Priključek cevi izmenjevalnika toplote in cevne plošče

Toplotni izmenjevalnik kot oprema za prenos toplote, ki prenaša del toplote iz vroče tekočine v hladno tekočino med materiali, ima širok spekter uporabe v vsakdanjem življenju ljudi ter v naftni, kemični, energetski, farmacevtski, atomski in jedrski industriji. Lahko se uporablja kot samostojna oprema, kot so grelniki, kondenzatorji, hladilniki itd.; lahko se uporablja tudi kot sestavni del nekaterih procesnih naprav, kot so toplotni izmenjevalniki v nekaterih kemičnih napravah itd.

Zlasti v večji količini porabe energije v kemični industriji so toplotni izmenjevalniki v kemični proizvodnji izmenjave toplote in procesa prenosa nepogrešljiva oprema, v celotni kemični proizvodni opremi pa prav tako zavzema precejšen delež.

Toplotni izmenjevalnik iz svoje funkcije na eni strani zagotavlja, da industrijski proces medija, ki ga zahteva specifična temperatura, na drugi strani pa je tudi glavna oprema za izboljšanje izrabe energije. Glede na njegovo strukturo obstajajo predvsem ploščni izmenjevalnik toplote, toplotni izmenjevalnik s plavajočo glavo, ploščati toplotni izmenjevalnik s fiksno cevjo in cevni toplotni izmenjevalnik v obliki črke U itd. Poleg ploščnega toplotnega izmenjevalnika ostali nekateri pripadajo lupinastemu in cevnemu toplotnemu izmenjevalniku.

Ker ima lupinasto-cevni izmenjevalnik toplote večjo površino prenosa toplote na enoto prostornine in dober učinek prenosa toplote, hkrati pa ima močno strukturo, prilagodljiv, zrel proizvodni proces in druge prednosti, je postala najpogostejša uporaba tipičnega toplotnega izmenjevalnika.

---

Povezava med cevjo toplotnega izmenjevalnika in cevno ploščo v lupinastem in cevnem toplotnem izmenjevalniku

V lupini in cevnem toplotnem izmenjevalniku sta cev toplotnega izmenjevalnika in cevna plošča edina ovira med cevjo toplotnega izmenjevalnika in lupinskim postopkom, povezovalna struktura cevi toplotnega izmenjevalnika in cevne plošče ter kakovost povezave določata kakovost in življenjsko dobo toplotnega izmenjevalnika ter sta bistveni del proizvodnega procesa toplotnega izmenjevalnika.

Večina poškodb in okvar toplotnega izmenjevalnika se pojavi v priključnih delih cevi toplotnega izmenjevalnika in cevne plošče, kakovost povezovalnega spoja neposredno vpliva tudi na varnost in zanesljivost kemične opreme in naprav, zato je za lupinaste in cevne izmenjevalnike toplote v procesu povezovanja cevi toplotnega izmenjevalnika in cevne plošče postal najbolj kritična kontrolna povezava v sistemu zagotavljanja kakovosti proizvodnje toplotnega izmenjevalnika. Trenutno so v procesu izdelave toplotnega izmenjevalnika cevni in ploščni priključki toplotnega izmenjevalnika predvsem: varjenje, ekspanzija, ekspanzija plus varjenje in lepljenje plus ekspanzija in druge metode.

---

Varjenje

Cev toplotnega izmenjevalnika in cevna plošča z uporabo varjenega priključka, zaradi nižjih zahtev za obdelavo cevne plošče je proizvodni proces preprost, obstaja boljše tesnjenje, varjenje, pregled videza, vzdrževanje pa so zelo priročni, je trenutno povezava cevi in ​​cevne plošče toplotnega izmenjevalnika lupine in cevi najpogosteje uporabljena v načinu povezave. Pri uporabi varjenih povezav je treba zagotoviti trdnost tesnjenja zvarjenega spoja in trdnost izvleka ter samo zagotoviti, da je cev toplotnega izmenjevalnika in povezava cevne plošče tesnilno tesnilno varjena. Pri trdnostnem varjenju je njegova zmogljivost omejena, le vibracije so majhne in brez vrzeli, ki povzroča korozijo.

Pri uporabi varilne povezave razdalja med cevjo izmenjevalnika toplote ne sme biti preblizu, sicer ni enostavno zagotoviti vpliva toplote, kakovosti zvara, medtem ko je treba konec cevi pustiti določeno razdaljo, da se zmanjša medsebojna varilna napetost. Dolžina cevi izmenjevalnika toplote, ki sega iz cevne plošče, mora izpolnjevati določene zahteve, da se zagotovi njena učinkovita nosilnost. Pri metodi varjenja lahko glede na material cevi izmenjevalnika toplote in cevne plošče varimo z obločnim varjenjem z varilnimi palicami, TIG varjenjem, varjenjem s CO2 in drugimi metodami. Za zahteve po povezavi cevi toplotnega izmenjevalnika in cevne plošče med visokim toplotnim izmenjevalnikom, kot so načrtovani tlak, načrtovana temperatura, visoke temperaturne spremembe, kot tudi toplotni izmenjevalnik, ki je izpostavljen izmeničnim obremenitvam, tankocevni ploščni toplotni izmenjevalnik itd. TIG varjenje je primerno.

Običajna varilna povezava zaradi obstoja vrzeli med cevjo in luknjo cevne plošče je nagnjena k koroziji reže in pregrevanju, ter toplotna obremenitev, ki nastane na varjenem spoju, lahko povzroči tudi napetostno korozijo in poškodbe, ki lahko povzročijo okvaro toplotnega izmenjevalnika. Trenutno je v domači jedrski industriji, elektroenergetiki in drugih industrijah, ki uporabljajo toplotni izmenjevalnik, cev toplotnega izmenjevalnika in priključek cevne plošče, začela uporabljati tehnologijo varjenja notranjih lukenj, ta metoda povezave bo privarila cev toplotnega izmenjevalnika in cevno ploščo na končnem varjenju na cevni snop, varjenje notranjih lukenj, uporabo oblike popolne fuzijske penetracije, odpravo vrzeli v končnem varjenju, izboljšanje sposobnosti odpornosti proti koroziji vrzeli in stresu korozija, sposobnost odpornosti proti napetostni koroziji.

Njegova visoka odpornost proti vibracijam, lahko prenese visoko temperaturo in pritisk, mehanske lastnosti zvarjenega spoja so boljše; spoj je lahko interno nedestruktivno testiranje, notranjo kakovost zvara je mogoče nadzorovati za izboljšanje zanesljivosti zvara. Toda montaža tehnologije varjenja izvrtine je težja, visoke zahteve za varilno tehnologijo, proizvodni in inšpekcijski kompleks ter proizvodni stroški so relativno visoki. Z razvojem toplotnih izmenjevalnikov za visoko temperaturo, visok tlak in velike količine so zahteve glede kakovosti izdelave vedno višje, tehnologija varjenja izvrtin se bo vse bolj uporabljala.

---

Dilatacijski spoj

Ekspanzijski spoj je tradicionalna metoda povezovanja cevi toplotnega izmenjevalnika s cevno ploščo, pri čemer se uporablja ekspanzijska naprava za izdelavo cevne plošče in cevi, ki povzročita elastično-plastično deformacijo in se tesno prilegajo, tvorijo trdno povezavo, ki je zatesnjena in se lahko upre odtrganju od namena. V proizvodnem procesu toplotnih izmenjevalnikov je ekspanzija primerna za brez močnih vibracij, brez čezmernih temperaturnih sprememb, brez resnih pojavov korozije pod napetostjo.

Trenutni postopek ekspanzije je uporabljal predvsem mehansko kotalno ekspanzijo in hidravlično ekspanzijo. Mehanska ekspanzija zvitka ni enakomerna, ko pride do okvare povezave cevi in ​​cevne plošče, nato pa je zelo težko popraviti ekspanzijo; z uporabo hidravlične ekspanzije tipa tekoče vrečke z računalniško vodenim delovanjem, visoko natančnostjo in lahko zagotovi enotnost tesnosti širitve, zanesljivost povezave pa je boljša od mehanske ekspanzije. Vendar pa so zahteve glede natančnosti obdelave stroge in je težko zagotoviti uspeh raztezanja gostih spojev, prav tako pa je težje popraviti, če se ne raztezajo znova.

---

Širjenje in varjenje

Ko sta temperatura in tlak visoka ter pri toplotni deformaciji, toplotnem šoku, toplotni koroziji in tlaku tekočine, je cev izmenjevalnika toplote in povezavo cevne plošče zelo enostavno uničiti, z uporabo ekspanzije ali varjenja je težko zagotoviti trdnost povezave in zahteve za tesnjenje. Trenutno je široko uporabljena metoda ekspanzija in varjenje. Razširitev in varilna struktura lahko učinkovito ublažita vibracije poškodbe cevnega snopa na zvaru, lahko učinkovito odpravita napetostno korozijo in korozijo v vrzeli, izboljšata odpornost spoja na utrujenost in s tem izboljšata življenjsko dobo izmenjevalnika toplote.

To izboljša življenjsko dobo toplotnega izmenjevalnika in ima višjo trdnost in možnost tesnjenja kot preprosto raztezanje ali trdnostno varjenje. Za običajne izmenjevalnike toplote običajno uporabite obrazec 'raztezanje paste % trdnost varjenje'; in uporaba težkih pogojev toplotnih izmenjevalnikov zahteva uporabo oblike 'raztezanje trdnosti % tesnjenje varjenje'. Ekspanzijo in varjenje glede na ekspanzijo in varjenje v zaporedju postopka lahko razdelimo na prvo ekspanzijo po varjenju in prvo varjenje po ekspanziji dveh vrst.

(1) prva ekspanzija po varilni ekspanziji, ko bo uporaba mazalnega olja prodrla v spojno režo in so zelo občutljivi na varilne razpoke, poroznost itd., zaradi česar je pojav napak pri varjenju resnejši. Te prodrejo v režo olja, ki jih je težko odstraniti čiste, zato uporaba najprej ekspanzije in nato postopka varjenja, ni primerna uporaba mehanske ekspanzije poti. Uporaba ekspanzije paste, čeprav ni odporna na pritisk, lahko odpravi režo med cevjo in luknjo cevi cevne plošče, tako da lahko učinkovito duši vibracije cevnega snopa na varjenem delu ustja cevi.

Toda uporaba običajne ročne ali mehansko nadzorovane ekspanzijske metode ne more doseči enotnih zahtev za ekspanzijo paste, medtem ko je uporaba računalniško nadzorovanega ekspanzijskega tlaka metode ekspanzije s tekočo vrečko lahko priročna in enotna za doseganje zahtev za ekspanzijo paste. Pri varjenju se zaradi vpliva visokotemperaturne staljene kovine plin v reži segreje in močno razširi, ti plini z visoko temperaturo in tlakom v zunanjem puščanju moči širitve tesnilne zmogljivosti bodo povzročili nekaj škode.

(2) najprej varjenje in nato razširitev za postopek prvega varjenja in nato razširitve, glavna težava je nadzor nad natančnostjo cevi in ​​luknje za cevno ploščo ter njihovo prileganje. Ko je reža med cevjo in luknjo cevi cevne plošče majhna do določene vrednosti, postopek raztezanja ne bo poškodoval kakovosti zvarjenega spoja. Toda zmožnost ustja zvara, da prenese strižne sile, je razmeroma slaba, zato lahko trdnost zvara, če nadzor ne izpolnjuje zahtev, povzroči okvaro zaradi prekomernega raztezanja ali raztezanje poškodbe zvarnega spoja.

V procesu izdelave obstaja velika vrzel med zunanjim premerom cevi izmenjevalnika toplote in luknjo cevi cevne plošče, reža med zunanjim premerom vsake cevi izmenjevalnika toplote in luknjo cevi cevne plošče pa je neenakomerna vzdolž aksialne smeri. Ko je varjenje končano po ekspanziji, mora središčna črta cevi sovpadati s središčnico luknje cevne plošče, da se zagotovi kakovost spoja. Če je reža velika, bo zaradi večje togosti cevi čezmerna deformacija ekspanzije povzročila poškodbe zvarjenega spoja ali celo povzročila zvar z vara.

---

Lepljeni in ekspandirani spoji

Uporaba postopka lepljenja in širjenja lahko pomaga rešiti cev toplotnega izmenjevalnika in povezave cevne plošče, ki se pogosto pojavljajo pri problemu puščanja in puščanja, pomembno je, da se zlepi glede na delovne pogoje pravilne izbire sredstva za spajanje lepila. V procesu izvajanja postopka je treba kombinirati s strukturo izmenjevalnika toplote, velikostjo, da izberete dobre procesne parametre, predvsem vključno s tlakom strjevanja, temperaturo strjevanja, ekspanzijsko silo itd., V proizvodnem procesu pa je strogo nadzorovan. Ta postopek je preprost, enostaven za izvedbo, zanesljiv, priznan v dejanski uporabi podjetij, ima promocijsko vrednost.

---

Zaključek

(1) pri metodi povezovanja cevi in ​​plošče toplotnega izmenjevalnika toplote z lupino in cevjo je uporaba običajnega varjenja ali samo razširitve težko zagotoviti trdnost povezave in zahteve za tesnjenje.

(2) uporaba metode ekspanzije in varjenja vodi k zagotavljanju trdnosti in tesnosti povezave med cevjo izmenjevalnika toplote in ploščo ter izboljša življenjsko dobo izmenjevalnika toplote.

(3) Uporaba metode lepljenja in razširitve pomaga rešiti problem puščanja in pronicanja pri povezovanju cevi in ​​plošč izmenjevalnika toplote, postopek pa je preprost, enostaven in zanesljiv.

(4) tehnologija varjenja izvrtine kot metoda varjenja s popolnim prebojem, sposobnost odpornosti proti koroziji v vrzeli in napetostni koroziji, odpornost proti vibracijam, mehanske lastnosti zvarjenih spojev so zelo dobre; notranjo kakovost zvara je mogoče nadzorovati za izboljšanje zanesljivosti zvara, prvi bolj primeren za promocijo in uporabo vrhunskih izdelkov.