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管壳式换热器的胀接工艺.pdf

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管壳式换热器的胀接工艺 管板和换热管都是换热器的主要受压元件，两者之间的连接处是换热器的关键部位。 胀接是实现换热管与管板连接的一种方法，胀接质量的好坏对换热器的正常运行起着关键 的作用。因此，换热管与管板之间的胀接工艺技术就显得非常重要。 1胀接形式及胀接方法 胀接形式按胀紧度可分为贴胀和强度胀。贴胀是为消除换热管与管板孔之间缝隙的轻 度胀接，其作用是可以消除缝隙腐蚀和提高焊缝的抗疲劳性能。强度胀是为保证换热管与 管板连接的密封性能及抗拉脱强度的胀接。贴胀后胀接接头的抗拉脱力应达到1MPa以上， 强度胀后胀接接头的抗拉脱力应达到4MPa以上。 胀接方法按胀接工艺的不同可分为机械胀、爆炸胀、液压胀和脉冲胀等。机械胀是用 滚珠进行胀管的，具有操作简单方便、制造成本低等优点，因而得到了广泛应用。 2胀管器的选用 胀管器的种类，有三槽直筒式、五槽直筒式、轴承式、调节式、翻边式。它的选用主 要根据换热管的内径、管板厚度、胀接长度及胀接特点而确定。 3换热管与管板硬度的测定 换热管与管板材料应有适当的硬度差，管板硬度应当大于换热管的硬度，其差值最好 达到HB30以上，否则胀接后管子的回弹量接近或大于管板的回弹量而造成胀接接头不紧。 胀接的原理是胀接时硬度较低的管子产生塑性变形，而硬度较高的管板产生弹性变形，胀 接后塑性变形的管子受到弹性回复的管板孔壁的挤压而使管子和管板紧密地结合在一起。 因此在胀管之前应首先测定管子与管板的硬度差是否匹配。如果两者硬度值相差很小时应 对管子端部进行退火热处理。管子端部退火热处理长度一般为管板厚度加100mm。 4试胀 正式胀接之前应进行试胀。试胀的目的是验证胀管器质量的好坏，验证预定的管子与 管板孔的结构是否合理，检验胀接部位的外观质量及接头的紧密性能，测试胀接接头的抗 拉脱力，寻找合适的胀管率，以便制定出合理的产品胀接工艺。试胀应在试胀工艺试板上 进行。试板应与产品管板的材料、厚度、管孔大小一致，试板上孔的数量应不少于5个， 其管孔的排列形式见图1所示。试胀所用管子的材料、规格应与产品用换热管一致，但长 度可不一致，一般为管板厚度加50mm。 图1 试胀前应根据胀管率计算公式推算出换热管胀接后的内径尺寸，胀管率计算公式可按 我国锅炉规程中给出的公式计算： H=（d1－d2－δ）/d3×100％ 式中：d1，d2——胀后、胀前管子内径 d3——胀前管孔内径 δ——胀前管孔直径与管子外径之差 胀管率应在0.9％～2.2％之间选取。胀管率小于0.9％为欠胀，管子胀后未产生足够 的塑性变形，不能保证胀接质量。胀管率大于2.2％为过胀，管子胀后产生过大的塑性变 形，加工硬化现象严重，容易导致管子出现裂纹等缺陷，管板也可能产生塑性变形而使胀 后的管板不能有效的回弹，从而影响胀接接头的性能。胀管率取大值还是取小值，应根据 胀接形式而定。贴胀时应取较小值，强度胀时应取较大值。 胀接过程应由初胀和终胀两步来完成，这样可以防止一次胀接变形量过大而使管子出 现裂纹等缺陷，也有利于提高胀接接头的胀紧度。初胀是消除管子与管板孔间隙的胀接过 程。终胀是把管子胀到要求尺寸的胀接过程。胀接后应按管子内径大小进行编号，计算出 每个管接头的胀管率。 5工艺试验 工艺试验包括密封试验、拉脱力试验和解剖检验三方面。密封试验就是在专用装置上 进行水压密封性试验，检查胀接接头的严密性。拉脱试验是检验管子与管板脱力时所需之 力大小的试验，贴胀时拉脱力应达大于1MPa，强度胀时拉脱力应大于4MPa。解剖检验 是把管接头分解后检查胀接处是否有起皮、皱纹、裂纹、切口和偏斜等缺陷，检查胀接过 渡部分是否有突变以及喇叭口根部与管壁的结合状态是否良好，检查管板孔与管子外壁的 接触表面的印痕和啮合状况。 6正式胀接 正式胀接之前换热管应逐根进行水压试验，换热管端部（管板厚度+50mm）进行清洗， 清除锈蚀、油污等杂物。胀管时应按试胀结果确定一个合适的胀管率，测量换热管端部直 径和管板孔直径并进行合理的分组搭配，以便更好地保证胀接质量。 胀接顺序也是应注意的问题。胀接时，管子因伸长而对管板产生一个反力，在第一块 管板胀完后，另一块管板的胀接顺序如不合理就会导致管板产生变形。第二块管板比较合 理的胀接顺序是按图2的方式从中央第1区开始胀，然后放射形地向第2～7区顺序胀下 去。对于浮头式换热器应先胀固定管板处的管头，后胀活动管板处的管头。对于先焊后胀 的接头应使胀接顺序与焊接顺序相逆，这样便于焊接应力与胀接应力相互制约。 图2 胀接环境也很重要，胀接应在0℃以上进行。胀接时应防止润滑油流入管子与管板孔 的缝隙中。 胀接过程应与试胀过程一致，由初胀和终胀两步完成。对于经水压试验不合格的接头 应进行补胀，但一个接头补胀