换热器管子与管板的5种连接结构形式.docx

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1、换热器管子与管板的5种连接结构形式管子与管板的连接，在管壳式换热器的设计中，是一个比较重要的结构部分。它不仅加工工作量大，而且必须使每一个连接处在设备的运行中，保证介质无泄漏及承受介质压力能力。对于管子与管板的连接结构形式，主要有以下三种，（1）胀接,（2）焊接，（3）胀焊结合。这几种形式除本身结构所固有的特点外,在加工中，对生产条件，操作技术都有一定的关系。Ol胀接用于管壳之间介质渗漏不会引起不良后果的情况下，胀接结构简单，管子修补容易。由于胀接管端处在胀接时产生塑性变形，存在着残余应力，随着温度的上升，残余应力逐渐消失，这样使管端处降低密封和结合力的作用。所以此胀接结构，受到压力和温度的一

2、定限制。一般适用压力P04MPa,管端处残余应力消失的极限温度，随材料不同而异，对碳钢、低合金钢当操作压力不高时，其操作温度可用到300oCo为了提高胀管质量，管板材料的硬度要求高于管子端的硬度,这样才能保证胀接强度和紧密性。对于结合面的粗糙度，管孔与管子间的孔隙大小，对胀管质量也有一定的影响，如结合面粗糙，可以产生较大的摩擦力，胀接后不易拉脱，若太光滑则易拉脱，但不易产生泄漏，一般粗糙度要求为Ral2.5o为了保证结合面不产生泄漏现象，在结合面上不允许存在纵向的槽痕。得炸瓶接管孔有光孔和带环形槽孔两种，管孔的形式和胀接强度有关，在胀口所受拉脱力较小时，可采用光孔，在拉脱力较大时可采用带环形槽

3、的结构。光孔结构用于物料性质较好的换热器，胀管深度为管板厚度减3mm,当管板厚度大于50mm,胀接深度e一般取50mm,管端伸出长度23mmo当胀接时，将管端胀成圆锥形，由于翻边的作用，可使管子与管板结合得更为牢固，抗拉脱力的能力更高。当管束承受压应力时，则不采用翻边的结构形式。管孔开槽的目的，与管口翻边相似，主要是提高抗拉脱力及增强密封性。其结构形式是在管孔中开一环形小槽，槽深一般为0.40.5mm,当胀管时，管子材料被挤入槽内，所以介质不易外泄。在管孔中开槽数根据管板厚度而定，当管板小于30Innl时，开一个槽，管板厚度230mm时，开二个槽。胀接深度按全胀型与不胀型决定，对于管板采用不全

4、胀型时，当管板厚度大于50mm,其胀接深度仍采用50mm。管板为复合钢板，开槽位置分两种情况，覆层较薄时，开槽位置均在基层上，如覆层较厚时，则一个槽可开在复层上，但不允许将槽开在覆层与基层之间。02焊接管子与管板的焊接，目前应用较为广泛，由于管孔不需开槽，而且管孔的粗糙度要求不高，管子端部不需退火和磨光，因此制造加工简便。焊接结构强度高，抗拉脱力强，当焊接部分渗漏时，可以补焊,如须调换管子，可采用专用刀具拆卸焊接破漏管，反而比拆卸胀管方便。管子与管板的焊接，其焊缝的剪切断面应不低于管子断面的1.25倍。()伸曲本声口(b) 伸电弁(C) 不停信算不锈钢管与管板，一般采用焊接结构，不管其压力大小

5、，温度高低。为了在停车后，避免管板上有流体停滞，并补偿管子入口处压力损失的特殊情况，减少管口阻力，可将管子缩在管板孔内部一定位置,但这种结构焊接技术要求较高，一般需用自动氤弧焊机，质量才能得到保证，在焊接过程中管口易堵死，尤其对于小直径的管子，在焊接时应引起注意。有时为了减小焊接应力，可以在管板孔口处向下加工出凹形槽面，该结构一般都用于不锈钢和管板的焊接。在管孔周围开沟槽，加工麻烦，工作量大，在目前施工中已将沟槽革除。03胀焊结合对于压力高、渗透性强，或在一侧有腐蚀性的介质，为保证不致泄漏后污染另一侧物料，这就要求管子与管板的连接处绝对不漏，或为了避免在装运及操作过程中的振动对焊缝的影响，或避

6、免缝隙腐蚀的可能性等。胀焊结合的结构，从加工工艺过程来看，有先胀后焊，先焊后胀,焊后胀接及贴胀等几种形式。先胀后焊，在施焊前先胀管，可以提高焊缝抗疲劳的性能，因胀管后使管避紧贴于管板孔壁上，可以防止在焊接时产生裂纹。但是在胀管时由于使用润滑油而进入接头的缝隙中，这些残留的油污存在及间隙中空气受热膨胀而气化，在焊接接头过程中高温的作用下生成气体，从焊面逸出，致使焊缝产生气孔，严重影响焊缝质量，所以在焊接前必须将这些残留的油污清洗掉。先焊后胀：采用先焊后胀可消除上述现象，但采用先焊后胀可能在胀接时使焊缝开裂。为防止这一现象的产生，除在胀接时仔细进行操作控制得当外，在管端，即在第一条槽离管板表面的距

7、离要考虑得大一些，约16mm左右，在离管板表面1012mm的范围内不进行胀接，以避免胀管时损坏焊缝。先焊后胀的优点在于不需清理胀管后残留的油污，但对焊后胀管时的胀管位置要求较高，必须保证在1012mm的范围内不进行胀接，否则容易损坏焊缝。先胀后焊或先焊后胀，对于焊接部分：有密封焊与强度焊两种焊接形式的区别，对胀接部分，有强度胀接及贴胀的区别。如胀接与密封焊结合的结构，是以胀接承受作用力，而密封焊则保证密封性。密封焊的高度一般为12mm,这样不会影响胀接强度，但在焊接时一定要清理接头处的油污。强度焊与胀接（贴胀）结合的结构，是以焊接承受作用力，而贴胀的目的只是消除管子与管板之间的间隙，以防止缝隙

8、受有腐蚀性介质的侵蚀。焊后胀接及贴胀：焊后胀接及贴胀一般使用于压力较高的换热设备上，该焊接部分为加强密封焊，焊接腰高采用2.8mm,胀接部分承受作用力，当胀接失效时，加强密封焊可起承受作用力的作用，贴胀部分为消除缝隙腐蚀。焊胀结合的结构在什么条件下，采用先焊后胀或先胀后焊，目前还无统一规定，但一般都趋向于先焊后胀为宜。目前因各制造厂的加工艺，设备条件的不同，都习惯于本厂的制作方法。04内孔焊内孔焊是管孔在壳程侧形成的是对接结构，换热管与其对接焊接,需要专门的焊接设备。内孔焊是管板经过加工与换热管形成对接焊缝形式，要有特殊的设备，将焊枪从管板侧的管孔深入到焊缝处进行焊接（从原来的交接接头变成了对

9、接接头），优化了换热管与管板连接处的应力状态，大大减小了边缘应力。对于有应力腐蚀、或间隙腐蚀介质的换热器非常实用。但是内孔焊对焊接技术水平要求高，难度大，出现焊接缺陷后无法返修，会导致整台换热器的报废。为保证焊接合格，需要严格按照施工工艺参数进行焊接、检测等。05爆炸胀接管子与管板连接采用爆炸胀接的方法，在国外已开始采用，这是近年来发展起来的一项新工艺，由于采用爆炸胀接加密封焊或强度焊接方法，不但连接强度高，而且胀接效率有很大的提高。爆炸胀接时不用润滑油，管端无油污存在，对胀后焊接有很大的好处。爆炸胀接是利用炸药，在极短的时间内，管内在高压气体冲击波的作用下，发生变形，使管避牢固的紧贴在管板孔上。爆炸胀接适用于薄壁管、厚壁小直径管及大厚度管板的胀接。爆炸胀接的优点是抗拉脱力大，管子轴向延伸率和变形小，当管子的管端泄漏后，在不能用机械胀管修复时，采用爆炸胀接进行修理效果很好。