Verbindung zwischen Wärmetauscherrohr und Rohrplatte

Wärmetauscher als Wärmeübertragungsgerät, das einen Teil der Wärme von der heißen Flüssigkeit auf die kalte Flüssigkeit zwischen Materialien überträgt, haben ein breites Anwendungsspektrum im täglichen Leben der Menschen sowie in der Erdöl-, Chemie-, Energie-, Pharma-, Atomenergie- und Nuklearindustrie. Es kann als unabhängiges Gerät verwendet werden, z. B. als Heizung, Kondensator, Kühler usw.; Es kann auch als Bestandteil einiger Prozessanlagen verwendet werden, beispielsweise als Wärmetauscher in einigen chemischen Anlagen usw.

Insbesondere angesichts des größeren Energieverbrauchs in der chemischen Industrie sind Wärmetauscher in der chemischen Produktion von Wärmeaustausch- und Transferprozessen unverzichtbare Geräte, in der gesamten chemischen Produktionsausrüstung nehmen sie ebenfalls einen erheblichen Anteil ein.

Die Funktion des Wärmetauschers besteht einerseits darin, sicherzustellen, dass der industrielle Prozess des Mediums die erforderliche spezifische Temperatur erreicht, andererseits ist er auch die Hauptausrüstung zur Verbesserung der Energienutzung. Entsprechend seiner Struktur gibt es hauptsächlich Plattenwärmetauscher, Schwebekopfwärmetauscher, Plattenwärmetauscher mit festem Rohr und U-förmige Rohrwärmetauscher und so weiter. Neben dem Plattenwärmetauscher gehören noch einige weitere zum Rohrbündelwärmetauscher.

Da der Rohrbündelwärmetauscher eine größere Wärmeübertragungsfläche pro Volumeneinheit und einen guten Wärmeübertragungseffekt aufweist und gleichzeitig eine starke Struktur, einen anpassungsfähigen, ausgereiften Herstellungsprozess und andere Vorteile aufweist, ist er zur häufigsten Verwendung eines typischen Wärmetauschers geworden.

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Die Verbindung zwischen Wärmetauscherrohr und Rohrplatte im Rohrbündelwärmetauscher

Im Rohrbündelwärmetauscher stellen das Wärmetauscherrohr und die Rohrplatte die einzige Barriere zwischen dem Rohrbündel- und Rohrmantelprozess des Wärmetauschers dar. Die Struktur und Verbindungsqualität von Wärmetauscherrohr und Rohrplatte bestimmt die Qualität und Lebensdauer des Wärmetauschers und ist ein wesentlicher Bestandteil des Wärmetauscherherstellungsprozesses.

Die meisten Schäden und Ausfälle von Wärmetauschern treten in den Rohr- und Rohrplattenverbindungsteilen des Wärmetauschers auf. Die Qualität der Verbindungsverbindung wirkt sich auch direkt auf die Sicherheit und Zuverlässigkeit chemischer Geräte und Geräte aus. Daher ist der Rohrbündelwärmetauscher im Rohr- und Rohrplattenverbindungsprozess des Wärmetauschers zum kritischsten Kontrollglied im Qualitätssicherungssystem für die Herstellung von Wärmetauschern geworden. Derzeit werden bei der Herstellung von Wärmetauschern hauptsächlich die Rohr- und Plattenverbindungen von Wärmetauschern verwendet: Schweißen, Aufweiten, Aufweiten plus Schweißen und Kleben plus Aufweiten und andere Methoden.

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Schweißen

Aufgrund der geringeren Verarbeitungsanforderungen an die Rohrplatte ist der Herstellungsprozess einfacher, es gibt eine bessere Abdichtung und das Schweißen, die Prüfung des Erscheinungsbilds und die Wartung sind sehr praktisch. Derzeit ist die Verbindung zwischen Rohrbündelwärmetauscher und Rohrplatte die am weitesten verbreitete Verbindungsmethode. Bei der Verwendung von Schweißverbindungen ist darauf zu achten, dass die Schweißverbindung dicht und abreißfest ist und nur die Verbindung zwischen Wärmetauscherrohr und Rohrplatte abdichtet und abdichtet. Beim Festigkeitsschweißen ist die Leistung begrenzt, nur weil die Vibration gering ist und es zu keiner Spaltkorrosion kommt.

Bei Verwendung einer Schweißverbindung darf der Abstand zwischen den Wärmetauscherrohren nicht zu gering sein, da sonst der Wärmeeinfluss und die Qualität der Schweißnaht nicht leicht zu gewährleisten sind. Am Ende des Rohrs sollte jedoch ein gewisser Abstand gelassen werden, um die gegenseitige Schweißspannung zu verringern. Die Länge des aus der Rohrplatte herausragenden Wärmetauscherrohrs sollte den festgelegten Anforderungen entsprechen, um seine effektive Tragfähigkeit sicherzustellen. Bei der Schweißmethode kann je nach Material des Wärmetauscherrohrs und der Rohrplatte durch Stablichtbogenschweißen, WIG-Schweißen, CO2-Schweißen und andere Verfahren geschweißt werden. Für Anforderungen an die Verbindung von Wärmetauscherrohr und Rohrplatte zwischen dem hohen Wärmetauscher, wie z. B. Auslegungsdruck, Auslegungstemperatur, hohe Temperaturänderungen, sowie dem Wärmetauscher, der wechselnden Belastungen ausgesetzt ist, dünne Rohrplattenwärmetauscher usw. ist WIG-Schweißen geeignet.

Herkömmliche Schweißverbindungsmethoden sind aufgrund der vorhandenen Lücken zwischen dem Rohr und dem Rohrplattenloch anfällig für Spaltkorrosion und Überhitzung, und die an der Schweißverbindung erzeugte thermische Spannung kann auch zu Spannungskorrosion und Schäden führen, die zum Ausfall des Wärmetauschers führen können. Gegenwärtig hat die heimische Nuklearindustrie, die Energiewirtschaft und andere Branchen, die Wärmetauscher, Wärmetauscherrohre und Rohrplattenverbindungen verwenden, damit begonnen, die Innenlochschweißtechnologie zu verwenden. Diese Verbindungsmethode ermöglicht das Endschweißen von Wärmetauscherrohren und Rohrplatten mit dem Innenlochschweißen von Rohrbündeln, die Verwendung einer vollständigen Schmelzdurchdringungsform, die Beseitigung der Lücke beim Endschweißen, die Verbesserung der Fähigkeit, Spaltkorrosion und Spannungskorrosion zu widerstehen, und die Fähigkeit, Spannungskorrosion zu widerstehen.

Seine hohe Vibrationsdauerfestigkeit hält hohen Temperaturen und Drücken stand und die mechanischen Eigenschaften der Schweißverbindung sind besser. Die Verbindung kann einer internen zerstörungsfreien Prüfung unterzogen werden. Die interne Qualität der Schweißnaht kann kontrolliert werden, um die Zuverlässigkeit der Schweißnaht zu verbessern. Die Montage der Bohrungsschweißtechnik ist jedoch schwieriger, die Anforderungen an die Schweißtechnik sind hoch, die Herstellung und Prüfung ist komplex und die Herstellungskosten sind relativ hoch. Mit der Entwicklung von Wärmetauschern für hohe Temperaturen, hohen Druck und große Abmessungen werden die Anforderungen an die Fertigungsqualität immer höher und die Bohrungsschweißtechnologie wird immer häufiger eingesetzt.

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Dehnungsfuge

Dehnungsfugen sind eine traditionelle Methode zum Verbinden von Wärmetauscherrohren mit der Rohrplatte. Dabei werden die Rohrplatte und das Rohr mithilfe von Dehnungsapparaten so hergestellt, dass sie eine elastisch-plastische Verformung und einen engen Sitz erzeugen und so eine feste Verbindung bilden, die abgedichtet ist und einem Abreißen des Zwecks standhalten kann. Im Herstellungsprozess von Wärmetauschern ist die Expansion geeignet, sodass keine starken Vibrationen, keine übermäßigen Temperaturänderungen und keine schwerwiegenden Spannungskorrosionsereignisse auftreten.

Der aktuelle Expansionsprozess nutzte hauptsächlich mechanische Rollexpansion und hydraulische Expansion. Die mechanische Expansion der Walze ist nicht gleichmäßig. Sobald die Rohr- und Rohrplattenverbindung ausfällt, ist es sehr schwierig, die Expansion mithilfe der Expansion zu reparieren. Durch die Verwendung einer hydraulischen Expansionsflüssigkeit vom Typ Flüssigkeitsbeutel durch computergesteuerten Betrieb kann eine hohe Präzision gewährleistet werden, und es kann sichergestellt werden, dass die Expansionsdichtheit gleichmäßig ist und die Zuverlässigkeit der Verbindung besser ist als bei mechanischer Expansion. Allerdings sind die Anforderungen an die Verarbeitungsgenauigkeit streng, und es ist schwierig, den Erfolg der Dehnung dichter Fugen sicherzustellen, und es ist auch schwieriger zu reparieren, wenn sie sich nicht wieder ausdehnen.

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Aufweiten und Schweißen

Wenn die Temperatur und der Druck hoch sind und thermische Verformung, thermischer Schock, thermische Korrosion und Flüssigkeitsdruck auftreten, kann die Verbindung zwischen Wärmetauscherrohr und Rohrplatte sehr leicht zerstört werden, und die Verwendung von Expansion oder Schweißen ist schwierig, um die Festigkeit der Verbindung und die Dichtungsanforderungen sicherzustellen. Die derzeit am weitesten verbreitete Methode ist das Aufweiten und Schweißen. Die Ausdehnungs- und Schweißstruktur kann die Vibration der Rohrbündelschäden an der Schweißnaht wirksam dämpfen, Spannungskorrosion und Spaltkorrosion wirksam beseitigen, die Ermüdungsbeständigkeit der Verbindung verbessern und dadurch die Lebensdauer des Wärmetauschers verbessern.

Dies verbessert die Lebensdauer des Wärmetauschers und weist eine höhere Festigkeit und Dichtigkeit auf als einfaches Dehnungs- oder Festigkeitsschweißen. Für gewöhnliche Wärmetauscher wird normalerweise die Form „Schweißen mit Pastenausdehnung % Stärke“ verwendet. und der Einsatz von Wärmetauschern unter rauen Bedingungen erfordern die Verwendung der Form „Festigkeitsausdehnung % Dichtschweißen“. Die Aufweitung plus Schweißen entsprechend der Aufweitung und des Schweißens in der Reihenfolge des Prozesses kann in zwei Arten der ersten Aufweitung nach dem Schweißen und des ersten Schweißens nach der Aufweitung unterteilt werden.

(1) Erste Ausdehnung nach der Schweißausdehnung, wenn das verwendete Schmieröl in den Verbindungsspalt eindringt und eine starke Empfindlichkeit gegenüber Schweißrissen, Porosität usw. aufweist, wodurch das Phänomen von Schweißfehlern schwerwiegender wird. Da das Öl in den Spalt eindringt, ist es schwierig, es sauber zu entfernen. Daher ist es nicht sinnvoll, zuerst die Aufweitung und dann den Schweißvorgang zu verwenden, um die Methode der mechanischen Aufweitung zu verwenden. Die Verwendung von Expansionspaste ist zwar nicht druckbeständig, kann jedoch den Spalt zwischen dem Rohr und dem Rohrloch in der Rohrplatte beseitigen und so die Vibration des Rohrbündels am geschweißten Teil der Rohrmündung wirksam dämpfen.

Die Verwendung herkömmlicher manueller oder mechanisch gesteuerter Expansionsmethoden kann jedoch keine gleichmäßigen Expansionsanforderungen für die Paste erreichen, während die Verwendung des computergesteuerten Expansionsdrucks der Expansionsmethode vom Flüssigkeitsbeuteltyp bequem und gleichmäßig sein kann, um die Expansionsanforderungen für die Paste zu erfüllen. Beim Schweißen wird das Gas im Spalt durch den Einfluss von geschmolzenem Metall mit hoher Temperatur erhitzt und stark ausgedehnt. Diese Gase mit hoher Temperatur und hohem Druck in der Außenleckage der Stärke der Ausdehnung der Dichtungsleistung verursachen einige Schäden.

(2) Zuerst Schweißen und dann Aufweiten Beim ersten Schweißen und dann Aufweiten besteht das Hauptproblem darin, die Genauigkeit des Rohr- und Rohrplattenlochs und dessen Passung zu kontrollieren. Wenn der Spalt zwischen dem Rohr und dem Loch im Rohrboden bis zu einem bestimmten Wert klein ist, beeinträchtigt der Expansionsprozess die Qualität der Schweißverbindung nicht. Die Fähigkeit der Schweißnaht, Scherkräften standzuhalten, ist jedoch relativ gering, sodass die Festigkeit der Schweißnaht, wenn die Kontrolle nicht den Anforderungen entspricht, zu einem Überdehnungsversagen oder einer Ausdehnung des Schadens an der Schweißverbindung führen kann.

Im Herstellungsprozess besteht ein großer Spalt zwischen dem Außendurchmesser des Wärmetauscherrohrs und dem Loch in der Rohrplatte, und der Spalt zwischen dem Außendurchmesser jedes Wärmetauscherrohrs und dem Loch in der Rohrplatte ist in axialer Richtung ungleichmäßig. Wenn das Schweißen nach der Aufweitung abgeschlossen ist, muss die Mittellinie des Rohrs mit der Mittellinie des Rohrplattenlochs übereinstimmen, um die Qualität der Verbindung sicherzustellen. Wenn der Spalt aufgrund der größeren Steifigkeit des Rohrs groß ist, führt eine übermäßige Dehnungsverformung zu Schäden an der Schweißverbindung oder sogar zum Ablösen der Schweißnaht.

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Klebe- und Dehnfugen

Der Einsatz von Klebe- und Expansionsprozessen kann dazu beitragen, die Verbindung von Wärmetauscherrohren und Rohrplatten zu lösen. Häufig tritt das Problem von Undichtigkeiten und Undichtigkeiten auf. Es ist wichtig, entsprechend den Arbeitsbedingungen zu kleben und die richtige Wahl des Klebeverbindungsmittels zu treffen. Bei der Umsetzung des Prozesses sollten die Struktur des Wärmetauschers und seine Größe berücksichtigt werden, um gute Prozessparameter zu wählen, hauptsächlich einschließlich Härtungsdruck, Härtungstemperatur, Expansionskraft usw., und im Produktionsprozess streng kontrolliert zu werden. Dieser Prozess ist einfach, leicht zu implementieren, zuverlässig, wurde in der tatsächlichen Nutzung von Unternehmen anerkannt und hat den Wert der Förderung.

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Abschluss

(1) Bei der Rohr- und Plattenverbindungsmethode des Rohrbündelwärmetauschers ist es schwierig, die Festigkeit der Verbindung und die Anforderungen an die Abdichtung allein durch die Verwendung von herkömmlichem Schweißen oder Aufweiten sicherzustellen.

(2) Die Verwendung von Expansions- und Schweißverfahren trägt dazu bei, die Festigkeit und Abdichtung der Verbindung zwischen Wärmetauscherrohr und Platte sicherzustellen und die Lebensdauer des Wärmetauschers zu verbessern.

(3) Der Einsatz von Klebe- und Expansionsverfahren hilft, das Problem von Leckagen und Durchsickern beim Verbinden von Wärmetauscherrohren und -platten zu lösen, und der Prozess ist einfach, leicht und zuverlässig.

(4) Bohrungsschweißtechnologie als Volldurchdringungsschweißmethode, die Fähigkeit, Spaltkorrosion und Spannungskorrosion zu widerstehen, Vibrationsermüdungsfestigkeit und mechanische Eigenschaften von Schweißverbindungen sind sehr gut; Die interne Qualität der Schweißnaht kann kontrolliert werden, um die Zuverlässigkeit der Schweißnaht zu verbessern, was zunächst besser für die Förderung und Anwendung von High-End-Produkten geeignet ist.