双管板换热器的制造

摘要:双管板换热器的管板加工和强度胀接是制造工艺中的难点和要点，制造过程中要严格执行制造工艺并结合实际制造情况对双管板换热器进行加工、制造和检验。

一、双管板结构

双管板是换热器中较新的结构形式。若管程和壳程中的两种介质混合会使物料报废或产生重大事故,一般采用这种双管板结构。结构形式有:一种是内管板强度胀接、外管板贴胀+密封焊;另一种是内、外管板均为强度胀接。两管板之间又分为采用哈夫短节连接和两管板通过角焊缝直接连接,这两种结构均形成中间积液腔。此批换热器的管板连接形式为:内管板强度胀接、外管板贴胀+密封焊。

二、胀接工艺评定

换热器制造工艺的最大难点就是内管板的强度胀接,必须保证胀接后100%合格。一般要求管板的硬度要高于管子的硬度30HB左右,换热器管板与管子为同一种材质,这就给强度胀接带来更大难度,因此在订购管板和管子时,分别对硬度作出了限定。为保证胀接的合格率,在产品胀接之前必须进行胀接工艺评定,以选取合适的胀接参数。

评定试验步骤:

(1)胀槽尺寸选择。按《容规》要求选择,槽宽8mm,槽深0.5mm。胀槽宽度不变,将胀槽深度变为0.6mm。

(2)制作一模拟管板,材质、厚度、钻孔直径等均与实际产品一致。

(3)根据管板和管子尺寸及胀接区域大小订购液压胀管器。

(4)根据以往胀接经验初步设定一个强度胀接参数值,并在此值基础上每隔5―10MPa为一挡进行胀接试验。

(5)胀接试验完毕,先对模拟管板按产品水压试验值进行水压试验,管头端喷渗透显像剂,便于观察是否渗水。水压试验合格后进行氨渗漏试验,对泄漏的管头,适当调大胀接压力重新胀接。

(6)重新加工强度胀接试样,按确定出的胀接参数进行强度胀接,对胀接后的管子进行拉脱力及解剖试验。拉脱力结果均大于4MPa。 

三、制造要点

制造要点是内外管板管孔的同心度、平行度,关键是内管板强度胀槽与管孔的同心度、粗糙度。 

(一)内、外管板加工。为保证两块管板的同心度、垂直度,采用高效数控钻床进行打底孔、钻孔,严格按照制造工艺执行,控制孔径及粗糙度,不允许出现螺旋状或纵向划痕。外管板孔径要比内管板大0.1mm左右,这是因为内、外管板间距较小,二者之间管子的刚度很大,很难进行局部调整。从胀接试验研究可知,内管板的胀槽直接决定了强度胀接的质量,若胀槽与管孔同心度超差,可导致胀槽浅的一侧在胀槽深的一侧的拉力作用下无法胀紧,从而不能达到密封作用。若胀槽粗糙度超差,强度胀接时管子不能与槽贴实,同样密封不严。因此要采用专用孔槽镗刀进行加工,及时排屑,以保证公差及粗糙度。 

(二)折流板加工。折流板孔与管板孔的同心度直接影响管子能否顺利穿入管孔中,因此折流板的加工应以象限为组,将一个象限内的折流板用直板固定到一起,并做好正面标记。折流板孔两端要倒角,去除毛刺。根据折流板间距的大小应适当调整折流板孔径的公差范围,间距小于150mm的,公差应适当加大0.3mm左右。 

(三)内外管板预组装。清洁内外管板管孔的铁屑、油污等异物,将内外管板按产品顺序重叠,用定位销进行定位,然后用换热管逐个穿孔,检查两块管板孔的同心度、垂直度。若有管子不能穿过两块管板,则把其中一块管板旋转180°后再进行试穿,并做好方位标记、正反标记。 

(四)管束组装。以内管板为基准,依次穿好拉杆、定距管、折流板、支持板等,然后将外管板与内管板固定在一起。穿管时由内向外进行,穿一排,调整一排管头,使之伸出外管板的长度为3―4mm。穿管过程切勿用铁锤直接敲击管子,应上下轻微晃动U形管,同时在管子端部采用牵引工装,让管子顺利穿入管孔。 

(五)内管板的液压胀接,是整个双管板换热器制造的最大难点。强度胀时外管板与内管板要按产品结构形式固定起来,采用胀管加长机构进行。胀接前要先精确测量管头到内管板胀区的距离,然后加工挡环以准确定位。此距离要根据管头伸出外管板的实际尺寸适当调整,防止胀错位置。一般采用两次胀接法:第一次按胀接工艺评定确定的参数值进行;第二次按稍高于第一次的胀接力进行。两次胀接甚至多次胀接法是根据制造经验得出的防止管子渗漏的有效方法。胀接时要按一定的顺序胀接,防止漏胀。比如采用从上到下、从左到右的顺序,或按管子布局形式进行胀接,同时做好标记,直至胀完。 

(六)外管板焊接和贴胀。内管板胀接检验合格后方可进行外管板与内管板的组焊。组焊时采用氩弧焊,将积液腔内通入氩气保护,并严格控制层间温度。外管板管头的焊接采用自动管板封焊机进行焊接,一般采用两道填丝的方法进行。焊接时为防止热量太大造成管板变形,采用隔排焊接的方法进行。焊接完毕,管头进行100%着色检查。焊接完毕后对外管板管头进行液压贴胀。抽查部分管头实测内径后修磨胀管器直径,便于胀管器顺利穿入管子内,然后按拉脱力试验确定的胀接参数对管头进行贴胀,目测初步判断管子内壁胀接质量。外管板采用先焊接后贴胀的方式,主要是为了提高管头封焊的质量,若先贴胀往往在管头处形成死区,不利于气体的流通,造成焊接缺陷。 

(七)压力试验。双管板换热器的压力试验相对较为繁杂。首先进行壳程水压试验,此时须将外管板取下,同时在内管板上喷显像剂,便于检查内管板的渗漏情况。水压试验合格后,对壳程进行气密性试验。气密试验合格后,组焊内外管板及外管板管头,使积液腔成为密闭腔体。对积液腔进行水压试验和气密性试验。由于积液腔容积很小,在压力试验时做一工装缓冲罐,压力试验时便于更稳定地观察压力的变化情况。压力试验结束后按图样进行氨渗透试验,在积液腔的排泄孔处贴试纸,管头处喷试剂,试纸、试剂不变色为合格。最后对管程进行水压试验和气密性试验。此类产品还要对夹套做水压试验。