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(dòng)對(duì)焊口的損傷，避免間隙腐蝕，并且有比單純脹接或強(qiáng)度焊具有更高的強(qiáng)度和密封性，因而得到廣泛采用。
目前對(duì)常規(guī)的換熱管通常采用“貼脹強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)度脹接適用于設(shè)計(jì)壓力~<4MPa、設(shè)計(jì)溫度≤300℃、無(wú)劇烈振動(dòng)、無(wú)過(guò)大溫度變化及無(wú)應(yīng)力腐蝕的場(chǎng)合；強(qiáng)度焊接適用于振動(dòng)較小和無(wú)間隙腐蝕的場(chǎng)合；脹、焊并用適用于密封性能較高、承受振動(dòng)或疲勞載荷、有間隙腐蝕、采用復(fù)合管板的場(chǎng)合。由此可見(jiàn)，單純脹接或強(qiáng)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(jī)械脹接，由于對(duì)焊接裂紋、氣孔等敏感性很強(qiáng)的潤(rùn)滑油滲透進(jìn)入了這些間隙，焊接時(shí)產(chǎn)生缺陷的現(xiàn)象就更加嚴(yán)重。這些滲透進(jìn)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(jī)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(dòng)到管口的焊接部位。但是采用常規(guī)手工或機(jī)械控制的機(jī)械脹接無(wú)法達(dá)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(jī)脹接時(shí)可方便、均勻地實(shí)現(xiàn)貼脹要求。采用液袋式脹管機(jī)脹接時(shí)，為了使脹接結(jié)果達(dá)到理想效果，脹接前管子與管板孔的尺寸配合在設(shè)計(jì)制造上必須符合較為嚴(yán)格的要求。只有這樣對(duì)于常規(guī)設(shè)計(jì)的“貼脹強(qiáng)度焊”可采用先脹后焊的方式，而對(duì)特殊設(shè)計(jì)的“強(qiáng)度脹 強(qiáng)度焊”則可采用先貼脹，再?gòu)?qiáng)度焊，最后強(qiáng)度脹的方法。管子與管板脹接后，在管端應(yīng)留有15ram長(zhǎng)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(duì)脹接的影響，15ram的未脹管段與管板孔之間存在一個(gè)間隙。在焊接時(shí)，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(guó)外資料介紹，間隙腔內(nèi)壓力在焊接收口時(shí)可達(dá)到200～300MPa的超高壓狀態(tài)。間隙腔的高溫高壓氣體在外泄時(shí)對(duì)強(qiáng)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(jué)察的針孔。
2 先焊后脹 所以對(duì)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(wèn)題。當(dāng)管子與管板腔的間隙小到一定值后，脹接過(guò)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(yàn)時(shí)，管子拉斷了，焊口將不會(huì)拉脫。然而焊口承受切向剪力的能力相對(duì)較差，所以強(qiáng)度焊后，由于控制達(dá)不到要求，可能造成過(guò)脹失效或脹接對(duì)焊接接頭的損傷。在制造過(guò)程中，一臺(tái)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(shí)，管子中心線(xiàn)必須與管板管孔中心線(xiàn)相重合。當(dāng)間隙很小時(shí)，上端15mm的未脹管段將可以減輕脹接變形對(duì)焊接的影響。當(dāng)間隙較大時(shí)，由于管子的剛性較大，過(guò)大的脹接變形將越過(guò)15mm未脹區(qū)的緩沖而對(duì)焊接接頭產(chǎn)生損傷，甚至造成焊口脫焊。
