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管壳式换热器管子与管板的连接研究点击：1995 日期：[ 2014-04-26 22:22:01 ] |
| 管壳式换热器管子与管板的连接研究 姜春光１， 李 军２ （１． 黒化集团有限公司粉煤灰项目处工程师， 黑龙江 富拉尔基 １６１０４１； ２． 华电集团富拉尔基发电总厂鑫宝公司工程师， 黑龙江 !富拉尔基! １６１０４１） 摘要： 管壳式换热器的管板和管子连接处的紧密性是一重要的质量点， 介绍管子与管板的连接方法。 关键词： 管壳式换热器； 管子与管板； 胀接； 焊接； 焊胀结合 中图分类号： ＴＱ０５５．８＋１ 文献标识码： Ｂ 文章编号： １６７３－ ３３５５ （２００７） ０１－ ００２０－ ０２ 管壳式换热器是化工企业常用的设备之一，是目前应用最广泛的一种换热器。一般的管壳式换热器是在圆筒形壳体中放置由许多管子组成的管束， 管子的轴线与壳体的轴线平行， 管子两端固定在管板上。在制造和使用过程中， 管壳式换热器的管板和管子连接处的紧密性是一重要的质量点， 如果在操作时连接处发生泄漏， 将会导致两种流体混合， 轻者损失热量与产品， 重者将危及人与设备的安全。黑化集团公司压力容器制造厂在制作此类换热器时通常采用胀接、焊接、焊胀结合的方法连接管子与管板。 １ 胀接 胀接一般利用胀管器进行机械滚胀， 胀管器是在构架上嵌入了三个小直径的滚子， 中间有一锥形心轴， 利用风动或电动使心轴旋转并挤入管内迫使管子扩张产生塑性变形而与管板贴合。当管孔采用光孔时管端伸出２￣３ ｍｍ。当抗拉脱与密封要求较高时， 管孔中开环形小槽。一般槽深０．４￣０．５ ｍｍ， 管子材料被胀挤进槽内， 能更好地防止介质外泄。一般管板厚度小于３０ ｍｍ时槽数为１， 管板厚度大于３０ ｍｍ时槽数为２， 结构见图１。为提高胀管的质量， 管端材料的硬度值一般应比管板低， 通常需管头局部退火， 但有应力腐蚀时不采用此法来降低换热管的硬度。胀接连接时， 管端应除锈至呈金属光泽， 其除锈长度不应小于２倍的管板厚度。胀接长度不得伸出管板背面 （壳程侧）。换热管的胀接部分与非胀接部分要圆滑过渡， 不得有急剧的棱角。胀接结构比较简单， 便于更换与修补， 但不宜在高温下工作， 我厂一般在压力不大于４ ＭＰａ， 温度不超过３００ ℃，且在使用中无温度剧变， 不存在间隙腐蚀， 基本无震动的条件下应用胀接方式。外径小于１４ ｍｍ的换热管与管板连接也不宜采用胀接。 ２ 焊接 焊接是通过加热或加压并且用 （或不用） 填充材料使焊件形成原子间结合的一种连接方法。加工方便， 连接强度好， 在高温高压时也能保证连接处的紧密性与抗拉脱能力。管子焊接处如有渗漏可以补焊或拆卸更换。一般采用２×４５°坡口，０．２ ｍｍ间隙。常用的焊接接口处形式见图２。我厂一般在管子与薄管板的固定情况下多采用焊接方法。用于焊接连接时， 换热管管端除锈长度不应小于管径， 且不小于２５ ｍｍ。焊接连接时焊渣及凸出于换热管内壁的焊瘤均应清除。由于连接处焊接后管板与管子中存在残余热应力与应力集 中， 在运行中可能引起应力腐蚀与疲劳破坏。 ３ 胀焊结合 胀接和焊接方法都各有利弊， 在一些情况下换热器管子与管板的连接处在操作过程中受到腐蚀与流体压力、热变形及热冲击等作用， 很容易遭到破坏， 这种情况下， 我厂主要采用胀焊结合的方法， 见图３。具体方式分两种： 强度胀与密封焊相结合， 胀接承受拉脱力， 焊接保证紧密性。强度焊与贴胀相结合则是焊接承受拉脱力，胀接消除管子与管板间的间隙。对于胀和焊的先后顺序， 一些资料上建议采用先焊后胀， 因为使用胀管器胀管时需用润滑油， 胀后不易洗净， 在焊接时存在于焊缝中的油污生成气体会导致焊缝产生气孔， 影响焊缝质量。我厂在用户无特殊要求时， 一般采用先胀后焊， 因为一般管头需要伸出管板２ ｍｍ左右， 所以在角缝成形时很容易破坏管口内径， 这样就加大了下胀管器的难度， 影响工作效率与质量。应用此法时连接部位的管子与管板表面应清理干净， 不得留有影响胀接或焊接连接质量的毛刺、铁屑、锈斑和油污等。实践证明， 采用胀焊结合的方法不仅能提高连接处的抗疲劳性能， 还可以消除应力腐蚀和间隙腐蚀， 提高设备的使用寿命。 ４ 结 语 管壳式换热器管子与管板的连接紧密是关系到生产安全和制造质量的重要部分， 它要求技术人员和操作工人合理选择， 精心操作。按照以上介绍的方法合理选择连接方式使得我们厂制作容器、非容器类管束管子与管板连接的质量不断提高， 深受用户好评。 |
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