單, 便于更換與修補, 但不宜在高溫下工作, 我廠一般在壓力不大于4 MPa, 溫度不超過300 ℃,且在使用中無溫度劇變, 不存在間隙腐蝕, 基本無震動的條件下應用脹接方式。外徑小于14 mm的換熱管與管板連接也不宜采用脹接。 2 焊接       焊接是通過加熱或加壓并且用 (或不用) 填充材料使焊件形成原子間結合的一種連接方法。加工方便, 連接強度好, 在高溫高壓時也能保證連接處的緊密性與抗拉脫能力。管子焊接處如有滲漏可以補焊或拆卸更換。一般采用2×45°坡口,0.2 mm間隙。常用的焊接接口處形式見圖2。我廠一般在管子與薄管板的固定情況下多采用焊接方法。用于焊接連接時, 換熱管管端除銹長度不應小于管徑, 且不小于25 mm。焊接連接時焊渣及凸出于換熱管內壁的焊瘤均應清除。由于連接處焊接后管板與管子中存在殘余熱應力與應力集 中, 在運行中可能引起應力腐蝕與疲勞破壞。   3 脹焊結合      脹接和焊接方法都各有利弊, 在一些情況下換熱器管子與管板的連接處在操作過程中受到腐蝕與流體壓力、熱變形及熱沖擊等作用, 很容易遭到破壞, 這種情況下, 我廠主要采用脹焊結合的方法, 見圖3。具體方式分兩種: 強度脹與密封焊相結合, 脹接承受拉脫力, 焊接保證緊密性。強度焊與貼脹相結合則是焊接承受拉脫力,脹接消除管子與管板間的間隙。對于脹和焊的先后順序, 一些資料上建議采用先焊后脹, 因為使用脹管器脹管時需用潤滑油, 脹后不易洗凈, 在焊接時存在于焊縫中的油污生成氣體會導致焊縫產生氣孔, 影響焊縫質量。我廠在用戶無特殊要求時, 一般采用先脹后焊, 因為一般管頭需要伸出管板2 mm左右, 所以在角縫成形時很容易破壞管口內徑, 這樣就加大了下脹管器的難度, 影響工作效率與質量。應用此法時連接部位的管子與管板表面應清理干凈, 不得留有影響脹接或焊接連接質量的毛刺、鐵屑、銹斑和油污等。實踐證明, 采用脹焊結合的方法不僅能提高連接處的抗疲勞性能, 還可以消除應力腐蝕和間隙腐蝕, 提高設備的使用壽命。 4 結 語     管殼式換熱器管子與管板的連接緊密是關系到生產安全和制造質量的重要部分, 它要求技術人員和操作工人合理選擇, 精心操作。按照以上介紹的方法合理選擇連接方式使得我們廠制作容器、非容器類管束管子與管板連接的質量不斷提高, 深受用戶好評。
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