シェルアンドチューブ熱交換器の熱交換器チューブと管板を接続するプロセス

熱交換器は、材料間の高温流体の熱の一部を低温流体に伝達する熱伝達装置であり、人々の日常生活や石油、化学、電力、製薬、原子力、原子力産業などで幅広い用途に使用されています。ヒーター、コンデンサー、クーラーなどの独立した機器として使用できます。また、化学装置の熱交換器など、プロセス装置の一部としても使用できます。
特にエネルギー消費量の多い化学産業においては、化学品製造における熱交換・移送工程の熱交換器は化学品製造装置全体の中でもかなりの割合を占める不可欠な装置です。
熱交換器の機能は、一方では特定の温度で必要な媒体の工業プロセスを確保することであり、他方では、主要機器のエネルギー利用率を向上させることでもあります。その構造形式に応じて、プレート熱交換器、フローティングヘッド型熱交換器、固定管プレート熱交換器、U字管熱交換器などがあります。プレート熱交換器に加えて、残りのタイプはシェルアンドチューブ熱交換器です。
シェルアンドチューブ熱交換器は、単位体積あたりの伝熱面積が大きく、伝熱効果が良好であると同時に、固体構造、適応性、成熟した製造プロセスなどの利点を備えており、最も一般的に使用されています。典型的な熱交換器。
熱交換器チューブとチューブプレート接続におけるシェルアンドチューブ熱交換器
シェルアンドチューブ熱交換器では、熱交換器のチューブとチューブプレートは、熱交換器のチューブコースとシェルコースの間の唯一の障壁であり、熱交換器のチューブとチューブプレート間の構造と接続の品質が熱交換器の品質を決定します。耐用年数は、熱交換器の製造プロセスが重要なリンクです。
熱交換器の損傷や故障のほとんどは、熱交換器のチューブとチューブプレートの接続部分で発生します。その接続継手の品質は、化学機器や設備の安全性と信頼性にも直接影響します。そのため、シェルアンドチューブ熱交換器の熱交換器チューブの場合は、管板接続工程は、最も重要な制御リンクにおける熱交換器製造の品質保証システムとなっています。現在、熱交換器の製造プロセスでは、熱交換器のチューブとチューブプレートの接続は主に溶接、拡張、拡張および溶接、接着および拡張などの方法で行われます。

1.溶接
熱交換器のチューブとチューブプレートの溶接接続は、チューブプレートの加工要件が低いため、製造プロセスが簡単で、より良いシールがあり、溶接、外観検査、メンテナンスが非常に便利で、現在はシェルアンドチューブ熱交換器です。熱交換器のチューブとチューブプレートの接続で、最も広く使用されている接続方法です。溶接接続を使用する場合、溶接接続部のシールと溶接部の引張強度を確保し、熱交換器のチューブと管板接続部のシール溶接部のシールを確保する必要があります。溶接強度の限界のため、隙間のない小さな腐食の場合の振動のみに適用されます。
溶接接続では、熱交換器チューブ間の距離が近すぎてはならず、熱の影響を受けるため、溶接品質を確保するのが容易ではありませんが、熱交換器間の溶接応力を軽減するために、パイプ端は一定の距離を残す必要があります。お互い。チューブプレートから伸びる熱交換器チューブの長さは、有効支持容量を確保するために指定された要件を満たしている必要があります。溶接方法は、熱交換器のパイプや管板の材質に応じて、溶接棒アーク溶接、TIG溶接、CO2溶接などの方法で溶接できます。熱交換器のパイプとチューブプレート間の熱交換器の接続には、設計圧力、高い設計温度、温度変化などの熱交換器の高い要件があり、交流負荷の影響を受ける熱交換器、細いチューブとプレートの熱交換器などを使用する必要があります。 TIG溶接を使用しました。
従来の溶接接続方法では、チューブとチューブプレートの穴の間に隙間が存在するため、隙間腐食や過熱が発生しやすく、溶接接合部に発生する熱応力により応力腐食や損傷が発生する可能性があり、熱交換器の故障。現在、国内の原子力産業、電力産業などの熱交換器を使用する産業では、熱交換器の管と管板の接続にボア溶接技術が使用され始めており、この接続方法は、熱交換器の管と管板の端部を溶接します。管束穴溶接、完全溶け込み形状の使用、溶接ギャップの端部の排除により、耐隙間腐食性と耐応力腐食性が向上します。耐振動疲労強度が高く、高温高圧に耐えることができ、溶接継手の機械的特性が優れています。接合部は内部の非破壊探傷が可能であり、溶接部の内部品質を制御できるため、溶接部の信頼性が向上します。しかし、インナーホール溶接技術の組み立てはより難しく、溶接技術に対する要求が高く、製造と検査が複雑で、製造コストが比較的高くなります。熱交換器の高温、高圧、大規模開発に伴い、その製造品質に対する要求はますます高くなり、ボア溶接技術はより広く使用されるようになります。

2. 拡張
拡張は、伝統的な熱交換器のチューブとチューブプレートの接続方法であり、拡張器具を使用してチューブプレートとチューブを弾塑性変形させて密着させ、強固な接続を形成し、シールと引き抜き抵抗の両方を達成します。熱交換器の製造工程において、膨張は、激しい振動、過度の温度変化、深刻な応力腐食がない状況に適しています。
現在使用されている拡張プロセスは、主に機械圧延拡張と油圧拡張です。機械的なローリング拡張の拡張は均一ではなく、一度チューブとチューブプレートの接続が失敗すると、拡張チューブを使用して修理するのは非常に困難です。コンピューター制御の操作による液体バッグの油圧拡張の使用は、高精度であり、機械的拡張よりも均一な程度の気密性、接続性、信頼性の高い拡張を保証できます。ただし、加工精度の要件は厳しく、密な接合部の拡張を確実に成功させるにはある程度の困難があり、拡張修復の失敗もさらに困難になります。
3. 拡張と溶接
温度と圧力が高く、熱変形、熱衝撃、熱腐食、流体圧力などにより、熱交換器のチューブとチューブプレートの接続は非常に損傷しやすく、拡張や溶接を使用して接続強度を確保することは困難です。およびシーリング要件。現在広く使用されているのは、拡張溶接法です。拡張溶接構造は、溶接部のビーム振動損傷を効果的に減衰し、応力腐食や隙間腐食を効果的に排除し、継手の疲労耐性を向上させます。これにより、熱交換器の寿命が向上し、単純な拡張や強度溶接よりも高い強度とシールが得られます。通常の熱交換器は通常「密着膨張％強度溶接」の形で使用されます。一方、熱交換器の過酷な条件で使用するには、「強度膨張％シール溶接」形式の使用が必要です。拡張と溶接は、工程順序に従って、溶接後の最初の拡張と最初の拡張後の溶接の 2 種類に分けることができます。
(1) 溶接後の最初の膨張 使用した潤滑油の膨張が継手隙間に浸透し、溶接割れや気孔などの影響を強く受けるため、溶接欠陥現象がより深刻になります。これらのオイルの隙間への侵入はきれいに除去するのが難しいため、溶接後の最初の拡張、機械的拡張の方法では使用しないでください。ペースト膨張の使用は耐圧性ではありませんが、管と管板の管穴の間の隙間をなくすことができるため、管口の溶接部分への管束の振動を効果的に減衰させることができます。
しかし、従来の手動または機械的な膨張方法制御の使用では、均一な膨張要件を達成することはできません。液体バッグ膨張方法によるコンピュータ制御の膨張圧力の使用は、膨張要件を達成するのに便利で均一です。溶接では、高温の溶融金属の影響により、ギャップガスが加熱されて急速に膨張し、これらの高温高圧のガスが漏れるとシール性能の強度や膨張に何らかの損傷を与えます。
（2）最初に溶接し、次に最初の溶接のために拡張し、その後拡張するプロセスの主な問題は、チューブとチューブプレートの穴の精度とその調整を制御することです。チューブとチューブプレートの穴の間の隙間が一定の値まで小さい場合、拡張プロセスによって溶接継手の品質が損傷されることはありません。しかし、溶接開口部のせん断力に対する耐性は比較的低いため、溶接強度の管理が要件を満たしていない場合、過膨張破壊や溶接継手の膨張損傷が発生する可能性があります。
製造工程上、伝熱管の外径と管板の管穴との間には大きな隙間があり、各伝熱管の外径と管板の管穴の軸方向の隙間は均一ではない。溶接が完了した拡張時には、継手の品質を確保するために、管の中心線が管プレートの穴の中心線と一致する必要があります。ギャップが大きい場合、管の剛性により、過度の拡張変形により損傷が生じます。溶接接合部のはんだが剥がれる可能性があります。
4. 接着剤と伸縮継手
接着および拡張プロセスは、熱交換器接続における熱交換器チューブとチューブプレートの漏れや漏れの問題を解決するのに役立ちます。接着剤の正しい選択の作業条件に従って接着することが重要です。プロセスの実装プロセスでは、熱交換器の構造とサイズを組み合わせて、硬化圧力、硬化温度、膨張力などを含む適切なプロセスパラメータを選択する必要があり、生産プロセスでは厳密に制御されます。このプロセスはシンプルで、実装が簡単で、信頼性が高く、企業の実際の使用において認識されており、プロモーションの価値があります。
(1) シェルアンドチューブ熱交換器における熱交換器のチューブとチューブプレートの接続方法では、従来の溶接や拡張だけでは接続強度とシールの要件を確保することが困難です。
(2) 膨張溶接法により、伝熱管と管板との接合部の強度とシール性を確保し、熱交換器の寿命を向上させることができます。
(3) 接着して拡張する方法は、伝熱管と管板を接続する際の漏れや浸透の問題を解決するのに役立ち、プロセスが簡単で簡単で確実です。
(4) 全溶け込み溶接法として、内孔溶接技術は、隙間腐食や応力腐食に対する耐性、振動疲労強度、溶接継手の機械的特性に優れています。溶接継手の内部品質を制御できるため、溶接継手の信頼性が向上し、そもそもハイエンド製品への普及と適用に適しています。