【摘要】锡黄铜管换热器换热管与管板采用胀接连接的加工过程中,需要控制关键环节及液压试验要求。锡黄铜管的胀接性能较差,通过实例说明严格控制胀接工艺和保证胀管率才能保证换热管与管板连接的密封性能及抗拉脱强度,并进行液压试验来检验胀接效果。从而说明,管板管孔加工精度和合理的胀管率是保证胀接质量的关键。
【关键词】换热器;胀接;锡黄铜管;液压试验铜具有极高的导热性和良好的耐蚀性能.尤其是添加了锡的黄铜耐腐蚀性能更是显著提高,所以铜管常用作换热管。由于铜与碳钢的焊接性能很差.因此铜管与碳钢管板的连接形式主要采用胀接形式。另外.加人锡的黄铜会产生脆性化合物,明显减低塑性,导致胀接性能较差.因此要求胀接接工艺比较苛刻,加工过程要求非常严格、细致.各个环节紧密相连,稍有不慎,即可导致设备泄露,如果补救措施不当.就有可能导致设备报废。2013年2月,我单位承揽的这种内翅片加缩13形式的锡黄铜管换热器.管板和换热管连接形式为胀接。换热器的壳程、管程设计压力均为1.0MPa,水压试验压力同样均为1.3MPa管板使用Q345R材质.分布管孔直径为中24.2y~-oO的正三角形.孔间距为32mm.换热管材质为:SB-1l061C44300,为ASME材质相当于国内Hsn70-1.为锡黄铜合金管[21。换热管中间段规格:中28×1.6.并且端部缩管为外径24,见图1。由于这种结构的特殊性,就要求每根换热管都必须胀接成功.没有换管的机会.如有一根泄漏无法修复整个管束只能报废。
1胀接过程概述
1.1试板试胀制作试板进行试胀.以确定最合适的胀管率和对应扭矩作为设定扭矩。使用电动自动控制胀管器。这样胀接过程中当胀接扭矩达到设定扭矩值时胀管器就会自动停止.不会产生过胀.还可以减少人为因素的影响,并节省间,提高效率。
1.2管板精加工管板经车床加工好各种尺寸后.转到划线工序划线.准备钻孔。管板钻孔工艺如下:(1)采用中8钻头管板划窝,钻透管板,准确定位保证各个孔桥间距。(2)采用q923.90钻头扩孔(3)按图纸标注尺寸加工环形槽。(4)qb24.25绞刀绞孔,降低粗糙度,使内壁光滑,以利于胀接的贴合密封。经过上述四个步骤后.按图检查孔的几何尺寸及是否超出公差.孔桥宽度符合图纸要求范围,否则胀接过程中,孔桥由于窄而刚度弱,进而发生塑性变形,破坏其它胀接好的换热管,影响胀接质量。另外,检测管孔表面粗糙度,其值不得大于Ral2.5。表面太粗糙,可产生较大的摩擦力.胀后不易拉脱。反之.太光滑则易拉脱,但不易泄漏。因此必须合理控制管孔粗糙度。另外为保证不泄露,管孔表面不应有导致泄漏的缺陷.如纵向贯通条痕和螺旋状刻痕等。
1.3管板与换热管的胀接管束组装完成后.开始胀接工作.环境温度应不低于5oC。胀管工人应该严格按照工艺评定的试胀程序进行。采用试胀测定的扭矩来设定胀管机的扭矩数值每连续胀5~8根,胀头温度会升高,为避免温度过高.可采用浸水方式给胀头降温可以一端胀,另一端由另一工人用圆钢压住铜管.防止换热管随胀管器旋转而被动旋转;也可以两端同时胀接.并可以解决换热管旋转问题。
2数据测量及分析
2.1检测硬度值取工艺评定用黄铜换热管的余料,垂直轴线切开,露出金属端面测定其硬度。表1硬度(HB)最大值:128,最小值113,管板材质Q345R,其硬度(HB)值:160,管板硬度高于换热管硬度(HB)32~47。硬度差值大于30HB,说明有良好的胀接性能,能够保证胀接的质量。
2.2检测胀管率由表2可以看出,胀度K大约为5%,符合推荐胀度。
3液压试验设备胀接完成后.进行液压试验。设备压力升压过程中,于设备试压容积较压力陡升.采用连接缓冲罐或改用手动液压装置.避免过大脉动。设备压力升至1.3MPa后,阀门关闭,开始保压。胀接设备试压现象较奇特。保压一开始的前20分钟,无泄漏现象,2O分钟以后,逐渐有个别换热管开始发生阴水现象经过反复试验.发现泄漏根数和保压时间存在如下曲线关系:可以看出随着保压时间推移,泄漏点逐渐显现.到一定时间以后就保持不变了,说明适当的延长保压时间才能保证检测胀接质量。发现泄漏点,将设备压力卸掉,重新补胀即可解决泄漏问题,再次进行试压,直到无泄漏为止。这说明应该适当延长保压时间,如一小时,才能确保液压试验的检验效果。
4结论:胀接形式换热器关键是保证管孔的加工尺寸精度及公差、管孔表面的粗糙度、换热管外径偏差,另外.胀接过程按预先制定的工艺评定进行,选用合适的胀接率.以工艺实验为基础.并以其作为生产的指导模型,成功率大大提高。同时各个工序的处理也必须到位,比如管头清洗,虽然简单,但是必须得将杂质除去.否则影响胀接的质量。总之.胀接是一项细致、较精密的工作.各个环节严格按要求执行,才能使最终生产出来的产品的质量没有任何问题。
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