管殼式換熱器中管與殼程的分析

管殼式換熱器中管、殼程主要分隔界面為管板與換熱管的接頭，管接頭是容易出現(xiàn)失效的一個(gè)部位，設(shè)計(jì)、制造中應(yīng)加以重視。

載荷

管子和管板的接頭所受載荷主要包括：管殼程壓力差、熱膨脹差而產(chǎn)生的應(yīng)力、殼程流體產(chǎn)生的誘導(dǎo)振動(dòng)。

連接型式的選擇

在換熱管和管板的連接中，單純脹接或焊接結(jié)構(gòu)的使用受到了GB/T151的一些限制。而脹焊并用結(jié)構(gòu)由于能有效地減輕管束振動(dòng)對(duì)焊口的損傷，避免間隙腐蝕，并且比單純脹接或焊接結(jié)構(gòu)具有更高的強(qiáng)度和密封性，因而得到廣泛采用。目前常規(guī)換熱器較多地采用貼脹+強(qiáng)度焊，而重要的或使用條件苛刻的換熱器則要求采用強(qiáng)度脹+強(qiáng)度焊。

先脹后焊

對(duì)于貼脹+強(qiáng)度焊可采用先脹后焊的方法，而對(duì)于強(qiáng)度脹+強(qiáng)度焊則可宜采用先貼脹，再?gòu)?qiáng)度焊，最后強(qiáng)度脹的方法。原因如下：

1）管子與管板脹接后，在管端應(yīng)留有15mm長(zhǎng)的未脹管腔，以避免脹接應(yīng)力與焊接應(yīng)力的疊加，減少焊接應(yīng)力對(duì)脹接的影響。

2）但15mm的未脹管段與管板管孔之間存在一個(gè)間隙，焊接時(shí)，由于高溫熔化金屬的影響，間隙內(nèi)氣體被加熱而急劇膨脹、出現(xiàn)超高溫高壓狀態(tài)。這些高溫高壓氣體在外泄時(shí)對(duì)強(qiáng)度脹的密封性能造成致命的損傷，且焊縫收口處亦將留下肉眼難以覺(jué)察的針孔。（所以應(yīng)重視管接頭的焊接工藝及焊縫的無(wú)損檢測(cè)）

3）雖然貼脹是不耐壓的，但可以消除管子與管板管孔的間隙，所以能有效地減輕管束振動(dòng)對(duì)管接頭的影響。

另外，先脹后焊時(shí)不宜采用機(jī)械脹的方式，這是因?yàn)閷?duì)焊接裂紋、氣孔等很敏感的潤(rùn)滑油容易滲入，焊接時(shí)更容易產(chǎn)生缺陷。并且若要求均勻貼脹，宜采用由計(jì)算機(jī)控制的液袋式脹管機(jī)進(jìn)行脹接。

先焊后脹

考慮到制造誤差，一些管板管孔與換熱管之間不可避免地存在著較大的間隙，并且這些間隙沿周向有可能是不均勻的。

對(duì)于先焊后脹，當(dāng)間隙很小時(shí)，15mm的未脹管段將可以減輕脹接變形對(duì)焊接的影響。當(dāng)間隙較大時(shí)，由于管子的剛性較大，并且焊縫承受切向剪力的能力相對(duì)較差，過(guò)大的脹接變形將越過(guò)15mm未脹區(qū)的緩沖而對(duì)焊接接頭產(chǎn)生損傷，甚至造成焊口脫焊。所以，對(duì)于先焊后脹，控制管子與管板孔的精度及其配合是相當(dāng)重要的問(wèn)題。




審核編輯：劉清