换热管与管板的常用连接方法

摘要:换热器中管子与管板的焊接直接影响换热器的制造和使用。连接强度和密封性能又直接关系到使用时间和是否泄漏。对常用的强度胀接、强度焊接和胀焊并用等3种方法进行了介绍。

   关键词:换热器;管板;胀接;焊接;内孔焊

在化工、石油、医药、原子能和核工业中,换热器的应用十分广泛,其类型与结构也很多。其中管壳式换热器是使用最普遍的。在管壳式换热器的设计、制造过程中,换热管与管板之间的连接问题直接影响工艺操作的正常进行,也是整个生产制造的重点之一。因此,换热器管子与管板的接头型式的技术研究一直是国内外技术人员关注的焦点。

   1　换热管与管板常用连接方法

   换热管与管板的连接方法主要有强度胀接、强度焊接和胀焊并用。

   1.1　强度胀接

   强度胀接是为保证换热管与管板连接的密封性能及抗拉脱强度的胀接。利用胀管器插入管口旋转,将穿入管板孔内的管端部胀大,使管子达到塑性变形,同时管板孔被胀大,产生弹性变形。胀管器退出后,管板弹性恢复,管子与管板的接触表面产生很大的挤压力,使管子与管板牢固地结合在一起,达到既密封又能抗拉脱力两个目的。管板上的管孔,有孔壁开槽和孔壁不开槽2种, 目前采用的胀管工艺主要有滚压、水压胀接、爆炸胀接3种。

   胀接适用于设计压力≤4 MPa,设计温度≤300℃,无剧烈振动,无过大的温度变化,无明显的应力腐蚀的场合。由于管子与管孔紧密贴合,可使管接头减少介质腐蚀,且能承受拉脱力。

   1.2　强度焊接

   换热管和管板之间的焊接有端面焊接和内孔焊接两种结构类型 管束与管板焊接连接的适用场合主要是: (1)管间距太小或薄管板无法采用胀接时; (2)热循环剧烈和温差较高时; (3)压力较高或连接紧密性有严格要求时。它能保证焊接接头达到抗拉脱强度;(4)维护有困难时,像原子能过程和某些化工过程中的换热器。

   端面焊属于不完全熔焊,按其使用要求不同,其施焊深度分为: (1)强度焊接(保证换热管和管板之间的连接强度); (2)密封焊接(仅在于起到密封作用)。

   端面焊接接头具有焊接、外观检查与维修方便等优点,应用最为广泛。但管子与管板之间存在间隙,不适用于有较大振动及有间隙腐蚀的场合。

   1.3　胀焊并用

   当密封性能要求较高、承受振动或疲劳载荷或有间隙腐蚀、采用复合管板时应该选择胀焊并用。

   温度和压力较高,且在热变形、热冲击、热腐蚀和流体压力的作用下,换热管与管板连接处极易被破坏,采用胀接或焊接均难以保证连接强度和密封性的要求。目前较广泛采用的是胀焊并用的方法。试验证明,胀焊并用提高了接头的抗疲劳性能,可以有效地消除应力腐蚀和间隙腐蚀,提高其使用寿命。另外胀焊结合,管程介质对管板的传热面积比壳程介质对管板的传热面积大许多倍,尤其是厚管板的情况。这可减少管板两侧的温度差,减少管板翘曲,利于管板密封的可靠性。

   胀焊连接按胀接和焊接要求不同,可分为强度焊+贴胀、强度焊+强度胀、强度胀+密封焊、强度胀+贴胀+密封焊、强度焊+强度胀+贴胀等。

 

   2·换热器换热管与管板内孔焊

   内孔焊将换热管与管板的端部焊接改为管束内孔焊接。国外在20世纪60年代末开始研究内孔焊,并于20世纪70年代开始应用于核设备上。国内在20世纪70年代中期开始对内孔焊进行试验研究,并于70年代末期开始应用于核设备、电站设备上。

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