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管殼式換熱器管子與管板的貼脹
時間:2015-09-28 作者:huanreqichang 點擊數(shù):

     管殼式換熱器是一種熱交換裝置。管殼式換熱器其換熱管與管板一般采用強度脹接、焊接、貼脹加密封焊等方式連接。采用強度脹接時,為了保證強度脹接頭的脹接質(zhì)量,根據(jù)《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》和《管殼式換熱器》的有關(guān)要求,在進(jìn)行脹管之前應(yīng)該制定出脹接工藝規(guī)程,操作人員應(yīng)按照脹接工藝規(guī)程進(jìn)行脹管操作。換熱管與管板的連接采用焊接連接時,需要進(jìn)行焊接工藝評定。焊接工作應(yīng)按照相應(yīng)的焊接工藝進(jìn)行。如果換熱管與管板的連接采用貼脹加密封焊的方式.其密封焊就應(yīng)按照經(jīng)焊接工藝評定后所制定的焊接工藝來進(jìn)行。但是這種貼脹加密封焊的連接方式.所采用的貼脹工藝并沒有相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)作出嚴(yán)格的規(guī)定,一般認(rèn)為只要進(jìn)行了貼脹就可以了。在換熱器的使用過程中,有時會發(fā)生管板與管子連接接頭失效的情況,例如管板裂紋、管端焊縫開裂、管端沿管子方向的縱向裂紋和換熱管斷裂等。對這些接頭失效的原因.國內(nèi)外許多專家都進(jìn)行了認(rèn)真的研究.作了大量的分析.認(rèn)為產(chǎn)生失效的主要影響因素有下述幾個方面:換熱器的換熱環(huán)境。換熱介質(zhì)進(jìn)入連接接頭的情況,焊接應(yīng)力,換熱器的運行情況,以及上述因素的綜合影響。分析這些情況可以發(fā)現(xiàn),這些影響因素與貼脹的質(zhì)量都有密切的關(guān)系。如果貼脹不夠緊密,換熱介質(zhì)進(jìn)入管孔與管子的間隙,以及發(fā)生結(jié)垢情況等,就會導(dǎo)致?lián)Q熱環(huán)境惡劣。管板和管子金屬材料的組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化.使金屬的機械性能下降.引起連接失效:如果貼脹不夠緊密.在管孔與管子的縫隙之間,由于換熱介質(zhì)的進(jìn)入.在化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕以及其他綜合因素的作用下,也容易產(chǎn)生連接失效;貼脹時由于貼脹不到位。焊接應(yīng)力也不會得到很好的釋放。在換熱管發(fā)生振動的情況下,振動產(chǎn)生的力直接作用在焊接接頭的焊縫部位,加上焊接接頭可能存在焊接缺陷,因而會造成連接接頭失效。由此可見,貼脹質(zhì)量不好,就會造成換熱器的失效,甚至帶來安全隱患,給用戶造成經(jīng)濟損失。近年來。國內(nèi)接受國外訂單的換熱器產(chǎn)品其數(shù)量和品種不斷增加.而按照ASME、jIS或PED等標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行制造、檢驗的換熱器要求更加嚴(yán)格,從而對換熱管的貼脹也提出了更嚴(yán)格的要求。本文根據(jù)掌握的相關(guān)資料和在日常工作中積累的經(jīng)驗.對換熱管與管板采用貼脹加密封焊連接方式的貼脹工作進(jìn)行一些探討,以供從事?lián)Q熱器制造和運行的相關(guān)人員參考。

    1貼脹的基本形式和貼脹的主要作用貼脹的基本形式有下述幾項。(1)光孔脹接加密封焊。(2)光孔脹接加強度焊。(3)特殊形式的貼脹(例如有密封槽等其他形式)。貼脹的作用主要有下述幾項。(1)消除換熱管與管孔之間的間隙。(2)防止換熱介質(zhì)進(jìn)入換熱管與管孔之間的間隙結(jié)垢形成熱阻,導(dǎo)致局部產(chǎn)生高溫,造成換熱器管端的焊縫開裂。(3)消除換熱管與管孔之間的間隙,加強換熱管與管板的連接強度,防止因管子振動而造成換熱器管端的焊縫開裂。(4)管子在焊接前的定位。(5)釋放管子與管板焊接后產(chǎn)生的焊接應(yīng)力。(6)有利于換熱介質(zhì)的流動。
    2貼脹的方法和影響貼脹質(zhì)量的因素貼脹的方法主要有下述幾項。(1)機械脹接。(2)液壓脹接。(3)橡膠脹接。(4)爆炸脹接。影響貼脹質(zhì)量的因素主要有下述幾方面。(1)管板孔的加工質(zhì)量:孔徑的偏差,孔的圓柱度和表面粗糙度。(2)換熱管的制造精度:直徑偏差,圓度,表面粗糙度。準(zhǔn)確(3)脹管前管孔和管子的清潔度。(4)脹管器的選擇。(5)脹管器的制造質(zhì)量和精度。(6)脹管設(shè)備是否良好,脹管扭矩的控制是否7)脹管過程的質(zhì)量控制。8)脹管率的確定。9)脹管和焊接操作的次序。
    3脹管質(zhì)量的檢驗(1)采用內(nèi)徑控制法控制脹管質(zhì)量時,采用內(nèi)徑千分尺、內(nèi)徑百分表或?qū)S昧烤叩葘γ浗淤|(zhì)量進(jìn)行檢驗(2)在產(chǎn)品制造質(zhì)量不確定或?qū)Ξa(chǎn)品質(zhì)量要求嚴(yán)格時,需要采用工藝評定的方法來確定產(chǎn)品貼脹的合適的脹管率?梢圆捎闷史值姆椒▉碛^察貼脹的質(zhì)量。對重要產(chǎn)品,必要時應(yīng)進(jìn)行拉脫試驗,以確保貼脹質(zhì)量。4貼脹試驗為提高換熱器的制造質(zhì)量.確定貼脹脹管率的有效范圍,對換熱器進(jìn)行了貼脹工藝試驗,其脹接采用機械脹的方法進(jìn)行。工藝試驗的過程如下。(1)材料確定根據(jù)我公司目前產(chǎn)品的情況,脹接試驗的管子規(guī)格(直徑X壁厚)和管板材料分為兩組,分別為:①管子O15.88x2,管子材料為20;管板材料為Q345R。②管子O19。05x2,管子材料為20;管板材料為Q345R。(2)準(zhǔn)備工作①按工藝圖紙制作試件(見圖1)。
脹接試件
    ②試件制作完成,將管子和管板清理干凈。測量管板孔內(nèi)徑、管子的外徑、管子的內(nèi)徑和管子壁厚.并記錄在記錄表上。同時將管子組對好,并點固焊。③編制好孔位編號,并打好標(biāo)記鋼印。④準(zhǔn)備好脹管器,將其清理干凈并加油。(3)脹接過程的控制①認(rèn)真學(xué)習(xí)脹管機的使用說明書。脹管機空載試運轉(zhuǎn),確認(rèn)脹管機運行正常。試調(diào)節(jié)扭矩。②記錄脹管時的氣壓值(觀察驅(qū)動氣源處的壓力表.風(fēng)壓最好在0.6~0.8MPa)。③使用電動脹管機時電網(wǎng)的電壓應(yīng)保持穩(wěn)定。④正確選擇脹管器和脹管油。⑤經(jīng)過試脹,確定初始扭矩。⑥做好脹管記錄。
    5管子脹管率的計算
計算
    6試驗結(jié)果經(jīng)過認(rèn)真的準(zhǔn)備,我們進(jìn)行了脹管試驗,試驗結(jié)果如表l~表4所示。
計算4
    表1所示為管子規(guī)格O15.88x2、管子材料20、管板材料Q345R時,試件中具有代表性的數(shù)據(jù),脹管率采用壁厚減薄率方法計算。表2的試件與表1相同,脹管率采用《鍋規(guī)》內(nèi)徑控制法計算。表3、表4試件相同,脹管率計算方法不同。.…。根據(jù)公司目前的產(chǎn)品和使用的脹管器,我們對貼脹過程進(jìn)行了試驗,并取得了貼脹脹管率的有效數(shù)據(jù)。碳鋼或不銹鋼產(chǎn)品貼脹的內(nèi)徑減薄率一般應(yīng)控制l%~5%之間。碳鋼或不銹鋼產(chǎn)品采用《鍋規(guī)》的內(nèi)徑控制法,其貼脹的脹管率一般應(yīng)控制在0.1%一0.3%之間。經(jīng)過試驗,得到了貼脹脹管率有效數(shù)據(jù),這對提高我公司產(chǎn)品的質(zhì)量,完善質(zhì)保手冊中的相關(guān)內(nèi)容均起到了積極作用。

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