提高換熱器管板與管子連接接頭質量淺談

1、提高換熱器管板與管子連接接頭質量淺談提高換熱器管板與管子連接接頭質量淺談提高換熱器管板與管子連接接頭質量淺談1前言鋼制管殼式換熱器在化工生產中應用十分普遍，不管是固定管板還是浮頭管板、U形管殼式換熱器，管子與管板的連接是換熱器中十分重要的結構和環(huán)節(jié)。由于換熱管和管板是換熱器管程和殼程之間的唯一屏障，因此換熱管與管板連接接頭質量的好環(huán)是管殼式換熱器失效最主要的因素，也因此成為用戶和制造單位共同關注的問題。2管板與管子連接接頭型式換熱器管板

2、與管子的連接接頭型式，根據換熱器的使用條件不同，分為脹接、焊接、脹接加焊接。2.1脹接脹口質量的好壞主要取決于管端上徑向殘余壓縮應力，其值同管子與管板的材料及尺寸是否開槽、脹管率、管子與管板的徑向間隙，表面粗糙度等因素有關。為了得到良好和穩(wěn)定的脹口性能，除了嚴格控制管板的加工精度，保證管板材料與管子材料適當的硬度差，還需正確選用脹管器、脹管動力和控制手段，保證合適的脹度及采取合理的脹接順序等。2.2焊接管子和管板焊接最主要的問題是焊接缺

3、陷。預防措施是打磨管端防止結點污染，控制焊接過程使不發(fā)生燒穿或未焊透等現(xiàn)象外，對某些容易產生裂紋的材料，還可以采用焊前預脹的辦法，以減小管子與管孔的間隙。焊接時為防止焊接變形和減少殘余應力，根據直徑大小分成若干區(qū)，焊接時由中央開始放射形地在對角區(qū)域內順序焊接。2.3焊接加脹接焊接加脹接根據加工條件可分為先焊后脹、先脹后焊，其優(yōu)缺點如下：⑴先脹后焊制造工藝對管子和管板的清潔程度要求較高，否則極易產生制造缺陷。而先焊后脹對管板和管子的清潔度

4、要求不高。⑵先脹后焊工藝其焊接對脹接有不利影響，易造成脹接部位松馳。焊接時產生的氣體不易排除，易出現(xiàn)焊縫缺陷，而先焊后脹可以根本上避免這種情況發(fā)生。⑶從焊縫質量和使用效果方面來看，先焊后脹工藝亦大大優(yōu)于先脹后焊工藝。3控制環(huán)節(jié)和控制方法在管殼式換熱器制造過程中應采用管子管板全自動氬弧焊，采用先焊后脹的制造工藝等，具體應牢抓以下幾個環(huán)節(jié)：(1)嚴把原材料入廠關盡量訂購較高級冷拔管，對每批換熱管，檢驗科派人到換熱管生產廠監(jiān)督試壓，管子外徑、

5、壁厚抽查。(2)嚴格把好管板加工質量關管板管孔的加工采用二次鉆擴孔，以保證管孔尺寸精度和表面粗糙度要求。管孔在加工時提高尺寸精度都按I級換熱器管孔尺寸要求加工。管孔壁不能有砂眼、坑痕、邊緣毛刺、縱向刻痕當圖樣結構為強度脹不焊接時，為保證接頭萬無一失管孔加工增加鉸孔工序。檢驗員在對管板檢驗時，要求每一個孔都要測量，掌握各個區(qū)域管孔尺寸范圍并做好記錄。對尺寸處于上限的管孔選配外徑上偏差的管子，以彌補管子與管孔的間隙，并且做好標記，在脹接時特

6、別注意，且脹管率取上限，以保證接頭質量。(3)控制管板管子的硬度差管板與管子的連接采用脹接工藝時，管端硬度應低于管板硬度。硬度差控制在HB20－30以上，否則應將管子兩端退火處理，退火長度一般取200－250mm，加熱燃料用木炭或焦炭等。碳素鋼管加熱的溫度取600－650℃，合金鋼管加熱溫度取650－700℃，加熱時管子的另一端必須堵死，避免因空氣對流而影響加熱，加熱時應經常轉動管子，使管壁各處的受熱均勻，避免局部過熱。保溫時間10－1

7、5min，取出后埋在溫熱而干燥的砂子里面或者用保溫材料（石棉）包好，慢慢冷卻。當采用脹接工藝時，管端須檢查，如有縱向傷痕者不可使用。(4)正確選用脹管器，控制合適的脹管率脹接中必須保持合適的脹緊度。欠脹不能保證脹口的密封性，過脹則因管壁減薄過大而導致管子斷裂和管板變形，脹緊度可用脹管率來表示，根據鍋規(guī)，當采用內徑控制法時，強度脹脹管率應控制在1～2.1％范圍內，脹管率可按下面公式計算：H=（d1＋2t）／d－1100％其中：d1脹管完后

8、管子實測內徑；t未脹時管子實測壁厚；d未脹時管孔實測直徑。經換算得公式：△d=（1＋H）d－d3其中：△d換熱管脹接前后內徑的增大值；d未脹時管孔實測直徑；d3未脹時管子外徑。我公司通過多年的實踐，原則上強度脹時脹管率控制在1.8％左右貼脹時控制在0.9％。具體控制辦法是根據換熱管的直徑、壁厚，按控制的脹管率計算出脹接后換熱管的內徑值，用控制脹接后管子內徑的辦法來控制脹管率。根據管板、換熱管接頭的結構形式來選擇脹管率的類型、滾柱長度、位

9、置等結構尺寸，保證脹接起始位置（管板外側）與焊縫有足夠的距離（原則上15mm）不致脹裂接頭焊縫，同時要保證脹接不超過管板內側，且與管板內側端面有3mm距離以防脹接過渡區(qū)管子的應力集中。在正式脹接前進行試脹，試脹管板的厚度取產品管板厚度小5mm，以檢查脹管器的質量和管材的脹接性能，同時根據試脹結果確定脹管器脹柱在什么位置時，脹管率達到控制值，并做好脹桿的最終位置標記，在實際脹接時供操作使用。強度脹時一般分二遍脹，并且注意脹接順序，中心區(qū)先

10、脹，然后放射形地脹周邊區(qū)，以減小管板變形，降低接頭殘余應力。(5)采用先焊后脹的制造工藝管板管孔與換熱管管端的清潔程度對接頭的焊接質量影響很大，管板在鉆孔時由潤滑油和冷卻液在管孔周圍留下的油污、水份用高溫蒸汽來沖洗干凈，然后再用壓縮空氣吹干。換熱管的管端長度二倍的管板厚度，采用布砂輪拋光去除管端及外表面的鐵銹和污物。換熱管與管板裝配后，在規(guī)定的時間內完成焊接，以防時間一長再次銹蝕后影響焊接質量。(6)采用管子管板全自動氬弧焊管板與換熱管

11、接頭的焊接采用管子管板全自動氬弧焊，由專職的焊工施焊，以先進的裝備、熟練的技術、高度的工作責任心保證焊接質量。施焊時每個接頭焊二道，且第二道收弧處蓋過第一道起弧處15使起弧點與收弧點處相對薄弱的部位并不重疊，這些措施不僅提高焊縫內在質量，而且能夠保證焊接高度，保證有足夠的拉脫力。(7)采用切實有效的檢測手段我公司采用脹接前脹接后殼程二次試壓的辦法來檢驗焊接、脹接質量。焊接后脹接前殼程以0.6MPa表壓壓縮空氣氣密性試驗檢查接頭質量然后再