換熱管脹焊并用連接的制造與淺談?chuàng)Q熱器管板
GBl5l—l999標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，脹、焊并用結(jié)構(gòu)由于能有效地阻尼管束振動對焊口的損傷，避免間隙腐蝕，并且有比單純脹接或強度焊具有更高的強度和密封性，因而得到廣泛采用。
目前對常規(guī)的換熱管通常采用“貼脹強度焊”的模式；而重要的或使用條件苛刻的換熱器則要求采用“強度脹 密封焊”的模式。脹、焊并用結(jié)構(gòu)按脹接與焊接在工序中的先后次序可分為先脹后焊和先焊后脹兩種。
強度脹接適用于設(shè)計壓力~<4MPa、設(shè)計溫度≤300℃、無劇烈振動、無過大溫度變化及無應(yīng)力腐蝕的場合；強度焊接適用于振動較小和無間隙腐蝕的場合；脹、焊并用適用于密封性能較高、承受振動或疲勞載荷、有間隙腐蝕、采用復(fù)合管板的場合。由此可見，單純脹接或強度焊接的連接方式使用條件是有限制的。
1 先脹后焊 目前通常采用的機械脹接，由于對焊接裂紋、氣孔等敏感性很強的潤滑油滲透進入了這些間隙，焊接時產(chǎn)生缺陷的現(xiàn)象就更加嚴(yán)重。這些滲透進入間隙的油污很難清除干凈，所以采用先脹后焊工藝，不宜采用機械脹的方式。由于貼脹是不耐壓的，但可以消除管子與管板管孔的間隙，所以能有效的阻尼管束振動到管口的焊接部位。但是采用常規(guī)手工或機械控制的機械脹接無法達到均勻的貼脹要求，而采用由電腦控制脹接壓力的液袋式脹管機脹接時可方便、均勻地實現(xiàn)貼脹要求。采用液袋式脹管機脹接時，為了使脹接結(jié)果達到理想效果，脹接前管子與管板孔的尺寸配合在設(shè)計制造上必須符合較為嚴(yán)格的要求。只有這樣對于常規(guī)設(shè)計的“貼脹強度焊”可采用先脹后焊的方式，而對特殊設(shè)計的“強度脹 強度焊”則可采用先貼脹，再強度焊，最后強度脹的方法。管子與管板脹接后，在管端應(yīng)留有15ram長的未脹管腔，以避免脹接應(yīng)力與焊接應(yīng)力的迭加，減少焊接應(yīng)力對脹接的影響，15ram的未脹管段與管板孔之間存在一個間隙。在焊接時，由于高溫熔化金屬的影響，間隙內(nèi)氣體被加熱而急劇膨脹。據(jù)國外資料介紹，間隙腔內(nèi)壓力在焊接收口時可達到200～300MPa的超高壓狀態(tài)。間隙腔的高溫高壓氣體在外泄時對強度脹的密封性能造成致命的損傷，且焊縫收口處亦將留下肉眼難以覺察的針孔。
2 先焊后脹 所以對于先焊后脹工藝，控制管子與管板孔的精度及其配合為首要的問題。當(dāng)管子與管板腔的間隙小到一定值后，脹接過程將不至于損傷到焊接接頭的質(zhì)量。有關(guān)資料顯示，管口的焊接接頭承受軸向力的能力是相當(dāng)大的，即使是密封焊，焊接接頭在做靜態(tài)拉脫試驗時，管子拉斷了，焊口將不會拉脫。然而焊口承受切向剪力的能力相對較差，所以強度焊后，由于控制達不到要求，可能造成過脹失效或脹接對焊接接頭的損傷。在制造過程中，一臺換熱器中有相當(dāng)數(shù)量的換熱管，其外徑與管板管孔孔徑之間存在著較大的間隙，且每根換熱管其外徑與管板管孔間隙沿軸向是不均勻的。當(dāng)焊接完成后脹接時，管子中心線必須與管板管孔中心線相重合。當(dāng)間隙很小時，上端15mm的未脹管段將可以減輕脹接變形對焊接的影響。當(dāng)間隙較大時，由于管子的剛性較大，過大的脹接變形將越過15mm未脹區(qū)的緩沖而對焊接接頭產(chǎn)生損傷，甚至造成焊口脫焊。
