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换热管与管板账接xxxxxxxx
1 范围
本标准规定了换热管与管板胀接的基本要求。
本标准适用于碳钢、合金钢、不锈钢等材料的胀接。铜及铜合金的胀接可参照使用。
2 引用标准
下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。在标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨，使用下列标准最新版本的可能性。
GB151-1999 钢制管壳式换热器
3 定义
本标准采用下列定义。
3.1 胀接
利用胀管器使换热管与管板之间产生挤压力而紧贴在一起，达到密封与紧固连接的目的。
3.2 胀管率
换热管与管板胀接后，换热管壁厚的减薄率。
3.3 强度胀
为保证换热管与管板连接的密封性能及抗拉脱强度的胀接。
3.4 密封胀
为保证换热管与管板连接的密封性能的胀接。
3.5 贴胀
为消除换热管与管孔之间缝隙的轻度胀接。
4 总则
换热管与管板的胀接除应符合本标准的规定处，还应满足图样和GB151的有关要求。
5 胀接工艺试验
5.1 当换热管与管板的连接采用只胀不焊，或采用液压胀接时，产品胀接前应进行换热管与管板的胀接工艺试验，本公司已有成熟胀接工艺的则可免做此项试验。
5.2 胀接工艺试验的内容
5.2.1 换热管与管板胀接胀管率的测试，及胀管率的控制试验。
5.2.2 换热管与管板胀接采用强度胀、密封胀时应做水压试验。
5.2.3 换热管与管板胀接采用强度胀时应做拉脱试验。
5.3 胀接工艺试验材料
5.3.1 试验用管板应与产品管板具有相同材质和相当的机械性能。
5.3.2 试验用管子应是产品所用的换热管。
6 胀前准备
6.1 换热管
6.1.1 胀前应抽测出换热管的内径、外径、壁厚并计算出壁厚偏差值。
6.1.2 胀前应提供换热管的屈服强度、延伸率、硬度的数据。
6.2 管板
6.2.1 胀前应提供管板的屈服强度、硬度的数据。
6.2.2 抽测出管孔的孔径、胀管槽的轴向位置、宽度、深度。
6.2.3 采用液压胀接的管板，胀管槽应按图1加工制作。
图1
注：1 图中的尺寸B一般大于20 mm，只要管板厚度允许应尽量长一些。
2 胀管槽宽度W一般为5 mm ～10 mm。
6.2.4 管孔的表面粗糙度应不大于Ra12.5，管孔内表面不得有贯通的纵向或螺旋状划痕等缺陷，否则应先行处理。
6.2.5 应标出管板中最小孔桥的孔的位置。
6.3 胀前清理
6.3.1 在穿管前，应清除换热管胀接部分的表面污物至呈金属光泽，其长度不宜小于二倍的管板厚度。
6.3.2 管板在装配前应清除管孔内和胀管槽内的毛刺、铁屑、锈斑、油污等异物。
6.3.3 胀前应清理换热管内孔的污物。
7 胀接方法
7.1 胀管工具应按图样要求制作,胀珠、胀杆热处理后的硬度为HRC=63～65。
7.2 胀接方法选择。
7.2.1 当管板厚度δ≤70 mm时，采用固定式胀管器。
7.2.2 当管板厚度δ﹥70 mm时，一般采用前进式胀管器，也可采用固定式胀管器分段胀接。
7.2.3 分段胀接时，胀接段之间的重叠长度不得小于5 mm。
7.2.4 中间管板的胀接、特殊材料的胀接，尽可能采用液压胀接。
7.3 胀接顺序如图2所示。第一行从右侧开始向左侧，第二行从左侧开始向右侧，依此类推从顶部到底部胀完。
8 胀接
图2
8.1 胀接强度的控制
胀接强度通过胀量反映，控制胀量就保证了胀接强度。
8.2 理论胀量的计算
按下式计算理论胀量：
Δd=H―(1―K)×2T―d
式中：Δd —理论胀量，mm；
d —胀接前换热管内径，mm；
H —管孔直径，mm；
T —换热管壁厚，mm；
K —胀管率，%。
8.3 胀量控制
8.3.1 通过控制胀杆的轴向进给量L来保证胀量Δd。胀杆轴向进给量L的确定：
用于固定式胀管器，L=25Δd；
用于前进式胀管器，L=30Δd。
8.3.2 液压胀接胀量的控制是通过胀接压力保证的，适当的胀接压力由液压胀接工艺试验确定。8.4 胀接操作
8.4.1 操作者应熟悉胀接工具的基本工作原理，严格按照胀接工具的操作工艺规范作业。
8.4.2 除有特别要求，机械胀接一般可以使用润滑剂。
8.4.3 液压胀接应采用两次加压，先初胀，然后正式胀接，两次加压的压力差值应不大于40MPa。
8.4.4 胀接长度不得伸出管板背面（壳程侧）。
9 胀接质量检测
9.1 胀接后管子内径的测量
管子内径应在相互垂直的两个位置（一般为水平和铅垂位置）检测。贴胀应从离管板管程侧端面
30 mm处起向里测量；强度胀接应从离管板第二道胀管槽8 mm处起向里测量（见图3）。
9.2 胀管率
9.2.1 胀管率按下式计算
K ={[（d′―d）-(H―D)]/ 2T}×100%
式中：K —胀管率，%；
d′—胀接后换热管内径，mm；
d —胀接前换热管内径，mm；
Q/YWF5012—2003
D — 胀接前换热管外径，mm ； H — 管孔直径，mm ； T — 换热管壁厚，mm 。
量
图3
9.2.2 胀管率应取图4所选的9个孔的平均值，并按下式计算：
K =（K1+K2+···+K9）/ 9
式中：K1～K8 — 任意半径R 的圆上的八个孔胀管率； K9 — 管板中心处任一孔胀管率； K — 换热管与管板胀接的胀管率。
图4
9.2.3 胀管率的要求： a) 强度胀，K=6%～9%； b) 密封胀，K=3%～5%； c) 贴 胀，K=1.5%～2.5%。
液压胀接的胀接基理与机械胀接完全不同，相对应的胀管率应偏低，但其胀接性能仍能满足强度胀、密封胀、贴胀要求。
9.2.4 当检测结果不符合9.2.2，9.2.3时，应对胀接管头逐个检测，并对胀管率不足者进行补胀。 9.3 胀后检查
9.3.1 胀接完成后换热管的胀接部分与非胀接部分应圆滑过渡，不应有急剧的棱角。
9.3.2 胀接部分不得有过胀或胀接裂纹，如出现这种现象应分析原因，采取补救措施，否则应更换换热管重新胀接。
9.3.3 换热管与管板胀接后应按图样和工艺文件的要求经气压或水压试验合格，若有漏点，应在弄清原因后，再进行补胀。
换热管与管板连接通用工艺规程 1主题内容与适应范围 1.1本规程规定了钢制管壳式换热器换热管与管板连接的方法和要求。 1.2本规程适用于本公司制造的碳素钢、低合金钢、不锈钢等材料制管壳式换热器的换热管与管板的连接。其它材料制造的换热器的换热管与管板的连接亦可参照执行。 2总则 2.1换热管与管板连接接头的制造除符合本规程的规定外，还应遵守国家颁布的有关法令、法规、标准、本公司其它相应规程和图样及专用工艺文件的要求。 2.2换热管与管板连接的连接方式有胀接、焊接、胀焊并用等型式。具体连接方式在图样或公司技术部门在制造专用工艺中规定。 3一般要求 3.1当换热管与管板采用胀接连接时，换热管材料的硬度值一般须低于管板材料的硬度值10～20HB,除换热管材料为不锈钢或有应力腐蚀场合外，可采用管端局部退火的方式来降低换热管材料的硬度。 3.2管孔表面粗糙度 a)当换热管与管板焊接连接时，管孔表面粗糙度Ra值不大于25μm，且符合图样要求； b)当换热管与管板胀接连接时，管孔表面粗糙度Ra值不大于12.5μm，且符合图样要求,同时管孔表面不得有影响胀接紧密性的缺陷，如贯通的纵向或螺旋状刻痕等。 3.3连接前，连接部位的换热管与管板表面应采用机械或化学方法清理干净，不应留有影响胀接或焊接连接质量的毛刺、铁屑、锈斑、油污等。 a) 穿管前，应对换热管进行机加工平头，平管公差L+1㎜。
b) 穿管前，应采用钢丝刷、钢丝轮、砂纸将换热管管头（包括管口端部）毛刺、铁屑、锈斑、油污去除干净，至呈金属光泽。用于焊接时，换热管刷管范围不小于换热管外径尺寸，且不小于25㎜；用于胀接时，换热管应呈现金属光泽，其长度应不小于二倍的管板厚度。 刷管后，换热管应放置在干燥通风处，已经刷管处理的换热管必须在7天内与管板进行胀接或焊接连接，否则应重新进行刷管处理。 c) 换热管的外伸长度，按产品焊接工艺规程执行。对需打磨的管头要求打磨平整，不得有卷边现象，并用机械或化学方法清除管板、管端表面残留的砂轮灰等杂物。 d ) 当换热管与管板定位后实施焊接或胀接前（不超过4小时），应采用钢丝刷将连接部位的换热管与管板表面的锈斑、油污清理干净。 胀紧率应符合工艺要求。 e) 换热管与管板連接采用先胀后焊时，焊接前应将管头表面的油污、水渍等用丙酮清清洗干净。 4连接结构型式及适用场合 4.1强度胀接 4.1.1适用范围 设计压力≤4MPa； 设计温度≤300℃； 操作中无剧烈的振动、无过大的温度变化和无明显的应力腐蚀。 4.1.2结构型式及尺寸 4.1.2.1强度胀接的结构型式及尺寸按图4-1和表4-1中规定。 4.1.2.2强度胀接的的最小胀接长度应取管板的名义厚度减去3mm或50mm二者的最小值。 4.1.2.3复合管板与换热管也可采用强度胀接，当复层厚度大于等于8mm时，应在复 表4-1 mm
浅谈换热器管板与换热管胀焊并用连接的制造工艺 GB151－1999标准中规定，强度胀接适用于设计压力≤4MPa、设计温度≤300℃、无剧烈振动、无过大温度变化及无应力腐蚀的场合；强度焊接适用于振动较小和无间隙腐蚀的场合；胀、焊并用适用于密封性能较高、承受振动或疲劳载荷、有间隙腐蚀、采用复合管板的场合。由此可见，单纯胀接或强度焊接的连接方式使用条件是有限制的。胀、焊并用结构由于能有效地阻尼管束振动对焊口的损伤，避免间隙腐蚀，并且有比单纯胀接或强度焊具有更高的强度和密封性，因而得到广泛采用。目前对常规的换热管通常采用“贴胀＋强度焊”的模式；而重要的或使用条件苛刻的换热器则要求采用“强度胀＋密封焊”的模式。胀、焊并用结构按胀接与焊接在工序中的先后次序可分为先胀后焊和先焊后胀两种。 1 先胀后焊 管子与管板胀接后，在管端应留有15mm长的未胀管腔，以避免胀接应力与焊接应力的迭加，减少焊接应力对胀接的影响，15mm的未胀管段与管板孔之间存在一个间隙。在焊接时，由于高温熔化金属的影响，间隙内气体被加热而急剧膨胀。据国外资料介绍，间隙腔内压力在焊接收口时可达到200～300MPa的超高压状态。间隙腔的高温高压气体在外泄时对强度胀的密封性能造成致命的损伤，且焊缝收口处亦将留下肉眼难以觉察的针孔。目前通常采用的机械胀接，由于对焊接裂纹、气孔等敏感性很强的润滑油渗透进入了这些间隙，焊接时产生缺陷的现象就更加严重。这些渗透进入间隙的油污很难清除干净，所以采用先胀后焊工艺，不宜采用机械胀的方式。由于贴胀是不耐压的，但可以消除管子与管板管孔的间隙，所以能有效的阻尼管束振动到管口的焊接部位。但是采用常规手工或机械控制的机械胀接无法达到均匀的贴胀要求，而采用由电脑控制胀接压力的液袋式胀管机胀接时可方便、均匀地实现贴胀要求。采用液袋式胀管机胀接时，为了使胀接结果达到理想效果，胀接前管子与管板孔的尺寸配合在设计制造上必须符合较为严格的要求。只有这样对于常规设计的“贴胀＋强度焊”可采用先胀后焊的方式，而对特殊设计的“强度胀＋强度焊”则可采用先贴胀，再强度焊，最后强度胀的方法。 2 先焊后胀 在制造过程中，一台换热器中有相当数量的换热管，其外径与管板管孔孔径之间存在着较大的间隙，且每根换热管其外径与管板管孔间隙沿轴向是不均匀的。当焊接完成后胀接时，管子中心线必须与管板管孔中心线相重合。当间隙很小时，上端15mm的未胀管段将可以减轻胀接变形对焊接的影响。当间隙较大时，由于管子的刚性较大，过大的胀接变形将越过15mm未胀区的缓冲而对焊接接头产生损伤，甚至造成焊口脱焊。所以对于先焊后胀工艺，控制管子与管板孔的精度及其配合为首要的问题。当管子与管板腔的间隙小到一定值后，胀接过程将不至于损伤到焊接接头的质量。有关资料显示，管口的焊接接头承受轴向力的能力是相当大的，即使是密封焊，焊接接头在做静态拉脱试验时，管子拉断了，焊口将不会拉脱。然而焊口承受切向剪力的能力相对较差，所以强度焊后，由于控制达不到要求，可能造成过胀失效或胀接对焊接接头的损伤。 3 合理的制造工艺 3.1 管子与管孔的公差控制 (1)换热管 在采购换热管时要求每台换热器所使用的换热管在冷拔加工时应采用同一坯料(炉批次)的原料，并在同一台经校验试验合格的拉管机上生产，这样才能保证每根换热管具有相同的材质、规格与精度。换热管外径的均匀一致能保证管子与管板管孔的间隙，内径的均匀一致能保证与液袋式胀管机胀头的匹配性，从而延长胀头的使用寿命。一般管子与管板管孔间隙要求控制在(0.3±0.05)mm范围内，而液袋式胀管机胀头外径与管子内径的公差也应控制在 (0.3±0.05)mm范围内。 (2)管板 为使换热器管板管孔与管子外径在同一公差范围内，首先必须根据到货换热管外径的实际精度尺寸决定管板管孔的加工精度，如上所述，管板管孔与已到货换热管实际均匀外径间隙仍应控制在(0.3土0.05)mm范围内。 3.2换热管与管板的加工及验收
浅析换热器管板与换热管连接方式及选择 摘要：本论文阐述了在管壳式换热器的设计中换热管与管板的连接结构形式如何确定，主要通过对换热器管板和换热管的各种连接方式的具体分析，以及对换热器在运行过程中换热管连接处常发生的一些问题的分析，确定了最佳的换热管连接方式为强度焊加贴胀，并指出换热器换热管与管板连接方式的设计没有标准的统一结构，不能一概而论，应根据设备的使用环境，流通介质等多方面考虑，确定合适的结构方案。 关键字：换热器换热管管板强度胀强度焊 在管壳式换热器的设计中，换热管与管板的连接是一个比较重要的结构部分。不仅加工工作量大，而且必须使每一个连接处在设备运作过程中能保证介质无泄漏及承受介质压力的能力。换热管与管板的连接质量是换热器质量的最重要的标志，换热器的失效大多数集中在管接头上，因此合理选用安全可靠的管接头方式，并使用相应的加工设备与技术是管壳式换热器设计、制造技术的关键。 根据管壳式换热器的使用条件不同,加工条件不同，管子与管板的连接方式有以下几种：强度胀、强度焊、强度胀+密封焊及强度焊+贴胀，其差异主要反映在管孔是否开槽和焊接坡口及管子伸出长度等方面，对一些比较苛刻的使用场合也有用强度焊＋强度胀的管接头连接方式，如双管板换热器设计要求采取强度焊+强度胀。我们在设计换热器时无论采取哪种方式，其要求满足的基本条件有两条：一是良好的气密性；二是足够的结合力。笔者将这几种连接方式及其优缺点作以下分析。 一、胀接 胀接包括贴胀和强度胀。贴胀是指为了消除换热管与管板之间缝隙的轻度胀接；强度胀是为保证换热管与管板连接的密封性能及抗拉
脱强度的胀接。二者在结构上的最主要区别是贴胀的管板管孔是光滑的，而强度胀的管孔带环形槽，环形槽距管板上表面的距离应取8mm。 胀接是一个连续的弹塑性力学过程，胀管时管子产生了严重的塑性变形，管板则主要处于弹性状态，卸载时由于回弹管孔将管子压紧而形成胀接接头。强度胀是利用胀管器，使伸到管板中的管子端部直径扩大产生塑性变形而管板只达到弹性变形，因而胀管后管板与管子间就产生一定的挤压力，使管子能嵌入到管孔的环形槽内，与管板紧紧地贴在一起，达到密封紧固连接的目的。 胀接结构设计中的注意事项主要有以下几个方面： 1、采用胀接时要求管板硬度较换热管硬度高，这样可免除在胀接时因管孔产生塑性变形而影响胀接的紧密性，如16Mn管板与10#换热管之间的胀接是合适的，但与20＃换热管胀接时，20＃管则应进行管端软化退火（当有应力腐蚀要求时，应整根进行软化处理或换成10＃换热管）。 2、胀接要求换热管伸出管板的长度应不小于3mm，是保证管板与换热管始胀处不受冲刷，同时无论是强度胀还是贴胀，胀接长度不准超出管板背面，并应离开3mm，是为了避免换热管被胀接碾成环装压痕而产生破坏。 3、胀接联接时，管孔表面粗糙度Ra值不大于12.5uM，管孔表面不应有影响胀接紧密性的缺陷，如贯通的纵向或螺旋状刻痕等。 4、应严格控制管孔与换热管的径向间隙，径向间隙是影响管接头胀接质量的最重要因素，间隙大易造成过胀，GB151－1999中Ⅰ级管束的胀接质量肯定比Ⅱ级的好，而且在换热管与管板不存在硬度差时，间隙的大小是至关重要的，例如不锈钢换热管与不锈钢管板胀接时，应采用“特殊紧配合”，即小间隙弥补无硬度差。 由于胀接靠的是管板孔收缩所产生的残余应力，这一应力会随着
关于卫生级双管板换热器中换热管与管板的连接 通常换热器中，换热管与管板的连接方式有胀接、焊接、胀焊并用等型式，也有其他可靠地连接方式。常用的术语： a强度胀接系指为保证换热管与管板连接的密封性能及抗拉脱强度的胀接； b贴胀系指为消除换热管与管孔之间缝隙的轻度胀接； c强度焊系指保证换热管与管板连接的密封性能及抗拉脱强度的焊接； d密封焊系指保证换热管与管板连接密封性能的焊接。 强度胀接适用范围：设计压力小于等于4MPa，设计温度小于等于300℃，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。 强度焊适用范围：可用于GB151-1999规定的设计压力，但不适用于有加大振动及间隙腐蚀的场合。 胀焊并用适用范围：密封性能要求较高的场合，承受振动或疲劳载荷的场合，有间隙腐蚀的场合，采用复合管板的场合。 卫生级双管板换热器的破坏及失效都发生在换热管与管板的连接部位，换热管与管板的连接工艺就成为了换热器制造质量保证体系中最关键的控制环节。 对于双管板换热器，内、外管板的连接形式主要有两种。第一种是采用焊接与胀接结合的方式，目前国内大多数企业都采用内管板胀接外管板焊接相结合的方式（如：内胀外焊、内胀外胀焊并用），外管板焊缝及其附近交易发生腐蚀，主要原因如下：①焊缝造成了缝隙腐蚀；②焊接过程中焊缝附近的温度达到了合金（不锈钢）的敏华温度，引起晶间腐蚀；③焊接过程中焊缝附近因为受热不均匀产生热应力（残余应力），容易引起应力腐蚀破裂；④其他还有焊接工艺不良引起腐蚀。热交换器管板和换热管焊接处一旦泄露，将会严重影响安全生产。第二种是内管板和外管板都采用胀接的方式（如：奥星采用的双胀接），该方法加工精度较高，属于物理加工方法，为国际上较先进的热交换器加工工艺。胀接法通过胀管器将列管与管板进行连接固定，能够很好地杜绝换热器焊接引起的化学晶变腐蚀。
列管式换热器管板接头焊接工艺改进 列管式换热器是乙炔法生产聚氯乙烯的关键设备，其中的管子-管板接头在支行中由于 应力和介质腐蚀的共同作用，导致接头破损失效，影响了正常生产，针对这一问题，对结构 设计和制造工艺、焊接工艺诸方面，进行了相应的改进。 1换热器基本结构及工况条件 列管式换热器的材质为16MnR外形尺寸为 $ 2400mm*3000mm换热管为$ 57mm*3.5mm 换热器壳体内装三块折流板，分上下两层冷却。 冷却介质软水，温度为90?100C,工作压力为0.294MPa左右，管内介质为氯气、乙烯氯化氢，管内压力0.049MPa,温度为180?220C。 2管板接头及其破损分析 列管式换热器管子-连接通常采用胀管方法或焊接方法，有的设备只采取用机械胀管或液压胀管方法。 机械胀管方法易使胀接不匀，一旦管子-管板连接失效，再用胀管来修复就十分困难。 液压胀管时，换热管不容易产生“过胀”，也不会产生“窜动”，所以连接区内应力分 布均匀。连接的可靠性较机械胀接要好。液压胀接对加工精度要求严格。对于密布的接头，要保证100%K接成功，也有一定的困难，如果失效，再胀接修复也较为因难。 管子-管板焊接连接是稳妥而可靠的工艺方法。焊接时焊缝不易出现裂纹、气孔及夹渣等缺陷，接头具有足够的强度、塑性和良好的密封性、耐蚀性，通常出现失效几率很小。因此，焊接方法在管子-管板制造中得到广泛应用。 采用管子-管板以胀管工艺和焊接新工艺，使接头性能更加可靠。 3结构设计改进 通常根据材质、制造工艺及产品的技术条件，管子 用的接头形式见图1: 当管板比较薄时，多采用1a形式，连接焊缝呈环状；当管板较厚板时，采用1b形式，连接焊缝呈环形角焊缝；而对于厚板及导热较好的铝、铜及其合金管子-管板，则多采用1c 形式。 本换热器管采用b形式接头。在满足产品技术条件前提下，选用了手工电弧焊方法。严格控制装配尺寸及焊角尺寸。 4管子-管板接头焊接工艺 (1 )管孔加工：根据GB 151规定进行，确保管孔加工尺寸的公差与精度； -管板连接选用不同的接头形式。常
双管板与单管板换热器的区别 从结构、用途、制造等方面比较了双管板换热器和单管板换热器。同单管板换热器相比，双管板换热器管程壳程间泄漏概率低得多；受力状况更好。从结构看，双管板换热器采用固定管板式结构，管束不能抽出清洗。实际使用表明，采用机械胀管法制造的双管板换热器，可以满足使用要求。 1.双管板换热器 北京燕山石化公司0.66 Mt/a乙烯改扩建工程中，制苯装置改造新上了三台双管板换热器，即汽提塔再沸器(E－607，F=213 m2)、抽提蒸馏塔再沸器(E－634，F=350 m2)和余热溶剂冷却器(E－111，F=150 m2)，它们的管程走Ⅳ．甲酰吗啉溶剂，壳程走蒸汽或水，该溶剂具有遇水发生分解的特性。这三台换热器，经过一年多使用，效果很好，溶剂损耗同装置改造前相比下降很多。 2.双管板与单管板换热器结构比较
双管板换热器采用固定管板结构，管束不能抽出清洗，单管板换热器可采用多种结构型式，管束可以抽出清洗。对于温差较大的双管板换热器，简体上可加装波纹膨胀节；而单管板换热器除可考虑简体上加装波纹膨胀节外，常采用浮头或U型管型式来补偿。 对于双管板换热器，存在二种设计理念的认识：一种认为双管板换热器用于绝对防止管壳程间介质混串的场合，设计在内外管板之间空腔上加装排液倒淋阀，供日常观察和内管板发生泄漏时排放，使得管壳程介质切实被内外二层管板隔离。这是采用双管板结构型式的主要目的。 另一种认为双管板换热器可用于管壳程间介质压差很大的场合，设计在内外管板之间的空腔中加入一种介质，来减小管壳程间介质的压差。这和一般单管板换热器一样，不能绝对保证外管板上管口不发生泄漏。 3.双管板与单管板换器使用上的比较 单管板换热器最常见。在使用中除经常出现垫片螺栓法兰接头密封泄漏外，还会出现管板上的管口泄漏，以及焊接裂纹等。单管板换热器管板上的管口泄漏大部分出现在焊接收弧处。焊接收弧时气体未放干净，有砂眼。
管子与管板“胀、焊、胀”连接工法 YJGF25—94 作者：李念慈（四川省工业设备安装公司） 摘要：管子与管板的连接方式有数种，如焊接、胀接和胀、焊并用连接等。尽管它们各具优点，但对运行条件苛刻的大型换热器来讲，若采用上述管、板连接方法，则会因连接处难以避免和处理的应力腐蚀，疲劳断裂，脆性断裂等致命缺陷，无法保证其使用寿命和安全运行。管、板胀、焊、胀连接工艺就是为了获得理想的低应力接头而进行研究的课题。此项成果已成功地应用于我国第一套高空台排气冷却装置的大型薄板换热器的现场加工上，1990 年11 月被建设部评为全国施工新技术优秀项目含胀、焊、胀工艺技术在内的大型压力容器现场组装技术获四川省1990 年度科技进步一等奖；1991 年又被评为全国安装行业科技进步一等奖。 一、原理及适用条件 本工艺的实施步骤是胀-焊-胀。它巧妙地运用胀接过程的超压过载技术，通过对管与管板的环形焊缝进行复胀，造成应变递增而应力不增加，即让该区域处于屈服状态，在焊缝的拉伸残余应力场中，留下一个压缩残余应力体系。两种残余应力相互叠加的结果，使其拉伸残余应力的峰值大减；二次应变又引起应力的重新分布，结果起到调整和均化应力场的效果，最终将残余应力的峰值削弱到预定限度以下。 本工法适用于管子与管板的胀、焊并用连接型列管式换热器的工厂或现场加工。管板厚度范围为16～50mm，材质为碳钢者，应符合GB150-89 第二章2.2 条的规定；若采用16Mn 时，应分别符合GB3274-88 和GBI591-79 中的有关规定；换热管束应符合 GB8163-87、GB9948-88、GB6479-86、GB5310-85 的规定。 二、胀、焊、胀工艺 （一）准备工作 1.对换热管和管板的质量检查 （1）管子内外表面不允许有重皮、裂纹、砂眼及凹痕。管端头处不得有纵向沟纹，横向沟纹深度不允许大于壁厚的1／10。管子端面应与管子轴线垂直，其不垂直度不大于外径的2％。
换热器管子和管板焊接接头浅见分析 史建涛 (江苏省特种设备安全监督检验研究院苏州分院,江苏苏州215128) 摘要:通过对管板换热器设计参数、介质特性、使用环境以及承载情况的分析研究,比较不同焊缝接头形式以及焊接工艺过程的选择对最终焊接质量的影响,同时阐述了合理的焊缝检验工艺对于确保在焊接前、焊接过程中以及焊接完成之后保证焊接质量的重要意义,总结出管板换热器管子和管板焊接接头在制造过程中的关键控制点。 关键词:管板换热器;焊接接头;焊接质量;焊接检验工艺 管板换热器是利用传热原理,通过对冷、热物料与被加热或冷却的介质进行逆向流动,即热交换,从而达到物料被冷却或加热作用[1]。由于其结构简单,制造成本低,能得到较小的壳体直径,管程可分成多样,壳程也可用纵向隔板分成多程,规格范围广,可用作蒸发器、加热器、冷凝器和冷却器等,在工程中应用十分广泛。 作者在参与某德国U公司石化项目过程中,有幸作为现场监造到广东省茂名重力石化机械制造厂进行制造过程的质量监检。由于此项目合同中要求设计由德国公司负责,图纸细化则由CPM(重力石化机械制造厂简称)完成,且CPM负责全程的制造质量,而且该德国公司此次采购的主要设备为管板式换热器, 设计中采用了德国公司的企业标准,因此对于制造厂而言,要准确理解德国公司的企业标准,并且利用现有的设备及人员完成不同于国标要求的石化设备相应难度
加大。而在管板换热器的制造过程中,换热管与管板的连接是整个制造过程中的关键环节。 1 管子-管板连接型式 换热管与管板的连接方式有胀接、焊接、胀焊并用等型式。常用的工艺制造方法有强度胀接、贴胀、强度焊以及密封焊。强度胀接指为保证换热管与管板连接的密封性能以及抗拉脱强度的胀接;贴胀指为消除换热管与管孔之间缝隙的轻度胀接;强度焊指保证换热管与管板连接的密封性能及抗拉脱强度的焊接; 密封焊指保证换热管与管板连接密封性能的焊接[2]。目前对常规的换热管通常采用“贴胀+强度焊”的模式;而重要的或使用条件苛刻的换热器则要求采用“强度胀+密封焊”的模式。胀、焊并用结构按胀接与焊接在工序中的先后次序可分为先胀后焊和先焊后胀两种。对于常规设计的“贴胀+强度焊”可采用先胀后焊的方式,而对特殊设计的“强度胀+强度焊”则可采用先贴胀,再强度焊,最后强度胀的方法。对于先焊后胀工艺,控制管子与管板孔的精度及其配合为首要的问题。当管子与管板腔的间隙小到一定值后,胀接过程将不至于损伤到焊接接头的质量。 此次该德国公司在CPM采购的九台固定式管板换热器筒体最高工作压力为6MPa,最高工作温度为265℃;换热管最高工作压力为0·76,最高工作温度为385℃,介质均为无毒石化行业反应物料,故该批换热器设计上采用了换热管与管板焊接的连接工艺。 2 管子-管板焊接接头
xx 换热管与管板账接xxxxxxxx 1 范围 本标准规定了换热管与管板胀接的基本要求。 本标准适用于碳钢、合金钢、不锈钢等材料的胀接。铜及铜合金的胀接可参照使用。 2 引用标准 下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。在标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨，使用下列标准最新版本的可能性。 GB151-1999 钢制管壳式换热器 3 定义 本标准采用下列定义。 3.1 胀接 利用胀管器使换热管与管板之间产生挤压力而紧贴在一起，达到密封与紧固连接的目的。 3.2 胀管率 换热管与管板胀接后，换热管壁厚的减薄率。 3.3 强度胀 为保证换热管与管板连接的密封性能及抗拉脱强度的胀接。 3.4 密封胀 为保证换热管与管板连接的密封性能的胀接。 3.5 贴胀 为消除换热管与管孔之间缝隙的轻度胀接。 4 总则 换热管与管板的胀接除应符合本标准的规定处，还应满足图样和GB151的有关要求。 5 胀接工艺试验 5.1 当换热管与管板的连接采用只胀不焊，或采用液压胀接时，产品胀接前应进行换热管与管板的胀接工艺试验，本公司已有成熟胀接工艺的则可免做此项试验。 5.2 胀接工艺试验的内容 5.2.1 换热管与管板胀接胀管率的测试，及胀管率的控制试验。 5.2.2 换热管与管板胀接采用强度胀、密封胀时应做水压试验。 5.2.3 换热管与管板胀接采用强度胀时应做拉脱试验。 5.3 胀接工艺试验材料 5.3.1 试验用管板应与产品管板具有相同材质和相当的机械性能。 5.3.2 试验用管子应是产品所用的换热管。
6 胀前准备 6.1 换热管 6.1.1 胀前应抽测出换热管的内径、外径、壁厚并计算出壁厚偏差值。 6.1.2 胀前应提供换热管的屈服强度、延伸率、硬度的数据。 6.2 管板 6.2.1 胀前应提供管板的屈服强度、硬度的数据。 6.2.2 抽测出管孔的孔径、胀管槽的轴向位置、宽度、深度。 6.2.3 采用液压胀接的管板，胀管槽应按图1加工制作。 图1 注：1 图中的尺寸B一般大于20 mm，只要管板厚度允许应尽量长一些。 2 胀管槽宽度W一般为5 mm ～10 mm。 6.2.4 管孔的表面粗糙度应不大于Ra12.5，管孔内表面不得有贯通的纵向或螺旋状划痕等缺陷，否则应先行处理。 6.2.5 应标出管板中最小孔桥的孔的位置。 6.3 胀前清理 6.3.1 在穿管前，应清除换热管胀接部分的表面污物至呈金属光泽，其长度不宜小于二倍的管板厚度。 6.3.2 管板在装配前应清除管孔内和胀管槽内的毛刺、铁屑、锈斑、油污等异物。 6.3.3 胀前应清理换热管内孔的污物。 7 胀接方法 7.1 胀管工具应按图样要求制作,胀珠、胀杆热处理后的硬度为HRC=63～65。 7.2 胀接方法选择。 7.2.1 当管板厚度δ≤70 mm时，采用固定式胀管器。 7.2.2 当管板厚度δ﹥70 mm时，一般采用前进式胀管器，也可采用固定式胀管器分段胀接。 7.2.3 分段胀接时，胀接段之间的重叠长度不得小于5 mm。 7.2.4 中间管板的胀接、特殊材料的胀接，尽可能采用液压胀接。 7.3 胀接顺序如图2所示。第一行从右侧开始向左侧，第二行从左侧开始向右侧，依此类推从顶部到底部胀完。 8 胀接
管壳式换热器换热管与管板胀管率的确定 刘敏 (大连冷冻机股份有限公司,辽宁大连116033) 摘要:对胀管率的控制进行了详细的论述,并对胀管率的计算方法进行了比较,从而提出了不同材料的胀管率的控制范围;同时对影响胀接质量的因素作了总结。 关键词:胀管率;强度胀;贴胀;内径控制法 由国家质量技术监督局颁发的《压力容器安全技术监察规程》第104条、第105条对换热管与管板的胀接方法及胀接的基本要求做出了原则性的规定,但对胀管率没有具体的规定,目前也没有国家标准可依。而胀接又是管壳式换热器制造中的重要工序之一,所以为保证胀接质量,如何确定胀接方法及合适的胀管率尤显重要。 1胀接方法 换热管与管板的胀接方法有机械胀接和柔性胀接(或称均匀胀接)。 机械胀接的方法为非均匀性的胀接,一般在胀接过程中需要加油润滑(由于油的污染造成胀接后不能保证焊接质量和污染胀接处的表面质量),并且机械滚珠在碾轧中使管径扩大产生较大的冷作应力,因此机械胀接不利于有应力腐蚀的场合。但是由于它的操作简便,直到目前许多厂家仍然广泛地使用在中、薄管板的胀接上。本文将着重对不同材料的换热管采用机械胀接方法的胀管率作以介绍。 2胀管率的确定 2 1胀管率 为确保胀接质量,应确定合适的胀管率,通常用胀紧程度与管板孔原有直径、换热管内径或换热管壁厚的百分比来表示胀管率,胀紧程度可以用公式(1)表示: Ｈ=ｄ12-ｄ11-ｂ(1) 式中Ｈ———换热管胀紧程度,ｍｍ ｄ11,ｄ12———换热管胀前、后的内径,ｍｍ ｂ———胀前换热管与管板孔的双边间隙量,ｍｍ胀管率是以胀紧度对换热管内径、管板孔直径或换热管壁厚的百分率来表示。 2.2常见材料的胀管率 表1为常见材料的胀管率参考值,利用公式(1)可以换算出换热管胀后的内径范围。 胀管率的确定,除了要考虑胀接方法(强度胀与贴胀的胀紧程度区别较大),同时还应考虑管板孔的公差范围、换热管外径及壁厚的公差等因素。 2 3胀管率的计算方法 胀管率的计算方法有多种形式,以下为国内外常见的几种计算公式。 式中Ｋ———日本:管壁减薄率,%;前苏联:管板孔内径的相对百分率,%Ｄ———管板孔直径,ｍｍ σ———换热管胀前管壁厚度,ｍｍ ｂ———胀前换热管与管板孔的双边间隙量,ｍｍ, ｂ=Ｄ-ｄｗｄｗ———换热管胀前外径,ｍｍ ｈ———管子内径的相对百分率,% ｈ0———管子的内径的胀大值对管板孔内径的相对百分率,% ｈｄ———管子内径的胀大值对管子内径的相对百分率,% ｈｓ———管子内径的胀大值对管子壁厚的相对百分率,%
换热管与管板接头射线检测技术 1 概述 1.1 检验人员 检验人员应熟悉测验设备和应用程序,按照相关标准,检定结果不低于RT方法第1级; 1.2实物和胶片的鉴定 要被检验的管到管板接头,应在接受放射线照射之前,对其进行检验;因此,管子应采用油墨笔或粉笔做好标记;通常而言,数字印模用来标记管板,注明管子编号和管子行号（参考图1）. 同样,数字印模用于胶片曝光前的胶片标记（参考图2）; (标记通常应尽可能多,并且包括第4行和第4根管子） 图1 管板上标记管到管板接头 图2数字印模用于胶片胶片标记 2适用的焊接结构 2.1 接头 管子一管板焊缝的射线照相技术适用于管子．管板焊接接头,也适用于胀焊并用的连接接头,其中采用的胀接方法包括滚柱胀按或液压胀接; 2.2 材料
管子．管板焊缝的射线照相技术适用于普通碳钢、低合金碳钢、奥氏体钢、镍基合金、钛、锆以及上述材料组合的管子一管板焊缝; 2.3 管子尺寸 管子内径14—60 mm,厚度2～8mm; 采用特殊措施可检测的最小管子内径为9 mm; 2.4 焊接结构设计要求 焊接管子一管板的焊缝厚度a应不小于管子壁厚t(参见图3); a焊缝厚度t管子壁厚 图3 焊缝厚度示意 焊接接头形式和尺寸应符合ASME要求,表1的形式列为首选；
3检测程序和设备 3.1基本要求 a放射线源应是Ir 192同位素,焦点尺寸不大于1毫米x 0,5毫米;Se 75不能作为放射线源; b应采用ASTM E94类型1中规定的尺寸为100毫米x 120毫米的C3类胶片或细粒胶片; c焦距应确保整个焊接成像失真较小;当管内径Di≤18毫米时,建议焦距为30毫米；当管内径介于18毫米和50毫米之间时,建议焦距应不超过40毫米；当Di> 50毫米时,焦距应与DWF/FZ 协商决定-非破坏性试验; d曝光时间应不小于30秒,当胶片曝光时,待评估区域（焊缝和焊缝周围附近其与）的光密度D 应介于2.5至3.5之间; e为了在待评估区域实现均匀的光密度,应使用厚度补偿块（补偿器）,并且该补偿块的尺寸应与管和管板尺寸相匹配,补偿块内应钻有试验孔;此外,补偿块的设计应确保放射线源能够处于中心位置; f补偿块的外径Da（参考图4）必须不小于管子内径D1减1毫米;如果达不到这个条件,补偿块应采用胶带固定;此外,在这种情况下,必须在焊缝和胶片之间使用一块0,5毫米厚的锡板作为辅助过滤器; g不得使用ASME第V部分T233中规定的图象质量指示器,因为这样会增加焊缝和胶片之间的距离,并且会增加图像的不清晰度;当采用焊接样品时,在其焊缝上应打中心冲头标记,以保证符合要求的图像质量; 3.2背照技术（放射线源置于前端） 背照技术相对比较容易掌握,因为该技术极易操作;典型的应用包括Sauerwein Gammamat B3或核RB1; 图4: 背照技术示意图 3.3 前照技术(放射线源置于后端面) 当采用此种检验方法时,放射线源通过柔性或刚性放射线源导向管从对面管板反方向射入管内,放射线源沿着管子向前移动,移至被测管板一侧规定的源位置;应采取合适的防范措施,将源置于管子中心,并保持所需的焦距; 只有在3.2所述的背照技术无法实施时．才应用前照技术;尚不允许使用特殊的伽玛射线装置; 当前照技术无法实施时（例如遇到非常长的管子）,应当咨询购买方意见;
换热管与管板的连接方式浅析 一、强度胀接—系指为保证换热器与管板连接的密封性能及抗拉强度的胀接； 1.适用范围： 1.1设计压力小于等于4Mpa； 1.2设计温度小于等于300℃； 1.3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。 1.4换热管的硬度值一般要求低于管板的硬度值； 1.5有应力腐蚀时，不应采用管端局部退火的方式来降低换热管的硬度； 1.6强度胀接的最小胀接长度应取管板的名义厚度减去3㎜或50㎜二者的最 小值。 1.7当有要求时，管板的名义厚度减去3㎜或50㎜之间的差值可采用贴胀； 或管板名义厚度减去3㎜全长胀接。 二、强度焊—系指保证换热管与管板连接的密封性能及抗拉强度的焊接。 1.适用范围： 1.1可适用于本标准（GB151）规定的设计压力，但不适用于有较大振动及有 间隙腐蚀的场合。 三、胀焊并用--强度胀加密封焊（系指保证换热管与管板连接密封性能的焊接）、 强度焊加贴胀（系指为消除换热管与管孔之间缝隙的轻度胀接）两种方法； 1.适用范围： 1.1密封性能要求较高的场合； 1.2承受振动或疲劳载荷的场合； 1.3有间隙腐蚀的场合； 1.4采用复合管板的场合。 四、强度焊、强度胀、强度焊+贴胀、强度胀+密封焊。这四种连接型式的差异 主要反映在管孔是否开槽和焊接坡口及管子伸出长度（见151第69页表33的规定）等方面。 1.1焊接。当焊缝H值大于或等于2/3管壁厚时，称强度焊，否则为密封焊。 即强度焊必须是填丝的氩弧焊，而不填丝的熔化焊最多只能作为密封焊。 1.2强度焊适用于压力较高的工况，形成焊缝强度较大又不损伤管头。但这种 焊接难度较大，手工氩弧焊时较慢，且一般不用于立式换热器的上管板。 1.3胀接。换热管与管板的胀接有非均匀胀接（机械滚珠胀）和均匀胀接（液 压胀接、液袋胀接、橡胶胀接、爆炸胀接）两大类。 1.4机械胀接是最早的胀接方法，也是目前使用最广泛的胀接方法。这种方法 简捷方便，需使用油润滑，油的污染使胀后的焊接质量得不到保障；且该方法使管径扩大产生较大的冷作应力，不适用于应力腐蚀场合。 五、除本标准规定的连接型式及尺寸外，当有成熟使用经验或操作需要时，也
换热器管子与管板接头胀接工艺守则 1总则 本守则规定了压力容器管子与管板的胀接方法和技术要求; 本守则适用于GB150、GB151及《固容规》涉及的强度胀、焊后胀,胀后焊结构的容器产品; 2胀接操作人员 2.1 胀接操作人员必须经过有关部门技术培训,考试合格后方能上岗; 2.2 胀接操作人员应掌握所用胀接设备的使用性能,熟悉产品图样、工艺文件及标准要求; 2.3 胀接操作人员应认真做好胀接场地的管理工作,对所用工、量、检具能正确使用和妥善保管; 3. 胀接设备与胀管器 3.1 胀接设备与胀管器应能满足胀接技术条件及有关标准要求; 3.2 胀接设备一般有如下几种: a.无自动控制胀管率装置的机械式胀管机; b.液压驱动扭矩自动控制胀管率的胀管机; c.微机控制胀管率的机械式胀管机; d.液压橡胶柔性胀管机; 上述胀接设备可视产品情况选择使用; 3.3 胀管器可与相应胀接设备一同使用或直接用于手工胀接; 3.3.1胀管器按用途一般分为: a.12°～15°扳边胀管器; b.90°扳边胀管器; c.无扳边胀管器; 3.3.2胀管器按胀柱数量一般分为: a.3个胀柱胀管器; b.5个胀柱胀管器; 应优先选用5胀柱胀管器; 3.3.3 90°扳边胀管器一般有普通90°扳边胀管器与90°无声扳边胀管器之分;应优先选用无声扳边胀管器; 取1个试样;
b样坯切取位置及方向应符合GB2975的规定; c硬度测试可在切取的试样上进行,亦可在管板和胀接管端上直接进行;测试前,应将测点处的 氧化皮、锈蚀、油污清除掉,使之露出金属光泽; d当在试样上进行时,试验方法、试样尺寸及表面要求应符合GB231的规定; e当在管板和胀接管端上直接进行时,管子测点数量为每台锅炉按胀接管子总数的3%选取,且 不少于15点;每根管端上最多不超过3点,测点位置应在距管端50mm范围内;管板测点数量为每个管板取3点,测点均匀分布; 4.5胀接管端需做退火处理时,应符合下列要求: a退火可采用电加热,亦可采用火焰直接加热;当采用火焰加热时其燃料可采用焦炭、木炭、锯末,但不得用煤炭做燃料直接加热; b加热时应缓缓升温,平均温升不超过15℃/min,退火温度控制在600～650℃(无论用何种方法 加热,都不得将管端加热至650℃以上),保温10～15min,保温后管端应埋于干燥的石棉灰或硅藻土或石灰粉中缓冷,埋入深度不小于350mm,冷却至室温后方可取出; c加热退火时必须配有温控装置或仪器,不得目测估量; d管端退火长度应控制在100～150mm;两端可同时加热;当管子一端加热时,应用木塞将管子的另一端堵住,以防空气在管内流动;加热过程中应旋转管子,使管端加热均匀; 4.6胀接前须按下列要求对胀接管端进行清理: a管端外表面应用半自动双头磨管机或机械洗管机等除锈磨光,磨光长度不小于两倍的管板厚度mm;除锈磨光后的表面不应有起皮、凹痕、裂纹和纵向沟槽等缺陷,磨光后的最小管端外径应符合GB8163规定;管端内表面应无严重锈蚀和铁屑等杂物并清除毛刺; b除锈磨光后的胀接管子应及时胀接,如不能及时装配胀接,则应妥善保管以防再次生锈;如生 锈应重新打磨,打磨后的管端最小外径仍须符合GB8163规定; 5.胀接管孔的技术要求 5.1 用汽油或四氟化碳等溶剂清洗管孔壁上的油污,再用细纱布沿孔壁圆周方向打磨残留锈蚀,并除去管孔边缘毛刺;打磨后管孔壁的表面粗糙度不得大于Ra12.5; 5.2 清理后的管孔壁不得有纵向刻痕,个别管孔允许有一条螺旋形或环向刻痕,刻痕深度不得 超过0.5mm,宽度不得超过1mm,刻痕至管孔边缘的距离不得小于4mm; 5.3 胀接管孔尺寸应符合图纸工艺要求; 5.4 如管孔直径超差,其超差数值不得超过规定偏差值的50%;当管孔总数不大于500个时,超差孔数不得超过管孔总数的2%,且不得超过5个;当管孔总数大于500个时,超差孔数不得超过管孔总数的1%,且不得超过10个;对于超差管孔在管板上应作出明显标记; 6.胀接前对胀接设备的检查 6.1 胀管器,胀杆锥度及胀珠胀杆转动灵活; 6.2 液压驱动胀管设备和微机控制胀管设备其控制系统应准确灵敏、性能良好; 6.3 胀管器先检查外观,然后用涂色法检查接触面(接触面应大于80%),合格后涂以润滑脂待用; 7.穿管 7.1 穿管前应先按图样核对管板的装配位置; 7.2 按照每个胀接面管子、管孔总数的15%,随机测量管孔直径d、管端壁厚t,计算出d、t的算术平均值并做好记录(参见附录A表A1); 7.3 根据超差管孔的直径选配管子,选配后的最大间隙不超过管子直径的3%; 7.4 管子的两个胀接端穿入管孔时应能自由伸入,管子必须装正,不得歪斜;当发现有卡住,偏斜等现象时,不得强行插入,应取出管子,按大样矫正后,再行插入; 7.5 穿管时应超穿一定距离,以再次清理胀接管端或管孔壁上因穿管留下的锈屑污物,清理后,退回正确位置;
换热器管子与管板焊接方法: 1、管板管孔加工： 。 孔径、孔距符合图纸要求，孔内坡口1x45o，所有管孔内表面粗糙度6.3 2、管子装配： 管头、管孔除油和清洁，管端伸出管板4mm（管外径19.05），加工到等高并用TIG焊进行管子固定。 3、自动GTAW焊接： (1).第一道自熔不加丝封底. (2).然后两道自动GTAW加焊丝，连续两道以确认焊加强高2mm（管外径19.05），自动GTAW 操作使用24V，150～90A，矩形脉冲直流电流。 (3).最后一道不加丝焊收口，保证焊缝外观光滑，自动GTAW外观上要有足够的加强高度2～2.5mm，对伸出管端头没有任何切口或破坏。 (4).所有管子和管板焊缝最终要进行100％PT，（根部和层间PT不推荐使用，由于可能引入染料的外部污染影响焊接质量）。 (5).在所有焊接和PT结束后，对每根管子进行贴胀。 (6).所有管子和管板连接自动GTAW焊缝在水压试验之前，应进行1％NH3，0.7MPA的气体渗透试验（壳侧），所有焊缝应保持干燥状态并且如果发现缺陷可以进行修理。 (7).如果自动管子管板连接的GTAW焊缝发现泄漏或缺陷，禁止使用手工补焊，正确返修方法如下： (a).首先用转动工具切掉缺陷焊缝 (b).用此工具加工孔内部1x45o坡口 (c).依据自动GTAW程序重新焊接。 关于换热器管板与换热管联接质量问题的探讨 本讨论话题很好，也是我们工作中所遇到的一个重要而普遍实际具体问题，从中受益匪浅，在此感谢大家！ 单位里实际生产中，不太重视这个问题，相关工艺欠缺或不完善不详细，很盲目不科学一味凭经验操作，事先不做相关焊接工艺评定，不做胀管试验，随便胀焊，特别是在胀接时没有什么顺序，质量很难以保证的。 请教大家以下问题: 1、胀管率怎么确定？顺序怎么为好？ 2、MOCK—UP模拟产品怎么做？胀焊前是否不同型每台产品都要做？ 3、是否有完善的胀管工艺提供可学习参考一下？
管壳式换热器中换热管与管板连接的工艺换热器作为将物料之间热流体的部分热量传递给冷流体的传热设备，在人们日常生活及石油、化工、动力、医药、原子能和核工业等行业中有着广泛的应用。它可作为独立的设备，如加热器、凝汽器、冷却器等；也可作为某些工艺设备的组成部分，如一些化工设备中的热交换器等。 尤其在耗能用量较大的化工行业中，换热器在化工生产的热量交换和传递过程中是不可缺少的设备，在整个化工生产设备中也占有相当的比例。 换热器从其功能上来看，一方面是保证工业过程对介质所要求的特定温度，另一方面也是提高能源利用率的主要设备。按其结构形式主要有板式换热器、浮头式换热器、固定管板式换热器和U形管式换热器等等。其中除板式换热器外，其余几种属于管壳式换热器。 由于管壳式换热器具有单位体积上较大的换热面积，而且换热效果好，同时具有结构坚固、适应性强、制造工艺成熟等优点，已成为最为普遍使用的一种典型的换热器。 管壳式换热器中换热管与管板的连接 在管壳式换热器中换热管和管板是换热器管程和壳程之间的惟一屏障，换热管与管板之间的连接结构和连接质量决定了换热器的质量优劣和使用寿命，是换热器制造过程中至关重要的一个环节。 大多数换热器的破坏及失效都发生在换热管与管板的连接部位，其连接接头的质量也直接影响着化工设备及装置的安全可靠性，因此
对于管壳式换热器中换热管与管板的连接工艺就成为了换热器制造质量保证体系中最关键的控制环节。目前在换热器制造过程中，换热管与管板的连接主要有：焊接、胀接、胀接加焊接以及胶接加胀接等方法。 1.焊接 换热管与管板采用焊接连接时，由于对管板加工要求较低，制造工艺简单，有较好的密封性，并且焊接、外观检查、维修都很方便，是目前管壳式换热器中换热管与管板连接应用最为广泛的一种连接方法。在采用焊接连接时，有保证焊接接头密封性及抗拉脱强度的强度焊和仅保证换热管和管板连接密封性的密封焊。对于强度焊其使用性能有所限制，仅适用于振动较小和无间隙腐蚀的场合。 采用焊接连接时，换热管间距离不能太近，否则受热影响，焊缝质量不易得到保证，同时管端应留有一定的距离，以利于减少相互之间的焊接应力。换热管伸出管板的长度要满足规定的要求，以保证其有效的承载能力。在焊接方法上，根据换热管和管板的材质可以采用焊条电弧焊、TIG焊、CO2焊等方法进行焊接。对于换热管与管板间连接要求高的换热器，如设计压力大、设计温度高、温度变化大，以及承受交变载荷的换热器、薄管板换热器等宜采用TIG焊。 常规的焊接连接方法，由于管子与管板孔之间存在间隙，易产生间隙腐蚀和过热，并且焊接接头处产生的热应力也可能造成应力腐蚀和破坏，这些都会使换热器失效。目前在国内核工业、电力工业等行业使用的换热器中，换热管与管板的连接已开始使用内孔焊接技术，
管子与管板的连接是管壳式换热器生产中最主要的工序之一。由于这类工程需耗费大量工时,更重要的是,连接的地方在运行中容易发生故障。因此,发展高效率、高质量的连接技术已成为制造中的重点研究课题。根据换热器的使用条件不同,加工条件不同,连接的方法基本上分为胀接、焊接和胀焊结合三种,由于胀接法能承受较高的压力,特别适用于材料可焊性差及制造厂的焊接工作量过大的情况。因此该方法在实际生产中运用广泛。随着技术的不断发展,现已相继开发出滚柱胀管、爆炸胀管及液压、液袋和橡胶胀管等新工艺。本文拟对这几种胀管工艺进行比较,为实际生产选择合理的胀管工艺提供参考。1传统胀接工艺1.1滚柱胀管法 该方法是在一个构架上嵌入三个小直径的滚子,中间有一根锥型心轴的胀管器,如图1所示。胀管时将胀管器的圆柱部分塞入管孔内,利用电动、风动等动力旋转心轴,通过滚子沿心轴周向旋转,使心轴挤入管内面并强迫管子扩大,达到一定的胀紧度,使管子紧紧地胀接于管板的孔上。胀管操作可分为前进式和后退式两种,前进式是将构架插入管内,旋转心轴,前进挤大,达到所定的紧固程度后电动机反转,由管中拔出完成胀管过程。反转式和前进式一样旋转心轴前进,达到原定的紧固程度后电动机停止,同时后退装置的离合器啮合反转,滚子和心轴的相对位置保持不变,一边反转一边由该深度到入口处连续均匀地进行平行胀管。由于这种胀接过程是由里至外,管子的伸长,发生在管板外侧,可以消除管束的受力状态,提高产品质量[2],故用于胀接长度大于60cm的连接。
1.2爆炸胀管工艺 该方法是利用高能源的炸药,使其在爆炸瞬间(10×10-6～12×10-6s)所产生冲击波的巨大压力,迫使管子产生高速塑性变形,从而把管子与管板胀接在一起,实现管子与管板的连接。图2为爆炸胀接的示意图,图中柱状炸药放置于管端的中心,为防止冲击波对管壁的损伤,炸药的周围有一管状缓冲填料(粘性物或者塑料),使压力能均匀地传递到管壁上。2胀接新工艺 2.1液压胀管工艺 液压胀管工艺又称软胀接,一次可以胀接较多的管接头。液压胀管是一种新的胀接技术,它是通过对管子内表面施加高的液压力,使管子塑性变形而胀接于板孔内表面的。液压胀接的胀管头是直径略小于管子内径的一段芯棒,芯棒两端的外圆表面上有多个密封件,在芯棒