Conexión del tubo del intercambiador de calor y de la placa de tubos

El intercambiador de calor, como equipo de transferencia de calor que transfiere parte del calor del fluido caliente al fluido frío entre materiales, tiene una amplia gama de aplicaciones en la vida diaria de las personas y en las industrias petrolera, química, energética, farmacéutica, de energía atómica y nuclear. Puede ser utilizado como equipo independiente, como calentadores, condensadores, refrigeradores, etc.; también se puede utilizar como componente de algunos equipos de proceso, como intercambiadores de calor en algunos equipos químicos, etc.

Especialmente en la mayor cantidad de consumo de energía en la industria química, los intercambiadores de calor en la producción química del proceso de intercambio y transferencia de calor son equipos indispensables, en toda la producción química los equipos también ocupan una proporción considerable.

El intercambiador de calor cumple su función, por un lado, de garantizar que el proceso industrial del medio requerido por la temperatura específica, por otro lado, también es el equipo principal para mejorar la utilización de la energía. Según su estructura, existen principalmente intercambiadores de calor de placas, intercambiadores de calor de cabezal flotante, intercambiadores de calor de placas de tubos fijos y intercambiadores de calor de tubos en forma de U, etc. Además del intercambiador de calor de placas, el resto de varios pertenecen al intercambiador de calor de carcasa y tubos.

Como el intercambiador de calor de carcasa y tubos tiene un área de transferencia de calor más grande por unidad de volumen y un buen efecto de transferencia de calor, al mismo tiempo que tiene una estructura fuerte, un proceso de fabricación maduro y adaptable y otras ventajas, se ha convertido en el uso más común de un intercambiador de calor típico.

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La conexión entre el tubo del intercambiador de calor y la placa de tubos en el intercambiador de calor de carcasa y tubos.

En el intercambiador de calor de carcasa y tubos, el tubo y la placa del intercambiador de calor son la única barrera entre el tubo del intercambiador de calor y el proceso de la carcasa, la estructura de conexión del tubo y la placa del intercambiador de calor y la calidad de la conexión determinan la calidad y la vida útil del intercambiador de calor, es una parte vital del proceso de fabricación del intercambiador de calor.

La mayor parte de los daños y fallas del intercambiador de calor ocurren en las piezas de conexión del tubo y la placa del intercambiador de calor, la calidad de la junta de conexión también afecta directamente la seguridad y confiabilidad de los equipos y dispositivos químicos, por lo que el proceso de conexión del tubo y la placa del intercambiador de calor para el intercambiador de calor de carcasa y tubo se ha convertido en el eslabón de control más crítico en el sistema de garantía de calidad de fabricación del intercambiador de calor. En la actualidad, en el proceso de fabricación del intercambiador de calor, las conexiones de placas y tubos del intercambiador de calor son principalmente: soldadura, expansión, expansión más soldadura y pegado más expansión y otros métodos.

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Soldadura

El tubo del intercambiador de calor y la placa de tubos utilizan una conexión soldada, debido a los menores requisitos de procesamiento de la placa de tubos, el proceso de fabricación es simple, hay un mejor sellado y la soldadura, la inspección de la apariencia y el mantenimiento son muy convenientes. Actualmente, la conexión de tubos y placas de tubos del intercambiador de calor de carcasa y tubos es la más utilizada en un método de conexión. En el uso de conexiones soldadas, se debe garantizar la resistencia del sellado de la junta soldada y la resistencia a la extracción y solo para garantizar que el tubo del intercambiador de calor y la conexión de la placa del tubo se sellen con soldadura. Para la soldadura por resistencia, su rendimiento es limitado, solo que la vibración es pequeña y no hay ocasiones de corrosión por huecos.

Cuando se utiliza una conexión de soldadura, la distancia entre el tubo del intercambiador de calor no puede ser demasiado cercana, de lo contrario, la influencia del calor no es fácil de garantizar, mientras que el extremo del tubo debe dejarse a una cierta distancia, para ayudar a reducir el estrés mutuo de la soldadura. La longitud del tubo del intercambiador de calor que se extiende fuera de la placa del tubo debe cumplir los requisitos especificados para garantizar su capacidad de carga efectiva. En el método de soldadura, de acuerdo con el material del tubo del intercambiador de calor y la placa del tubo, se puede soldar mediante soldadura por arco con varilla de soldadura, soldadura TIG, soldadura con CO2 y otros métodos. Para los requisitos de conexión de tubos y placas de tubos del intercambiador de calor entre el intercambiador de calor alto, como presión de diseño, temperatura de diseño, cambios de temperatura altos, así como el intercambiador de calor sujeto a cargas alternas, intercambiador de calor de placas de tubos delgados, etc., la soldadura TIG es apropiada.

El método de conexión por soldadura convencional, debido a la existencia de espacios entre el tubo y el orificio de la placa del tubo, es propenso a la corrosión y al sobrecalentamiento del espacio, y la tensión térmica generada en la unión soldada también puede causar corrosión por tensión y daños, lo que puede causar fallas en el intercambiador de calor. En la actualidad, en la industria nuclear nacional, la industria eléctrica y otras industrias que utilizan el intercambiador de calor, el tubo del intercambiador de calor y la conexión de placa de tubo han comenzado a utilizar la tecnología de soldadura de orificio interno, este método de conexión soldará el tubo del intercambiador de calor y el extremo de la placa del tubo a la soldadura del orificio interno del haz de tubos, el uso de una forma de penetración de fusión completa, eliminando el espacio en la soldadura del extremo, mejora la capacidad de resistir la corrosión por separación y la corrosión por tensión, y la capacidad de resistir la corrosión por tensión.

Su alta resistencia a la fatiga por vibración, puede soportar altas temperaturas y presiones, las propiedades mecánicas de la junta soldada son mejores; la junta puede ser una prueba interna no destructiva, la calidad interna de la soldadura se puede controlar para mejorar la confiabilidad de la soldadura. Pero el ensamblaje de la tecnología de soldadura de orificios es más difícil, los altos requisitos de la tecnología de soldadura, la complejidad de fabricación e inspección y los costos de fabricación son relativamente altos. Con el desarrollo de intercambiadores de calor para alta temperatura, alta presión y gran escala, los requisitos de calidad de fabricación son cada vez más altos y la tecnología de soldadura de orificios se utilizará más ampliamente.

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Junta de dilatación

La junta de expansión es un método tradicional para conectar los tubos del intercambiador de calor a la placa del tubo, utilizando aparatos de expansión para hacer que la placa del tubo y el tubo produzcan una deformación plástico-elástica y un ajuste perfecto, formando una conexión sólida, que está sellada y puede resistir el desprendimiento del propósito. En el proceso de fabricación de intercambiadores de calor, la expansión es adecuada para que no haya vibraciones severas, ni cambios excesivos de temperatura, ni ocasiones graves de corrosión por tensión.

El proceso de expansión actual utilizó principalmente expansión mecánica por laminación y expansión hidráulica. La expansión del rodillo mecánico no es uniforme, una vez que falla la conexión del tubo y la placa del tubo y luego se usa la expansión para reparar es muy difícil; utilizando expansión hidráulica tipo bolsa de líquido mediante operación controlada por computadora, alta precisión y puede garantizar que la uniformidad de estanqueidad de la expansión, la confiabilidad de la conexión es mejor que la expansión mecánica. Sin embargo, los requisitos de precisión del procesamiento son estrictos y es difícil garantizar el éxito de la expansión de las juntas densas, y también es más difícil de reparar si no se expanden nuevamente.

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Expansión y soldadura

Cuando la temperatura y la presión son altas, y en caso de deformación térmica, choque térmico, corrosión térmica y presión del fluido, es muy fácil destruir la conexión del tubo del intercambiador de calor y la placa del tubo, el uso de expansión o soldadura es difícil para garantizar la resistencia de la conexión y los requisitos de sellado. En la actualidad, el método más utilizado es la expansión y soldadura. La estructura de expansión y soldadura puede amortiguar eficazmente la vibración del daño del haz de tubos a la soldadura, puede eliminar eficazmente la corrosión por tensión y la corrosión por separación, mejorar la resistencia a la fatiga de la junta y mejorar así la vida útil del intercambiador de calor.

Esto mejora la vida útil del intercambiador de calor y tiene mayor resistencia y capacidad de sellado que la simple expansión o la soldadura por resistencia. Para los intercambiadores de calor ordinarios, generalmente se utiliza la forma 'soldadura con % de expansión de pasta'; y el uso de condiciones duras de los intercambiadores de calor requiere el uso de la forma de 'soldadura de sellado % de expansión de fuerza'. La expansión más soldadura según la expansión y la soldadura en la secuencia del proceso se pueden dividir en dos tipos de primera expansión después de la soldadura y primera soldadura después de la expansión.

(1) la primera expansión después de la expansión de la soldadura, cuando el uso de aceite lubricante penetrará en el espacio de la junta, y tienen una fuerte sensibilidad a las grietas de la soldadura, la porosidad, etc., lo que hace que el fenómeno de los defectos en la soldadura sea más grave. Estos penetran en el espacio del aceite y es difícil de eliminar de forma limpia, por lo que al utilizar el proceso de expansión primero y luego de soldadura, no es apropiado utilizar la expansión mecánica del camino. El uso de expansión de pasta, aunque no es resistente a la presión, puede eliminar el espacio entre el tubo y el orificio del tubo de la placa del tubo, por lo que puede amortiguar eficazmente la vibración del haz de tubos en la parte soldada de la boca del tubo.

Pero el uso del método de expansión convencional manual o controlado mecánicamente no puede lograr los requisitos de expansión uniforme de la pasta, mientras que el uso de presión de expansión controlada por computadora del método de expansión tipo bolsa de líquido puede ser conveniente y uniforme para lograr los requisitos de expansión de la pasta. En la soldadura, debido a la influencia del metal fundido a alta temperatura, el gas en el espacio se calienta y se expande bruscamente, estos gases con alta temperatura y presión en la fuga externa de la fuerza de la expansión del rendimiento del sellado causarán algunos daños.

(2) primero soldar y luego expandir para el primer proceso de soldadura y luego expansión, el problema principal es controlar la precisión del tubo y el orificio de la placa del tubo y su ajuste. Cuando el espacio entre el tubo y el orificio del tubo de la placa del tubo es pequeño hasta cierto valor, el proceso de expansión no dañará la calidad de la junta soldada. Pero la capacidad de la boca de soldadura para soportar fuerzas de corte es relativamente pobre, por lo que la resistencia de la soldadura, si el control no cumple con los requisitos, puede causar una falla por expansión excesiva o una expansión del daño a la junta soldada.

En el proceso de fabricación, hay un gran espacio entre el diámetro exterior del tubo del intercambiador de calor y el orificio del tubo de la placa de tubos, y el espacio entre el diámetro exterior de cada tubo del intercambiador de calor y el orificio del tubo de la placa de tubos es desigual a lo largo de la dirección axial. Cuando se completa la soldadura después de la expansión, la línea central del tubo debe coincidir con la línea central del orificio de la placa del tubo para garantizar la calidad de la unión, si el espacio es grande, debido a la mayor rigidez del tubo, la deformación excesiva por expansión producirá daños a la unión soldada, o incluso provocará que la soldadura se desprenda de la soldadura.

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Juntas pegadas y expandidas

El uso del proceso de pegado y expansión puede ayudar a resolver el tubo del intercambiador de calor y las conexiones de la placa del tubo que a menudo aparecen en el problema de fugas y fugas; es importante pegarlo de acuerdo con las condiciones de trabajo y la elección correcta del agente de unión adhesiva. En el proceso de implementación del proceso se debe combinar con la estructura del intercambiador de calor, el tamaño para elegir buenos parámetros del proceso, incluyendo principalmente presión de curado, temperatura de curado, fuerza de expansión, etc., y en el proceso de producción estrictamente controlado. Este proceso es simple, fácil de implementar, confiable, ha sido reconocido en el uso real de las empresas y tiene valor de promoción.

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Conclusión

(1) en el método de conexión de placas y tubos del intercambiador de calor de carcasa y tubos, el uso de soldadura convencional o expansión por sí solo es difícil para garantizar la resistencia de la conexión y los requisitos de sellado.

(2) el uso del método de expansión y soldadura contribuye a garantizar la resistencia y el sellado de la conexión entre el tubo y la placa del intercambiador de calor, y mejora la vida útil del intercambiador de calor.

(3) El uso del método de pegado y expansión ayuda a resolver el problema de fugas y filtraciones al conectar tubos y placas de intercambiadores de calor, y el proceso es simple, fácil y confiable.

(4) la tecnología de soldadura de orificios como método de soldadura de penetración total, la capacidad de resistir la corrosión por separación y la corrosión por tensión, la resistencia a la fatiga por vibración y las propiedades mecánicas de las uniones soldadas son muy buenas; La calidad interna de la soldadura se puede controlar para mejorar la confiabilidad de la soldadura, la primera más adecuada para la promoción y aplicación de productos de alta gama.