天骥列管式冷凝器(列管式换热器):热交换器管子与管板的5种连接结构形式

浏览次数: 发布日期:2019-07-31 23:36

列管式冷凝器列管式换热器专业生产厂家无锡天骥化工设备2019年7月31日讯  管子与管板的连接,在管壳式换热器的设计中,是一个比较重要的结构部分。它不仅加工工作量大,而且必须使每一个连接处在设备的运行中,保证介质无泄漏及承受介质压力能力。

 

列管式换热器,搅拌式反应釜,列管式冷凝器

 

对于管子与管板的连接结构形式,主要有以下三种,(1)胀接,(2)焊接,(3)胀焊结合。这几种形式除本身结构所固有的特点外,在加工中,对生产条件,操作技术都有一定的关系。

1
胀接

 

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用于管壳之间介质渗漏不会引起不良后果的情况下,胀接结构简单,管子修补容易。由于胀接管端处在胀接时产生塑性变形,存在着残余应力,随着温度的上升,残余应力逐渐消失,这样使管端处降低密封和结合力的作用。所以此胀接结构,受到压力和温度的一定限制。一般适用压力P0≤4MPa,管端处残余应力消失的极限温度,随材料不同而异,对碳钢、低合金钢当操作压力不高时,其操作温度可用到300℃。为了提高胀管质量,管板材料的硬度要求高于管子端的硬度,这样才能保证胀接强度和紧密性。

 

对于结合面的粗糙度,管孔与管子间的孔隙大小,对胀管质量也有一定的影响,如结合面粗糙,可以产生较大的摩擦力,胀接后不易拉脱,若太光滑则易拉脱,但不易产生泄漏,一般粗糙度要求为Ra12.5。为了保证结合面不产生泄漏现象,在结合面上不允许存在纵向的槽痕

 

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管孔有光孔和带环形槽孔两种,管孔的形式和胀接强度有关,在胀口所受拉脱力较小时,可采用光孔,在拉脱力较大时可采用带环形槽的结构。

 

光孔结构用于物料性质较好的换热器,胀管深度为管板厚度减3mm,当管板厚度大于50mm,胀接深度e一般取50 mm,管端伸出长度2~3 mm。

 

当胀接时,将管端胀成圆锥形,由于翻边的作用,可使管子与管板结合得更为牢固,抗拉脱力的能力更高。当管束承受压应力时,则不采用翻边的结构形式。

 

管孔开槽的目的,与管口翻边相似,主要是提高抗拉脱力及增强密封性。其结构形式是在管孔中开一环形小槽,槽深一般为0.4~0.5 mm,当胀管时,管子材料被挤入槽内,所以介质不易外泄。在管孔中开槽数根据管板厚度而定,当管板小于30 mm时,开一个槽,管板厚度≥30 mm时,开二个槽。

 

胀接深度按全胀型与不胀型决定,对于管板采用不全胀型时,当管板厚度大于50 mm,其胀接深度仍采用50 mm。

 

管板为复合钢板,开槽位置分两种情况,覆层较薄时,开槽位置均在基层上,如覆层较厚时,则一个槽可开在复层上,但不允许将槽开在覆层与基层之间。

 

 

2
焊接

 

管子与管板的焊接,目前应用较为广泛,由于管孔不需开槽,而且管孔的粗糙度要求不高,管子端部不需退火和磨光,因此制造加工简便。焊接结构强度高,抗拉脱力强,当焊接部分渗漏时,可以补焊,如须调换管子,可采用专用刀具拆卸焊接破漏管,反而比拆卸胀管方便。

 

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管子与管板的焊接,其焊缝的剪切断面应不低于管子断面的1.25倍。

 

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不锈钢管与管板,一般采用焊接结构,不管其压力大小,温度高低。为了在停车后,避免管板上有流体停滞,并补偿管子入口处压力损失的特殊情况,减少管口阻力,可将管子缩在管板孔内部一定位置,但这种结构焊接技术要求较高,一般需用自动氩弧焊机,质量才能得到保证,在焊接过程中管口易堵死,尤其对于小直径的管子,在焊接时应引起注意。有时为了减小焊接应力,可以在管板孔口处向下加工出凹形槽面,该结构一般都用于不锈钢和管板的焊接。在管孔周围开沟槽,加工麻烦,工作量大,在目前施工中已将沟槽革除。

 

3
 胀焊结合

 

对于压力高、渗透性强,或在一侧有腐蚀性的介质,为保证不致泄漏后污染另一侧物料,这就要求管子与管板的连接处绝对不漏,或为了避免在装运及操作过程中的振动对焊缝的影响,或避免缝隙腐蚀的可能性等。

 

胀焊结合的结构,从加工工艺过程来看,有先胀后焊,先焊后胀,焊后胀接及贴胀等几种形式。

 

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先胀后焊,在施焊前先胀管,可以提高焊缝抗疲劳的性能,因胀管后使管避紧贴于管板孔壁上,可以防止在焊接时产生裂纹。但是在胀管时由于使用润滑油而进入接头的缝隙中,这些残留的油污存在及间隙中空气受热膨胀而气化,在焊接接头过程中高温的作用下生成气体,从焊面逸出,致使焊缝产生气孔,严重影响焊缝质量,所以在焊接前必须将这些残留的油污清洗掉。

 

先焊后胀:采用先焊后胀可消除上述现象,但采用先焊后胀可能在胀接时使焊缝开裂。为防止这一现象的产生,除在胀接时仔细进行操作控制得当外,在管端,即在第一条槽离管板表面的距离要考虑得大一些,约16 mm左右,在离管板表面10~12 mm的范围内不进行胀接,以避免胀管时损坏焊缝。先焊后胀的优点在于不需清理胀管后残留的油污,但对焊后胀管时的胀管位置要求较高,必须保证在10~12 mm的范围内不进行胀接,否则容易损坏焊缝。

 

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先胀后焊或先焊后胀,对于焊接部分:有密封焊与强度焊两种焊接形式的区别,对胀接部分,有强度胀接及贴胀的区别。如胀接与密封焊结合的结构,是以胀接承受作用力,而密封焊则保证密封性。密封焊的高度一般为1~2 mm,这样不会影响胀接强度,但在焊接时一定要清理接头处的油污。强度焊与胀接(贴胀)结合的结构,是以焊接承受作用力,而贴胀的目的只是消除管子与管板之间的间隙,以防止缝隙受有腐蚀性介质的侵蚀。

 

焊后胀接及贴胀:焊后胀接及贴胀一般使用于压力较高的换热设备上,该焊接部分为加强密封焊,焊接腰高采用2.8 mm,胀接部分承受作用力,当胀接失效时,加强密封焊可起承受作用力的作用,贴胀部分为消除缝隙腐蚀。

 

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焊胀结合的结构在什么条件下,采用先焊后胀或先胀后焊,目前还无统一规定,但一般都趋向于先焊后胀为宜。目前,因各制造厂的加工艺,设备条件的不同,都习惯于本厂的制作方法。

 

4
内孔焊

 

内孔焊是管孔在壳程侧形成的是对接结构,换热管与其对接焊接,需要专门的焊接设备。内孔焊是管板经过加工与换热管形成对接焊缝形式,要有特殊的设备,将焊枪从管板侧的管孔深入到焊缝处进行焊接(从原来的交接接头变成了对接接头),优化了换热管与管板连接处的应力状态,大大减小了边缘应力。对于有应力腐蚀、或间隙腐蚀介质的换热器非常实用。

 

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但是内孔焊对焊接技术水平要求高,难度大,出现焊接缺陷后无法返修,会导致整台换热器的报废。为保证焊接合格,需要严格按照施工工艺参数进行焊接、检测等。

5
爆炸胀接

 

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管子与管板连接采用爆炸胀接的方法,在国外已开始采用,这是近年来发展起来的一项新工艺,由于采用爆炸胀接加密封焊或强度焊接方法,不但连接强度高,而且胀接效率有很大的提高。爆炸胀接时不用润滑油,管端无油污存在,对胀后焊接有很大的好处。爆炸胀接是利用炸药,在极短的时间内,管内在高压气体冲击波的作用下,发生变形,使管避牢固的紧贴在管板孔上。爆炸胀接适用于薄壁管、厚壁小直径管及大厚度管板的胀接。爆炸胀接的优点是抗拉脱力大,管子轴向延伸率和变形小,当管子的管端泄漏后,在不能用机械胀管修复时,采用爆炸胀接进行修理效果很好。

 

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