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产品问答

在管壳式换热器中,单一采用液压强度胀接的分析和讨论

作 者: 发布于:2014-03-10 14:10:19 点击量:
 
按照GB151的规定,强度胀接的定义为:系指为保证换热器与管板连接的密封性能及抗拉脱强度的胀接。
强度胀接的适用范围为:
⑴ 设计压力小于等于4MPa;
⑵ 设计温度小于等于300℃;
⑶ 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。
 
为简化讨论中可变的因素,作以下假定:
换热管材质:00Cr19Ni10 规格¢19×2
管板材质:16MnⅢ+堆焊00Cr19Ni10,堆焊层厚度14㎜,管板总厚度120㎜
连接形式:单一采用液压强度胀接。
 
从设计、制造、检验方面来讨论如何保证连接接头的密封性能和连接强度?
 
讨论会涉及以下内容:
胀管槽的设计
密封性能主要依靠那个部位实现
连接强度主要依靠那个部位实现
胀接工艺评定试验要解决哪些问题
产品胀接质量如何检测和验收
…………
 
 
 
问题比较好,这个问题以前一直困扰我,我就一直想不明白为什么一个那么多管,一胀接就不漏了,压力也不低呀,小于等于4.0MPa;
带槽胀接还好点:关键还有不带槽的胀接,带翻边的那种;
就您提的几个问题说一下:
密封主要靠什么:强度胀接大部分都是开槽的,然后可将管子胀接到槽内,液压胀的吧,没看见过;然后还有一段贴胀,应该就是这两部分起密封作用的!
链接强度主要靠什么:主要靠槽吧,毕竟有两个槽呢!
还有就是那个翻边结构吧;
 
补充一个问题:是不是所有强度胀接的换热管都要翻边呀!!!
 
翻边结构一般用于锅炉行业,压力容器行业一般都不用这种结构。
 
说一下胀接的检验吧:大部分情况下都是靠水压或者气密检漏的吧,一般的检测:胀接完毕后;磁粉和渗透没有左右了;所以我认为水压是最好的检漏措施!!
当管程压力高,壳程压力低的情况下,要进行氨渗漏检测吧,听说过,还没做过,听说挺费钱的!!呵呵
 
 
 
先谈一下胀管槽的设置
 
踏雪不才,也算是抛砖引玉吧!
按照GB151的要求,强度胀接需开设胀管槽。但GB151规定的胀管槽尺寸为:宽度3mm,深度0.5mm。本人认为这种胀管槽只适用于机械胀接,不适用于液压胀接。
根据99版容规的规定,胀管槽的宽度等于(1.1-1.3)倍的换热管中径与管壁厚度乘积的平方根。根据其他文献的介绍,也有相似的规定和要求。
按照本例,如系数取1.2,则胀管槽宽度为8.14mm,圆整到8.0mm,开槽深度取0.6mm。
 
胀管槽加宽有利于在胀接时把管壁金属挤入胀管槽内,从而使胀接接头获得较大的拉脱力,满足设计所需要的抗拉脱强度。
 
胀管槽的数量为3个。在堆焊层处设置一个槽,考虑到堆焊层的厚度只有14mm,胀管槽槽宽减少到6.5mm;在管板的中间部位开设两个胀管槽,槽宽8mm。
以后的胀接工艺评定试验表明,管子管板之间的拉脱应力完全满足设计的要求,而且有相当大的富裕度。
评定试验试样解剖后,管壁金属挤入胀管槽内,充盈程度达到80%以上。
 
 
单一采用强度胀接的管子/管板接头,密封性能主要依靠那个部位实现
本人认为是由以下几个连接部位提供的:
1. 管板孔的光孔部位——这是管子/管板直接胀接连接部位。光孔部位表面粗糙度的高低、以及有无纵向刻痕,对接头的密封性能影响很大;
2. 胀管槽的底部——管壁挤入胀管槽内形成的密封带;
3. 胀管槽与光孔的连接处——在该部位,管子与管板形成若干条线接触(或极窄的面接触)密封带。
以上若干个部位究竟是哪个部位起主要密封作用,因为没有做过单一的试验,很难作出判断。
个人不成熟的意见,按照密封作用大小的排列,应该是1.、3.、2.的顺序。管板孔的光孔部位的密封作用应该是主要的
 
连接强度主要依靠那个部位实现?
 
对于液压强度胀接,胀管槽的设置非常重要,详见本人6楼的帖子。
以前我对不同材质、不同规格、不同胀管槽做过一系列的胀接试验。从管子/管板拉脱力试验结果看,胀管槽的设置对液压强度胀接的影响最为直接、影响最大。
最典型的是双管板换热器,他的中间管板只能采取胀接连接,而且必须是强度胀接,胀管槽的设置尤为重要。许多有关管子/管板胀接的技术文献也印证了这一点。
 
 
胀接工艺评定试验
 
主要是通过实验确定产品胀接液压的大小。
    胀接试件通常需准备8-10管孔,分成3-4组。根据管子规格和已有的胀接经验,拟定液压的大致范围,例如140-180MPa。
胀接压力可分为3组:140、160、180MPa。假定每组是3个管子,把其中的两个作拉脱力试验,另一个作解剖试验。
    胀接结束后,通过对换热管胀接前后的尺寸测量,计算出光孔部分的胀管率。胀管率应达到强度胀的要求,主要是为了满足密封的要求。
    对每组的两根换热管进行拉脱力试验。强度胀接的拉脱应力应大于4MPa。
对每组的另一根换热管,用线切割剖切,检查换热管被挤进胀管槽的程度,要求充盈程度不小于80%。
最后对3组的试验情况进行对比、分析,确定产品胀接所需要的液压。
 
 
产品胀接质量如何检测和验收。
 
通过胀接工艺评定试验确定胀接液压后,就可以对产品进行强度胀接。
 
因为有了胀接工艺评定试验的支持,加上液压胀接的松紧程度基本上不受管孔偏差、换热管偏差的影响,因此产品胀接的质量稳定、置信度比较高。
所需要做的检查仅仅是:检查有无漏胀、有无在非胀接部位胀接、胀接部位的外观检查。
 
在产品胀接中,原则上不需要再用胀管率来控制和验收胀接的胀紧程度。极大地简化了机械胀接所做的大量的测量和计算工作,提高了工作效率。
 
最后用耐压试验(有时还需要进行致密性试验)来检查连接接头有无泄漏。
如有少量接头泄漏,如经查明并非由于漏胀而引起的,则适当提高液压再补胀一次,通常问题都可得到顺利解决。
 
之所以质疑“堆焊层厚度14㎜”,就是因为不能理解原因,堆焊是费时费力的,通常复不锈钢复层用来防腐蚀,所以“14mm”非常少见,通常堆焊复层不会大于8mm厚,最常用3mm.
 
若在壳侧复层,那么在复层上的胀管,真的只是起到密封的作用,因为这里有特殊的堆焊层厚度14㎜,所以可以开槽来胀管,这样更有效。实际上管子与管板的连接,在管侧的那端的胀接,才有楼上的:“基材里面的2道账接才是强度账,起到换热管拉脱力的强度要求。”
 
 
当然这种全管板厚度的强度胀是有的,也只能用液压胀。
 
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