提高換熱器管板與管子連接接頭質(zhì)量淺談

1、提高換熱器管板與管子連接接頭質(zhì)量淺談提高換熱器管板與管子連接接頭質(zhì)量淺談提高換熱器管板與管子連接接頭質(zhì)量淺談1前言鋼制管殼式換熱器在化工生產(chǎn)中應(yīng)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(jié)構(gòu)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(zhì)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(guān)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(jù)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(zhì)量的好壞主要取決于管端上徑向殘余壓縮應(yīng)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(guān)。為了得到良好和穩(wěn)定的脹口性能，除了嚴(yán)格控制管板的加工精度，保證管板材料與管子材料適當(dāng)?shù)挠捕炔?，還需正確選用脹管器、脹管動(dòng)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(yù)防措施是打磨管端防止結(jié)點(diǎn)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(duì)某些容易產(chǎn)生裂紋的材料，還可以采用焊前預(yù)脹的辦法，以減小管子與管孔的間隙。焊接時(shí)為防止焊接變形和減少殘余應(yīng)力，根據(jù)直徑大小分成若干區(qū)，焊接時(shí)由中央開始放射形地在對(duì)角區(qū)域內(nèi)順序焊接。2.3焊接加脹接焊接加脹接根據(jù)加工條件可分為先焊后脹、先脹后焊，其優(yōu)缺點(diǎn)如下：⑴先脹后焊制造工藝對(duì)管子和管板的清潔程度要求較高，否則極易產(chǎn)生制造缺陷。而先焊后脹對(duì)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(duì)脹接有不利影響，易造成脹接部位松馳。焊接時(shí)產(chǎn)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(zhì)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(yīng)采用管子管板全自動(dòng)氬弧焊，采用先焊后脹的制造工藝等，具體應(yīng)牢抓以下幾個(gè)環(huán)節(jié)：(1)嚴(yán)把原材料入廠關(guān)盡量訂購較高級(jí)冷拔管，對(duì)每批換熱管，檢驗(yàn)科派人到換熱管生產(chǎn)廠監(jiān)督試壓，管子外徑、

5、壁厚抽查。(2)嚴(yán)格把好管板加工質(zhì)量關(guān)管板管孔的加工采用二次鉆擴(kuò)孔，以保證管孔尺寸精度和表面粗糙度要求。管孔在加工時(shí)提高尺寸精度都按I級(jí)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(dāng)圖樣結(jié)構(gòu)為強(qiáng)度脹不焊接時(shí)，為保證接頭萬無一失管孔加工增加鉸孔工序。檢驗(yàn)員在對(duì)管板檢驗(yàn)時(shí)，要求每一個(gè)孔都要測(cè)量，掌握各個(gè)區(qū)域管孔尺寸范圍并做好記錄。對(duì)尺寸處于上限的管孔選配外徑上偏差的管子，以彌補(bǔ)管子與管孔的間隙，并且做好標(biāo)記，在脹接時(shí)特

6、別注意，且脹管率取上限，以保證接頭質(zhì)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(shí)，管端硬度應(yīng)低于管板硬度。硬度差控制在HB20－30以上，否則應(yīng)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(shí)管子的另一端必須堵死，避免因空氣對(duì)流而影響加熱，加熱時(shí)應(yīng)經(jīng)常轉(zhuǎn)動(dòng)管子，使管壁各處的受熱均勻，避免局部過熱。保溫時(shí)間10－1

7、5min，取出后埋在溫?zé)岫稍锏纳白永锩婊蛘哂帽夭牧希ㄊ蓿┌?，慢慢冷卻。當(dāng)采用脹接工藝時(shí)，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(dǎo)致管子斷裂和管板變形，脹緊度可用脹管率來表示，根據(jù)鍋規(guī)，當(dāng)采用內(nèi)徑控制法時(shí)，強(qiáng)度脹脹管率應(yīng)控制在1～2.1％范圍內(nèi)，脹管率可按下面公式計(jì)算：H=（d1＋2t）／d－1100％其中：d1脹管完后

8、管子實(shí)測(cè)內(nèi)徑；t未脹時(shí)管子實(shí)測(cè)壁厚；d未脹時(shí)管孔實(shí)測(cè)直徑。經(jīng)換算得公式：△d=（1＋H）d－d3其中：△d換熱管脹接前后內(nèi)徑的增大值；d未脹時(shí)管孔實(shí)測(cè)直徑；d3未脹時(shí)管子外徑。我公司通過多年的實(shí)踐，原則上強(qiáng)度脹時(shí)脹管率控制在1.8％左右貼脹時(shí)控制在0.9％。具體控制辦法是根據(jù)換熱管的直徑、壁厚，按控制的脹管率計(jì)算出脹接后換熱管的內(nèi)徑值，用控制脹接后管子內(nèi)徑的辦法來控制脹管率。根據(jù)管板、換熱管接頭的結(jié)構(gòu)形式來選擇脹管率的類型、滾柱長度、位

9、置等結(jié)構(gòu)尺寸，保證脹接起始位置（管板外側(cè)）與焊縫有足夠的距離（原則上15mm）不致脹裂接頭焊縫，同時(shí)要保證脹接不超過管板內(nèi)側(cè)，且與管板內(nèi)側(cè)端面有3mm距離以防脹接過渡區(qū)管子的應(yīng)力集中。在正式脹接前進(jìn)行試脹，試脹管板的厚度取產(chǎn)品管板厚度小5mm，以檢查脹管器的質(zhì)量和管材的脹接性能，同時(shí)根據(jù)試脹結(jié)果確定脹管器脹柱在什么位置時(shí)，脹管率達(dá)到控制值，并做好脹桿的最終位置標(biāo)記，在實(shí)際脹接時(shí)供操作使用。強(qiáng)度脹時(shí)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(yīng)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(duì)接頭的焊接質(zhì)量影響很大，管板在鉆孔時(shí)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(shí)間內(nèi)完成焊接，以防時(shí)間一長再次銹蝕后影響焊接質(zhì)量。(6)采用管子管板全自動(dòng)氬弧焊管板與換熱管

11、接頭的焊接采用管子管板全自動(dòng)氬弧焊，由專職的焊工施焊，以先進(jìn)的裝備、熟練的技術(shù)、高度的工作責(zé)任心保證焊接質(zhì)量。施焊時(shí)每個(gè)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(diǎn)與收弧點(diǎn)處相對(duì)薄弱的部位并不重疊，這些措施不僅提高焊縫內(nèi)在質(zhì)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(shí)有效的檢測(cè)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(yàn)焊接、脹接質(zhì)量。焊接后脹接前殼程以0.6MPa表壓壓縮空氣氣密性試驗(yàn)檢查接頭質(zhì)量然后再