换热器通常被应用在轻工、能源、石油、化工等工业生产当中, 主要作用就是用于流体的加热和降温, 负责液体气化或气体液化。它可以是以单独设备的形式而存在。如:冷却器、加热器等, 也可以被当做设备的某一部分, 如:氨合成塔内的换热器。据了解, 换热器在设备的整体中占有20%-30%的成分, 因此就需要我们重视对换热器的使用, 保证其质量就是保证生产。
此换热器主要为浮头式, 型号是BIS900-1.6-215-6/25-4II, 对其进行制造和验收的要求和标准要以GB151-1999《钢制管壳式换热器》中的II级为主。管板的薄厚度在55mm, 所采用的材料也是依照相关标准的II级16Mn, 管孔的直径是φ25.4+0.2mm;而换热管所使用的是SUS321, 其具体的规格型号是φ25X1.6mm的钢管材料, 内外径的差额保持在±0.2mm, 此换热管需要依照GB13296-91《锅炉、热交换器用不锈钢无缝钢管》的标准来进行执行。管板和换热管之间的连接方式以强度胀为主。
在进行对以强度胀方式连接的管束水压测试之后, 管束的接头地方有多处发生泄漏现象, 在经过补胀之后也没有起到作用, 对其原因进行分析, 主要考虑到以下几点:
在采用强度胀方式对换热管和管板进行连接时, 其自身应该产生一定的强度差, 否则就会导致管板的回弹低于管子, 使两者之间的连接不够紧密。在我国, 对两者的强度差规定是HB30, 而在GB151-1999并没有对其进行规定, 所以就导致在对换热器进行制造的过程中, 其标准在HB20-30以上。而且在制造换热管的过程中, 应将其硬度控制在HB121-178的范围内, 但对实际中的换热管进行测量时发现其硬度是在HB150-167的范围内, 也就是意味着管板的硬度低于换热管的硬度。若在此种情况下, 将两者以强度胀的方式进行连接, 不但会使管子的回弹受到影响, 使两者连接不够紧密, 而且也会由于其硬度差存在问题, 在胀接的作用下使管板发生变形, 从而使连接不紧密, 失去密封的效果, 进而就会引发管束接头的泄漏。
由于此换热器所属的级别为II级, 且管子的外径与管孔之间的距离是0.8mm, 所以要使二者的连接能够最大程度上胀紧, 就需要将管子的变形量尽可能的最大化, 但其变形量不断增大的同时其硬度也会相应的增加, 导致换热管硬度大于管板的硬度, 造成两者连接不够紧密, 引起泄漏。
此换热器主要采用的是机械滚珠胀接, 而此种方式却会加快管子的硬化。
4.1 管控好换热管与管板的硬度差
要想对硬度差进行控制, 首先要做的就是增强管板的硬度, 使其高于换热管硬度, 因换热管的管孔较小, 要达到降低其硬度的目的也不是易事, 所以在降低其硬度的同时还要对管板的硬度进行管控, 可以采用以下方法:1) 对热处理工艺进行改进和完善, 将管板的硬度提高到JB4726-2000的范围内。2) 在条件允许的情况下, 要对管板的材料进行改进, 采用有较高的材料, 如:35号钢, 并对其进行硬度处理, 使其可以满足HB156-217的标准。
4.2 对换热管和管板之间的距离进行管控
为了可以降低硬化程度, 依照相关的规定, 就要将管子的外径和管孔进行有效的配合, 通过对比我们可以看出, 采用TE MA-1996RCB-7.41的标准两者间的配合较为紧密, 但在尺寸的精确度方面应该进行提升, 为了可以降低管子供应的成本和难度, 可以利用GB151-1999, 3.6.3中I级换热器的间隙。
4.3 利用液压胀接的方式进行连接
通常情况下, 利用强度胀的方式来进行连接, 会因其受力不均匀而导致管发生变形, 加快管壁的硬化, 且随着摩擦力的增加, 变形程度也会逐渐发生改变, 加之外界的影响因素也相对较多, 所以导致胀紧度没办法保持一致。而液压胀接法则是以液压作为动力, 在进行施压时是均匀施压, 这样就不会导致管子因受压不均衡引发变形, 不会产生硬化问题, 从而发挥处较好的密封作用。
4.4 在管束接头进行连接时, 要尽可能的使用焊接方法, 或者是为避免间隙出现腐蚀, 而采用焊接加贴胀的方法。
总的来说, 要想保证生产的安全性和经济性, 就必须要对换热器的管束接头质量进行把控, 采用正确的方式来提高接头的紧密性, 防止出现泄漏现象。尽管如此, 但我们还应不断对其连接方式和工艺进行改进和完善, 从根本上降低问题的出现概率, 不断总结和研究, 以便为换热器日后更好的发展奠定基础。
摘要：由于换热器有着提升传热效率和强度、节能等特点, 所以被广泛的应用在各个领域当中, 主要涉及的有:石油、化工、暖通、中水处理设备等方面。换热器质量的好坏与否严重的影响到行业的生产效益和安全, 而影响换热器品质的一项重要因素就是管束接头, 因此就必须要强化对管束接头质量的监管。本文主要以石油化工行业中所应用的换热器为研究对象, 对其管束接头中存在的泄漏问题及原因进行了分析, 并针对其中的问题提出相应的解决措施。
关键词：换热器,管束接头,泄漏,措施
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