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)失效的一個部位，設計、制造中應加以重視。

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)生的應力、殼程流體產(chǎn)生的誘導振動。

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對焊口的損傷，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+強度焊，而重要的或使用條件苛刻的換熱器則要求采用強度脹+強度焊。

先脹后焊

對于貼脹+強度焊可采用先脹后焊的方法，而對于強度脹+強度焊則可宜采用先貼脹，再強度焊，最后強度脹的方法。原因如下：

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

2）但15mm的未脹管段與管板管孔之間存在一個間隙，焊接時，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對強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察的針孔。（所以應重視管接頭的焊接工藝及焊縫的無損檢測）

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對管接頭的影響。

另外，先脹后焊時不宜采用機械脹的方式，這是因為對焊接裂紋、氣孔等很敏感的潤滑油容易滲入，焊接時更容易產(chǎn)生缺陷。并且若要求均勻貼脹，宜采用由計算機控制的液袋式脹管機進行脹接。

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。

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




審核編輯：劉清