不锈钢胀管
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介绍管板加工设计改进及工艺措施

2020-09-23 09:00:36

介绍管板加工设计改进及工艺措施

       管板加工对于双管板换热器,如果内管板发生泄露,很难判断泄露是由哪个管孔所引起。在水压试验过程中如果发生泄露,补胀的工作量将会非常大。因此,技术人员在原设备设计的基础上,在管束的结构设计和制造工艺等方面采取了一系列改进措施来保证制造质量,确保一次试压合格。具体改进及措施如下:

       1)壳程侧管板(即内管板)材质由16MnⅡ锻件改为35号钢Ⅱ级锻件。GB 151—1999《管壳式换热器》5.8.2条规定,管板与换热管的连接方式为强度胀接时,换热管材料的硬度值一般须低于管板材料的硬度值,而硬度差值的大小并没有明确的规定,国内外标准对硬度差值的控制通常在HB30左右。

       在NB/T 47008—2010《承压设备用碳素钢和合金钢锻件》中的16MnⅡ锻件和35号钢Ⅱ锻件在正火状态下的硬度分别为HB128、180和HB136~192,在GB 9948—2006《石油裂化用无缝钢管》中规定20号钢管的硬度值为HB122,综合考虑16MnⅡ锻件与20号钢管及35号钢Ⅱ级锻件与20号钢管之间的硬度差,以及双管板结构的特殊性,将内管板材料由16MnⅡ锻件改为35号钢Ⅱ级锻件,增大了管板与换热管的硬度差,提高了胀接质量。

       2)壳程侧管板的厚度由40 mm增加到50 mm。如图1所示,管板厚度为40 mm时,胀接长度为34mm,有关资料显示,换热管胀管长度在50 mm以下时,胀接长度越长,其胀接紧固力也越大。

       壳程侧管板材料为35号钢Ⅱ级锻件厚度为40 mm,虽满足了标准规定的强度要求,但是由于换热管在胀接过程中发生拉伸变形,迫使管板发生外凸,管板越薄变形越大,从而影响管板与法兰之间的密封,因此可对管板适当加厚。对于该批双管板结构的换热器,在不过多增加材料成本的前提下,为确保管板与法兰密封的可靠性并提高胀接接头的紧固力,壳程侧管板厚度增加至50 mm。


管板加工


       3)外管板与换热管的连接方式由强度胀接改为:强度焊+贴胀。按照该放空气冷却器的设计条件,选择强度胀接虽然符合标准的规定,但是对于双管板换热器这种特殊结构,内外管板之间的间隙会造成两管板管孔之间同心度差,对中偏差较大,而且内外管板间隙很小,部分管子如不做处理很难同时穿进两块管板,在穿管过程中只好尽力保护内管板孔,以内管板孔为基准,将外管板孔适当镗大,这样就使部分外管板管孔孔径偏差增大,当使用同等强度胀管时该部分管孔很难达到预期的胀接强度,致使管头胀接不牢,压力试验及使用过程中发生局部泄漏在所难免。而强度焊+贴胀的结构在保证了管子与管板焊接强度的同时,又进行了局部的贴胀,这就增加了连接接头的强度和密封性能,确保了连接的可靠性。因此,考虑到制造工艺,把强度胀接改进为强度焊+贴胀,提高了管板与换热管连接质量。

       4)管束组装过程质量控制。在双管板换热器制造过程中,穿管是难点之一。穿管过程对管板孔和折流板管孔的精度和同轴度要求非常严格,这就要求在钻孔时就要严格控制两管板管孔及折流板管孔的同心度。

       5)胀管方法的选用。双管板换热器制造的重点是保证内管板的胀接接头的可靠性,采用机械胀管成本较低,但可靠性较差,易产生过胀或欠胀,并且由于电动胀管机是受推力使定位块与管端贴紧定位的,而造成胀接部位易产生窜动。液压胀接虽然成本较高,但胀接应力均匀、胀接长度大、工作效率高,胀接时可使胀接长度稍大于管板厚度,从而完全消除管子和管板间的缝隙,避免了间隙腐蚀。为保证胀接的可靠性,节约胀管时间,选择液压胀管

       6)胀接过程质量控制。内管板的强度胀接及外管板的贴胀全部采用液压胀,其中内管板胀接质量要求较高,是双管板换热器制造的难点。内管板胀接时,内外管板要按工作位置固定起来,采用加长机构对内管板进行胀接。胀接应准确测量管头到内管板待胀区的距离,通过挡环准确定位,并根据管头伸出外管板的实际尺寸适当调整,防止胀错位置。

       采用2次胀接法,一次胀接按胀接工艺确定的胀接参数进行,二次胀接按稍高于一次胀接的胀接力进行。重复胀接法是根据以往经验得出的保证胀接质量,防止管端渗漏的有效方法。胀管时按从上到下、从左到右的顺序的依次胀管,防止漏胀,同时做好标记,直至全部胀完。内管板全部胀接合格后对外管板的管头进行焊接,完毕后进行100%磁粉检查,合格后再对外管板的管头进行液压贴胀。之所以采用先焊接再贴胀,是为了提高管头封焊的质量,若先贴胀后焊接的话,容易在管头处形成死区,不利于气体的流通,造成焊接缺陷。

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