换热器管板与管子的连接方法与原理
固定管板换热器工作原理
固定管板换热器工作原理固定管板换热器是一种常用的换热设备，广泛应用于化工、石化、电力、冶金等领域。
它主要用于液体与蒸汽、液体与液体之间的热量传递，具有换热效率高、结构紧凑、操作简便等特点。
本文将从固定管板换热器的工作原理、结构特点、应用领域等方面进行详细介绍。
一、固定管板换热器的工作原理1. 热量传递原理固定管板换热器的主要作用是通过管内介质与管外介质之间的对流传热来完成热量交换。
通常情况下，热源介质（例如蒸汽）通过管内，被冷却介质（例如水或其他液体）包围在管外，通过管板将热源介质和冷却介质分开，使得两种介质之间的热量传递得以实现。
2. 流体动力学原理当热源介质进入固定管板换热器的管内时，经过管道布局设计，介质将产生一定的流体动力学效应，通过管道快速流动，从而增加对流传热的效率。
管外介质也在与管内介质相对应的管道内流动，通过管板和管束的布置，使得两者之间的热量传递得以最大程度地实现。
3. 热平衡原理在固定管板换热器内部，热源介质和冷却介质之间的热量传递是在管道内部完成的，热源介质在管内释放热量，而冷却介质则在管外吸收热量，通过热量传递的过程，使得两种介质的温度逐渐趋于平衡，从而实现热能的转化和利用。
二、固定管板换热器的结构特点1. 管束结构固定管板换热器的核心部件是管束，它由众多平行排列的管子组成，通常采用不锈钢、碳钢等材质制成。
管束的结构在换热过程中起着至关重要的作用，可以有效地增加管内流体的传热效率。
2. 管板设计固定管板换热器上设有管板，用于分隔管子内外的介质，同时也用于支撑管束，确保管子的位置保持稳定。
管板的设计可以根据具体的工艺要求进行调整，以满足不同介质之间的热量传递需求。
3. 设备外壳固定管板换热器的外壳通常采用钢制或合金制材质，具有较强的耐压和耐腐蚀性能。
外壳的结构设计能够有效地保护内部管束和管板，同时也能够降低设备的泄漏风险，确保设备的安全运行。
4. 清洗维护方便固定管板换热器的结构设计使得设备的清洗和维护变得更加便捷，可以通过拆卸管板和管束等部件，进行设备内部的清洗和维护工作，从而保证设备的换热效率和使用寿命。
换热器管子与管板的5种连接结构形式
换热器管子与管板的5种连接结构形式管子与管板的连接，在管壳式换热器的设计中，是一个比较重要的结构部分。
它不仅加工工作量大，而且必须使每一个连接处在设备的运行中，保证介质无泄漏及承受介质压力能力。
对于管子与管板的连接结构形式，主要有以下三种，（1）胀接, （2）焊接，（3）胀焊结合。
这几种形式除本身结构所固有的特点外, 在加工中，对生产条件，操作技术都有一定的关系。
Ol胀接用于管壳之间介质渗漏不会引起不良后果的情况下，胀接结构简单，管子修补容易。
由于胀接管端处在胀接时产生塑性变形，存在着残余应力，随着温度的上升，残余应力逐渐消失，这样使管端处降低密封和结合力的作用。
所以此胀接结构，受到压力和温度的一定限制。
一般适用压力P0≤4MPa,管端处残余应力消失的极限温度，随材料不同而异，对碳钢、低合金钢当操作压力不高时，其操作温度可用到300°Co为了提高胀管质量，管板材料的硬度要求高于管子端的硬度, 这样才能保证胀接强度和紧密性。
对于结合面的粗糙度，管孔与管子间的孔隙大小，对胀管质量也有一定的影响，如结合面粗糙，可以产生较大的摩擦力，胀接后不易拉脱，若太光滑则易拉脱，但不易产生泄漏，一般粗糙度要求为Ral2.5o为了保证结合面不产生泄漏现象，在结合面上不允许存在纵向的槽痕。
期炸既接管孔有光孔和带环形槽孔两种，管孔的形式和胀接强度有关，在胀口所受拉脱力较小时，可采用光孔，在拉脱力较大时可采用带环形槽的结构。
光孔结构用于物料性质较好的换热器，胀管深度为管板厚度减3mm,当管板厚度大于50m∏b胀接深度e一般取50 mm,管端伸出长度2~3 mmo 当胀接时，将管端胀成圆锥形，由于翻边的作用，可使管子与管板结合得更为牢固，抗拉脱力的能力更高。
当管束承受压应力时，则不采用翻边的结构形式。
管孔开槽的目的，与管口翻边相似，主要是提高抗拉脱力及增强密封性。
其结构形式是在管孔中开一环形小槽，槽深一般为0.4~0∙5 mm,当胀管时，管子材料被挤入槽内，所以介质不易外泄。
管壳式换热器胀管工艺
1 胀管工艺规程编制审核2管子与管板“焊、胀”连接工艺一、原理及适用条件本工艺的实施步骤是焊-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。
本工艺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16100mm材质为碳钢者就符合GB150-98第二章2.2条的规定若采用16Mn时就分别符合GB3247—88和GBI51—99中的有关规定换热管束应符合GB8163、GB9948-88、GB6479-86、GB5310-85的规定。
二、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。
2换热管的允许偏差应符合表1-1要求。
3管孔表面粗糙度Ra不大于12.5μm表面不允许纵向或螺旋状刻痕。
管孔壁面不得有毛刺、铁屑、油污。
4管孔的直径允许偏差应符合表1-2规定。
3 换热管的允许偏差表1-1 Ⅰ级换热器Ⅱ级换热器材料标准外径×厚度mm 外径偏差mm ?诤衿 頼m 外径偏差mm 壁厚偏差mm19×2 25×2 25×2.5 ±0.2 ±0.4 32×3 38×3 45×3 ±0.3 12 10 ±0.45 15 10 碳钢GB8163-87 57×3.5 ±0.8 ±10 ±1 12 10 抽查区域应不小于管板中心角60。
固定管板式换热器工作原理
固定管板式换热器工作原理固定管板式换热器是一种常见的换热设备，广泛应用于化工、石油、电力、制药等工业领域。
它通过管道中的流体与外界介质之间的换热，将热量传递到管道中的流体中，以实现物料的加热或冷却。
下面我们将详细介绍固定管板式换热器的工作原理及其结构特点。
一、固定管板式换热器的工作原理固定管板式换热器是通过管道中的流体与流经管道外表面的介质之间的热量传递实现热交换的设备。
其工作原理主要包括传热传质原理和流体动力学原理两个方面。
1. 传热传质原理固定管板式换热器的传热传质主要通过管道中的流体和管子外表面的介质之间的热量传递来实现。
当热源流体从入口流入换热器，流体中的热量会通过管壁传递到外部的介质中，实现热量的传递。
冷却介质也会流经管子的外表面，吸收热量，以实现冷却或加热的目的。
2. 流体动力学原理流体在换热器中流动时，会形成流场，其流动状态会影响热传递效率。
通过设计合理的管板结构和流体分布方式，可以优化流场，使流体在换热器内部均匀流动，从而提高换热效率。
固定管板式换热器通过流体与介质之间的热量传递和优化流动状态，实现热量的传递和能源的有效利用。
二、固定管板式换热器的结构特点固定管板式换热器具有以下几个显著的结构特点：1. 管板结构合理固定管板式换热器中的管板结构设计合理，能够保证管道布置合理，使流体与介质之间的热量传递效率最大化。
2. 热交换效率高相比其他类型的换热器，固定管板式换热器能够实现高效的热量传递，热交换效率高，能够满足工业生产对换热效率的要求。
3. 维护方便固定管板式换热器的结构简单，维护方便，能够降低维护成本和维护难度。
4. 适用范围广泛固定管板式换热器可以适用于各种介质的热交换，包括液体、气体等不同形式的流体，适用范围广泛，适合不同的工业应用。
固定管板式换热器具有结构合理、热交换效率高、维护方便和适用范围广泛等特点，是一种非常重要的工业换热设备。
通过对其工作原理和结构特点的深入了解，可以更好地应用于工业生产实践中，提高生产效率和资源利用率。
换热器管子和管板焊接接头浅见分析
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。
换热器管子与管板焊接方法
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6.32、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？。
列管式换热器的典型制造工艺
的圆度 线 度 Dmax-Dmin
•
线
DN
• 要求更<
表 2- 23。
<4.5mm
1格000)。L 且对壳•体的内<
<6mm
差 00 )L 同 一断面上的直径差列于
表2 - 2 3
壳体同一断面上的直径差
壳体内径过大或圆度误差会引起壳程介质短路而降低换热效率 。壳体的直线 度误差会影响管束的抽装 ，对其要求列于表 2-24。
表 2-24 壳体的直线度要求
2. 管板
管板的作用是固定管子的。一般采用 Q235、20等碳素钢和16Mn、15MnV 等低合 金钢制作；可以用锻件或热轧厚钢板作坯料 ，当管板的厚度较大时 ，原则上使用锻 件 ， 因为钢板愈厚 ，其轧压比愈小 ，钢板内部缺陷存在的可能性愈大 。 管板是典型的群孔结构 ，单孔质量会影响管板的整体质量 ，所以孔加工方法的选择 至为重要 。群孔加工有下列方法：
2-26。
3. 折流板
下图为最常用的 20%DN 圆缺高度的弓形折流板，为保证加工精度和效率， 常将圆板 坯以 8～10 块为一叠进行钻孔和切削加工外圆 ，折流板孔的允许 偏差列于表 2-26。
4. 管子
换热器的管表面就是传热面积。常用管子外径 10~57 (mm)；其长度一 般用 2000 、 3000 、6000(mm)等 。管子应作下列试验： 以管子数的 5％ ，且 不少于 2 根作 力 、硬度 和扩口等抽样检验；进行水压试验（试验压力为 设计压力的(1.5 2)倍 ，合格者才可使用。
列管式换热器的典型制造工艺
制作人：Leo
1
目录
一、列管式换热器简介 1、壳体 2 、管板 3 、折流板 4 、管子
二、列管式换热器组装工艺 三、列管式换热器工艺流程
换热器管板与管子的连接方法与原理
换热器管板与管子的连
接方法与原理
WTD standardization office【WTD 5AB- WTDK 08- WTD 2C】
管板与换热管的连接方式主要胀接、焊接、胀焊结合。
胀接分强度胀和贴胀两种，胀接的方法主要有机械滚胀法、液压胀管、爆破胀管，胀接是利用电动或风动等动力使心轴旋转并挤入管内迫使管子扩张产生塑性变形而与管板贴合，为了提高胀管的质量，管端材料的硬度应比管板低。
若单一使用胀接，一般使用条件为压力不超过
4MPa，温度不超过350℃。
带槽孔的结构用于抗拉脱能力与密封性要求高的场合，管板中开的环形小槽深为～，管子材料被胀挤进槽内，可防止介质外泄，管板厚度小于30mm时，槽数为1，厚度大于30mm时，槽数为2。
液压胀、爆破胀具有劳动强度低、密封性能好，一般推荐在高温高压的工况下采用液压胀和爆破胀。
焊接分强度焊和密封焊两种，焊接加工简单、连接强度好，在高温高压时能保证连接处的紧密性与抗拉脱能力，管子与薄管板的固定更应采用焊接方法。
当连接处焊接之后，管板与管子中存在的残余热应力与应力集中，在运行时可能引起应力腐蚀与疲劳破坏，此外，管子与管板孔之间的间隙中存在的不流动的液体与间隙外的液体有着浓度上的差别，还容易产生间隙腐蚀，目前在工况要求较高的场合推荐采用内孔焊。
采用胀焊结合的方法，不仅能提高连接处的抗疲劳性能，还可消除应力腐蚀和间隙腐蚀，提高使用寿命。
采用强度胀+密封焊的结合方式，胀接承受拉脱力，焊接保证紧密性，采用强度焊+贴胀的结合方式，焊接承受拉脱力，胀接消除管子与管板间的间隙。
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管板与换热管的连接方式主要胀接、焊接、胀焊结合。
胀接分强度胀和贴胀两种，胀接的方法主要有机械滚胀法、液压胀管、爆破胀管，胀接是利用电动或风动等动力使心轴旋转并挤入管内迫使管子扩张产生塑性变形而与管板贴合，为了提高胀管的质量，管端材料的硬度应比管板低。
若单一使用胀接，一般使用条件为压力不超过4MPa，温度不超过350℃。
带槽孔的结构用于抗拉脱能力与密封性要求高的场合，管板中开的环形小槽深为0.4～0.5mm，管子材料被胀挤进槽内，可防止介质外泄，管板厚度小于30mm时，槽数为1，厚度大于30mm时，槽数为2。
液压胀、爆破胀具有劳动强度低、密封性能好，一般推荐在高温高压的工况下采用液压胀和爆破胀。
焊接分强度焊和密封焊两种，焊接加工简单、连接强度好，在高温高压时能保证连接处的紧密性与抗拉脱能力，管子与薄管板的固定更应采用焊接方法。
当连接处焊接之后，管板与管子中存在的残余热应力与应力集中，在运行时可能引起应力腐蚀与疲劳破坏，此外，管子与管板孔之间的间隙中存在的不流动的液体与间隙外的液体有着浓度上的差别，还容易产生间隙腐蚀，目前在工况要求较高的场合推荐采用内孔焊。
采用胀焊结合的方法，不仅能提高连接处的抗疲劳性能，还可消除应力腐蚀和间隙腐蚀，提高使用寿命。
采用强度胀+密封焊的结合方式，胀接承受拉脱力，焊接保证紧密性，采用强度焊+贴胀的结合方式，焊接承受拉脱力，胀接消除管子与管板间的间隙。