淺談?chuàng)Q熱器管口脹焊工藝

薛新星 王吉豪

【摘要】目前，換熱器的應用領域已經(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、高質量的生產方式，各個制造廠家也在不斷的摸索、改進。

【關鍵詞】換熱器 脹焊工藝

根據(jù)換熱器的形式及設計條件不同，管子與管板的連接方式無外乎：脹接、焊接及脹焊結合三種。脹接是國、內外目前最為常用的方法。隨著脹接技術的發(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中普遍應用，并發(fā)展成熟。而常規(guī)換熱器則通常采用“貼脹+強度焊”的模式，如重要的或使用條件苛刻的換熱器則需要采用“強度脹+密封焊”的模式。脹、焊并用結構，需按脹接與焊接在生產工序中的先后次序，可分為：先脹后焊和先焊后脹兩種情況。

在GB151-1999中規(guī)定：強度脹接適應于設計壓力≤4MPa、設計溫度≤300℃、操作中無劇烈振動、無過大的溫度變化及無明顯的應力腐蝕的條件；強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、采用復合管板的場合。因此，單純的脹接或者強度焊接的運用是有條件限制的。脹焊并用，由于能有效的應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度焊接具有更高的強度及密封性，并得到廣泛的應用。

針對脹焊的兩種情況，經(jīng)過反復的生產實踐，總結出幾個關鍵控制點：

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)質檢員檢驗合格的管板毛胚進行加工，當管板按上述公差開孔完畢后，需要對逐個管孔進行倒角處理，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 預處理

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

（2）穿管前，應嚴格去除換熱管外部及管板孔內部的油污、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)已被廣泛應用于生產。因其使用范圍較廣，針對此類脹接方式進行分析。

液壓脹管：利用液體壓力作用于換熱管內表面，使之產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力使管子與管板達到緊密連接。

當穿管工序結束后，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生油污及鐵屑等，嚴重者甚至滲透至管板孔間隙內，無法進行清除，導致后續(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。

鑒于我國國情，換熱器的原材料及生產工藝等，都未達到其應有的水平，導致?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)化產品結構、優(yōu)化生產工藝、提高產品質量、提高產品附加值、降低生產成本等措施，才能在市場中立足。

希望通過以上幾個方面的描述，并結合各廠的實際情況，對現(xiàn)行的生產工藝及生產方式進行相對應的調整，達到預期的目標。

參考文獻

[1] GB151-1999 管殼式換熱器

[2] YZJ-350D液袋式液壓脹管機說明書