薛新星 王吉豪

【摘要】目前，換熱器的應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)非常廣泛，而換熱管與管板的連接是管殼式換熱器生產(chǎn)的一個重要的工序之一。這個工序耗時耗力，也是故障頻發(fā)的部位。因此，需要高效率、高質(zhì)量的生產(chǎn)方式，各個制造廠家也在不斷的摸索、改進(jìn)。

【關(guān)鍵詞】換熱器 脹焊工藝

根據(jù)換熱器的形式及設(shè)計條件不同，管子與管板的連接方式無外乎：脹接、焊接及脹焊結(jié)合三種。脹接是國、內(nèi)外目前最為常用的方法。隨著脹接技術(shù)的發(fā)展：滾柱脹管、爆炸脹管及液壓、液袋和橡膠脹管等新工藝相繼出現(xiàn)，由于脹接能承受較高的壓力，這些脹接形式各適應(yīng)于不同形式的材料，特別針對那些可焊性差及密封要求不高的情況。以上幾種脹接形式已在生產(chǎn)中普遍應(yīng)用，并發(fā)展成熟。而常規(guī)換熱器則通常采用“貼脹+強(qiáng)度焊”的模式，如重要的或使用條件苛刻的換熱器則需要采用“強(qiáng)度脹+密封焊”的模式。脹、焊并用結(jié)構(gòu)，需按脹接與焊接在生產(chǎn)工序中的先后次序，可分為：先脹后焊和先焊后脹兩種情況。

在GB151-1999中規(guī)定：強(qiáng)度脹接適應(yīng)于設(shè)計壓力≤4MPa、設(shè)計溫度≤300℃、操作中無劇烈振動、無過大的溫度變化及無明顯的應(yīng)力腐蝕的條件；強(qiáng)度焊不適用于振動較大及有間隙腐蝕的場合；脹、焊并用適用于密封性能要求較高、承受振動或疲勞載荷、有間隙腐蝕、采用復(fù)合管板的場合。因此，單純的脹接或者強(qiáng)度焊接的運(yùn)用是有條件限制的。脹焊并用，由于能有效的應(yīng)對管束的振動對焊接部位的損傷，也有效的避免了間隙腐蝕，且比單純的脹接或者強(qiáng)度焊接具有更高的強(qiáng)度及密封性，并得到廣泛的應(yīng)用。

針對脹焊的兩種情況，經(jīng)過反復(fù)的生產(chǎn)實踐，總結(jié)出幾個關(guān)鍵控制點：

1 合理控制管板孔的開孔間隙

現(xiàn)各制造廠常用的脹接方式：薄壁換熱管采用手持脹管器，稍厚一點換熱管采用液壓漲等，都能滿足各廠的生產(chǎn)需要。需要注意的是，管板的開孔尺寸及各管孔的倒角問題，各廠有各廠的執(zhí)行工藝。經(jīng)過我廠反復(fù)實踐得出：換熱管與管板孔間隙的尺寸公差控制在0.3±0.05mm為最佳開孔尺寸。

在經(jīng)質(zhì)檢員檢驗合格的管板毛胚進(jìn)行加工，當(dāng)管板按上述公差開孔完畢后，需要對逐個管孔進(jìn)行倒角處理，倒角尺寸為1X45°，去除毛刺，我廠采用自主研發(fā)的倒角小車（專利號：2012100579509）進(jìn)行倒角，倒角尺寸可控，且效率極高，穿管工序的廢品率得到了極好的控制，生產(chǎn)效率也得到了極大的提高。

脹管時，脹桿的外徑與換熱管的內(nèi)徑尺寸公差，也控制在0.3±0.05mm。如此，即可保證此道工序的整體合格率達(dá)到98%以上。

2 換熱管

2.1 原材料

（1）每臺套換熱器的換熱管，盡量采用同爐或同批次原料；

（2）測量每根換熱管的壁厚偏差不超過±0.2mm，最大管外徑偏差差±0.15mm。

以上兩個方面可以保證，在脹管參數(shù)保持不變的前提下，得到穩(wěn)定的漲管率。

2.2 預(yù)處理

（1）換熱管在使用前，需要進(jìn)行齊頭處理，并保證一次性切割、換熱管兩端無變形。

（2）穿管前，應(yīng)嚴(yán)格去除換熱管外部及管板孔內(nèi)部的油污、銹渣及毛刺等雜物。以確保在脹接及焊接過程中對換熱管造成損傷或夾渣。

3 先焊后脹

液壓脹接是近幾年來發(fā)展較快的一種脹接方式，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)。因其使用范圍較廣，針對此類脹接方式進(jìn)行分析。

液壓脹管：利用液體壓力作用于換熱管內(nèi)表面，使之產(chǎn)生大的塑性變形并與管板孔接觸，依靠卸除壓力后的殘余應(yīng)力使管子與管板達(dá)到緊密連接。

當(dāng)穿管工序結(jié)束后，需要考慮脹、焊的先后順序問題，如：先脹管，則在脹管過程中會或多或少產(chǎn)生油污及鐵屑等，嚴(yán)重者甚至滲透至管板孔間隙內(nèi)，無法進(jìn)行清除，導(dǎo)致后續(xù)的焊接會出現(xiàn)氣孔、未焊透及裂紋等一系列問題。

而先焊接則不會出現(xiàn)此類情況（脹管圖如下），因管口的焊接接頭承受軸向力的能力是非常大的，即便密封焊，焊接接頭在做靜態(tài)拉脫試驗時，管子拉斷了，焊口連接的位置也不會出現(xiàn)脫焊。當(dāng)然每一種方式都有其弊端，此方式對控制換熱管與管板孔的精度及其配合要求較高。

經(jīng)過以上縝密的計算，確保脹接系數(shù)在要求的范圍內(nèi)。

鑒于我國國情，換熱器的原材料及生產(chǎn)工藝等，都未達(dá)到其應(yīng)有的水平，導(dǎo)致?lián)Q熱器的使用壽命及附加值都相對較低，在激烈的市場競爭中，只有優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、優(yōu)化生產(chǎn)工藝、提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高產(chǎn)品附加值、降低生產(chǎn)成本等措施，才能在市場中立足。

希望通過以上幾個方面的描述，并結(jié)合各廠的實際情況，對現(xiàn)行的生產(chǎn)工藝及生產(chǎn)方式進(jìn)行相對應(yīng)的調(diào)整，達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

[1] GB151-1999 管殼式換熱器

[2] YZJ-350D液袋式液壓脹管機(jī)說明書