管壳式换热器是一种热交换装置。管壳式换热器其换热管与管板一般采用强度胀接、焊接、贴胀加密封焊等方式连接。采用强度胀接时,为了保证强度胀接头的胀接质量,根据《固定式压力容器安全技术监察规程》和《管壳式换热器》的有关要求,在进行胀管之前应该制定出胀接工艺规程,操作人员应按照胀接工艺规程进行胀管操作。换热管与管板的连接采用焊接连接时,需要进行焊接工艺评定。焊接工作应按照相应的焊接工艺进行。如果换热管与管板的连接采用贴胀加密封焊的方式.其密封焊就应按照经焊接工艺评定后所制定的焊接工艺来进行。但是这种贴胀加密封焊的连接方式.所采用的贴胀工艺并没有相关的标准作出严格的规定,一般认为只要进行了贴胀就可以了。在换热器的使用过程中,有时会发生管板与管子连接接头失效的情况,例如管板裂纹、管端焊缝开裂、管端沿管子方向的纵向裂纹和换热管断裂等。对这些接头失效的原因.国内外许多专家都进行了认真的研究.作了大量的分析.认为产生失效的主要影响因素有下述几个方面:换热器的换热环境。换热介质进入连接接头的情况,焊接应力,换热器的运行情况,以及上述因素的综合影响。分析这些情况可以发现,这些影响因素与贴胀的质量都有密切的关系。如果贴胀不够紧密,换热介质进入管孔与管子的间隙,以及发生结垢情况等,就会导致换热环境恶劣。管板和管子金属材料的组织结构发生变化.使金属的机械性能下降.引起连接失效:如果贴胀不够紧密.在管孔与管子的缝隙之间,由于换热介质的进入.在化学腐蚀和电化学腐蚀以及其他综合因素的作用下,也容易产生连接失效;贴胀时由于贴胀不到位。焊接应力也不会得到很好的释放。在换热管发生振动的情况下,振动产生的力直接作用在焊接接头的焊缝部位,加上焊接接头可能存在焊接缺陷,因而会造成连接接头失效。由此可见,贴胀质量不好,就会造成换热器的失效,甚至带来安全隐患,给用户造成经济损失。近年来。国内接受国外订单的换热器产品其数量和品种不断增加.而按照ASME、jIS或PED等标准进行制造、检验的换热器要求更加严格,从而对换热管的贴胀也提出了更严格的要求。本文根据掌握的相关资料和在日常工作中积累的经验.对换热管与管板采用贴胀加密封焊连接方式的贴胀工作进行一些探讨,以供从事换热器制造和运行的相关人员参考。
1贴胀的基本形式和贴胀的主要作用贴胀的基本形式有下述几项。(1)光孔胀接加密封焊。(2)光孔胀接加强度焊。(3)特殊形式的贴胀(例如有密封槽等其他形式)。贴胀的作用主要有下述几项。(1)消除换热管与管孔之间的间隙。(2)防止换热介质进入换热管与管孔之间的间隙结垢形成热阻,导致局部产生高温,造成换热器管端的焊缝开裂。(3)消除换热管与管孔之间的间隙,加强换热管与管板的连接强度,防止因管子振动而造成换热器管端的焊缝开裂。(4)管子在焊接前的定位。(5)释放管子与管板焊接后产生的焊接应力。(6)有利于换热介质的流动。
2贴胀的方法和影响贴胀质量的因素贴胀的方法主要有下述几项。(1)机械胀接。(2)液压胀接。(3)橡胶胀接。(4)爆炸胀接。影响贴胀质量的因素主要有下述几方面。(1)管板孔的加工质量:孔径的偏差,孔的圆柱度和表面粗糙度。(2)换热管的制造精度:直径偏差,圆度,表面粗糙度。准确(3)胀管前管孔和管子的清洁度。(4)胀管器的选择。(5)胀管器的制造质量和精度。(6)胀管设备是否良好,胀管扭矩的控制是否7)胀管过程的质量控制。8)胀管率的确定。9)胀管和焊接操作的次序。
3胀管质量的检验(1)采用内径控制法控制胀管质量时,采用内径千分尺、内径百分表或专用量具等对胀接质量进行检验(2)在产品制造质量不确定或对产品质量要求严格时,需要采用工艺评定的方法来确定产品贴胀的合适的胀管率。可以采用剖分的方法来观察贴胀的质量。对重要产品,必要时应进行拉脱试验,以确保贴胀质量。4贴胀试验为提高换热器的制造质量.确定贴胀胀管率的有效范围,对换热器进行了贴胀工艺试验,其胀接采用机械胀的方法进行。工艺试验的过程如下。(1)材料确定根据我公司目前产品的情况,胀接试验的管子规格(直径X壁厚)和管板材料分为两组,分别为:①管子O15.88x2,管子材料为20;管板材料为Q345R。②管子O19。05x2,管子材料为20;管板材料为Q345R。(2)准备工作①按工艺图纸制作试件(见图1)。
②试件制作完成,将管子和管板清理干净。测量管板孔内径、管子的外径、管子的内径和管子壁厚.并记录在记录表上。同时将管子组对好,并点固焊。③编制好孔位编号,并打好标记钢印。④准备好胀管器,将其清理干净并加油。(3)胀接过程的控制①认真学习胀管机的使用说明书。胀管机空载试运转,确认胀管机运行正常。试调节扭矩。②记录胀管时的气压值(观察驱动气源处的压力表.风压最好在0.6~0.8MPa)。③使用电动胀管机时电网的电压应保持稳定。④正确选择胀管器和胀管油。⑤经过试胀,确定初始扭矩。⑥做好胀管记录。
5管子胀管率的计算
6试验结果经过认真的准备,我们进行了胀管试验,试验结果如表l~表4所示。
表1所示为管子规格O15.88x2、管子材料20、管板材料Q345R时,试件中具有代表性的数据,胀管率采用壁厚减薄率方法计算。表2的试件与表1相同,胀管率采用《锅规》内径控制法计算。表3、表4试件相同,胀管率计算方法不同。.…。根据公司目前的产品和使用的胀管器,我们对贴胀过程进行了试验,并取得了贴胀胀管率的有效数据。碳钢或不锈钢产品贴胀的内径减薄率一般应控制l%~5%之间。碳钢或不锈钢产品采用《锅规》的内径控制法,其贴胀的胀管率一般应控制在0.1%一0.3%之间。经过试验,得到了贴胀胀管率有效数据,这对提高我公司产品的质量,完善质保手册中的相关内容均起到了积极作用。
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