先胀后焊技术在管壳式热交换器制造中的应用

先胀后焊技术在管壳式热交换器制造中的应用
唐鹏飞;戴红
【摘要】介绍了管壳式热交换器产品制造过程先胀接后焊接的技术,同时对管板自动焊工艺提出要求.
【期刊名称】《化工装备技术》
【年(卷),期】2019(040)003
【总页数】2页(P55-56)
【关键词】管壳式热交热器;胀接;管板自动焊
【作者】唐鹏飞;戴红
【作者单位】浙江智钢化工机械有限公司;平湖市油脂设备压力容器制造有限公司【正文语种】中文
【中图分类】TQ051.5
0 概述
管壳式热交换器制造中，管板与换热管之间先胀后焊连接方式适用于密封性能较高、承受振动或疲劳载荷、有间隙腐蚀的场合。

相比于单纯的胀接或强度焊，胀焊并用技术可使换热器具有更好的密封性和力学性能。

管板自动焊作为一种新工艺，具有提高焊接质量、产品外观质量及节约人力等优点。

现以其公司制造的管壳式热交换器为例进行分析。

1 胀接
1.1 胀接准备、管板孔加工
某公司管壳式热交换器的管板厚度为28 mm, 材料为S30408Ⅱ锻件；换热管尺寸为25 mm×2.5 mm，材料为S30408，胀孔接头如图1所示。

胀接前应先进行检查，确保换热管表面设有裂纹、砂眼及凹痕等缺陷，其壁厚及直径允差符合要求，管板的孔内壁粗糙度应不大于12.5 μm，管板与管子胀接部位的油污需进行清洗。

图1 胀孔接头图
1.2 胀接工艺
换热管与管板组装时，需检查管板端面与管子轴线间的垂直度，垂直度允差应小于1 mm。

胀管前需先用大力钳将另一端相邻的两个换热管钳紧固定，然后选用前进式不带翻边的直边胀管器在胀端进行胀接，胀管器规格需与管板厚度及管子尺寸相适应。

进行机械胀接时，通常通过电脑控制胀接过程，需严防油污渗入胀接面之间。

胀接过程中，操作人员应随时察看胀口边缘有无裂纹，需避免单边偏挤，还应检查胀管器有无损伤，假如发现问题要及时处理。

介质危害程度较高的热交换器，一般不建议采用机械胀接。

因机械胀接的润滑油易残留在管子与管板间隙，施焊时会影响焊接接头质量。

该类热交换器胀接时应选用液袋式液压胀管机，其胀接过程不会对换热管内外表面产生污染，胀接后管子残余应力低，胀接质量稳定可靠。

1.3 胀管率控制
换热胀管章可按下式进行计算：
式中：d1——胀完后的管子实测内径，mm；
t——未胀时的管子实测壁厚，mm;
d——未胀时的管孔实测直径，mm；
Hm——胀管率，%。

强度胀接接头胀接前应进行胀接工艺试验，以确定合适的胀度[1]。

Hm应尽量控
制在1.0%～2.1%[2]，Hm＜1.0%时为欠胀状态，Hm＞2.1%时为过胀状态。

贴
胀时Hm应取较小值，强度胀时Hm应取较大值。

胀接时应先进行初胀，消除管
子与管板孔的间隙，终胀时把管子胀到要求尺寸。

2 焊接
换热管与管板之间的焊接常采用手工氩弧焊或手工电弧焊，这两种焊接工艺对焊工技术水平要求较高，对焊接环境要求也较为苛刻。

实践证明，采用管板自动钨极氩弧焊能克服以上缺点，且能很好地保证焊接质量。

2.1 焊接工艺评定
换热管与管板之间的焊接接头施焊前，需要先进行焊接工艺评定。

焊接试样表面需要进行渗透检测，无裂纹为合格；需进行宏观金相检测，不允许有裂纹、未熔合等缺陷；还需进行角焊缝厚度检测，每个角焊缝厚度均应不小于2/3管壁厚。

2.2 管板自动氩弧工艺
换热管与管板之间可采用自动钨极氩弧焊工艺施焊，焊接前需要将管板与换热管之间焊端的油污用丙酮清洗干净。

管板自动焊机与换热管定位时，需要保持两者同心，同时减少插入换热管中的定位轴头与换热管之间的间隙，能有效避免焊缝咬边。

施焊时，采用ER308L焊丝进行二层焊，第一层加填充丝焊，保证可靠密封; 第二层
加填充丝焊，保证接头性能及焊缝美观。

为避免烧穿管头，施焊第一层时的焊接线能量应比第二层稍小。

图2 管板自动氩弧焊图片
3 质量检测
采用管板自动氩弧焊焊接的接头，焊缝宽度、高度较为均匀一致（如图2所示），
用着色剂对焊缝进行100%渗透检测时，未发现焊缝缺陷；进行耐压试验和气密性试验时，焊接接头无一渗漏，因此试验结论为合格。

4 结论
某公司采用先胀后焊技术制造的管壳式热交换器经用户使用后反应，其质量稳定可靠。

尤其管板自动氩弧焊工艺的成功应用，不仅使焊缝成型美观，而且极大地提高了工作效率，降低了焊工劳动强度，值得在化工装备行业进行推广。