简要叙述了空冷式换热器管与管板胀接连接的种类、方法及制造,并指出了影响胀接质量的关键因素。

空冷式换热器管与管板的连接形式主要有强度胀接、强度焊、胀焊并用等三种方式,胀焊并用又分为强度胀加密封焊和强度焊加贴胀两种。强度胀接适用于设计压力不大于4MPa、设计温度不高于250、无剧烈振动、无过大温度变化及无应力腐蚀的场合;强度焊接适用于设计压力不大于35MPa但不适用于有较大振动的场合;胀焊并用适用于密封性能较高且有振动的场合。单纯胀接或强度焊接的连接方式使用条件是有限制的。胀焊并用结构由于能有效地阻尼管束振动对焊口的损伤,避免间隙腐蚀,并且比单纯胀接或强度焊具有更高的强度和密封性,因而得到广泛采用。

由此可见,胀接是换热管与管板连接的重要组成部分。目前我国在空冷式换热器生产过程中胀接的主要方式有:机械胀接、橡胶头式液压胀接和液袋式液压胀接。

1机械胀接和液压胀接的原理及优缺点

机械胀接是目前国、内外应用最为广泛的方式,机械胀接的原理为通过滚珠的反复碾压,使换热管产生塑性变形、管孔产生弹性变形,外力消除后管孔由于弹性恢复而压紧管端,从而使管与管板连接紧密。机械胀接的优点是成本低、操作简便、对换热管尺寸精度要求不高、生产效率高,缺点是胀接不均匀、使用的润滑油会对管端产生污染。

液压胀接技术是利用增压原理,产生足以使换热管发生塑性变形的高压胀管压力,该压力通过橡胶头或弹性液袋作用于换热管内壁,使换热管发生塑性变形、管孔产生弹性变形,外力消除后管孔由于弹性恢复而压紧管端,将钢管胀接于管板孔内。液压胀接的优点是胀接压力控制精确、可防止胀接过程中对接头的污染,缺点是对换热管的尺寸精度要求高、生产成本高。但随着我国钢管质量的提高及用户的认同,液压胀接方法的应用亦日趋广泛。

2贴胀和强度胀在制造过程中的主要区别

2.1贴胀不需要在管孔内加工环槽,强度

胀接需要在管孔内加工环槽。机械胀接加工环槽的宽度和深度见表1,管板厚度小于等于25mm管孔加工单环槽,管板厚度大于25mm管孔加工双环槽,槽间距6mm;液压胀接加工环槽的深度按表1选取,槽宽W可按公式1确定

W1.11.3mm

公式1

其中d为换热管平均外径、

t为换热管平均壁厚。

2.2胀管率

胀管率是指换热管胀接后管壁的减薄量与胀接前管壁厚度的比值。碳钢管与管板强度胀接胀管率一般控制在5%~7之间,贴胀胀管率一般控制在1%~3之间。其它材质钢管的胀管率按用户规定或经过胀接工艺评定确定。制造厂可以经过胀管工艺评定确定适宜胀管率的机械胀接控制方法或液压胀接胀管压力。胀管率按公式2计算。

2.3胀接长度

贴胀的胀接长度一般为管板的名义厚度减去18mm,包括距管端焊接处15mm不胀和距管板外侧3mm不胀;强度胀接的胀接长度应取管板的名义厚度减去3mm50mm中的较小值。

3影响胀接质量的关键因素

3.1控制管孔与钢管的间隙,即控制钢管进货质量和管孔内径的公差,按表2执行。

3.2确定胀接和焊接的先后顺序

胀焊并用管端连接结构按胀接与焊接在工序安排中的先后顺序可分为先胀后焊和先焊后胀两种工艺。采用先胀后焊工艺时,胀管过程中会在焊接坡口处引进润滑油等杂质、这些杂质要彻底清除十分困难,且胀接后管与管板贴合不利于焊接过程中焊缝处生成的气体顺畅逸出,会增加管端焊缝产生气孔等缺陷的可能。因此先焊后胀的工艺比较合理。

3.3确定合理的胀接顺序。强度胀接如果管端胀接顺序安排不当会引起管板变形、管束尺寸超差等缺陷影响产品质量。要根据产品型式选择适宜的管端胀接顺序,一般应先胀位于换热器中央区域的管子然后再对两侧的管子进行胀接。

3.4根据换热管及管板材质、用户要求确定适宜的胀管率。确定胀管率要进行胀接工艺评定,并确定适宜的胀接工艺。

3.5管孔表面质量及换热管和管孔的清理要求。管孔表面不得有影响胀接紧密性的缺陷,如贯通的纵向或螺旋状刻痕等。空冷式换热器组装前应严格清理换热管管端内、外两侧和管孔内部。换热管管端清理长度应不小于对应的管板厚度,管孔要全部清理,清理部位应无水、锈、油污、氧化皮等杂质。

3.6胀前设备检查。在制造开始、每班次的开始和根据经验在适当的间隔以及发生任何值得注意的情况时,都应检查设备的状态确保设备功能正确、性能稳定。

3.7胀接过程的控制。胀接作业要严格按照胀接作业规范进行操作。胀接后应恢复胀接部位及其周围的清洁度。

4结论

胀接连接是空冷式换热器制造过程中的关键工序,根据换热管和管板材质确定适宜的胀接方法及控制胀接过程至关重要。