全焊接板式换热器的主要制造工艺

全焊接板式换热器的主要制造工艺

全焊接板式换热器的主要制造工艺

1.1全焊接板式换热器的芯体结构制造

全焊接板式换热器的板片材料通常为奥氏体不锈

钢:304,304L,306,316L,321等以及镍基合金、工业纯钛。材料只需具有基本的可焊性和冲压性能,都可以用来制作板片元件。板片厚度通常为0.4～1.0mm。

全焊接板式换热器的板片生产利用了板片成型自动化生产线。利用接刀、定位与找正技术,采用整板分次连续压制成型,其板片形式主要有水平平直波纹板片、窝形波纹板片、或平板板片等。通过改变换热板片的长度和叠加厚度来实现结构的变换。

单个板片两两正反通过翼边组焊成一束,板片四周交错焊接,这种独特的结构可以使传热板片通过翼边焊接形成另一流体的通道。因此多个板束通过焊接联系起来就形成了2个流体通道,即板间流道和管间流道(见图1,图2)[2]组成了全焊接板式换热器的芯体结构。

1.2全焊接板式换热器的连接板的设计

在全焊接板式换热器中由于管侧端板为δ=20mm的0Cr18Ni9的钢板,而换热器板片的板厚仅为0.4～1.0mm,因此管侧端板母材焊接加热温度达到熔化点时,传热板片已熔化掉了一大片,根本无法进行焊接。如果将传热板片的板厚加厚(如改为1.2mm以上),则不存在上述困难,但是为了获得良好的传热效果,决定不改变板厚,而是在管侧端板和板束之间加焊了1层δ=3～4mm的连接板解决了上述问题,具体实施方法:按板束翼端连接处实际形状制造1块δ=3～4mm的连接板,如图3所示。先将连接板与板束端部吻合部分用脉冲氩弧焊进行单面焊双面成形,并做煤油渗漏试验,以不渗漏为合格,然后用手弧焊直接将连接板搭焊于管侧端板之上,最后再将板侧端板焊接于管侧端板上。接下来就是将管侧端板和板侧端板分别与管侧壳体和板侧壳体相焊接形成全焊接板式换热器的外壳。

1.3全焊接板式换热器的焊接工艺

全焊接板式换热器是将全部板片通过焊接联系起来,取代了传统板式换热器中的橡胶密封垫片,防止了在高温下垫片变形失效而造成介质的泄漏。因此焊接工艺在全焊接板式换热器当中是重点也是难点。

焊接δ<1.0mm的不锈钢薄板时,按常规可选用气焊、氩弧焊以及微束等离子焊等方法。其中气焊成本低,但由它焊出的焊缝,因耐腐蚀性能差而很难满足石化生产的要求,仅适用于无腐蚀的场合。微束等离子焊质量优良,完全能满足工艺要求,但成本高,操作调整也比较复杂。氩弧焊不仅焊接质量良好,而且成本相对较低,是焊接超薄不锈钢板的理想焊接方法。因此选用了氩弧焊。

在板片两两正反通过翼边焊接时,因不锈钢薄板散热慢,温度高,易发生氧化。因此在焊接的同时在背面焊缝处要设置氩气凹槽保护装置,通人少量氩气,大大提高了保护效果,避免了焊缝背后严重的氧化现象,使焊缝正反两面均呈现金黄色,即实现了单面焊双面成形。

在全焊接板式换热器的芯体焊接时,采用了全自动芯体氩弧焊。如焊接速度太快,气体保护效果不好,焊缝金属容易被氧化;焊接速度太慢,又可能出现咬边烧穿等缺陷。因此在焊接过程中,电弧要短,焊速要保持均匀,使上下板能很好熔合。熄弧时应填加少许焊丝,使弧坑填满,可以避免弧坑开裂。

在板束和连接板的焊接工艺中采用了脉冲氩弧焊焊接。因为板束角焊缝和管侧端板直接焊无法熔合,如果改为搭接焊,焊枪无法伸入根部,根部焊不牢,密封就成了问题。而使用连接板时,连接板与板束变为了对接焊缝,从而彻底解决了角焊缝熔合不上的难题。

由于采用了合理的焊接顺序及合理的焊接工艺,使板式换热器焊接变形不明显。虽有局部小范围起包,经锤击矫正均可达到质量要求。锤击矫正禁止使用碳钢螂头锤击,要采用木锤。

板式换热器的工作原理是什么？有何特点？

板式换热器是由许多波纹形的传热板片，按一定的间隔，通过橡胶垫片压紧组成的可拆卸的换热设备。板片组装时，两组交替排列，板与板之间用粘结剂把橡胶密封板条固定好，其作用是防止流体泄漏并使两板之间形成狭窄的网形流道，换热板片压成各种波纹形，以增加换热板片面积和刚性，并能使流体在低流速成下形成湍流，以达到强化传热的效果。板上的四个角孔，形成了流体的分配管和泄集管，两种换热介质分别流入各自流道，形成逆流或并流通过每个板片进行热量的交换。

板式换热器的特点：（1）体积小，占地面积少；（2）传热效率高；（3）组装灵活；（4）金属消耗量低；（5）热损失小；（6）拆卸、清洗、检修方便；（7）板式换热器缺点是密封周边较长，容易泄漏，使用温度只能低于150ºC，承受压差较小，处理量较小，一旦发现板片结垢必须拆开清洗。

固定管板式换热器有哪几部分组成？结构特点是什么？浮头式换热器的浮头有几种形式？

固定管板式换热器主要由外壳、封头、管板、管束折流板或支撑板等部件组成。

其结构特点是：在壳体中设置有平行管束，管束两端用焊接或胀接的方法固定在管板上，两端管板直接和壳体焊接在一起，壳体的进出管直接焊接在壳体上，装有进口或出口管的封头管箱用螺栓与外壳两管板紧固。管束内根据换热管

的长度设置了若干块折流板。这种换热器，管程可以用隔板分成任何程数。

浮头换热器的浮头常用的有两种形式。第一种是靠夹钳形半环和若干个压紧螺钉使浮头盖和活动管板密封结合起来，保证管内和管间互不渗漏。第二种是使浮头盖法兰直接和勾圈法兰用螺栓紧固，使浮头盖法兰和活动管板密封贴合，虽然减少了管束的有效传热面积，但密封性可靠，整体也较紧凑。

固定管板式换热器有哪几部分组成？结构特点是什么？浮头式换热器的浮头有几种形式？

固定管板式换热器主要由外壳、封头、管板、管束折流板或支撑板等部件组成。

其结构特点是：在壳体中设置有平行管束，管束两端用焊接或胀接的方法固定在管板上，两端管板直接和壳体焊接在一起，壳体的进出管直接焊接在壳体上，装有进口或出口管的封头管箱用螺栓与外壳两管板紧固。管束内根据换热管的长度设置了若干块折流板。这种换热器，管程可以用隔板分成任何程数。

浮头换热器的浮头常用的有两种形式。第一种是靠夹钳形半环和若干个压紧螺钉使浮头盖和活动管板密封结合起来，保证管内和管间互不渗漏。第二种是使浮头盖法兰直接和勾圈法兰用螺栓紧固，使浮头盖法兰和活动管板密封贴合，虽然减少了管束的有效传热面积，但密封性可靠，整体也较紧凑。

板式换热器进行水压试验和气密试验的基本原则如下：