Пять структур соединения стальных трубок и трубных решеток теплообменников

Пять соединительных конструкций между стальными трубами и трубными решетками теплообменников. Соединение стальных трубок с трубными решетками является относительно важной конструктивной частью конструкции кожухотрубных теплообменников. Это не только требует большого объема технологической работы, но также требует, чтобы каждое соединение работало, чтобы гарантировать, что среда не протекает и может выдерживать давление среды.

Существует три основных типа соединительных конструкций между стальными трубами и трубными решетками:
(1) Расширение
(2) Сварка
(3) Расширяющая сварка.
Помимо свойственных этим структурам характеристик, эти формы имеют определенную связь с условиями производства и технологией работы при обработке.

01 Расширение
Если утечка среды между оболочками трубок не приведет к неблагоприятным последствиям, конструкция расширения проста, а стальную трубку легко отремонтировать. Поскольку конец расширительной трубки во время расширения вызывает пластическую деформацию, возникает остаточное напряжение. По мере повышения температуры остаточные напряжения постепенно исчезают, что снижает эффект герметизации и склеивания на конце трубы. Следовательно, эта расширяющаяся структура подвержена определенным ограничениям по давлению и температуре. Как правило, применимое давление P0≤4MPa. Предельная температура, при которой на конце трубы исчезает остаточное напряжение, зависит от материала. Для углеродистой и низколегированной стали, когда рабочее давление невелико, рабочая температура может достигать 300 ℃. Чтобы улучшить качество расширения, твердость материала трубной решетки должна быть выше, чем твердость конца стальной трубы, чтобы обеспечить прочность и герметичность расширения. Определенное влияние на качество расширения также оказывают шероховатость поверхности соединения и размер пор между отверстием трубы и стальной трубой. Если поверхность соединения шероховатая, она может создавать большую силу трения, и после расширения ее будет нелегко снять. Если он слишком гладкий, его легко снять, но из него нелегко вытечь. Общее требование к шероховатости составляет Ra12,5. Для обеспечения отсутствия протечек на поверхности соединения не допускаются следы продольных канавок на поверхности соединения.

Различают два типа трубных отверстий: гладкие отверстия и отверстия с кольцевыми канавками. Форма трубного отверстия связана с силой расширения. Когда сила отрыва на расширительном отверстии невелика, можно использовать гладкое отверстие, а когда усилие отрыва велико, можно использовать конструкцию с кольцевыми канавками. Структура с легкими отверстиями используется для теплообменников с лучшими свойствами материала. Глубина расширения равна толщине трубной решетки минус 3 мм. Когда толщина трубной решетки превышает 50 мм, глубина расширения e обычно составляет 50 мм, а конец трубы выступает на 2-3 мм. При расширении конец трубки расширяется в конус. Благодаря эффекту отбортовки стальная труба и трубная решетка могут быть более прочно соединены, а способность противостоять отрыву выше. Когда пучок труб подвергается сжимающему напряжению, фланцевая конструкция не применяется. Цель нарезания канавок в отверстии трубки аналогична отбортовке горловины трубки, которая в основном заключается в улучшении сопротивления отрыву и усилении уплотнения. Его конструктивная форма заключается в открытии небольшой кольцевой канавки в отверстии трубки. Глубина канавки обычно составляет 0,4–0,5 мм. При расширении трубки материал стальной трубки сжимается в канавке, поэтому вытекать среде нелегко. Количество канавок в трубном отверстии зависит от толщины трубной решетки. Когда трубная решетка меньше 30 мм, открывается одна канавка, а когда толщина трубной решетки ≥30 мм, открываются две канавки. Глубина расширения определяется полным расширением или отсутствием расширения. Когда трубная решетка имеет неполное расширение, а толщина трубной решетки превышает 50 мм, глубина расширения все равно составляет 50 мм. Трубная решетка представляет собой композитную стальную пластину, а положение паза разделено на два корпуса. Когда покрытие тонкое, положение прорези находится на базовом слое. Если покрытие толстое, то можно открыть прорезь на слое композита, но не допускается открывать прорезь между покрытием и базовым слоем.

02 Сварка сварных стальных труб и трубных решеток
В настоящее время он широко используется. Поскольку в трубных отверстиях нет прорезей, а требования к шероховатости трубных отверстий не высоки, концы стальных труб не нужно отжигать и полировать, поэтому производство и обработка просты. Сварная конструкция имеет высокую прочность и сопротивление отрыву. При протечке сварной детали ее можно отремонтировать. Если стальную трубу необходимо заменить, можно использовать специальный инструмент для разборки приваренной протекающей трубы, что более удобно, чем разборка расширенной трубы. Сечение сварного шва между стальной трубой и трубной решеткой не должно быть менее чем в 1,25 раза больше сечения стальной трубы.

Трубы и трубные решетки из нержавеющей стали обычно имеют сварные конструкции, независимо от их давления и температуры. Чтобы избежать застоя жидкости на трубной решетке после парковки, компенсировать особую ситуацию потери давления на входе стальной трубы и уменьшить сопротивление устья трубы, стальную трубу можно усадить в определенное положение внутри трубной решетки. отверстие, но к этой конструкции предъявляются высокие требования к технологии сварки, и для обеспечения качества обычно требуется автоматический аппарат аргонодуговой сварки. Горловину трубы легко заблокировать во время сварки, особенно для стальных труб малого диаметра, поэтому во время сварки следует соблюдать осторожность. Иногда, чтобы уменьшить сварочное напряжение, можно обработать вогнутую поверхность канавки вниз у отверстия трубной решетки. Эта конструкция обычно используется для сварки нержавеющей стали и трубных решеток. Нарезание канавок вокруг отверстия для трубки — дело хлопотное и трудоемкое. В нынешней конструкции канавка устранена.

03 Комбинация компенсационной сварки
При высоком давлении, высокой проницаемости или агрессивных средах с одной стороны, чтобы гарантировать, что утечка не загрязнит материал с другой стороны, необходимо, чтобы соединение между стальной трубой и трубной решеткой было герметичным или чтобы избежать утечки. воздействие вибрации на сварной шов во время транспортировки и эксплуатации или во избежание возможности щелевой коррозии и т. д. С точки зрения технологии обработки структура комбинации сварки расширением имеет несколько форм, таких как расширение перед сваркой, сварка перед расширением, сварка после расширения и расширение после сварки.

Расширение перед сваркой, расширение трубы перед сваркой может улучшить сопротивление усталости сварного шва, поскольку после расширения стенка трубы приближается к стенке отверстия трубной пластины, что может предотвратить появление трещин во время сварки. Однако при расширении трубки смазочное масло попадает в зазор соединения из-за использования смазочного масла. Эти остаточные масляные пятна существуют, а воздух в зазоре нагревается, расширяется и газифицируется. В процессе сварки соединения под действием высокой температуры выделяется газ, который выходит из сварочной поверхности, образуя поры в сварном шве, что серьезно ухудшает качество сварного шва. Поэтому эти остаточные масляные пятна необходимо очистить перед сваркой.
Сварка перед расширением: Вышеупомянутое явление можно устранить сваркой перед расширением, но сварка перед расширением может привести к появлению трещин в сварном шве во время расширения. Для предотвращения этого явления, помимо аккуратной эксплуатации и правильного контроля при развальцовке, расстояние между торцом трубы, то есть первой канавкой, и поверхностью трубной решетки следует считать большим, примерно на 16 мм, а развальцовку не следует производить в пределах расстояние от 10 до 12 мм от поверхности трубной решетки во избежание повреждения сварного шва при расширении. Преимущество сначала сварки, а затем расширения заключается в том, что нет необходимости очищать остатки масла после расширения, но положение расширения во время расширения после сварки должно быть высоким, и необходимо обеспечить, чтобы расширение не выполнялось в диапазоне От 10 до 12 мм, иначе можно легко повредить сварной шов.
Сначала развернуть, а потом сварить или сначала сварить, а потом расширять. Что касается сварочной части, существует два вида сварки: герметизирующая сварка и прочная сварка. Что касается расширения, есть расширение прочности и расширение прилипания. Например, конструкция в сочетании с расширяющей и герметизирующей сваркой заключается в том, что расширение воспринимает силу, а герметизирующая сварка обеспечивает герметизацию. Высота сварного шва обычно составляет от 1 до 2 мм, что не влияет на прочность на расширение, но масляные пятна на стыке необходимо удалять во время сварки. Конструкция прочной сварки и расширения (прилипание и расширение) предназначена для того, чтобы выдерживать нагрузку посредством сварки, а цель прилипания и расширения состоит только в устранении зазора между стальной трубой и трубной решеткой, чтобы предотвратить коррозию зазора коррозионными средствами. СМИ.
Расширение и расширение после сварки: расширение и расширение после сварки обычно подходят для теплообменного оборудования с более высоким давлением. Сварочная часть предназначена для усиления герметизирующей сварки, высота сварочной перемычки составляет 2,8 мм. Часть расширения несет силу. Когда расширение не удается, укрепляющая уплотнительная сварка может выдержать нагрузку. Залипающая и расширяющаяся часть предназначена для устранения коррозии зазора.

При каких условиях структура сварки и расширения предполагает сначала сварку, а затем расширение или сначала расширение, а затем сварку? В настоящее время не существует единого регулирования, но обычно предпочитают сначала сваривать, а затем расширять. В настоящее время, из-за различных технологий обработки и состояния оборудования каждого производителя, все они привыкли к методу производства этого завода.

04 Сварка внутренних отверстий Сварка внутренних отверстий
Трубное отверстие образует стыковую конструкцию со стороны корпуса. Для стыковой сварки теплообменной трубки требуется специальное сварочное оборудование. Сварка внутреннего отверстия — это разновидность стыковой сварки между трубной решеткой и теплообменной трубкой после обработки. Для проникновения сварочной горелки из отверстия трубы со стороны трубной решетки в сварной шов (от исходного перекрестка до стыка) требуется специальное оборудование, что оптимизирует напряженное состояние в месте соединения теплообменной трубки с стыковым соединением. трубная решетка и значительно снижает краевое напряжение. Это очень практично для теплообменников с коррозией под напряжением или коррозией зазоров. Однако сварка внутренних отверстий требует высокого уровня технологии сварки и сложна. При возникновении дефектов сварки устранить их невозможно, что приведет к сдаче всего теплообменника в металлолом. Для обеспечения квалифицированной сварки сварочные работы и испытания должны проводиться строго по параметрам строительного процесса.

05 Взрывное расширение
Метод взрывного расширения применяется для соединения стальных труб и трубных решеток. Его начали использовать за рубежом. Это новый процесс, разработанный в последние годы. Благодаря использованию методов взрывного расширения, герметизирующей сварки или прочной сварки не только повышается прочность соединения, но и значительно повышается эффективность расширения. Во время взрывного расширения не требуется смазочное масло, а на конце трубы нет масляных пятен, что очень полезно для сварки после расширения. Взрывной компенсатор использует взрывчатку для деформации внутренней части трубы под действием ударных газовых волн высокого давления за очень короткое время, так что труба прочно прикрепляется к отверстию трубной решетки. Взрывной компенсатор подходит для расширения тонкостенных труб, толстостенных труб малого диаметра и толстых трубных решеток. Достоинствами взрывных компенсаторов являются высокая устойчивость к выдергиванию, малое осевое удлинение и деформация стальных труб. Когда конец стальной трубы дает течь и не может быть отремонтирован механическим расширением, для ремонта применяют взрывной компенсатор.