換熱管與管板及連接工藝試驗(yàn).doc

此文檔收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除換熱管與管板的連接工藝試驗(yàn)張 慶 生（開封東京空分集團(tuán)有限公司，河南省開封市北關(guān)街8號(hào) 475001）摘要：在現(xiàn)代的空分設(shè)備上，使用的二級(jí)冷卻器采用貼脹+密封焊連接的不銹鋼內(nèi)翅片換熱管與管板出現(xiàn)串漏，分析其原因認(rèn)為是：不銹鋼內(nèi)翅片換熱管制造時(shí)，受縮頭加工，不銹鋼內(nèi)翅片換熱管冷作硬化，管頭處內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生，內(nèi)翅片換熱管與管板的焊接為局部焊接，受焊接時(shí)，熱輸入產(chǎn)生的熱量影響，內(nèi)翅片換熱管管頭內(nèi)應(yīng)力不均勻釋放，造成內(nèi)翅片換熱管管頭處的母材與焊縫之間的熔合區(qū)、熱影響區(qū)多處出現(xiàn)細(xì)小裂紋，從而發(fā)生了換熱管的泄漏。為了解決二級(jí)冷卻器換熱管與管板的連接的泄漏問題，我們采用了重新做換熱管與管板的連接工藝試驗(yàn)，通過試驗(yàn)得出結(jié)論：換熱管與管板的連接，采用強(qiáng)度脹連接。關(guān)鍵詞：二級(jí)冷卻器；串漏；內(nèi)應(yīng)力；工藝試驗(yàn)；強(qiáng)度脹Change a hot tube and take care of knothole a conjunction a craft experiment Zhang Qingsheng(Kaifeng Dongjing Air Separation Group Co., Ltd., 8# Beiguan Street, Kaifeng 475001, Henan, P. R. China)Abstract: In the modern of empty cent equipments up, usage of the second class water cooler adoption stick bulge+seal completely the wings slice inside the stainless steel of the weld conjunction to change hot tube and tube the plank appear a string to leak, analyze its reason to think BE:The wings slice inside the stainless steel change When the hot control build, is process by the compress head, the wings slice inside the stainless steel changes a hot tube cold make hardening, the tube head internal help dint creation, inside the wings slice change hot tube and tube the knothole weld to weld for the part, is weld, the heat inputs output calories influence, inside the wings slice change the hot tube tube head internal help dint asymmetry to release, resulting in inside the wings slice change the female material and weld of the hot tube tube head to sew of the fusion of match area,heat to influence many areas to appear small crack, taking place to change a hot tube thus of leakiness.For the sake of leakiness problem resolved second class water cooler to change a hot tube and taken care of knothole a conjunction, we adopted to re- do to change hot tube and tube knothole conjunction craft experiment, pass experiment conclusion:Change hot tube and tube knothole conjunction, adopt the strength bulge conjunction.Keywords: Second class water cooler；The string leak；Internal help dint；The craft experiment；Strength bulge 在現(xiàn)代的空分設(shè)備上，一、二、三級(jí)冷卻器的換熱管都是采用內(nèi)翅片換熱管，但在使用中，發(fā)現(xiàn)二級(jí)冷卻器換熱管與管板的連接出現(xiàn)串漏，二級(jí)冷卻器是采用管頭為251的不銹鋼內(nèi)翅片換熱管，與管板的連接為貼脹+密封焊的連接，分析其原因認(rèn)為是：不銹鋼內(nèi)翅片換熱管制造時(shí)，受縮頭加工，不銹鋼內(nèi)翅片換熱管冷作硬化，管頭處內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生，內(nèi)翅片換熱管與管板的焊接為局部焊接，受焊接時(shí)，熱輸入產(chǎn)生的熱量影響，內(nèi)翅片換熱管管頭內(nèi)應(yīng)力不均勻釋放，造成內(nèi)翅片換熱管管頭處的母材與焊縫之間的熔合區(qū)、熱影響區(qū)多處出現(xiàn)細(xì)小裂紋，從而發(fā)生了換熱管的泄漏，內(nèi)翅片換熱管釬焊時(shí)，需要加熱，進(jìn)行釬接，由于S30408奧氏體不銹鋼應(yīng)避免在敏化溫度范圍（500750）內(nèi)進(jìn)行釬焊，在敏化溫度內(nèi)，特別是在600時(shí)，碳化鉻將沿晶界析出，造成晶界貧鉻，因此，銀基釬焊加執(zhí)溫度低于500，而S30408奧氏體不銹鋼去應(yīng)力退火處理的溫度為10101150，所以此釬焊加熱溫度并未消除管頭處的內(nèi)應(yīng)力，因此，應(yīng)將銀基釬料釬焊改為銅基釬料釬焊，使S30408奧氏體不銹鋼內(nèi)翅片換熱管釬焊溫度達(dá)到1020，保溫2小時(shí)，進(jìn)行固熔處理，使換熱管管頭內(nèi)應(yīng)力得以消除，換熱管為固熔光亮狀態(tài)。為了解決二級(jí)冷卻器換熱管與管板連接的泄漏問題，我們采用了重新做換熱管與管板的連接工藝試驗(yàn)，換熱管與管板的連接：貼脹+密封焊或強(qiáng)度脹，此次試驗(yàn)在試驗(yàn)件兩端選擇不同的管板，材質(zhì)均為：Q345R，一端管板為光孔，采用貼脹+密封焊的連接；另一端管板孔開槽，與換熱管用強(qiáng)度脹的連接方法，通過這次試驗(yàn)，可測試換熱管與管板連接的貼脹、密封焊、強(qiáng)度脹三項(xiàng)，由于二級(jí)冷卻器的管程壓力大于殼程壓力，我們將二級(jí)冷卻器的管程壓力作為試驗(yàn)件殼程的試驗(yàn)壓力，當(dāng)試驗(yàn)合格后，就能防止冷卻器工作時(shí)，冷卻器管箱內(nèi)的氣體向殼程泄漏。1 換熱管與管板的連接試驗(yàn)準(zhǔn)備不銹鋼鋼管鋼制管板試驗(yàn)的目的是通過管與管板連接試驗(yàn)，確定是貼脹+密封焊、強(qiáng)度脹哪種連接方法。試件材料：管子材料為S30408，規(guī)格為25mm1mm，7件；管板的材料：Q345R，一件為光孔，需要鉸孔，一件管板孔開槽后，鉸孔。筒體材料：20號(hào)鋼 1件。試驗(yàn)件筒體壁厚的計(jì)算：=PcDi/（2 t-Pc）=1.58203（21521-1.58）=1.06（mm）筒體壁厚，mm；Pc計(jì)算壓力，MPa；Di筒體的內(nèi)直徑，mm； t設(shè)計(jì)溫度下筒體許用應(yīng)力；焊接接頭系數(shù)；由此選擇試驗(yàn)筒體規(guī)格：219mm8mm，（1）制作試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，其結(jié)構(gòu)如圖14所示。工藝試驗(yàn)圖1（單位：mm）工藝試驗(yàn)圖2（單位：mm）工藝試驗(yàn)圖3（單位：mm）工藝試驗(yàn)圖3（單位：mm）工藝試驗(yàn)圖4（單位：mm）（2）換熱管脹接前，對(duì)試驗(yàn)件的不銹鋼內(nèi)翅片換熱管進(jìn)行編號(hào)（記號(hào)筆）以示區(qū)別，并測量每根換熱管兩端部脹接前的外徑、內(nèi)徑及管壁厚度，（見表1）。表1 不銹鋼鋼管-鋼制管板連接換熱管脹前試驗(yàn)記錄： 接頭號(hào) 尺寸1234567脹前管外徑mm24.9524.924.924.925.025.025.0脹前管內(nèi)徑mm22.922.922.922.923.023.023.0管壁厚mm1.051.01.01.01.01.01.02 試驗(yàn)2.1 貼脹試驗(yàn)（1）換熱管端部脹接部位應(yīng)打磨光，去凈管口毛刺，管板孔口邊緣有毛刺的，應(yīng)用鉸刀鉸光，然后用壓縮氣體吹凈管板孔，并用脫脂清洗劑進(jìn)行脫脂。（2）脹接時(shí)，采用機(jī)械脹。（3）脹接后及時(shí)清除脹針上的顆粒物以減少脹管器的損壞，測量換熱管實(shí)際內(nèi)徑，換熱管內(nèi)壁屈服后，在不同脹接壓力作用下內(nèi)表面的徑向位移應(yīng)用杠桿千分尺測量，其（分度值為001毫米），換熱管外表面可用普通的外徑千分尺測量，其(分度值為001毫米)，由此可繪出不同脹接壓力下管子半徑的增量表，并按附表2進(jìn)行記錄。通過貼脹，能有效地阻尼繞管體振動(dòng)對(duì)焊口的損傷，并有效的消除換熱管與管板的間隙為合格。表2 不銹鋼鋼管-鋼制管板貼脹試驗(yàn)記錄： 接頭號(hào) 尺寸1234567脹后管內(nèi)徑mm23.323.223.323.323.423.523.4脹接壓力MPa0.10.10.10.10.10.10.1拉脫強(qiáng)度MPa1.21.11.31.51.71.71.72.2 焊接試驗(yàn)（見表3）表3 焊接工藝卡H（01）： 焊接工藝卡H（01）2.3 強(qiáng)度脹試驗(yàn)（1）注意換熱管與管板管孔內(nèi)壁表面粗糙度，換熱管端部脹接部位應(yīng)打磨光，去凈管口毛刺，管板孔口邊緣、孔內(nèi)開槽邊緣有毛刺的，應(yīng)用鉸刀鉸光，然后用壓縮氣體吹凈管板孔，并用脫脂清洗劑進(jìn)行脫脂。（2）脹接，采用機(jī)械脹，在脹接時(shí)，脹接壓力將要達(dá)到0.5MPa，要用不銹鋼棒，頂緊另一端，防止換熱管與脹針一起旋轉(zhuǎn)。（3）管板管孔與換熱管實(shí)際均勻外徑間隙應(yīng)控制在單邊0.2mm左右，其中脹接壓力的大小對(duì)脹接接頭的連接強(qiáng)度影響顯著，脹接壓力大時(shí)，換熱管脆性增加；脹接壓力小時(shí)，管板與換熱管之間易出現(xiàn)泄漏，應(yīng)控制脹接壓力，按附表4進(jìn)行記錄。表4 不銹鋼鋼管-鋼制管板強(qiáng)度脹試驗(yàn)記錄： 接頭號(hào) 尺寸1234567脹后管內(nèi)徑mm23.323.323.423.423.423.523.5脹接壓力MPa0.450.450.450.50.50.50.5試驗(yàn)結(jié)果：換熱管和管板連接后，對(duì)成形的試件進(jìn)行水壓試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力1.60MPa，通過壓力試驗(yàn)，與管板的連接，采用貼脹+密封焊，出現(xiàn)了5個(gè)換熱管焊接接頭熔合區(qū)、熱影響區(qū)的泄漏，不合格；與管板的連接，采用強(qiáng)度脹，未發(fā)現(xiàn)泄漏，合格，因此，通過試驗(yàn)得出結(jié)論：冷卻器換熱管與管板的連接，采用強(qiáng)度脹。最后，進(jìn)行破壞性試驗(yàn)，首先，參加試壓的人員要統(tǒng)一安排、聽從指揮、分工明確、認(rèn)真操作，并及時(shí)作好試驗(yàn)數(shù)據(jù)的有關(guān)記錄，試壓現(xiàn)場應(yīng)劃定禁區(qū)，疏散人員。開始，水壓試驗(yàn)，緩慢升壓至試驗(yàn)壓力2.0MPa，保壓10分鐘，確認(rèn)無滲漏后，升壓至5.5 MPa，保壓30分鐘，檢查7個(gè)強(qiáng)度脹管頭，出現(xiàn)23個(gè)滲漏，卸壓，試驗(yàn)完成。參考文獻(xiàn)：1 GB151-1999管殼式換熱器S20112 GB