管板與換熱管的連接形式有三種:脹接、焊接及脹焊并用。
(1)脹接適用范圍。脹接一般用于換熱管為碳素鋼,管板為碳素鋼或低合金鋼。GB15I規(guī)定,脹接連接可用于設(shè)計(jì)壓力小于等于4 MPa,設(shè)計(jì)溫度小于等于300℃,操作中應(yīng)無(wú)劇烈的震動(dòng),無(wú)過(guò)大的溫差變化及無(wú)嚴(yán)重的應(yīng)力腐蝕場(chǎng)合。脹接是利用脹管器使伸入管板孔內(nèi)的換熱管端部滾壓而擴(kuò)張,產(chǎn)生塑性變形,管徑增大,管頭完全貼合在管板孔壁上,并迫使管板產(chǎn)生彈性變形,當(dāng)脹管器撤除后,管板的彈性變形欲恢復(fù)原狀,而管端的塑性變形則不能恢復(fù),結(jié)果使管板把換熱管管端緊緊抱住,從而達(dá)到二者密封不漏和牢固連接的目的。
采用脹接連接應(yīng)符合以下要求:
①換熱管材料的硬度值一般須低于管板的硬度值;
②有應(yīng)力腐蝕時(shí),不應(yīng)采用管頭局部退火的方式來(lái)降低換熱管的硬度;
③外徑小于14 mm的換熱管與管板的連接,不宜采用脹接。
(2)焊接適用范圍。材料的可焊性允許時(shí),焊接連接可用于任何場(chǎng)合。GB151規(guī)定,焊接連接可用于設(shè)計(jì)壓力小于等于35 MPa,但不適用于有較大震動(dòng)及有間隙腐蝕的場(chǎng)合。
管板與換熱管采用焊接連接方法的優(yōu)缺點(diǎn)如下:
優(yōu)點(diǎn):
①在溫度、壓力較高或要求絕對(duì)不漏時(shí)采用焊接較為合適;
②焊接連接氣密性良好,承壓能力高;
③對(duì)管板孔加工要求低,施工方便,也可采用較薄的管板;
④焊接制造比較簡(jiǎn)便,尤其是在高溫下或者要求接頭絕對(duì)不漏以及管板為不易脹緊的不銹鋼材料時(shí)采用焊接比較可靠。
缺點(diǎn):
①由于焊縫處存在焊接應(yīng)力,易加速局部腐蝕;
②當(dāng)管壁和管板厚度相差較大時(shí),由于冷卻速度不同要產(chǎn)生熱應(yīng)力,而使焊縫開裂;
③焊接以后,管板孔與管壁之間存在間隙,而造成“間隙腐蝕”;
④在焊接時(shí),管口易堵塞,尤其小直徑管堵塞現(xiàn)象更嚴(yán)重;
⑤使用過(guò)程中換管困難。
管板與換熱管采用氫弧焊方式,焊接外觀質(zhì)量比較好。
(3)脹焊并用適用范圍。雖然在高溫下,采用焊接連接較脹接可靠,但管子與管板孔之間存在間隙而產(chǎn)生間隙腐蝕,而幾焊接應(yīng)力也會(huì)引起應(yīng)力腐蝕。當(dāng)溫度和壓力較高且換熱管與管板連接接頭在操作中受到反復(fù)熱變形、熱沖擊和熱腐蝕的作用時(shí),換熱管與管板連接處容易受到破壞,為保證換熱管與管板連接處不泄漏,減少間隙腐蝕和減弱管子因震動(dòng)而引起的破壞,常采用脹焊并用的連接方法。
GB151規(guī)定,脹焊并用適用范圍如下:
①密封性能要求較高的場(chǎng)合;
②承受震動(dòng)或疲勞載荷的場(chǎng)合;
③有間隙腐蝕的場(chǎng)合;
④采用復(fù)合管板的場(chǎng)合。
脹焊并用有兩種方法,即強(qiáng)度脹加密封焊和強(qiáng)度焊加貼脹。
①?gòu)?qiáng)度脹加密封焊的特點(diǎn)是:強(qiáng)度脹是靠脹接來(lái)承受管子的載荷并保證密封,管子的焊接僅是輔助性的,單純防止泄漏而施行的焊接;
②強(qiáng)度焊加貼脹的特點(diǎn)是:強(qiáng)度焊是靠焊接來(lái)承受管子的載荷并保證密封,管子的貼脹是為了消除換熱管子與管板孔之間產(chǎn)生間隙腐蝕并增加抗疲勞破壞的能力,并不承擔(dān)拉脫力的脹接。