管壳式换热器换热管与管板胀管率的确定
换热器管子与管板的5种连接结构形式
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定限制。
一般适用压力P0≤4MPa,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300°Co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。
期炸既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50m∏b胀接深度e一般取50 mm,管端伸出长度2~3 mmo 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0.4~0∙5 mm,当胀管时，管子材料被挤入槽内，所以介质不易外泄。
管壳式换热器的胀接工艺
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。
管壳式换热器胀管工艺
1 胀管工艺规程编制审核2管子与管板“焊、胀”连接工艺一、原理及适用条件本工艺的实施步骤是焊-胀。
它巧妙地运用胀接过程的超压过载技术通过对管与管板的环形焊缝进行复胀造成应变递增而应力不增加即让该区域处于屈服状态在焊缝的拉伸残余应力场中留下一个压缩残余应力体系。
两种残余应力相互叠加的结果使其拉伸残余应力的峰值大减二次应变又引起应力的重新分布结果起到调整和均化应力场的效果最终将残余应力的峰值削弱到预定限度以下。
本工艺适用于管子与管板的胀、焊并用连接型列管式换热器的工厂或现场加工。
管板厚度范围为16100mm材质为碳钢者就符合GB150-98第二章2.2条的规定若采用16Mn时就分别符合GB3247—88和GBI51—99中的有关规定换热管束应符合GB8163、GB9948-88、GB6479-86、GB5310-85的规定。
二、焊、胀工艺一准备工作1、对换热管和管板的质量检查1管子内外表面不允许有重皮、裂纹、砂眼及凹痕。
管端头处不得有纵向沟纹横向沟纹深度不允许大于壁厚的1/10。
管子端面应与管子轴线垂直其不垂直度不大于外径的2。
2换热管的允许偏差应符合表1-1要求。
3管孔表面粗糙度Ra不大于12.5μm表面不允许纵向或螺旋状刻痕。
管孔壁面不得有毛刺、铁屑、油污。
4管孔的直径允许偏差应符合表1-2规定。
3 换热管的允许偏差表1-1 Ⅰ级换热器Ⅱ级换热器材料标准外径×厚度mm 外径偏差mm ?诤衿 頼m 外径偏差mm 壁厚偏差mm19×2 25×2 25×2.5 ±0.2 ±0.4 32×3 38×3 45×3 ±0.3 12 10 ±0.45 15 10 碳钢GB8163-87 57×3.5 ±0.8 ±10 ±1 12 10 抽查区域应不小于管板中心角60。
管壳式换热器换热管与管板胀管率的确定
管壳式换热器换热管与管板胀管率的确定刘敏(大连冷冻机股份有限公司,辽宁大连116033)摘要:对胀管率的控制进行了详细的论述,并对胀管率的计算方法进行了比较,从而提出了不同材料的胀管率的控制范围;同时对影响胀接质量的因素作了总结。
关键词:胀管率;强度胀;贴胀;内径控制法由国家质量技术监督局颁发的《压力容器安全技术监察规程》第104条、第105条对换热管与管板的胀接方法及胀接的基本要求做出了原则性的规定,但对胀管率没有具体的规定,目前也没有国家标准可依。
而胀接又是管壳式换热器制造中的重要工序之一,所以为保证胀接质量,如何确定胀接方法及合适的胀管率尤显重要。
1胀接方法换热管与管板的胀接方法有机械胀接和柔性胀接(或称均匀胀接)。
机械胀接的方法为非均匀性的胀接,一般在胀接过程中需要加油润滑(由于油的污染造成胀接后不能保证焊接质量和污染胀接处的表面质量),并且机械滚珠在碾轧中使管径扩大产生较大的冷作应力,因此机械胀接不利于有应力腐蚀的场合。
但是由于它的操作简便,直到目前许多厂家仍然广泛地使用在中、薄管板的胀接上。
本文将着重对不同材料的换热管采用机械胀接方法的胀管率作以介绍。
2胀管率的确定2 1胀管率为确保胀接质量,应确定合适的胀管率,通常用胀紧程度与管板孔原有直径、换热管内径或换热管壁厚的百分比来表示胀管率,胀紧程度可以用公式(1)表示:Ｈ=ｄ12-ｄ11-ｂ(1)式中Ｈ———换热管胀紧程度,ｍｍｄ11,ｄ12———换热管胀前、后的内径,ｍｍｂ———胀前换热管与管板孔的双边间隙量,ｍｍ胀管率是以胀紧度对换热管内径、管板孔直径或换热管壁厚的百分率来表示。
2.2常见材料的胀管率表1为常见材料的胀管率参考值,利用公式(1)可以换算出换热管胀后的内径范围。
胀管率的确定,除了要考虑胀接方法(强度胀与贴胀的胀紧程度区别较大),同时还应考虑管板孔的公差范围、换热管外径及壁厚的公差等因素。
2 3胀管率的计算方法胀管率的计算方法有多种形式,以下为国内外常见的几种计算公式。
胀管器使用说明书
胀管器使用说明书胀管器使用说明书篇一：胀管守则管子与管板胀接工艺守则编制：审核：批准：20XX年6月管子与管板胀接工艺守则1总则1.1本守则适用于按GB151-1999《管壳式换热器》及相关制造标准制造的换热器的管子与管板的胀接。
1.2本守则应和有关的产品图样及工艺文件等一同使用。
2胀接操作人员的要求2.1胀接操作人员需经培训上岗。
2.2胀接操作人员应掌握所用胀接设备的的使用性能，熟悉换热器产品图样，工艺文件及标准要求。
2.3胀接操作人员应认真做好胀接场地的管理工作，对所用工、量、检具应能正确使用妥善保管。
3胀接准备3.1 胀接管端胀接前按以下要求进行清理。
3.1.1管端外表面应用半自动双磨管机除锈设备除锈磨光，磨光长度2倍管板厚度且不小于50mm、除锈磨光后的表面不应有起皮、凹痕、裂纹和纵向沟槽等缺陷、管端内表面应无严重锈蚀和铁屑等杂物。
3.1.2 除锈磨光后的胀接管子应及时胀接，如不能及时装配胀接，则应妥善保管以防再次生锈。
3.2 胀接管孔的要求3.2.1用酒精或四氯化碳等溶剂清洗胀接孔壁上的油污、再用细纱布沿孔壁圆周方向打磨残留锈蚀，去除管孔边缘毛刺。
打磨后，管孔壁的表面粗糙度Rａ不得大于12.5μm。
3.2.2 清理后的管壁不得有贯穿的纵向或旋螺形刻痕等。
4胀接4.1机械胀接方法：当换热管壁厚≤1.5mm，通常采用自动胀接，当换热管壁≥2mm，通常采用手工半自动胀接。
4.1.1 胀接前应进行试胀，一切正常后，方可进行正式胀接。
4.1.2检查管端和管内是否清洁、不清洁者不允许胀接。
4.1.3检查胀管器及胀珠、胀杆、胀套。
磨损严重的不允许使用，胀管器要清洁，不允许有铁屑，铁锈等杂质。
4.1.4将自动控制仪和稳压器置于平稳处，控制仪的灵敏度，电流表指数根据胀接试样的要求定在一个位置，以便操作时参照。
4.1.5手持电动胀管工具，必须有安全保护以防漏电伤人，使用前应做安全检查。
4.1.6调试胀管机，控制仪系统，胀接试样合格后进行胀管操作。
胀接通用工艺介绍
操作工应经过培训 ， 考核合格后才能上岗操作 。 每个操作工在操作 前应先检查上道工序的加工是否正确。每个操作工在操作前应查看 图 纸和流转卡 ， 以确定应使 用的胀接方法 、 胀接率 。胀接前应检查测量工 具、 胀管工具的完好 。操作工在本工序完工后应首先 自检 ， 合格后 再转 下道工序。需经检验员检验 的工序在 自检合格后交检验员检验 ；控制 点、 停止点必须 经相关人员检验。 当图纸上规定的标准与本规程不一致 或另有规定时（ 如胀接率 、 胀接长度等 ）以图纸规定为准。发现异常应 ， 通知检验员或主管 ， 采取的措施应记 录。 ２胀 前 准 备 ． ２ 计算胀接压力（ ． １ 柔性胀） 管子外径刚发生塑性变形的胀接压力 。 Ｐ（ ａ ０ＭＰ ）
科技信息
专题 论 述
胀 授 通 用 工 艺 介绍
江 苏省 特种设 备安 全监督检 验研 究院无锡 分 院 王
［ 摘 要】 本文对胀接通用工艺做 简单介绍， 供在换 热器 ｑｇ ￣管与管板 的胀接 中参考。 ，ｔ ［ 关键 词］ 胀接 胀接 率
ｏ 前 言 ．
冲
胀接广泛应用于管壳 式换热 器换热管 与管板 的连接 ，但是在 Ｔ Ｇ Ｓ Ｒ ０ ４ ２ ０ 固定式压力容器安全技术监察规程》 ０ ０ — ０ ９《 以及 Ｇ Ｉ １《 Ｂ ５ 管壳式 换热器》 中并无涉及 ， 以下介绍某厂 的胀接通用工艺， 以参考。 用
３胀 接 操 作 顺 序 ．小胀接压力 Ｐ ＭＰ ） （ ａ 。
２ ２
， ， ．
ｘ
、 ／３
Ｋ。
Ｆ 一 考虑胀管两侧管板影响的内压放大 系数 Ｋ——考虑周围管桥影响后的外 、 内径之 比。 于管孔正三角形排 对
列
管壳式换热器中间管板胀接工艺技术
管壳式换热器中间管板胀接工艺技术作者：蓝景华来源：《科技创新与应用》2014年第01期摘要：文章旨在结合管壳式换热器中间管板胀接的相关工艺技术进行探讨。
在结合中间胀接技术的原理及特点的基础上，从工艺评定试验方案、样品焊接装配以及其工艺试验等方面进行详细阐述，希望能够提供人们一些意见参考。
关键词：中间管板胀接；中央空调；管壳式换热器1 中间胀接技术的原理及特点1.1 基本原理气动胀管机驱动深孔胀管器挤压中间管板处铜管，在胀管器的滚珠不断挤压下，铜管受挤压壁厚减薄，内径增大，外壁与管板孔内壁及密封槽达到牢固再紧密的接触，胀接后管板处于弹性状态，铜管发生塑性变形残留压应力，达到胀接密封效果。
1.2 中间胀接技术的特点包括：（1）能够应用于深度胀接的换热器，解决传统胀接带来的复杂设计问题。
（2）胀接稳定性好，可靠性高，相互系统窜气量少。
（3）在中央空调多系统螺杆机组上，可大幅降低生产成本。
2 工艺评定试验方案2.1 准备试验样件制造由壳体、管板、换热管等零件组成的换热器样件（如图1），样件用于模拟产品在正常生产状态下的中间胀接，其结构形状与产品完全一致，作为确定胀接参数、气密检验和解剖检验，及拉脱力检验的工艺评定使用。
图1 双系统换热器试验样件2.2 制定检验操作标准试验前要做好资料准备、工艺方案、编制实验记录表格，如胀接记录，试压报告等。
同时对胀接人员和质检人员进行培训，确保胀接人员熟悉胀接工艺操作过程，质检人员必须会使用测量工具，熟悉填写各项记录。
3 样品焊接装配根据设计及图纸要求，加工和焊接装配与产品相似管壳式换热器，对于组对换热器样件提出两种方案，一是组对中管板与两节筒体后，先穿铜管再组对左右管板；二是组对中管板、两节筒体和左右管板好后，再穿铜管，但必须保证3块管板孔同轴。
考虑现场生产条件不同，可以综合选择哪种方案更适合生产。
此外，还要求样件中间管板厚度不得少于产品的厚度，管孔加工技术要求参数与产品一致，且管板在组对焊接前，管板油污，杂质要清洗干净，尤其是中间管板要提前清洗，中间管板与两节壳体组对焊时，须有工装保护中间管板不受焊接飞溅污染。
管壳式换热器制造有效贴胀技术1
管壳式换热器制造有效液压贴胀工艺生产运行部黄科达摘要介绍管壳式换热器制造进程中常经常使用到的一种有效的液压贴胀工艺。
关键词管壳式管热器液压贴胀工艺Abstract Present a way of practical light hydraulic expansion jointing which is used frequently in the manufacture of the tube and shell heat exchanger.Key words: tube and shell heat exchanger, light hydraulic expansion jointing1 绪论在炼厂及化工厂中要用到许多管壳式换热器，随着工业的进展，换热器的工作压力、温度和容量不断提高。
换热器上管子和管板的连接部位多、要求简单节省、连接靠得住，因此液压胀管工艺取得大力进展。
我公司承制的广西石化271-E110换热器，换热管与管板的连接采纳强度焊加贴胀。
换热管管板厚度50mm，胀接长度32mm，但由于我公司只有一台液压胀管机，故只能采纳液压贴胀工艺。
2 胀接设备和胀接原理胀接设备用的是吴江市长江特种工具厂生产的型号为YZJ- A—5型300MPa液压胀管机，它有一个用来安装液压胀头的胀管头，实施胀接的时候，把液压胀头装在那个胀管头上，然后插入换热管内，在管热管和液压胀头间形成一个很小的间隙，实际胀接的时候高压水流被压入液压胀头中，使得液压胀头的胶体部位膨胀，进而使换热管发生弹性和塑性变形，在换热管胀大的进程中管子外径贴到管板孔内表面，管板也要发生弹性和塑性变形。
当液压胀管机的压力释放后，由于管板的弹性恢复比管子要多，因此在连接处就有牢靠、均匀的结合。
3 液压胀接的优势液压胀接，较之于机械胀接，具有效率高、胀接均匀、操作简单方便等优势。
只是液压胀接对管板孔的尺寸误差、粗糙度，管孔的尺寸误差、粗糙度等阻碍胀接的因素要求较高，因此，要用好液压胀接技术就必需做好相关的工作。
换热器管子与管板接头胀接工艺守则
换热器管子与管板接头胀接工艺守则换热器管子与管板接头胀接工艺守则1总则本守则规定了压力容器管子与管板的胀接方法和技术要求;本守则适用于GB150、GB151及《固容规》涉及的强度胀、焊后胀,胀后焊结构的容器产品; 2胀接操作人员2.1 胀接操作人员必须经过有关部门技术培训,考试合格后方能上岗;2.2 胀接操作人员应掌握所用胀接设备的使用性能,熟悉产品图样、工艺文件及标准要求; 2.3 胀接操作人员应认真做好胀接场地的管理工作,对所用工、量、检具能正确使用和妥善保管;3. 胀接设备与胀管器3.1 胀接设备与胀管器应能满足胀接技术条件及有关标准要求;3.2 胀接设备一般有如下几种:a.无自动控制胀管率装置的机械式胀管机;b.液压驱动扭矩自动控制胀管率的胀管机;c.微机控制胀管率的机械式胀管机;d.液压橡胶柔性胀管机;上述胀接设备可视产品情况选择使用;3.3 胀管器可与相应胀接设备一同使用或直接用于手工胀接;3.3.1胀管器按用途一般分为:a.12°～15°扳边胀管器;b.90°扳边胀管器;c.无扳边胀管器;3.3.2胀管器按胀柱数量一般分为:a.3个胀柱胀管器;b.5个胀柱胀管器;应优先选用5胀柱胀管器;3.3.3 90°扳边胀管器一般有普通90°扳边胀管器与90°无声扳边胀管器之分;应优先选用无声扳边胀管器;取1个试样;b样坯切取位置及方向应符合GB2975的规定;c硬度测试可在切取的试样上进行,亦可在管板和胀接管端上直接进行;测试前,应将测点处的氧化皮、锈蚀、油污清除掉,使之露出金属光泽;d当在试样上进行时,试验方法、试样尺寸及表面要求应符合GB231的规定;e当在管板和胀接管端上直接进行时,管子测点数量为每台锅炉按胀接管子总数的3%选取,且不少于15点;每根管端上最多不超过3点,测点位置应在距管端50mm范围内;管板测点数量为每个管板取3点,测点均匀分布;4.5胀接管端需做退火处理时,应符合下列要求:a退火可采用电加热,亦可采用火焰直接加热;当采用火焰加热时其燃料可采用焦炭、木炭、锯末,但不得用煤炭做燃料直接加热;b加热时应缓缓升温,平均温升不超过15℃/min,退火温度控制在600～650℃(无论用何种方法加热,都不得将管端加热至650℃以上),保温10～15min,保温后管端应埋于干燥的石棉灰或硅藻土或石灰粉中缓冷,埋入深度不小于350mm,冷却至室温后方可取出;c加热退火时必须配有温控装置或仪器,不得目测估量;d管端退火长度应控制在100～150mm;两端可同时加热;当管子一端加热时,应用木塞将管子的另一端堵住,以防空气在管内流动;加热过程中应旋转管子,使管端加热均匀;4.6胀接前须按下列要求对胀接管端进行清理:a管端外表面应用半自动双头磨管机或机械洗管机等除锈磨光,磨光长度不小于两倍的管板厚度mm;除锈磨光后的表面不应有起皮、凹痕、裂纹和纵向沟槽等缺陷,磨光后的最小管端外径应符合GB8163规定;管端内表面应无严重锈蚀和铁屑等杂物并清除毛刺;b除锈磨光后的胀接管子应及时胀接,如不能及时装配胀接,则应妥善保管以防再次生锈;如生锈应重新打磨,打磨后的管端最小外径仍须符合GB8163规定;5.胀接管孔的技术要求5.1 用汽油或四氟化碳等溶剂清洗管孔壁上的油污,再用细纱布沿孔壁圆周方向打磨残留锈蚀,并除去管孔边缘毛刺;打磨后管孔壁的表面粗糙度不得大于Ra12.5;5.2 清理后的管孔壁不得有纵向刻痕,个别管孔允许有一条螺旋形或环向刻痕,刻痕深度不得超过0.5mm,宽度不得超过1mm,刻痕至管孔边缘的距离不得小于4mm;5.3 胀接管孔尺寸应符合图纸工艺要求;5.4 如管孔直径超差,其超差数值不得超过规定偏差值的50%;当管孔总数不大于500个时,超差孔数不得超过管孔总数的2%,且不得超过5个;当管孔总数大于500个时,超差孔数不得超过管孔总数的1%,且不得超过10个;对于超差管孔在管板上应作出明显标记;6.胀接前对胀接设备的检查6.1 胀管器,胀杆锥度及胀珠胀杆转动灵活;6.2 液压驱动胀管设备和微机控制胀管设备其控制系统应准确灵敏、性能良好;6.3 胀管器先检查外观,然后用涂色法检查接触面(接触面应大于80%),合格后涂以润滑脂待用;7.穿管7.1 穿管前应先按图样核对管板的装配位置;7.2 按照每个胀接面管子、管孔总数的15%,随机测量管孔直径d、管端壁厚t,计算出d、t的算术平均值并做好记录(参见附录A表A1);7.3 根据超差管孔的直径选配管子,选配后的最大间隙不超过管子直径的3%;7.4 管子的两个胀接端穿入管孔时应能自由伸入,管子必须装正,不得歪斜;当发现有卡住,偏斜等现象时,不得强行插入,应取出管子,按大样矫正后,再行插入;7.5 穿管时应超穿一定距离,以再次清理胀接管端或管孔壁上因穿管留下的锈屑污物,清理后,退回正确位置;7.6 管子与管板胀接时,可先穿基准管,基准管找正后,采用预胀或其他方法加以固定;7.7 胀接管端伸出长度应符合图样要求;7.8 对于管端伸出长度超过要求的管子,应用机械(齐头机)方法去除超长部分,并清除毛刺;8.胀接技术要求8.1 试胀8.1.1正式胀接前应进行试胀,以检查胀管器的质量、管材的胀接性能和确定最佳胀管率;8.1.2试胀用管子的材质、规格应与产品胀接管子相同,试胀用板的材质、厚度及管孔间距、管孔尺寸、加工质量等均应与产品的管板相同;8.1.3试胀件尺寸规格及数量按照产品图纸管板的厚度,孔的大小、排列做试胀板一块,开孔12～16个;8.1.4试胀管子的胀接管端硬度应符合4.5规定;当管端退火时,应按4.6随炉退火,退火后的管端应按要求进行清理;8.1.5试胀管子与管孔一一对应,编号入座,用油漆在试胀板上做出孔位编号,用游标卡尺逐一测量试胀管壁厚t、管孔直径d值,并作好记录(参见附录A表A2);8.1.6在胀管率H为1%～2.1%范围内,选用不同的胀管率数值,计算出相应的胀口内径d1值,然后对各个胀口进行试胀,实测胀口内径并作好记录(参见附录A 表A2);8.2 胀接8.2.1根据试胀所确定的最佳胀管率进行正式胀接;胀接时应在管端内壁涂少许润滑脂,再插入胀管器;胀接过程中,严防油污、水及灰尘渗入胀接面间;8.2.2胀接时一般采用反阶式胀接顺序,见图4;管子与管板胀接可在管子穿妥后再按图4进行胀接;管子与管板胀接时,为防止油污流进胀接面间,亦可采用错列式胀接顺序,见图5;。
换热器胀管工艺守则
广州广重企业集团有限公司技术管理文件Q/GZJ031-2004代替GYS13-83胀管工艺守则2004-01-05发布 2004-01-20实施广州广重企业集团有限公司发布广州广重企业集团有限公司胀管工艺守则Q/GZJ031-2004代替GYS13-83 1．总则1.1 本守则适用于列管式换热器管子与管板的机械胀接。
1.2 胀接要求除符合本守则外，还应适合以下文件中的有关规定。
a) 图样规定；b) GB151-1999《管壳式换热器》的技术要求。
2．胀前准备工作2.1 用于胀接的管子和管板须检查合格，符合第1.2条所列文件的要求。
2.2 碳钢管子两端须退火，一般情况其长度应大于2.5倍管板厚度。
对于一般低碳钢管退火温度为600-650C，管子加热到上述温度要不断翻动，经过不少于3分钟的保温后再缓冷。
堆放管子应以枕木或金属架支撑距离地面不少于150mm。
2.3 管端及管板孔必须清理干净，不得有油污、铁屑和锈蚀。
管端应打磨呈至金属光泽，一般情况其长度应不小于管板厚度的两倍。
打磨后管子表面应光滑，不得有纵向刻痕，环向波纹不超过0.1mm。
2.4 管子两端面应与管子轴线成直角，不得有毛刺和飞边。
2.5 管子如果有油膜保护时，供销科向生产科提出安排除油清洗工作。
2.6 固定管板换热器要求两端管板与筒体焊后才穿管。
浮头式换热器应先从支持圈侧穿入固定管板中，然后再装浮头管板，并将管子反穿入。
2.7 为了减少由于胀接所引起的管板变形，必须选择适当的若干管组予先胀接坚固。
对直径≥1200mm的管板，在予胀前应先用4条以上的螺杆收紧，且使管板内1-2mm。
带有膨胀节的换热器，可免去管板内凹要求，但仍须用螺杆收紧，胀后再拆除。
2.8 管子伸出长度如图样未作规定时，按表1选取。
表1 mm2.9 胀接长度如图样未作规定时,管板厚度B≤50mm,胀接长度L=B-3(mm),B＞50mm,L=50mm.2.10 接管子内径，胀接长度及工艺规定选取胀管器，胀管器应在使用前经检查无缺陷时方可使用。
换热器管子与管板胀接工艺分析
换热器管子与管板胀接工艺分析管子与管板的连接是管壳式换热器生产中最主要的工序之一。
由于这类工程需耗费大量工时,更重要的是,连接的地方在运行中容易发生故障。
因此,发展高效率、高质量的连接技术已成为制造中的重点研究课题。
根据换热器的使用条件不同,加工条件不同,连接的方法基本上分为胀接、焊接和胀焊结合三种,由于胀接法能承受较高的压力,特别适用于材料可焊性差及制造厂的焊接工作量过大的情况。
因此该方法在实际生产中运用广泛。
随着技术的不断发展,现已相继开发出滚柱胀管、爆炸胀管及液压、液袋和橡胶胀管等新工艺。
本文拟对这几种胀管工艺进行比较,为实际生产选择合理的胀管工艺提供参考。
1传统胀接工艺1.1 滚柱胀管法该方法是在一个构架上嵌入三个小直径的滚子,中间有一根锥型心轴的胀管器,如图1所示。
胀管时将胀管器的圆柱部分塞入管孔内,利用电动、风动等动力旋转心轴,通过滚子沿心轴周向旋转,使心轴挤入管内面并强迫管子扩大,达到一定的胀紧度,使管子紧紧地胀接于管板的孔上。
胀管操作可分为前进式和后退式两种,前进式是将构架插入管内,旋转心轴,前进挤大,达到所定的紧固程度后电动机反转,由管中拔出完成胀管过程。
反转式和前进式一样旋转心轴前进,达到原定的紧固程度后电动机停止,同时后退装置的离合器啮合反转,滚子和心轴的相对位置保持不变,一边反转一边由该深度到入口处连续均匀地进行平行胀管。
由于这种胀接过程是由里至外,管子的伸长,发生在管板外侧,可以消除管束的受力状态,提高产品质量[2],故用于胀接长度大于60ｃｍ的连接。
1.2 爆炸胀管工艺该方法是利用高能源的炸药,使其在爆炸瞬间(10×10-6～12×10-6ｓ)所产生冲击波的巨大压力,迫使管子产生高速塑性变形,从而把管子与管板胀接在一起,实现管子与管板的连接。
图2为爆炸胀接的示意图,图中柱状炸药放置于管端的中心,为防止冲击波对管壁的损伤,炸药的周围有一管状缓冲填料(粘性物或者塑料),使压力能均匀地传递到管壁上。
换热管与管板胀接技术
换热管与管板胀接技术浅谈摘要：本论文以某企业转化器为例，探讨了胀接方式的选择、胀管工艺的实施等，为相关工程的实际操作提供了参考。
关键词：换热管、管板、胀接前言钢制管壳式换热器在化工生产中应用十分普遍，不管是固定管板还是浮头管板、u形管壳式换热器，管子与管板的连接是换热器中十分重要的结构和环节。
由于换热管和管板是换热器管程和壳程之间的唯一屏障，因此换热管与管板连接接头质量的好环是管壳式换热器失效最主要的因素，本文以我公司制作的转化器（dn2800×16×5690）为例来进行说明。
该转化器为衡阳某公司20万吨/年pvc 扩改（四期）工程关键设备之一，该设备为立式固定管板式换热器。
设计压力：管程0.08mpa、壳程0.32mpa，工作压力：管程0.07mpa、壳程0.30mpa，设计温度：管程170℃、壳程99℃，工作温度：管程110～170℃、壳程95～99℃，工作物料：管程为氯化氢、乙炔、活性碳、氯乙烯；壳程为热水。
主要材料：管程为q345r（gb713-2008）、10（gb/t8163-2008），壳程为q235-b（gb/t3274-2007）。
管板为q345r材质，板厚70mm，换热管规格为φ45×3、长度为3000mm，材料为10#无缝钢管，每台数量为2031根，总换热面积为831m2。
该设备共制造10台。
一、胀接方法选择换热管与管板的连接方式主要有胀接、焊接、胀焊并用三种。
根据设备介质以及连接方式的适用范围，转化器换热管与管板之间的连接方式为强度焊加贴胀。
胀接目前主要有滚柱胀管、爆炸胀管及液压、液袋和橡胶胀管等工艺。
1.几种胀管工艺方法的比较液压胀管工艺又称软胀接,一次可以胀接较多的管接头。
液压胀管是一种新的胀接技术,它是通过对管子内表面施加高的液压力,使管子塑性变形而胀接于板孔内表面的。
液压胀接的胀管头是直径略小于管子内径的一段芯棒,芯棒两端的外圆表面上有多个密封件,在芯棒中部设有进油孔,在两段密封件之间的管段内施以高压,使管子发生塑性胀大变形而实现胀接。
管壳式换热器管子与管板连接技术介绍及质量分析
管壳式换热器管子与管板连接技术介绍及质量分析管壳式换热器管子与管板接头连接一般采用胀接或焊接型式。
其中机械胀接由于优点多，操作简单，因此应用广泛，但在使用过程中容易产生泄漏、腐蚀和破损导致设备失效，本文主要介绍各类连接方法的优缺点，及如何提高连接质量。
标签：管壳式换热器；失效；连接形式；焊胀结合；机械胀接管壳式换热器是化工企业常用的设备之一，是目前应用最广泛的一种换热器。
换热器主要有壳体、管束、管板和封头等部分组成，管板为最核心部件，也是加工制作工期最长难度最大的部件。
在制造和使用过程中，如果在操作时连接处发生泄漏，将会导致两种流体混合，轻者损失热量与产品，重者将危及人与设备的安全。
因此把管板常规的几种连接形式进行分析比较，找出每一种形式优缺点，改进优化，达到既满足工程设计，同时满足加工制作方便的双重效果。
1 管壳式换热器管子与管板的连接方式1.1 胀接胀接是利用胀管器插入管口旋转，将穿入管板孔内的管端部胀大，使管子达到塑性变形，同时管板孔被胀大，产生弹性变形。
胀管器退出后，管板弹性恢复，管子与管板的接触表面产生很大的挤压力，使管子与管板牢固地结合在一起，达到既密封又能抗拉脱力两个目的。
1.2 焊接换热管和管板之间的焊接有端面焊接和内孔焊接两种结构类型。
端面焊接典型结构如图1所示。
1.3 焊接加胀接焊接加胀接根据加工条件可分为先焊后胀、先胀后焊，其优缺点如下：①先胀后焊制造工艺对管子和管板的清洁程度要求较高，否则极易产生制造缺陷。
而先焊后胀对管板和管子的清洁程度要求不高；②先胀后焊工艺其焊接对胀接有不利影响，易造成胀接部位松弛。
焊接时产生的气体不易排除，易出现焊缝缺陷，而先焊后胀可以根本上避免这种情况发生；③从焊缝质量和使用效果方面来看，先焊后胀工艺亦大大优于先胀后焊工艺。
1.4 新型胀接法①爆炸胀接法。
此法起源于60年代，在70年代得到广泛应用。
其原理是应用爆炸时的径向作用力达到胀紧；②液压胀接法。
管板与换热管之间的胀焊接技术
在下列情况下管板与换热管之间的连接应胀焊并用：1．密封性能要求较高的场合；2．承受振动或疲劳载荷的场合。
3．有间隙腐蚀的场合； 4．采用复合管板的场合。
GBl5l—l999标准中规定，强度胀接适用于设计压力~<4MPa、设计温度≤300℃、无剧烈振动、无过大温度变化及无应力腐蚀的场合；强度焊接适用于振动较小和无间隙腐蚀的场合；胀、焊并用适用于密封性能较高、承受振动或疲劳载荷、有间隙腐蚀、采用复合管板的场合。
由此可见，单纯胀接或强度焊接的连接方式使用条件是有限制的。
胀、焊并用结构由于能有效地阻尼管束振动对焊口的损伤，避免间隙腐蚀，并且有比单纯胀接或强度焊具有更高的强度和密封性，因而得到广泛采用。
目前对常规的换热管通常采用“贴胀+强度焊”的模式；而重要的或使用条件苛刻的换热器则要求采用“强度胀+密封焊”的模式。
胀、焊并用结构按胀接与焊接在工序中的先后次序可分为先胀后焊和先焊后胀两种。
1 先胀后焊管子与管板胀接后，在管端应留有15ram长的未胀管腔，以避免胀接应力与焊接应力的迭加，减少焊接应力对胀接的影响，15ram的未胀管段与管板孔之间存在一个间隙(见图1)。
在焊接时，由于高温熔化金属的影响，间隙内气体被加热而急剧膨胀。
据国外资料介绍，间隙腔内压力在焊接收口时可达到200～300MPa的超高压状态。
间隙腔的高温高压气体在外泄时对强度胀的密封性能造成致命的损伤，且焊缝收口处亦将留下肉眼难以觉察的针孔。
目前通常采用的机械胀接，由于对焊接裂纹、气孔等敏感性很强的润滑油渗透进入了这些间隙，焊接时产生缺陷的现象就更加严重。
这些渗透进入间隙的油污很难清除干净，所以采用先胀后焊工艺，不宜采用机械胀的方式。
由于贴胀是不耐压的，但可以消除管子与管板管孔的间隙，所以能有效的阻尼管束振动到管口的焊接部位。
但是采用常规手工或机械控制的机械胀接无法达到均匀的贴胀要求，而采用由电脑控制胀接压力的液袋式胀管机胀接时可方便、均匀地实现贴胀要求。
管壳式换热器标准的一些常见问题
管壳式换热器标准的一些常见问题换热器-1 GB151-1999管壳式换热器的适用范围是什么？答：1．适用于固定管板式、浮头式、U形管式和填料函式换热器。
2．适用的参数为：公称直径DN ≤2600mm；公称压力PN ≤35MPa；且公称直径（mm）和公称压力（MPa）的乘积不大于1.75×104。
换热器-2 对于管、壳程设计压力均为内压的管壳式换热器，其受压元件在什么情况下可按压差设计？还应考虑什么问题？答：对于同时受管、壳程内压作用的元件，仅在能保证管、壳程同时升、降压时，才可以按压差设计。
压差的取值还应考虑在压力试验过程中可能出现的最大压差值，同时设计者应提出压力试验的步进程序。
换热器-3 试述管壳式换热器中管、壳程设计温度与管壁、壳壁温度的差异及作用。
答：管、壳程设计温度分别为管程管箱和壳程壳体的设计温度，是对应于管、壳程设计压力分别设定的管、壳程受压元件金属温度（沿元件金属横截面的温度平均值）的最高值或最低值。
用于确定元件材料的许用应力。
管壁、壳壁温度分别为沿长度平均的换热管、壳程圆筒金属温度，分别是传热过程中形成的换热管、壳程圆筒金属温度沿长度方向的平均值。
用于计算壳程圆筒与换热管的热膨胀差在管板、换热管和壳程圆筒中引起的应力。
这两组温度不仅定义、性质和作用不同，而且数值上也会有较大差异，因此，在计算时一定要注意，不可混用。
换热器-4 管壳式换热器中同时受管、壳程温度作用的元件的设计温度如何确定？答：管壳式换热器中同时受管、壳程温度作用的元件的设计温度可按金属温度确定，也可取较高侧的设计温度。
换热器-5 管壳式换热器主要元件腐蚀裕量的考虑原则是什么？答：管壳式换热器主要元件腐蚀裕量的考虑原则：a）管板、浮头法兰、球冠形封头和钩圈两面均应考虑腐蚀裕量；b）平盖、凸形封头、管箱和圆筒的内表面应考虑腐蚀裕量；c）管板和平盖上开槽时，可把高出隔板槽底面的金属作为腐蚀裕量，但当腐蚀裕量大于槽深时，还应加上两者的差值；d）压力容器法兰和管法兰的内直径面上应考虑腐蚀裕量；e）换热管不考虑腐蚀裕量；f）拉杆、定距管、折流板和支持板等非受压元件，一般不考虑腐蚀裕量。
管壳式换热器管子与管板的贴胀
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｔ ｈ ｅ ｌ ｉ ｇ ｈ ｔ ｅ ｘ ｐ ａ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎ ｊ ｏ ｉ ｎ ｔ ｏ ｆ ｔ ｕ ｂ ｅ ａ ｎ ｄ ｔ ｕ ｂ ｅ ｐ ｌ ａ ｔ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｔ ｕ ｂ ｕ ｌ ａ ｒ ｈ ｅ ａ ｔ ｅ ｘ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｅ ｒ ｗ ａ ｓ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ ． Ｔ ｈ ｅ
如果换 热管 与管 板 的连接采 用 贴胀 加密 封焊 的 方式 【 １ ］ ．其 密封焊 就应按 照经 焊接 工艺 评定 后所 制 定 的焊接 工艺来 进行 。但 是这 种贴 胀加 密封 焊 的连 接方 式 ．所采用 的贴 胀工 艺并 没有 相关 的标 准作 出
何 寅 ，男 ，１ ９ ８ ６ 年 生 ，助 理 工 程 师 。衢 州 市 ，３ ２ ４ ０ ０ ０ 。
（ ４ ）胀管 器 的选择 。
５ １
他综 合 因素 的作 用下 ，也 容易 产生 连接 失效 ；贴胀 时 由于 贴胀 不到 位 。焊接 应力 也不 会得 到 很好 的释 放 。在 换热 管发 生振 动 的情况 下 ，振 动产 生 的力直 接作 用 在焊 接接 头 的焊缝 部位 ，加 上焊 接接 头 可 能
进行 。
的运行 情况 ，以及 上述 因 素的综合 影 响 。分 析这 些 情 况可 以发 现 ，这些影 响 因素与贴 胀 的质 量都 有 密 切 的关 系 。如果 贴胀不 够 紧密 ，换 热 介质 进 入管 孔 与 管子 的 间隙 ，以及发 生结 垢情 况 等 ，就 会 导致 换 热 环境 恶劣 。管板 和管 子金 属材 料 的组织 结 构发 生
强度胀 接 头 的胀 接质 量 ，根据 《 固定 式压 力 容器 安 全 技 术监 察 规程 》 和 《 管 壳 式 换 热 器 》 的 有 关 要 求 ，在进行 胀 管之前 应该 制定 出胀接 工 艺规 程 ，操 作人 员应 按照胀 接工 艺规 程进行 胀 管操作 。 换 热 管与 管板 的连接 采用 焊接 连接 时 ，需要 进 行焊 接工 艺评定 。焊 接工 作应按 照 相应 的焊 接工 艺
浅析换热器管板与换热管胀焊胀工艺方法
浅析换热器管板与换热管胀焊胀工艺方法作者：万咏知来源：《环球市场》2018年第26期摘要：本论文阐述了在管壳式换热器的设计中换热管与管板的连接结构形式如何确定，确定了最佳的换热管连接方式为贴胀+密封焊+消除应力胀，防止换热器管板裂纹的产生，在生产中得到推广应用。
关键词：换热器；换热管；管板；强度胀；强度焊在管壳式换热器中，换热管与管板的连接是一个比较重要的结构部分。
根据管壳式换热器的使用条件不同，加工条件不同，管子与管板的连接通常采用：胀接或焊接的连接方式，胀接连接运行一段时间，随着冷热交替管板和管子间容易发生泄露，增加了维修频率；焊接连接的管子因过于密集，管孔桥间距较小，相邻焊缝的焊接热影响区叠加，容易产生焊接残余应力，焊后管板上易出现裂纹。
一、胀焊胀前准备（一）材料准备：Q345钢材，t=20，200×200（中间开φ32+0.74孔），一块；20#管子，φ32×2.5，L=150，一段；（二）设备、工具的准备：胀管器一个；WS-400氩弧焊一台；焊接辅助工具若干；（三）组对：将准备好的管子与管板组对起来，管子伸出长度4-5mm。
二、胀焊胀操作工艺要点（一）贴胀主要反映在管孔是否开槽和焊接坡口及管子伸出长度等方面，对一些比较苛刻的使用场合也有用强度焊+强度胀的管接头连接方式，如双管板换热器设计要求采取强度焊+强度胀。
我们在设计换热器时无论采取哪种方式，其要求满足的基本条件有两条：一是良好的气密性；二是足够的结合力。
（二）胀接胀接是一个连续的弹塑性力学过程，胀管时管子产生了严重的塑性变形，管板则主要处于弹性状态，卸载时由于回弹管孔将管子压紧而形成胀接接头。
强度胀是利用胀管器，使伸到管板中的管子端部直径扩大产生塑性变形而管板只达到弹性变形，因而胀管后管板与管子间就产生一定的挤压力，使管子能嵌入到管孔的环形槽内，达到密封紧固连接的目的。
（三）采用胀接时要求管板硬度较换热管硬度高，这样可免除在胀接时因管孔产生塑性变形而影响胀接的紧密性。
管壳式换热器换热管与管板胀管率的确定
管壳式换热器换热管与管板胀管率的确定
刘敏
【期刊名称】《压力容器》
【年(卷),期】2007(024)006
【摘要】对胀管率的控制进行了详细的论述,并对胀管率的计算方法进行了比较,从而提出了不同材料的胀管率的控制范围;同时对影响胀接质量的因素作了总结.【总页数】4页(P59-62)
【作者】刘敏
【作者单位】大连冷冻机股份有限公司,辽宁,大连,116033
【正文语种】中文
【中图分类】TQ053.6;TQ050.2
【相关文献】
1.管壳式换热器中换热管与管板的活性连接技术 [J], 胡柏松;李金红;赵景利
2.管壳式换热器中换热管与管板连接的工艺研究 [J], 于彬;杨洪兰
3.管壳式换热器换热管与管板连接工艺探讨 [J], 韩冰
4.管壳式换热器换热管与管板的特殊连接结构 [J], 姜红梅;王微;胡玉梅
5.管壳式换热器换热管与管板焊接接头疲劳性能研究 [J], 董昊然;朱明
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
管壳式换热器换热管与管板胀管率的确定
刘敏
(大连冷冻机股份有限公司,辽宁大连116033)
摘要:对胀管率的控制进行了详细的论述,并对胀管率的计算方法进行了比较,从而提出了不同材料的胀管率的控制范围;同时对影响胀接质量的因素作了总结。
关键词:胀管率;强度胀;贴胀;内径控制法
由国家质量技术监督局颁发的《压力容器安全技术监察规程》第104条、第105条对换热管与管板的胀接方法及胀接的基本要求做出了原则性的规定,但对胀管率没有具体的规定,目前也没有国家标准可依。
而胀接又是管壳式换热器制造中的重要工序之一,所以为保证胀接质量,如何确定胀接方法及合适的胀管率尤显重要。
1胀接方法
换热管与管板的胀接方法有机械胀接和柔性胀接(或称均匀胀接)。
机械胀接的方法为非均匀性的胀接,一般在胀接过程中需要加油润滑(由于油的污染造成胀接后不能保证焊接质量和污染胀接处的表面质量),并且机械滚珠在碾轧中使管径扩大产生较大的冷作应力,因此机械胀接不利于有应力腐蚀的场合。
但是由于它的操作简便,直到目前许多厂家仍然广泛地使用在中、薄管板的胀接上。
本文将着重对不同材料的换热管采用机械胀接方法的胀管率作以介绍。
2胀管率的确定
2 1胀管率
为确保胀接质量,应确定合适的胀管率,通常用胀紧程度与管板孔原有直径、换热管内径或换热管壁厚的百分比来表示胀管率,胀紧程度可以用公式(1)表示:
Ｈ=ｄ12-ｄ11-ｂ(1)
式中Ｈ———换热管胀紧程度,ｍｍ
ｄ11,ｄ12———换热管胀前、后的内径,ｍｍ
ｂ———胀前换热管与管板孔的双边间隙量,ｍｍ胀管率是以胀紧度对换热管内径、管板孔直径或换热管壁厚的百分率来表示。
2.2常见材料的胀管率
表1为常见材料的胀管率参考值,利用公式(1)可以换算出换热管胀后的内径范围。
胀管率的确定,除了要考虑胀接方法(强度胀与贴胀的胀紧程度区别较大),同时还应考虑管板孔的公差范围、换热管外径及壁厚的公差等因素。
2 3胀管率的计算方法
胀管率的计算方法有多种形式,以下为国内外常见的几种计算公式。
式中Ｋ———日本:管壁减薄率,%;前苏联:管板孔内径的相对百分率,%Ｄ———管板孔直径,ｍｍ
σ———换热管胀前管壁厚度,ｍｍ
ｂ———胀前换热管与管板孔的双边间隙量,ｍｍ,
ｂ=Ｄ-ｄｗｄｗ———换热管胀前外径,ｍｍ
ｈ———管子内径的相对百分率,%
ｈ0———管子的内径的胀大值对管板孔内径的相对百分率,%
ｈｄ———管子内径的胀大值对管子内径的相对百分率,%
ｈｓ———管子内径的胀大值对管子壁厚的相对百分率,%
2.4内径控制法胀管率的确定
无论采用哪种计算方法所得到的胀管率其根本都是对换热管壁厚减薄量的控制,以下采用内径控制法对强度胀及贴胀的胀管率的确定进行验证。
式(8)为内径控制法胀管率的计算公式:
式中Ｈｎ———胀管率,%
ｄ1———胀完后的换热管实测内径,ｍｍ
ｔ———未胀时的换热管实测壁厚,ｍｍ
ｄ———未胀时的管板孔实测直径,ｍｍ
2.4.1强度胀的胀管率
例1:已知换热管材料为Ｔ2,规格为外径19 05ｍｍ,壁厚1 3ｍｍ;管板材料为Ｑ235-Ｂ,管板厚度为42ｍｍ,管板孔直径为19 25ｍｍ,管板孔为正三角形排列,开设两道密封槽。
要求换热管与管板连接形式为强度胀接。
根据已知条件对换热管及管板孔直径实测数据如下(换热管按5～10根抽测,管板孔按不同位置抽测5～10个孔):
(1)换热管:外径: Φ19.05～Φ19.03ｍｍ,平均值Φ19.04ｍｍ;壁厚:1.35～1.25ｍｍ,平均值1.3ｍｍ;内径: Φ16.55～Φ16.35ｍｍ,平均值Φ16.45ｍｍ。
(2)管板孔直径: Φ19.35～Φ19.25ｍｍ,平均值Φ19.3ｍｍ。
按式(1)及表1初定换热管胀后的内径值。
查表1铜或铜合金与钢制管板的胀管率Ｈ=5%～8%,取平均值Ｈ=6 5%,圆整Ｈ=7%,代入式(1),求换热管胀后直径。
Ｈ=ｄ12-ｄ11-ｂ
其中ｂ=Ｄ-ｄｗ=19 3-19 04=0 26ｍｍ
则ｄ12=Ｈ+ｄ11+ｂ=16 78ｍｍ
这样根据换热管胀后的内径Φ16.78ｍｍ选择三滚珠胀管器,其最小外径为15.6ｍｍ,最大直径为17.8ｍｍ,滚珠长度为38ｍｍ。
经过试胀效果很好。
对换热管胀后的尺寸进行实测数据如下:
(1)外径:Φ19.25～Φ19.30ｍｍ,平均值Φ19.28ｍｍ;
(2)壁厚:1.2～1.22ｍｍ,平均值1.21ｍｍ,如按日本公式核算即管壁减薄率为5 8%;
(3)内径:Φ16.87～Φ16.85ｍｍ,平均值Φ16.86ｍｍ,与胀前Φ16.45ｍｍ相比膨胀了0.41ｍｍ。
将换热管胀后实测的平均值代入式(9)确定其胀管率:
例2:已知换热管材料为20钢,规格为外径Φ38ｍｍ,壁厚3ｍｍ,管板材料为16ＭｎＲ,厚度为48ｍｍ,管板孔直径为Φ38.5ｍｍ,管板孔为正三角形排列,开设两道密封槽,要求换热管与管板孔连接形式为强度胀接。
根据已知条件对换热管及管板孔直径在不同位置按3%～5%抽测,其实测数据如下:
(1)换热管:外径:Φ38.2～Φ37.8ｍｍ,平均值Φ38ｍｍ;壁厚:3 1～3 3ｍｍ,平均值3 2ｍｍ;内径:Φ31.4～Φ31.8ｍｍ,平均值Φ31.6ｍｍ。
(2)管板孔直径:Φ38.65～Φ38.4ｍｍ,平均值Φ38.53ｍｍ。
查表1取胀管率Ｈ=10%,代入式(1)求换热管胀后直径:
Ｈ=ｄ12-ｄ11-ｂ
其中ｂ=Ｄ-ｄｗ=38 53-38=0 53ｍｍ
则ｄ12=Ｈ+ｄ11+ｂ=32 23ｍｍ
经试胀对换热管胀后的内径进行实测值为Φ32.82～Φ32.84ｍｍ,平均值为Φ32.83ｍｍ。
将换热管胀后实测的平均值代入式(8)确定其胀管率:
按以上实例对Φ57×3的1Ｃｒ18Ｎｉ9Ｔｉ和Φ19×2的ＨＡＬ77-2(海军铜)的换热管进行试胀和计算,确定其胀管率分别为0.87%和1.56%。
2.4.2与国内外胀管率的核对经试胀,为制定正确的胀接工艺,将采用内径控制法确定的几种胀管率与日本、前苏联及国内其它行业所采用的胀管率进行核算。
(1)与日本胀管率的核算
表2为日本常见的胀管率,表3为按日本公式(式(2))核算的胀管率。
(2)与前苏联胀管率的核算
表4为前苏联的胀管率,表5为按前苏联公式(式(3))核算的胀管率。
(3)与国内其它行业胀管率的核算式
(1)与(7)、式(3)与(5)、式(4)与(6)的内容是一样的,也就是说国内其它行业胀管率的计算模拟也是采用日本和前苏联的。
这里针对国内锅炉行业采用的管子内径的相对百分率来验证其采用内径控制法所得到胀管率的工艺参数。
锅炉行业的胀管率ｈ=0 8%～1 2%。
表6为按国内锅炉行业常用公式(公式4)核算的胀管率。
2.4.3贴胀的胀管率
贴胀对胀紧程度只是要求将换热管与管板孔经胀接贴合即可,目前国内外对胀紧程度均没有具体的要求,根据多年以来对碳钢、不锈钢材质的换热管贴胀的工艺经验,一般情况下取其胀管率为0 1%～0 3%即可。
3影响胀接质量的因素
(1)管板材料的硬度高于换热管材料硬度即可,当换热管硬度大于管板硬度时,应进行退火处理,一般管端退火长度应不小于100ｍｍ,且比管板厚度多至少15～30ｍｍ。
(2)管板孔与换热管外径之间的间隙量一定要严格控制。
(3)胀接方法从结构型式分为强度胀加密封焊、强度焊加贴胀、强度胀加强度焊三种。
对这三种方法应注意胀接顺序,一般情况下,如满胀时,应采用先胀后焊的工艺方法,如距管端15ｍｍ处不胀时,应采用先焊后胀的工艺方法。
4结论
(1)换热管材料为铜、铜合金及不锈钢时,胀管率一般控制在0 5%～1 2%范围内;
(2)换热管材料为10钢或20钢时,胀管率一般控制在0 7%～2 1%范围内;
(3)换热管材料为黄铜(海军铜ＨＡＬ77-2)时,胀管率一般控制在1%～1 8%范围内。
在确定了上述胀管率后,对同类的产品不必每次都进行试胀,只要按已制定的胀接工艺执行即可。