换热管与管板的连接方式浅析解析

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1、换热管与管板的连接方式浅析一、强度胀接系指为保证换热器与管板连接的密封性能及抗拉强度的胀接； 1.适用范围：1.1设计压力小于等于4Mpa；1.2设计温度小于等于300C；1.3 操作中无剧烈的振动，无过大的温度变化及无明显的应力腐蚀。1.4 换热管的硬度值一般要求低于管板的硬度值；1.5 有应力腐蚀时，不应采用管端局部退火的方式来降低换热管的硬度；1.6强度胀接的最小胀接长度应取管板的名义厚度减去3血或50血二者的最 小值。1.7当有要求时，管板的名义厚度减去3 mm或50 mm之间的差值可采用贴胀； 或管板名义厚度减去3m全长胀接。二、强度焊系指保证换热管与管板连接的密封性能及抗拉强度的焊

2、接。 1.适用范围：1.1可适用于本标准（GB151 ）规定的设计压力，但不适用于有较大振动及有 间隙腐蚀的场合。三、胀焊并用-强度胀加密封焊（系指保证换热管与管板连接密封性能的焊接）、 强度焊加贴胀（系指为消除换热管与管孔之间缝隙的轻度胀接）两种方法； 1.适用范围：1.1密封性能要求较高的场合；1.2承受振动或疲劳载荷的场合；1.3有间隙腐蚀的场合； 1.4采用复合管板的场合。四、强度焊、强度胀、强度焊+贴胀、强度胀+密封焊。这四种连接型式的差异 主要反映在管孔是否开槽和焊接坡口及管子伸出长度（见151第69页表33 的规定）等方面。1.1焊接。当焊缝H值大于或等于2/3管壁厚时，称强度焊

3、，否则为密封焊。 即强度焊必须是填丝的氩弧焊，而不填丝的熔化焊最多只能作为密封焊。1.2强度焊适用于压力较高的工况，形成焊缝强度较大又不损伤管头。但这种 焊接难度较大，手工氩弧焊时较慢，且一般不用于立式换热器的上管板。1.3胀接。换热管与管板的胀接有非均匀胀接（机械滚珠胀）和均匀胀接（液 压胀接、液袋胀接、橡胶胀接、爆炸胀接）两大类。1.4机械胀接是最早的胀接方法，也是目前使用最广泛的胀接方法。这种方法 简捷方便，需使用油润滑，油的污染使胀后的焊接质量得不到保障；且该方 法使管径扩大产生较大的冷作应力，不适用于应力腐蚀场合。五、除本标准规定的连接型式及尺寸外，当有成熟使用经验或操作需要时，也

4、可采用其他结构型式和尺寸（即我们现在应用广泛的密封焊+贴胀）。1.1密封焊使换热管与管板的连接有效密封，并以适当的焊接方法、焊接工 艺参数加强焊缝熔深，使之具备一定的焊缝强度。1.2贴胀尽量消除换热管与管孔之间的间隙，使两者紧密结合，起到一定的 抗拉强度，减小设备运行时对密封焊缝的损伤。同时通过控制胀接力，减 小冷作应力，避免应力腐蚀。六、换热管与管板连接方式的示意图：1.1强度焊、强度胀：111.4* 61.2密封焊、贴胀：浅谈换热器管板与换热管胀焊并用连接的制造工艺GB1511999标准中规定，强度胀接适用于设计压力4MPa、设计温度W300C、无剧烈 振动、无过大温度变化及无应力腐蚀的场

5、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

6、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200300MPa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

7、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。采用液袋式胀管机胀接时，为了使胀接结果达到理想效果，胀接前管子与管板 孔的尺寸配合在设计制造上必须符合较为严格的要求。只有这样对于常规设计的“贴胀+强度焊”可采用先胀后焊的方式，而对特殊设计的“强度胀+强度焊”则可采用先贴胀，再强度焊， 最后强度胀的方法。2 先焊后胀 在制造过程中，一台换热器中有相当数量的换热管，其外径与管板管孔孔径之间存在着较大 的间隙，且每根换热管其外径与管板管孔间隙沿轴向是不均匀的(见图

8、 2)。当焊接完成后胀 接时，管子中心线必须与管板管孔中心线相重合。当间隙很小时，上端15mm的未胀管段将可 以减轻胀接变形对焊接的影响。当间隙较大时，由于管子的刚性较大，过大的胀接变形将越 过 15mm 未胀区的缓冲而对焊接接头产生损伤，甚至造成焊口脱焊。所以对于先焊后胀工艺， 控制管子与管板孔的精度及其配合为首要的问题。当管子与管板腔的间隙小到一定值后，胀 接过程将不至于损伤到焊接接头的质量。有关资料显示，管口的焊接接头承受轴向力的能力 是相当大的，即使是密封焊，焊接接头在做静态拉脱试验时，管子拉断了，焊口将不会拉脱 然而焊口承受切向剪力的能力相对较差，所以强度焊后，由于控制达不到要求，可

9、能造成过 胀失效或胀接对焊接接头的损伤。3 合理的制造工艺3.1 管子与管孔的公差控制(1) 换热管在采购换热管时要求每台换热器所使用的换热管在冷拔加工时应采用同一坯料(炉 批次)的原料，并在同一台经校验试验合格的拉管机上生产，这样才能保证每根换热管具有相 同的材质、规格与精度。换热管外径的均匀一致能保证管子与管板管孔的间隙，内径的均匀 一致能保证与液袋式胀管机胀头的匹配性，从而延长胀头的使用寿命。一般管子与管板管孑L间隙要求控制在(O.3O.O5)mm范围内，而液袋式胀管机胀头外径与管子内径的公差也应控 制在(0.30.05)ram范围内。(2) 管板 为使换热器管板管孔与管子外径在同一公差

10、范围内，首先必须根据到货换热管外径的实际精 度尺寸决定管板管孔的加工精度，如上所述，管板管孔与已到货换热管实际均匀外径间隙仍 应控制在(O.3O.O5)EITI范围内。3.2换热管与管板的加工及验收(1)换热管 按要求采购进厂的换热管人库前应按相关标准逐项验收，精确测量内、外径及其公差范围。 换热管穿管前按实际测量壳程长度一次性切好换热管，避免穿管后用脚向砂轮机修磨。当 采用砂轮机修磨时，砂轮磨粒易溅人管子与管板管孔的间隙中，硅酸盐磨粒在焊接时将会产 生夹渣，给焊接接头造成隐患。 换热管穿管前胀接范围内管区应进行除锈处理，管端除去内外毛刺，这对采用液袋式胀头 时尤为重要。(2)管板 管板应是合

11、格的锻件，内部材质应均匀，胀接面上无影响胀接质量的缺陷。对于装置中关 键的换热器，尽量采用高级别锻件，锻件除按相关标准验收后，应做超声波复查。 管板与折流板上管孔加工必须保证同轴度。采用同一块模板钻孔，确保每根换热管所通过 的管板与折流板上的管孔在同一中心线上，否则将使穿管发生很大的困难。 管板的钻削加工粗糙度、管板的管桥宽度均按GB1511999 I级要求验收。 管孔精度以自制的通规和止规来检验，并作记录。如要求钻孔(25.40.05)mm，即选25.4 5mm为止规，25.3mm为通规，可以逐孔检查，对于超差孔应作出标记，以便采取特殊措施予 以弥补。 如为强度胀，胀槽深度应确保(O.5O.

12、O5)InlTl范围。对于液袋式胀接的方式，根据目前 科研试验的结果，建议槽宽为8mm，槽间距为8mm，通常采用双槽结构。 胀接前应严格清洁管孔，除去槽边毛刺，不允许有影响胀接紧密性的杂质存在。3.3管子与管板的连接(1)胀接 推荐采用液袋式液压胀接方式，以保证胀接紧密程度均匀一致。因为液袋式胀管机其胀接压 力是由人工设定，电脑控制操作的，精度较高如+25X2.5的碳钢换热管其贴胀压力通常为1 10120MPa,强度胀压力为170180MPa。当采用特殊规格换热管时可以先理论计算，然后 通过模拟试验，确认其贴胀及强度胀的适宜液压范围，以保证胀接连接的可靠性。（2）焊接 一般采用填丝氩弧焊。焊缝

13、高度 H 确保不小于管壁厚度的 1.4 倍。采用双层氩弧焊，且第二 层焊道起弧处至少要偏离第一层焊道起弧点 15。，以消除第一层焊道中特别是起弧和收弧点 处可能产生的缺陷。（3）连接方式 图纸设计为“贴胀+强度焊”时，可采用如下两种方式： 贴胀（盛水试漏）；强度焊（水压试验）。 强度焊（压力试验）贴胀（水压试验）。当管板孔超标时，应先贴胀，再焊接，以免胀接时 影响焊缝质量。图纸设计为“强度胀+密封焊”时，建议采用如下方式： 贴胀（盛水试漏）；密封焊（压力试验）；强度胀（水压试验）。4 结语 国产换热器由于基本材料、加工精度及加工工艺方法均未达到优化组合，导致换热器使用寿 命的相对降低。目前已大

14、量使用的胀焊并用结构的换热器，结合我国的国情，通过一系列的 质量控制措施，完全可以制造出高质量、寿命长、用户满意的换热器。管壳式换热器管子与管板的连接方法有哪几种？如何选择？ 根据换热器使用条件、加工条件的不同，基本可分为胀接、焊接、胀焊并用三大类。 其中胀接又可分为：机械胀管、液压胀管、液袋胀管、橡胶胀管、爆炸胀管、脉冲胀管、粘胀等。 焊接分为：普通焊接、内孔焊接、高频焊接、摩擦焊接、钎焊和爆炸焊接。胀焊并用分为：强度焊+贴胀、强度焊+强度胀、强度胀+密封焊、强度胀+贴胀+密封焊、强度焊+强度胀+管壳式换热器中换热管与管板连接的工艺研究摘要：管壳式换热器中换热管与管板的连接质量直接影响着换热

15、器的质量和使用寿命。通过对换热管与管 板连接的工艺方法进行系统的研究，并进行综合的评价，这些研究在实际生产中的应用具有一定的指导意 义和适用价值。、概述换热器作为将物料之间热流体的部分热量传递给冷流体的传热设备，在人们日常生活及石油、化工、动力、 医药、原子能和核工业等行业中有着广泛的应用。它可作为独立的设备，如加热器、凝汽器、冷却器等； 也可作为某些工艺设备的组成部分，如一些化工设备中的热交换器等。尤其在耗能用量较大的化工行业中 换热器在化工生产的热量交换和传递过程中是不可缺少的设备，在整个化工生产设备中也占有相当的比 例。换热器从其功能上来看，一方面是保证工业过程对介质所要求的特定温度，另

16、一方面也是提高能源利用率 的主要设备。按其结构形式主要有板式换热器、浮头式换热器、固定管板式换热器和U形管式换热器等等。 其中除板式换热器外，其余几种属于管壳式换热器。由于管壳式换热器具有单位体积上较大的换热面积， 而且换热效果好，同时具有结构坚固、适应性强、制造工艺成熟等优点，已成为最为普遍使用的一种典型 的换热器。、管壳式换热器中换热管与管板的连接在管壳式换热器中换热管和管板是换热器管程和壳程之间的惟一屏障，换热管与管板之间的连接结构和连 接质量决定了换热器的质量优劣和使用寿命，是换热器制造过程中至关重要的一个环节。大多数换热器的 破坏及失效都发生在换热管与管板的连接部位，其连接接头的质量也直接影响着化工设备及装置的安全可 靠性，因此对于管壳式