换热器管子和管板焊接接头浅见分析

摘要：换热器如今被越来越多的石油化工厂及发电站等行业广泛使用。

它通常被用于介质的热量交换，具体来说是利用其内部的结构完成介质的热量交换。

换热用的管子与连接板之间的连接形式分为很多种，其中包括强度胀接、强度焊接和两者并用等方式。

通常情况下，对于换热设备来说，最重要的质量标志就是管板与管之间的连接质量，因为换热管的管接头上集中大部分的失效余量。

所以说，在容器的制造、设备的焊接、检验、验收及整个制造过程中的过程控制都提出了更高的要求。

关键词：管；强度焊；胀接；抗拉强度随着电站、石化行业的迅猛发展，压力容器等承压设备也在不断发展，技术水平不断更新。

而作为最常见的换热设备――换热器来说，它是利用中间的媒介介质来完成热量的交换。

而换热用的管子与连接板之间的连接形式为多种，其中一般的连接方式为强度胀接、强度焊接和两者并用等方式。

通常情况下，需要根据换热器的具体情况而定，比如，换热器的结构形式和运行的工况条件，来选择强度焊接并附加贴胀连接。

若想保证管子与管板之间有更好的抗拉强度，增强焊缝的抗疲劳强度，强度焊接是最佳的焊接方式之一。

而为何附加贴胀，是想利用管子的贴胀方式来减少间隙之间的腐蚀，使密封效果更好一些。

因此，对于未来的换热器的发展和创新来说，要想使换热设备的密封性能更好，如何保证管板与管之间的连接质量则为重中之重。

而在设备制造完成后，管子与管板之间的连接也会给施工的进行造成一定难度。

一.工程的简单概况举例说明，若一项目的施工情况，为气体与气体的换热交换，或者是气体与液体之间的换热交换。

假设设备的主要材质为q345r，相应的壳程的工作压力为 6.85mpa，管程压力为12.25mpa。

管板的厚度160mm，换热管子的型号为？18mm，管子材质为10#。

通常情况下，对于换热设备来说，最重要的质量标志就是管板与管之间的连接质量，因为换热管的管接头上集中大部分的失效余量。

因此，要想保证换热管子与管板之间的连接质量问题，必须要加强整个制造过程的过程控制，有效的使用贴胀胀接的工艺技术水平。

换热管与管板内焊接头形式
换热管与管板内的焊接头形式通常取决于具体的工程要求和设
计标准。

一般来说，换热管与管板内的焊接头形式可以采用以下几
种方式：
1. 对接焊接，这是最常见的一种方式，换热管与管板内部的焊
接头可以采用对接焊接，即将两个部件的端部对齐后进行焊接。

这
种方式适用于一些一般要求的换热设备。

2. 焊角焊接，有时候由于换热管与管板的结构特点，需要采用
焊角焊接的方式，即在两个部件的交接处进行角焊接，以保证焊接
的牢固性和密封性。

3. 焊缝形式，焊接头的形式还可以根据具体的工程要求选择不
同的焊缝形式，比如可以选择单面焊、双面焊或者多道焊等形式，
以确保焊接的质量和性能。

4. 焊接材料，在换热管与管板内的焊接过程中，还需要选择合
适的焊接材料，比如焊条或焊丝，以保证焊接的牢固性和耐腐蚀性。

总的来说，换热管与管板内的焊接头形式需要根据具体的工程要求和设计标准来确定，以确保焊接的质量和性能。

在选择焊接头形式时，需要考虑到材料的特性、工作环境、压力温度等因素，以确保焊接的可靠性和安全性。

影响管板与换热管焊接质量的原因分析摘要：换热设备管板与换热管焊接质量受到各种因素的影响，难以保证其质量，需要相关人员掌握其关键技术应用，充分发挥焊接工艺的作用，保证管板与换热管焊接质量。

本文针对换热设备管板与换热管焊接质量出现问题的原因进行分析，探讨如何采取有效的焊接工艺预防措施控制管板与换热管焊接质量问题，以供参考。

关键词：换热设备；管板；换热管；焊接；质量分析引言换热设备在化工行业中应用比较广泛，在应用过程中管板与换热管焊接质量是重点关注因素，一旦出现质量问题，会影响传热效果，减少设备寿命，甚至威胁生命安全。

因此，采取有效的工艺手段保证管板与换热管焊接质量是非常必要的，需要掌握焊接工艺的关键因素，严格执行相关标准，才是确保换热设备焊接质量的基础与关键所在。

1管板与换热管焊接质量问题分析1.1焊接前准备在管板和换热管焊接前需要做好相应的准备工作，保证焊接工作有效开展，为相关技术的应用打下坚实基础。

在实际工作中，对管板与换热管焊接前准备工作不够重视，存在一些问题，不利于焊接工作的开展，对焊接质量造成了一定的影响。

由于焊接前的准备工作不到位，可能导致坡口尺寸、坡口形式、伸出长度以及管头部位的清洁等方面出现了比较大的问题。

坡口尺寸一般是存在尺寸偏小、光洁度不够等的题，坡口尺寸需要控制在图纸偏差的范围内，若不符合要求，会使得焊缝缺乏足够的承载力；伸出长度需要结合实际情况，伸出长度过长或者过短会影响焊接质量；管头部分的清洁工作不到位，会造成铁锈或者氧化皮现象发生，使得焊缝内部出现有害缺陷，影响设备的使用寿命，因此，需要重视管板与换热管焊接前的准备工作[1]。

1.2材料问题原材料问题主要集中在换热管、管板、焊接材料质量问题，如果钢管材料元素（S、P、H、N、O)含量不符合标准以及熔点杂质控制不好，容易造成焊缝表面出现裂纹、气孔等缺陷，导致换热管焊缝发生泄露，严重影响压力试验结果以及设备的性能。

同时，换热管端切口长度也会对焊接质量造成非常严重的影响。

换热管与管板的对接焊缝换热管与管板的对接焊缝是在换热器的制造和维修过程中非常重要的一环。

正确的对接焊缝能够确保换热器的密封性和稳定性，提高换热效率，延长使用寿命。

让我们了解一下换热管和管板的基本概念。

换热管是一种用于传递热量的管道，广泛应用于各种换热设备中，如锅炉、冷凝器、蒸发器等。

而管板是连接换热管的重要组成部分，它能够将多根换热管按照一定的布局连接在一起。

换热管与管板之间的对接焊缝是将换热管与管板牢固地连接在一起的关键环节。

对接焊缝的质量直接影响着换热器的性能和使用寿命。

一个优质的对接焊缝应该具备以下几个特点：焊接工艺要先进。

焊接是一种热加工工艺，它需要通过高温将金属材料熔化并连接在一起。

因此，选用合适的焊接工艺非常重要。

常见的焊接工艺有手工电弧焊、气体保护焊、电阻焊等。

不同的焊接工艺适用于不同的材料和工艺要求。

在选择焊接工艺时，需要考虑材料的类型、厚度、工作环境等因素。

焊接材料要优质。

焊接材料是指用于填充焊缝的金属材料，它能够将焊接接头牢固地连接在一起。

常用的焊接材料有焊条、焊线、焊剂等。

不同的焊接材料适用于不同的焊接工艺和材料类型。

在选择焊接材料时，需要考虑其强度、耐腐蚀性、温度适应性等因素。

焊接操作要规范。

焊接操作是指在焊接过程中的各项操作和控制。

规范的焊接操作能够保证焊接质量和安全性。

在焊接操作中，需要注意焊接电流、电压、温度、速度等参数的控制，保持焊接接头的均匀性和一致性。

同时，还需要注意焊接过程中的防护措施，如防止氧化、热裂纹、变形等。

焊后处理要完善。

焊接完成后，还需要进行焊后处理，以确保焊接接头的质量和稳定性。

常见的焊后处理方法有热处理、除渣、打磨、防腐蚀等。

焊后处理能够消除焊接过程中产生的应力和缺陷，提高焊接接头的性能和可靠性。

换热管与管板的对接焊缝是换热器制造和维修中不可或缺的环节。

一个优质的对接焊缝能够确保换热器的密封性和稳定性，提高换热效率，延长使用寿命。

在进行对接焊缝时，需要注意选择适合的焊接工艺和材料，规范操作，并进行完善的焊后处理。

第 58 卷第 1 期2021 年 2 月化　工　设　备　与　管　道PROCESS EQUIPMENT & PIPINGV ol. 58　No. 1Feb. 2021换热器管子-管板焊接现状和改进方法朱志刚（森松（江苏）重工有限公司，江苏 如皋 226532）摘 要：概述了国内换热器管子管板焊接的一般现状，由于其焊接的局限性和特殊性，焊接质量参差不齐。

从前期坡口设计到焊接和检验过程提出了改进方法，主要是要选用易于焊透的坡口型式和尺寸，焊前进行模拟工艺试验及焊工考核。

采用高性能设备的自动焊对焊接工艺进行升级，重视焊前及焊接过程的细节控制，加强焊缝的检验等，共同保证管子管板焊接工艺条件和焊接质量。

关键字：管子-管板焊接；坡口设计；模拟试验；自动焊；焊前及过程控制；焊缝检查中图分类号：TQ 050.6；TH 16 文献标识码：A 文章编号：1009-3281（2021）01-0024-005收稿日期：2020-03-19作者简介： 朱志刚（1971—），男，焊接工程师（中级）。

长期从事压力容器产品技术工作。

换热器管子-管板接头的焊接是最普遍的一种形式，其焊接质量直接影响到系统运行的可靠和效能。

结合目前一般制造企业管子-管板焊接工艺和质量状况，提出改进的方法。

典型的换热器结构如图1所示，换热管束与管板进行焊接（强度焊）。

图1 典型的换热器结构型式Fig.1 Typical structure type of heat exchanger左管板右管板换热管换热管与管板焊缝换热管与管板焊缝换热器管子-管板的接头常有以下几种结构型式，管子外伸、管子平齐和管子内缩、深孔焊接。

针对设计图纸管子、管板的不同的材料、规格和坡口情况，在产品焊接之前需要根据标准进行焊接工艺评定，用于评价焊材，焊接工艺等要素是否能满足标准要求。

例如根据NB/T 47014—2011附录D [1]、GB/T 151—2014[2]的规定，需要对焊缝进行断面金相检验，以确定焊缝根部的熔透情况以及焊缝尺寸是否满足要求。

换热器管束与管板接头泄露分析摘要:用于化工生产的设备中,换热器占很大比例,约占设备投资的20%～40%。

换热为化工过程中最基本的单元操作,换热器完好与否对化工生产影响很大。

换热器因其结构坚固、适应性大、制造工艺成熟等优点,成为主要的化工换热设备。

换热器是化工厂中重要的化工设备之一,针对换热器管板焊接变形的原因与控制进行了阐述。

关键词:换热器;变形;原因;控制一、前言在化工生产中,经常要求在各种不同的条件下进行热量交换,换热为化工最基本的单元操作。

换热器是化工厂中重要的化工设备之一,约占设备投资的20%~40%。

换热器完好与否对化工生产影响巨大。

大庆炼化公司每年需要更换和维修大批各种类型的换热器,以满足生产运行的需要。

但在其维修过程中时常会出现管板变形,造成密封面紧固不严的现象,使换热器无法正常运行,造成了一定的经济损失。

二、变形原因分析焊接后密封面变形多为不规则的波浪状,一般偏差为1~3mm,最大偏差为5mm。

产生这种变形的根本原因是构件在焊接过程中,温度分布极不均匀,焊缝处及焊缝的焊接侧为高温区域,冷却后产生的收缩量大,而低温区域收缩量小,这种不平衡导致了管板形状的改变,形状改变的大小与具体结构、焊缝的位置和焊缝本身的收缩量有关。

管束焊接时热输入不均匀导致的变形在以往管束焊接的过程中,焊工操作时从一端向另一端顺序施焊,从而使管板局部受热严重,焊接区温度较高,待焊接区温度较低,这样由焊接引起的横向收缩变形和纵向收缩变形导致了管板的挠曲变形。

管板与壳体焊接时引起的角变形管板与壳体焊接时,由于焊缝的横向收缩导致了角变形,其变形量与板厚、焊缝尺寸和焊接线能量等有关,这是使密封面变形的主要因素。

当管板较薄、刚性比筒体小时,在横向收缩应力作用下,较容易产生角变形;当对接间隙、坡口角度、焊角尺寸过大时,使得焊缝横截面积增大,所需焊接线能量也随之增高,焊接线能量增加后,受热点的热膨胀加剧,热膨胀的金属由于受到附近温度较低区金属阻碍面的挤压,产生压缩并发生塑性变形。

换热器不锈钢管-管板焊接现状和改进方法下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。

文档下载后可定制修改，请根据实际需要进行调整和使用，谢谢！本店铺为大家提供各种类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，想了解不同资料格式和写法，敬请关注！Download tips: This document is carefully compiled by this editor. I hope that after you download it, it can help you solve practical problems. The document can be customized and modified after downloading, please adjust and use it according to actual needs, thank you! In addition, this shop provides you with various types of practical materials, such as educational essays, diary appreciation, sentence excerpts, ancient poems, classic articles, topic composition, work summary, word parsing, copy excerpts, other materials and so on, want to know different data formats and writing methods, please pay attention!换热器不锈钢管管板焊接现状和改进方法1. 简介换热器是化工、制药、食品等工业中常见的设备，其性能直接影响生产效率和产品质量。

换热管与管板的对接焊缝换热管与管板的对接焊缝是在换热设备中常见的连接方式之一。

本文将从焊接原理、焊接工艺和焊缝质量等方面对换热管与管板的对接焊缝进行详细介绍。

一、焊接原理在换热设备中，换热管与管板之间的连接通常采用焊接方式。

焊接是通过提供热能使两个或多个工件加热至熔化状态，然后冷却固化而形成的连接方式。

对于换热管与管板的对接焊缝，常用的焊接方法有手工电弧焊、气体保护焊和自动焊接等。

二、焊接工艺对于换热管与管板的对接焊缝，焊接工艺的选择对焊缝的质量至关重要。

一般来说，焊接工艺应根据具体的材料、厚度和使用条件等因素来确定。

在焊接前，需要进行焊前准备工作，包括清理焊缝表面、校验焊缝尺寸和预热等。

焊接时，应控制好电流、电压、焊接速度和焊接角度等参数，确保焊缝的均匀性和牢固性。

焊接完成后，还需要进行焊后处理，包括除渣、修整焊缝和进行无损检测等。

三、焊缝质量焊缝质量是换热管与管板的对接焊缝的重要指标之一。

优质的焊缝应具备以下特点：焊缝形状规整，焊缝宽度和高度均匀一致；焊缝与母材的结合紧密，无气孔、夹杂物和裂纹等缺陷；焊缝金属的组织和性能与母材相近，无明显的互不相容性；焊缝的力学性能和耐腐蚀性能满足工程要求。

为了保证焊缝质量，需要严格控制焊接过程中的各项参数。

首先，选择合适的焊接方法和工艺，确保焊接热输入适中。

其次，应选择合适的焊接材料和焊接电极，保证焊缝与母材的相容性。

同时，焊接过程中应保持焊接区域的干燥和洁净，防止气孔和夹杂物的形成。

最后，在焊接完成后，应进行焊后热处理和无损检测，确保焊缝的完整性和质量。

总结起来，换热管与管板的对接焊缝是换热设备中常见的连接方式。

通过合理的焊接原理、焊接工艺和焊缝质量控制，可以确保换热设备的安全稳定运行。

在实际工程中，需要根据具体的要求和条件来选择合适的焊接方法和工艺，以及合适的焊接材料和电极，从而得到优质的焊缝。

对于焊接过程中的焊前准备、焊接参数控制和焊后处理等环节也需要严格遵守，确保焊缝质量符合工程要求。

定。
Ｇ Ｂ １ ５ １ — １ ９ ９ ９ ｛ 管壳式 换热器 》 附 录 Ｂ的修订 。而 Ｇ Ｂ １ ５ １ —
１ ９ ９ ９ （ 管壳式 换热 器》 附 录 Ｂ规 定 “ 钢 制 和 钛 制 换 热 管 与 管 板 连 接 的 强 度 焊 焊 接 接 头 ”应 按 附 录 Ｂ 中 的 要 求 进 行 焊 接 工 艺 评 定 。基 于 以上 两 点 ，很 多 技 术 人 员 片 面 的认 为． 新 标 准 的适 用 范 围 是 在 老 标 准 上 增 加 了 “ 胀 焊 并用 ” 焊 缝 ．强 度 焊 连 接 的 焊 接 接 头 工 艺 评 定 仍 应 按 新 标 准 附 录 Ｄ进行。 然而 ， ２ ０ １ １ 年 ４月 全 国锅 炉 压力 容 器 标 准 化 技
中 图分 类 号 ： ＴＧ４ ５ ３
文 献标 志码 ： Ａ
文章编号 ： １ ６ ７ ２ —３ ８ ７ ２ （ ２ ０ １ ７ ） １ １ — ０ １ ０ ８ —０ ２
换 热 管 与 管 板 连 接 是 在 管 壳 式 换 热 器 的设 计 中 比较 重 要 的结 构 ．在 设 备 运 行 过 程 中 每 一 个 连 接 处 均 应 保 证 介 质 无 泄 漏 且 具 有 承 载 作 用 。换 热 管 与 管 板 连 接 接 头 不 仅 加 工 量 巨 大 ，而 且 其 制 造 质 量 直 接 关 系 到 换 热 器 是 否
焊 缝 的 角 焊 缝 部 分 和 角 焊 缝 可 仅 采 用 角 焊 缝 试 件 进 行 评
定。
２ 胀 焊 并 用 接 头 的焊 缝
胀 焊 并 用 是 采 用 胀 接 加 焊 接 连 接 的接 头 ， 其 既 克 服 了 纯胀接接头在振动 、 过 大 温 度 波 动 和 明显 应 力 腐 蚀 倾 向的 场 合 容 易 失 效 的 问题 ， 也 克 服 了仅 强 度 焊 接 接向场 合 的 问题 。 因 此 ， 在 接 头 需 承 受 振 动 或 循 环 载 荷 、存 在 缝 隙腐 蚀 倾 向 和 采 用 复 合 管 板 时 ， 换 热 管 与 管 板 连 接 接 头 需 采 用 胀 焊 并 用 连 接 方 式 。 胀 焊 并 用 又 分 为 强 度 焊 加 贴 胀 和 密 封 焊 加 强 度 胀 接 。对 于 钢

浅谈管子管板焊接设备 在电站换热器产品中的应用和发展
哈尔 滨锅炉厂有 限公 司 （ 黑 龙江 １ ５ ０ ０ ４ ６ ） 马 鸣 赵 卫君 张 亚奇
电站 辅机 容器产 品中的换 热 器 （ 如 低压加 热 我 公 司 是 电站 换 热 器 产 品老 牌 制 造 企 业 ，
一
器、高压加 热器等 ）属于二、三类压力容器 ，由于 这类换热器对密封性要求较高 ，且大多使用在承受
焊接＋ 机械胀接
Ｉ 堆 焊 层
３ 碳钢锻件 堆焊低碳钢＋ 不锈钢 不锈钢 １ ９ ． ０ ５×０ ． ８ ９ 管板
｝
ｆ
Ｊ —
ｌ
．
机 械 焊 ：Ｇ ＴＡｗ 管端定位胀＋ 焊 （ 填丝 ） 接＋ 机械胀接
伸 日 带 坡 口式
一
５ 。
～
不锈钢 １ ５
．
ｌ Ｉ 上 ： 基 材 ： ｌ Ｉ
＼ 换热管
内缩式
（ 填 丝 ． ４ － 自 熔 ） 焊 接 ＋ 液 压 胀 接
２ 碳 钢 锻 件 堆 焊 不 锈 钢
８ ８×１ ． ４７
Ｗ
（ 填丝＂ － １ 自 熔）
典型产 品接头类型及 制造 工艺
序号 管板材质 堆焊材料 换热管材质及规格
／ ｍｍ ×Ｉ Ｔ ｌ ｌ ｎ
接头形式
ｊ 鸯 式
焊接工艺
胀焊方式
１
低合金钢
堆焊 不锈钢
不锈钢
＇ Ｉ 《 堆焊 、 层
机械 焊
：
Ｇ Ｔ Ａｗ 管端定位 胀接＋
锻 件
妒 １ ５ ． ８ ８ × １ ． ３
４ 不锈钢锻件
不锈钢 ￣ ２ ０ × ２

提高管壳式换热器换热管与管板角接接头的焊接质量提高管壳式换热nl[1lJ一-●换热管与管板角接接头的焊接质量赵淑珍山东省特种设备检验研究院菏泽分院管壳式换热器失效的主要模式是管束的泄漏,换热管与管板的角接接头的泄漏在换热器失效事故中占有相当大的比例.换热管与管板的连接方式多为强度焊,胀焊两种,换热管与管板的焊接质量在很大程度上决定了换热器的制造质量.本文结合在换热器制造监检中出现的问题,就影响换热管与管板角接接头焊接质量的因素和改进措施谈一点看法.1泄漏产生的原因1.1制造因素1)换热管与管板的焊接接头结构如图1所示,GB151附录B规定值不得小于换热管管壁厚的1.4倍.如过长无法将管头全部熔人焊缝中,进而造成管壁烧穿;同时管端与管板连接处,因管壁较薄,管孔开的坡口较小,坡口深度较小,焊缝承载能力会下降,使用中易因焊缝薄弱而造成拉脱力超标,运行中遇介质腐蚀等条件时极易出现泄漏.2)由于管板厚度较大,孔桥值较小,加上焊接时产生的局部高温及不均匀塑性变形,会导致焊缝冷却到常温后在焊接接头中产生残余应力,同时因管板侧厚度影响,焊缝及热影响区冷却速度较大,易产生淬硬组织,焊接残余应力和淬硬组织主要存在于管板侧.3)换热管壁厚较小,焊接时在850℃～1500℃之间停留时间较长,晶粒易粗大,常出现魏氏组织,这种组织使其力学性能和冲击值下降.由于焊缝金属及热影响区内部组织与基本金属有一定差别,焊缝处金属抗腐蚀性能会下降,在接触介质时,因介质的腐蚀会导致焊缝底部金属出现沟形微缝.在换热器介质冷热交换频繁的工况下,应力集中达到一定值时,微缝会不断扩展以致泄漏.45.’作不充分.焊前没有认真清除换热管管端,管板表面及管孔的铁锈,氧化皮,水分,油污等,焊接时极易在电弧作用下产生有害气体.在焊缝中产生气孔,夹渣,未熔合等缺陷,同时使焊缝中氢含量增高.5)焊工操作水平低或执行纪律不严,焊接接头存在咬边,夹渣,气孔,未熔合,裂纹等缺陷.6)在生产过程中,只注重A,B类焊缝的检验,对换热管与管板组成C类焊缝重视不足,以致出现漏检,使不合格的焊缝以合格焊缝而出厂.1.2生产工艺因素1.2.1温差应力管壳式换热器的特点是冷热两种介质分别在管程与壳程流动,通过换热管管壁进行传热.壳体和管束工作温度不同,必然在轴向问产生不相等的热膨胀伸长量.特别是固定管板换热器,其换热管与壳体通过管板连为一体,二者之间不能相对位移,这种拘束必然在管程和壳程内部产生较大的温差应力.温差应力是换热器承受的主要应力之一,换热器开停车变换频繁,介质冷热交换频繁,温差应力的方向也随之变换频繁,当换热管与管板角接头焊缝中存在夹渣,未熔合,气孔,咬边等缺陷时,这些缺陷在温差应力作用下就会发展,造成换热器管束泄漏.1.2.2管束振动一般来说,所用换热器的管子都会有某种程度的振动,当壳程流速增大和折流板间距增大,或者管内介质流速达到一定值时,就有可能发生流体流动诱发的振动,当换热管与管板角接头焊缝中存有夹渣,未熔合,气孔,咬边等缺陷时,这些缺陷就会在振动之间发展,从而造成换热器管束的泄漏1.2.3间隙腐蚀换热器管板孔壁与换热器外壁之间存在缝隙,缝隙内的介质处于流动状态.开始时,氧去极化腐蚀在缝内外均匀进行,因缝外介质处于滞留状态,缝内的氧气在消耗殆尽后难以得到及时补充,而缝内的氧化反应还在继续进行,此时,缝内外构成了宏观的氧浓度差电池,缝内成为阳极,由于电池具有大阴极4~111极的特性,故腐蚀电流较缝内金属的腐蚀速度很快.另外,如果介质中含有氯化物,则氯化物的水解会使缝内介质酸化,pH值可降到3左右,更加快了阳极的溶解,阳极的加速溶解又引起更多的Cl一离子向缝隙内进入,导致缝内氯化物浓度不断增加,焊缝内介质酸化加剧,这样便形成了腐蚀自催化过程.间隙腐蚀破坏的部位常发生在管端附近,呈孔洞或裂纹状;最终造成管束的泄漏.2改进措施2.1选择合适焊接方法目前,焊条电弧焊仍然是换热器管与管板的主要焊接方法,由于焊条电弧焊是手工操作,人为因素影响较大,工艺参数难以稳定,特别是对焊接线能量,持续高温时间的把握不易控制,易使热影响区较宽, 焊接接头组织性能较差.另外由于焊工操作技能水平不稳定,极易使焊缝部位产生夹渣,未熔合,气孔,咬边等缺陷,为焊接接头泄漏创造了基本条件.建议应优先选用管与管板焊接专用的自动氩弧焊机,氩弧自动焊比焊条电弧焊接热影响区小,焊接接头机械强度得到了增强,克服了人为的因素,焊接缺陷产生率大大降低,减少了换热器换热管与管板焊接接头发生泄漏的机率.2.2管与板的连接采用胀焊并用的方法胀焊并用根据使用场合和具体要求不同,还可以分为强度胀加密封焊和贴胀加强度焊两种.胀焊并用通常用在对密封要求较高的场合,设计压力大于4MPa,设计温度大于300~C,操作过程承受振动或疲劳载荷,温度变化大的情况,即运行中温差应力比较大,载荷变化频繁,工作条件苛刻的情况.采用贴胀的方法可以有效消除换热管与管板之间的缝隙,防止缝隙腐蚀的发生.所以在设备制造过程中应当优先选用贴胀加强度焊的制造工艺.特别应指出的是,制造过程中应采用先焊后胀,这样的制造过程有以下的优点:1)贴胀前换热管与管板之间存在缝隙,有利于焊接过程中产生的气体从焊缝金属中逸出,降低焊缝产生焊接缺陷的机率.2)先焊后胀,避免了胀接后油脂产生焊接缺陷.3)胀接会使换热器管端材料发生塑性变形,先焊后胀有利于消除焊接残余应力.2.3采用合理焊接接头的结构型式换热管与管板角焊缝接头的型式及尺寸应符合GB151中5.8.3.2规定和要求:1)应确保管板缺口深度大于或等于2ram或换热管的壁厚值.2)换热管定位尺寸应要准确.3)其筒体下料尺寸要准确,并能保证筒体与管板对接间隙尺寸.4)组装后换热管管头伸出长度为2～2.5ram,偏长的药用砂轮打磨焊,偏短的要换掉.5)破15角度应在45～50.之间,不得偏小.6)在组装前应认真检查合格后方能施焊.雹筵0鬟鬻囊羹i遵{帽特种设备安垒l相料与焊接2.4做好焊前的准备工作焊前应按规定要求彻底清理换热管管端和管板,清理管孔内,外表面上的铁锈,氧化皮,油脂,水份等,符合要求后再进行施焊.因为铁锈,氧化皮中都会含有结晶水(mFeO+nilO),施焊时可以直接提供水份,而且能成为H,的直接来源,油脂是碳氢化合物,也是C和H的直接来源;而H,CO,HO等均不能溶于金属,在焊接时极易形成焊接气孔.2.5选用合适的焊接线能量在焊接时保证焊缝深度的前提下,尽可能采用小的焊接线能量,以减少在高温区停留时问及热影响的宽度,保证焊接接头的组织性能.2.6提高焊工操作技术水平焊工操作技术水平直接影响焊接缺陷产生的机率.施焊焊工应是按照TSGZ6002—2010特种设备焊接操作人员考核细则进行考核合格并取得相应((特种设备工作人员证的焊工,并应在有效期间内从事施焊工作.施焊时应严格按照评审合格的焊接工艺指导书进行,焊后应进行认真检验,确保焊接接头没有超标缺陷.3结论通过以上对换热器换热管与管板角接头泄漏缺陷产生原因的分析,认为只要选择合理的焊接接头型式及尺寸,焊前认真做好准备工作,确保符合要求;施焊过程严格按照焊接工艺施焊,并做好焊后检验工作,就能有效减少焊接接头在制造过程中形成缺陷的机率,提高焊缝金属的使用性能,大大改善焊接接头的焊接质量,把换热管与管板角接头发生泄漏的机率降到最低(收稿日期2011—09—02)关于公布第三批锅炉能效测试机构的公告根据国家质量监督检验检疫总局锅炉节能技术监督管理规程))的规定,为进一步推动锅炉能效测试工作,促进节能监管,国家质检总局对有关单位报送的锅炉能效测试机构申报资料进行了核查,现将确定的第三批锅炉定型产品能效测试机构名单(详见表1) 和在用工业锅炉能效测试机构名单(详见表2)予以公布.表1第三批锅炉定型产品能效测试机构名单序号机构名称l北京市特种设备检测中心2山西省锅炉压力容器监督检验所3内蒙古自治区锅炉压力容器检验所4厦门市特种设备检验检测院5重庆市特种设备质量安全检测中心6成都市特种设备检验院测试工作范围额定蒸发量小于35吨每小时(t/h)的蒸汽锅炉额定热功率小于46.~g瓦(Mw)的热水锅炉,有机热载体锅炉.表2第三批在用工业锅炉能效测试机构名单机构名称测试工作范围北京市计量检测科学研究院(北京市能源计量监测中心)北京市通州区节能监测站北京节能技术监测中心5北京市电子工业环保技安中心6唐山市特种设备监督检验所7赤峰市特种设备检验所8乌海市特种设备检验所9通辽市特种设备检验所lO兴安盟特种设备检验所11鄂尔多斯市衡宇检测有限责任公司12延边朝鲜族自治州特种设备检验中心13上海市质量监督检验技术研究院在用工业锅炉能效测14㈣上海菜.(由原上海市纺织工业能源利用监测站更名)艘岫l5厦门市特种设备检验检测院l6焦作市锅炉压力容器检验所.一河南省科学院能源研究所有限公司..(河南省节能及燃气具产品质量监督检验中心) i8广州市能源检测研究院l9佛山市特种设备能效测试研究院20成都市特种设备检验院2l宜宾市特种设备监督检验所22贵卅I省计量测试院(张墨新摘编自质检总局官网)。

换热器管板与换热管焊接常见质量问题的防止在化工生产设备中,换热器占很大比例,约占设备投资的20%～40%;换热为化工最基本的单元操作,换热器完好与否对化工生产影响巨大。

管壳式换热器因其结构坚固、适应性大、制造工艺成熟等优点成为主要化工换热设备。

换热器由于处于受压、介质有腐蚀性、流动磨蚀,尤其是固定管板换热器,还有温差应力,管板与换热管连接处极易泄漏,导致换热器失效。

目前,管板与换热管连接有3种方式:焊接、胀接、胀接加焊接。

胀接有长久历史,已积累丰富经验,对管板变形等影响小,但制造工艺复杂,承受压力波动、温度变化差,在常见管壳式换热器应用已逐渐减少。

胀接加焊接结构虽然克服胀接强度不够和焊接存在应力腐蚀、破裂等缺点,但制造工艺更加复杂,且在制造过程中胀接和焊接过程会相互影响,难控制制作质量,成本高,仅用于特殊使用要求场合。

而焊接因管板加工要求低,制造工艺简便,有较好紧密性,应用最为普遍。

1、管板与换热管焊接常存在问题笔者所在单位是一家主要生产氮肥、液氨、有机胺化工产品兼有压力容器设计制造公司,有很多数量自制管壳式换热器,以前常发生换热器泄漏,尤其介质为循环水等水和有机物混合物的碳钢换热器泄漏频繁,给生产带来很大损失。

经现场察看及与制造部门共同分析,主要原因是由于制造时容易忽视一些细节,管板与换热管焊接存在常见质量问题,其次水和有机物混合物有较强腐蚀也是促进因素。

1.1焊接长度不符合规定制造时管板加工坡口常偏小,例如普通换热管Φ19x2、Φ25x2国标规定I3须不小于2mm,Φ32x2.5以上不小于25mm,当壁厚增加还须适当增大。

而实际却达不到。

另外普通换热管Φ19x2、Φ25x2伸出长度l1不小于15mm,压力高工况时伸出长度l2加长为25mm;Φ32x25换热管伸出长度不小于25mm,压力高工况时伸出长度l2加强长达30mm。

而实际由于组装、下料控制不好等因素,甚至有些焊工焊接习惯原因,也经常达不到所要求尺寸。

换热器管子与管板连接接头技术研究0 引言在化工、石油、医药、原子能和核工业中，换热器的应用十分广泛，其类型与结构也很多。

其中管壳式换热器是最普遍使用的。

在管壳式换热器的设计、制造过程中，换热管与管板之间的连接问题直接影响工艺操作的正常进行，甚至迫使整个生产线停产。

因此，换热器管子与管板的接头型式的技术研究一直是国内外技术人员关注的焦点。

1 换热器换热管与管板常用连接方法换热管与管板的连接方法主要有胀接、焊接和胀焊并用。

1.1 胀接胀接是利用胀管器插入管口旋转，将穿入管板孔内的管端部胀大，使管子达到塑性变形，同时管板孔被胀大，产生弹性变形。

胀管器退出后，管板弹性恢复，管子与管板的接触表面产生很大的挤压力，使管子与管板牢固地结合在一起，达到既密封又能抗拉脱力两个目的。

管板上的管孔，有孔壁开槽和孔壁不开槽两种，如图1所示。

目前采用的胀管工艺主要有机械滚胀、液压胀接、爆炸胀接、橡胶胀接等。

胀接适用于无剧烈振动，无过大的温度变化，无严重的应力腐蚀的场合。

由于管子与管孔紧密贴合，可使管接头减少介质腐蚀，且能承受拉脱力。

1.2 焊接换热管和管板之间的焊接有端面焊接和内孔焊接两种结构类型。

端面焊接典型结构如图2所示。

管束与管板焊接连接的适用场合主要是： (1)管间距太小或薄管板无法采用胀接时； (2)热循环剧烈和温差较高时； (3)压力较高或连接紧密性有严格要求时。

它能保证焊接接头达到抗拉脱强度。

端面焊属于不完全熔焊，按其使用要求不同，其施焊深度分为：(1)强度焊接(保证换热管和管板之间的连接强度)； (2)密封焊接(仅在于起到密封作用)。

端面焊接接头具有焊接、外观检查与维修方便等优点，应用最为广泛。

但管子与管板之间存在间隙，在腐蚀性介质场合中使用，易产生间隙腐蚀。

1.3 胀焊接当温度和压力较高，且在热变形、热冲击、热腐蚀和流体压力的作用下，换热管与管板连接处极易被破坏，采用胀接或焊接均难以保证连接强度和密封性的要求。

换热器管子与管板胀接工艺分析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。

目前 采 用 的 胀 管 工 艺 主 要 有 和管 板 之 间 的连 接 强度 ） （） ； ２ 密
机械 滚胀 、液 压胀 接 、爆 炸胀 接 、 封焊 接 （ 在 于起到 密封 作 用 ） 仅 。
外技术 人员关 注 的焦 点 。
橡胶胀接等。
端 面 焊 接 接 头 具 有 焊 接 、外
圈 ２
（） ａ 圈１
（） ｂ
端 面 焊 属 于不 完 全 熔 焊 ，按
常 进行 ，甚 至 迫 使 整 个 生 产 线 停 产 。 因此 。换 热 器 管 子 与管 板 的
接 头 型式 的技 术 研 究 一 直 是 国 内
其 使 用 要 求 不 同 ．其 施 焊 深 度 分 为 ：（ ）强 度 焊 接 （ 证 换 热 管 １ 保
胀 接适 用 于 无 剧 烈 振 动 ．无 观 检 查 与 维 修 方 便 等 优 点 ，应 用 １ 换热器 换热 管与 管板 常 过 大 的温 度 变 化 。无 严 重 的应 力 最 为 广 泛 。但 管 子 与 管 板 之 间存 用 连 接方 法【 １ 】 闺
腐 蚀 的场 合 。 由 于管 子 与 管 孔 紧 在 间 隙 ，在 腐 蚀 性 介 质 场 合 中使 换 热 管 与 管 板 的连 接 方 法 主 要有胀 接 、焊接 和胀焊 并 用 。
少 管 板 翘 曲 ，利 于 管 板 密 封 的 可 缓 冲槽 ，这种 接 头加 工 成本 较高 。 高低 。国内 目前采用 比较多的接 靠性。 胀 焊连 接 按 胀 接 和 焊 接 要 求
不 同 。可分 为强度焊 ＋ 贴胀 、强 度
其 中 （ ） 型 管 板 接 头 处 开 有 坡 头 型式 是 （ ）和 （） ｂ ａ ｆ。
力 较 高 或 连 接 紧 密 性 有 严 格 要 求 以有 效 地 消 除应 力 腐 蚀 和 间 隙腐 时 。它 能 保 证 焊 接 接 头 达 到抗 拉 蚀 ．提 高 其 使 用 寿命 。另 外 胀 焊

管壳式换热器管子与管板连接技术介绍及质量分析管壳式换热器管子与管板接头连接一般采用胀接或焊接型式。

其中机械胀接由于优点多，操作简单，因此应用广泛，但在使用过程中容易产生泄漏、腐蚀和破损导致设备失效，本文主要介绍各类连接方法的优缺点，及如何提高连接质量。

标签：管壳式换热器；失效；连接形式；焊胀结合；机械胀接管壳式换热器是化工企业常用的设备之一，是目前应用最广泛的一种换热器。

换热器主要有壳体、管束、管板和封头等部分组成，管板为最核心部件，也是加工制作工期最长难度最大的部件。

在制造和使用过程中，如果在操作时连接处发生泄漏，将会导致两种流体混合，轻者损失热量与产品，重者将危及人与设备的安全。

因此把管板常规的几种连接形式进行分析比较，找出每一种形式优缺点，改进优化，达到既满足工程设计，同时满足加工制作方便的双重效果。

1 管壳式换热器管子与管板的连接方式1.1 胀接胀接是利用胀管器插入管口旋转，将穿入管板孔内的管端部胀大，使管子达到塑性变形，同时管板孔被胀大，产生弹性变形。

胀管器退出后，管板弹性恢复，管子与管板的接触表面产生很大的挤压力，使管子与管板牢固地结合在一起，达到既密封又能抗拉脱力两个目的。

1.2 焊接换热管和管板之间的焊接有端面焊接和内孔焊接两种结构类型。

端面焊接典型结构如图1所示。

1.3 焊接加胀接焊接加胀接根据加工条件可分为先焊后胀、先胀后焊，其优缺点如下：①先胀后焊制造工艺对管子和管板的清洁程度要求较高，否则极易产生制造缺陷。

而先焊后胀对管板和管子的清洁程度要求不高；②先胀后焊工艺其焊接对胀接有不利影响，易造成胀接部位松弛。

焊接时产生的气体不易排除，易出现焊缝缺陷，而先焊后胀可以根本上避免这种情况发生；③从焊缝质量和使用效果方面来看，先焊后胀工艺亦大大优于先胀后焊工艺。

1.4 新型胀接法①爆炸胀接法。

此法起源于60年代，在70年代得到广泛应用。

其原理是应用爆炸时的径向作用力达到胀紧；②液压胀接法。

术标准 审查等 ； 对于安 装质量 的监管主要 包括安装 作业流程 和 每 个安装环节 的质量控制 。只有不断加 强对 上述各个环节 的监
督管理 ， 才能保证机 电设备 的安装 质量 。 此外 ， 还应当做好 安装 现 场的安全 管理工 作 ，由于一些机 电设备安装 危险性较 高 ， 一 旦发生 安全事 故 ， 不仅 会影 响工程 进度 ， 而且 还会 造成 不必要 的经济损失 。因此 ， 除 了应 当做好 日常 的安全管理工 作之 外 ， 还
装和调整方 法 ， 借 此来抵消 设备安装过程 中累计的误差 。
免安全 事故发生。
（ ６ ） 设备试运行 检查 。当机 电设备安装完 毕并验收合格后 ，
此 时 设备需 要试运 行 ， 在这 一环 节 中 ， 应 当重点对 转轴 传动 装 置 进行检查 ， 确保 装置运 转灵活 、 可靠 ， 若 是在试运 行过程 中出
会产 生很 大 的温 差应 力， 伸 出管头 制造 的公司 ， 以往 在实 际生产和使用 中常发 现有很 多 自制管壳 冲 刷或热 流密度 非常 高时 ， 管头得 不到正 常冷 却 ， 在 高温高压 及温 差应力 共 同作用 式换热 器发 生泄漏 ，直 接增加 了生产成 本和售后 维修成本 ， 给 过 长 ， 使 公 司带来较 大的经济损 失 ， 后经分 析与改进 并采取相 应防范措 下 产生管端裂 纹，并逐渐 延伸至管板 焊接接头和 管板中去 ， 管 板焊接接头 产生裂纹 而泄漏 。 （ ２ ） 换热 管与管板孔之 间间隙 施， 该 问题 得到 了解 决， 并取 得较好 的效果 。
一般换热管与管板是先胀接后再通过焊接连接的如胀接工艺不到位管子外壁与管板孔之间存在一定的间隙换热器运行时间隙内的水容易过冷或沸腾长期下去会在该间隙内造成水垢沉淀水垢传热性能差造成管板焊接接接头在运行时的热量不能被及时带走温差应力分布不均匀管端焊缝就会在高温高压下形成裂纹并逐渐发展成管板裂纹