双管板换热器设计制造中应注意的问题_曹锋州
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双管板换热器的管板结构一般分为 3 种： 整 体式双管板、由哈夫短接连接而成的双管板和由 定位支撑连接的双管板，其中以整体式双管板较 为常用［2］。多数 整 体 式 双 管 板 实 为 两 管 板 焊 接 而成。图 1 为焊接整体式双管板与管箱、壳体和 换热管的连接示意图，与管箱法兰用螺栓连接的 管板为外管板； 与壳体连接的管板为内管板； 外管 板与内管板焊接为一体，换热管同时穿过两块管 板。
以外管板面为基准对两侧内管板与换热管进 行强度胀接，胀接完成后壳侧进行压力试验 （ 若 壳程还有气密性试验要求，则应再进行气密性试 验） ，检查胀接接头、壳体焊缝等。若胀接接头出 现泄漏，原则上需对所有接头进行重新胀接，直至 合格。
内管板胀接合格后，再对配对管板的连接焊 缝按焊接工艺进行焊接，焊接工艺以在焊接完成 后不引起外管板较大变形为宜。划去换热管伸出 管板面的多余部分，使其伸出长度满足图纸要求。 然后再进行外管板与换热管的强度焊，焊接分两 次进行： 第一遍氩弧焊完成后对积液程进行中间 过程气密性试验，合格后进行第二遍氩弧焊。最 后对积液程进行压力试验。试验合格后组装管箱 并对管箱进行压力试验（ 若管程还有气密性试验 要求，则应再进行气密性试验） 。 4 结束语
在按正常换热器工序要求进行搭架子、穿管 和组对另一侧管板的过程中，需使换热管更多的 伸出管板面（ 比单管板一侧多出 3 ～ 5mm 为宜） 。 完成上述过程后，对壳体与内管板的连接焊缝按 焊接工艺进行焊接，焊接工艺以在焊接完成后不 引起内管板较大变形为宜。若换热管没有足够的
伸出长度，可能在内外管板焊接结束后有一定量 的管子外伸长度因管板变形而无法达到设计图样 要求。
306
化工机械
2012 年
双管板换热器设计制造中应注意的问题
曹锋州* 金 宇 田中锋
（ 天华化工机械及自动化研究设计院）
摘 要 介绍双管板换热器的基本结构，结合双管板换热器设计和制造方面的工作，对双管板换热器的
制造和设计提出几点应注意和讨论的问题。
关键词 双管板换热器 制造 设计
中图分类号 TQ051. 5
双管板换热器的设计比较成熟，且基本形成 固定标准，但其中仍有值得重视和商榷的地方。 2． 1 共识性问题
因双管板中的内管板与换热管为强度胀，特 别是当出现漏点后，因无法确定具体位置而需对 所有接头进行重新胀接，固胀接次数较一般换热 器为多。此时，内管板与换热管的材料硬度差显 得尤为重要。所以在设计选材中应高度重视务必 使内管板的硬度大于换热管硬度 HB30。 2． 2 讨论性问题
双管板换热器以其独有的高安全性，必将在 换热介质比较特殊的场合优先被考虑选择。若该 换热器在设计和制造中的诸多问题能够被很好地 摸索解决，双管板换热器必将迎来巨大的推广前 景。
参考文献
［1］ 毛希澜． 换热器设计［M］． 上海： 上海科学技术出版 社，1998．
［2］ Kuppan T． 换热器设计手册［M］． 北京： 中国石化出 版社，2003．
双管板换热器的制造工艺仍处于尝试和讨论 中，各制造厂可能都有自己的思路与方法。但笔
者认为双管板换热器的组焊顺序可能没有大的随 意性，且有几个问题必须引起重视。 3． 1 共识性问题
双管板管孔的机加工精度要求较高，同时需 保证配对管板的同心度和平行度，一般应在数控 钻床上进行； 为便于穿管折流板应整圆下料，并与 管板印钻同时保证钻孔方向与穿管方向一致； 内 管板的强度胀接需进行胀接工艺评定，确定出胀 接工艺参数。 3． 2 讨论性问题
［3］ GB151-1999，钢制管壳式换热器［S］． 北京： 中国标 准出版社，1999． （ 收稿日期： 2011-02-09，修回日期 20 Manufacturing Double Tube Sheet Heat Exchangers
文献标识码 A
文章编号 0254-6094（ 2012） 03-0306-02
双管板换热器主要用于绝对杜绝管、壳程介 质泄漏串混的场合，因其巧妙的结构，可完全避免 因为管头 泄 漏 引 起 的 管、壳 程 介 质 串 混［1］，近 年 广泛应用于多晶硅项目中的诸多换热场合，但在 具体的设备设计和制造中仍有几点容易被忽视的 重要问题，若处理不当将会使设备的制造难度加 大且现场使用效果大打折扣。 1 结构简介
CAO Feng-zhou，JIN Yu，TIAN Zhong-feng
（ Tianhua Institute of Chemical Machinery and Automation，Lanzhou 730060，China）
Abstract Double tube sheet heat exchanger structure was introduced，and questions needing attention in its design and fabrication were raised for discussion． Key words double tube sheet heat exchanger，fabrication，design
配对双管板机加工完成后，应在确定好同心 度、平行度并用换热管逐孔预穿确认无误后进行 点焊固定，使其成为“单管板”。此时不应对两个 管板进行完全焊接，因完全焊接会引起两管板无 法预计的变形，且该变形会对后期穿管和内管板 与换热管的胀接定位带来困难。若选择最后组装 外管板，则其将成为一项很难完成的任务。
* 曹锋州，男，1980 年 9 月生，工程师。甘肃省兰州市，730060。
第 39 卷 第 3 期
化工机械
307
外，贴胀的主要目的是防止换热管接头发生间隙 腐蚀或振动［3］，双管板的外管板与换热管的接头 不存在发生间隙腐蚀或振动的问题。
在现场应用中，因积液程内的换热管温度与 积液程的温度差别很大，故积液程内的换热管存 在一定的热膨胀应力，此应力会影响换热管接头 的可靠性。是否可在设计过程或设备使用过程中 采取一定的措施减小此应力。 3 制造中应注意的问题
诸多设计院在设计中将外管板与换热管的连 接确定为强度焊加贴胀。笔者拙见强度焊无可厚 非，但贴胀值得商榷。因为外管板与换热管贴胀 必然在内管板的强度胀和外管板的强度焊之后进 行，所以因贴胀引起的换热管变长将给换热管的 胀接接头和焊接接头带来很大的应力，在一定场 合下此应力可能成为接头破坏的主要因素。另
图 1 双管板与换热器其他部件的连接
外管板与内管板组成的腔称为积液程，积液 程很好地成为壳侧介质因内管板与换热管接头泄 漏或者管程介质因外管板与换热管接头泄漏的缓 冲区，有效防止了因换热管接头泄漏引起管、壳程 介质的直接串混。
换热管与双管板的连接接头形式一般为： 换 热管与外管板采用强度焊加贴胀连接； 换热管与 内管板采用强度胀连接。 2 设计中应注意的问题
以外管板面为基准对两侧内管板与换热管进 行强度胀接，胀接完成后壳侧进行压力试验 （ 若 壳程还有气密性试验要求，则应再进行气密性试 验） ，检查胀接接头、壳体焊缝等。若胀接接头出 现泄漏，原则上需对所有接头进行重新胀接，直至 合格。
内管板胀接合格后，再对配对管板的连接焊 缝按焊接工艺进行焊接，焊接工艺以在焊接完成 后不引起外管板较大变形为宜。划去换热管伸出 管板面的多余部分，使其伸出长度满足图纸要求。 然后再进行外管板与换热管的强度焊，焊接分两 次进行： 第一遍氩弧焊完成后对积液程进行中间 过程气密性试验，合格后进行第二遍氩弧焊。最 后对积液程进行压力试验。试验合格后组装管箱 并对管箱进行压力试验（ 若管程还有气密性试验 要求，则应再进行气密性试验） 。 4 结束语
在按正常换热器工序要求进行搭架子、穿管 和组对另一侧管板的过程中，需使换热管更多的 伸出管板面（ 比单管板一侧多出 3 ～ 5mm 为宜） 。 完成上述过程后，对壳体与内管板的连接焊缝按 焊接工艺进行焊接，焊接工艺以在焊接完成后不 引起内管板较大变形为宜。若换热管没有足够的
伸出长度，可能在内外管板焊接结束后有一定量 的管子外伸长度因管板变形而无法达到设计图样 要求。
306
化工机械
2012 年
双管板换热器设计制造中应注意的问题
曹锋州* 金 宇 田中锋
（ 天华化工机械及自动化研究设计院）
摘 要 介绍双管板换热器的基本结构，结合双管板换热器设计和制造方面的工作，对双管板换热器的
制造和设计提出几点应注意和讨论的问题。
关键词 双管板换热器 制造 设计
中图分类号 TQ051. 5
双管板换热器的设计比较成熟，且基本形成 固定标准，但其中仍有值得重视和商榷的地方。 2． 1 共识性问题
因双管板中的内管板与换热管为强度胀，特 别是当出现漏点后，因无法确定具体位置而需对 所有接头进行重新胀接，固胀接次数较一般换热 器为多。此时，内管板与换热管的材料硬度差显 得尤为重要。所以在设计选材中应高度重视务必 使内管板的硬度大于换热管硬度 HB30。 2． 2 讨论性问题
双管板换热器以其独有的高安全性，必将在 换热介质比较特殊的场合优先被考虑选择。若该 换热器在设计和制造中的诸多问题能够被很好地 摸索解决，双管板换热器必将迎来巨大的推广前 景。
参考文献
［1］ 毛希澜． 换热器设计［M］． 上海： 上海科学技术出版 社，1998．
［2］ Kuppan T． 换热器设计手册［M］． 北京： 中国石化出 版社，2003．
双管板换热器的制造工艺仍处于尝试和讨论 中，各制造厂可能都有自己的思路与方法。但笔
者认为双管板换热器的组焊顺序可能没有大的随 意性，且有几个问题必须引起重视。 3． 1 共识性问题
双管板管孔的机加工精度要求较高，同时需 保证配对管板的同心度和平行度，一般应在数控 钻床上进行； 为便于穿管折流板应整圆下料，并与 管板印钻同时保证钻孔方向与穿管方向一致； 内 管板的强度胀接需进行胀接工艺评定，确定出胀 接工艺参数。 3． 2 讨论性问题
［3］ GB151-1999，钢制管壳式换热器［S］． 北京： 中国标 准出版社，1999． （ 收稿日期： 2011-02-09，修回日期 20 Manufacturing Double Tube Sheet Heat Exchangers
文献标识码 A
文章编号 0254-6094（ 2012） 03-0306-02
双管板换热器主要用于绝对杜绝管、壳程介 质泄漏串混的场合，因其巧妙的结构，可完全避免 因为管头 泄 漏 引 起 的 管、壳 程 介 质 串 混［1］，近 年 广泛应用于多晶硅项目中的诸多换热场合，但在 具体的设备设计和制造中仍有几点容易被忽视的 重要问题，若处理不当将会使设备的制造难度加 大且现场使用效果大打折扣。 1 结构简介
CAO Feng-zhou，JIN Yu，TIAN Zhong-feng
（ Tianhua Institute of Chemical Machinery and Automation，Lanzhou 730060，China）
Abstract Double tube sheet heat exchanger structure was introduced，and questions needing attention in its design and fabrication were raised for discussion． Key words double tube sheet heat exchanger，fabrication，design
配对双管板机加工完成后，应在确定好同心 度、平行度并用换热管逐孔预穿确认无误后进行 点焊固定，使其成为“单管板”。此时不应对两个 管板进行完全焊接，因完全焊接会引起两管板无 法预计的变形，且该变形会对后期穿管和内管板 与换热管的胀接定位带来困难。若选择最后组装 外管板，则其将成为一项很难完成的任务。
* 曹锋州，男，1980 年 9 月生，工程师。甘肃省兰州市，730060。
第 39 卷 第 3 期
化工机械
307
外，贴胀的主要目的是防止换热管接头发生间隙 腐蚀或振动［3］，双管板的外管板与换热管的接头 不存在发生间隙腐蚀或振动的问题。
在现场应用中，因积液程内的换热管温度与 积液程的温度差别很大，故积液程内的换热管存 在一定的热膨胀应力，此应力会影响换热管接头 的可靠性。是否可在设计过程或设备使用过程中 采取一定的措施减小此应力。 3 制造中应注意的问题
诸多设计院在设计中将外管板与换热管的连 接确定为强度焊加贴胀。笔者拙见强度焊无可厚 非，但贴胀值得商榷。因为外管板与换热管贴胀 必然在内管板的强度胀和外管板的强度焊之后进 行，所以因贴胀引起的换热管变长将给换热管的 胀接接头和焊接接头带来很大的应力，在一定场 合下此应力可能成为接头破坏的主要因素。另
图 1 双管板与换热器其他部件的连接
外管板与内管板组成的腔称为积液程，积液 程很好地成为壳侧介质因内管板与换热管接头泄 漏或者管程介质因外管板与换热管接头泄漏的缓 冲区，有效防止了因换热管接头泄漏引起管、壳程 介质的直接串混。
换热管与双管板的连接接头形式一般为： 换 热管与外管板采用强度焊加贴胀连接； 换热管与 内管板采用强度胀连接。 2 设计中应注意的问题