การเชื่อมต่อท่อแลกเปลี่ยนความร้อนและแผ่นท่อ

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเป็นอุปกรณ์ถ่ายเทความร้อนที่ถ่ายเทความร้อนส่วนหนึ่งจากของเหลวร้อนไปยังของเหลวเย็นระหว่างวัสดุ มีการใช้งานที่หลากหลายในชีวิตประจำวันของผู้คนและในอุตสาหกรรมปิโตรเลียม เคมี พลังงาน ยา พลังงานปรมาณู และนิวเคลียร์ สามารถใช้เป็นอุปกรณ์อิสระ เช่น เครื่องทำความร้อน คอนเดนเซอร์ เครื่องทำความเย็น ฯลฯ นอกจากนี้ยังสามารถใช้เป็นส่วนประกอบของอุปกรณ์ในกระบวนการผลิตบางชนิดได้ เช่น เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนในอุปกรณ์เคมีบางชนิด เป็นต้น

โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการใช้พลังงานในปริมาณที่มากขึ้นในอุตสาหกรรมเคมี เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนในกระบวนการแลกเปลี่ยนความร้อนและถ่ายโอนความร้อนในการผลิตสารเคมีเป็นอุปกรณ์ที่ขาดไม่ได้ ในอุปกรณ์การผลิตสารเคมีทั้งหมดยังมีสัดส่วนค่อนข้างมาก

ในทางกลับกัน เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนจากหน้าที่ของมัน เพื่อให้แน่ใจว่ากระบวนการทางอุตสาหกรรมของตัวกลางที่ต้องการตามอุณหภูมิที่กำหนด ในทางกลับกัน ยังเป็นอุปกรณ์หลักในการปรับปรุงการใช้พลังงานอีกด้วย ตามโครงสร้างของมัน ส่วนใหญ่มีตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่น ตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบหัวลอย ตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นท่อคงที่ และตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบท่อรูปตัวยูและอื่น ๆ นอกจากตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นแล้ว ส่วนที่เหลืออีกหลายตัวยังเป็นของตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและท่อ

เนื่องจากตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและแบบท่อมีพื้นที่การถ่ายเทความร้อนที่ใหญ่กว่าต่อหน่วยปริมาตร และผลการถ่ายเทความร้อนที่ดี ขณะเดียวกันก็มีโครงสร้างที่แข็งแกร่ง กระบวนการผลิตที่ปรับตัวได้ และมีความสมบูรณ์ และข้อดีอื่นๆ จึงกลายเป็นการใช้งานเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนทั่วไปที่พบบ่อยที่สุด

---

การเชื่อมต่อระหว่างท่อแลกเปลี่ยนความร้อนและแผ่นท่อในตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและท่อ

ในเปลือกและท่อแลกเปลี่ยนความร้อน ท่อแลกเปลี่ยนความร้อนและแผ่นท่อเป็นสิ่งกีดขวางระหว่างท่อแลกเปลี่ยนความร้อนและกระบวนการเปลือก โครงสร้างการเชื่อมต่อท่อแลกเปลี่ยนความร้อนและแผ่นท่อและคุณภาพการเชื่อมต่อจะกำหนดคุณภาพและอายุการใช้งานของตัวแลกเปลี่ยนความร้อน เป็นส่วนสำคัญของกระบวนการผลิตตัวแลกเปลี่ยนความร้อน

ความเสียหายและความล้มเหลวของระบบแลกเปลี่ยนความร้อนส่วนใหญ่เกิดขึ้นในชิ้นส่วนการเชื่อมต่อท่อแลกเปลี่ยนความร้อนและแผ่นท่อ คุณภาพของข้อต่อการเชื่อมต่อยังส่งผลโดยตรงต่อความปลอดภัยและความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์และอุปกรณ์เคมี ดังนั้นสำหรับตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและท่อในกระบวนการเชื่อมต่อท่อแลกเปลี่ยนความร้อนและแผ่นท่อได้กลายเป็นลิงค์ควบคุมที่สำคัญที่สุดในระบบประกันคุณภาพการผลิตตัวแลกเปลี่ยนความร้อน ปัจจุบันในกระบวนการผลิตตัวแลกเปลี่ยนความร้อน การเชื่อมต่อท่อแลกเปลี่ยนความร้อนและแผ่นส่วนใหญ่จะเป็นการเชื่อม การขยายตัว การขยายตัวบวกกับการเชื่อม และการติดกาวบวกการขยายตัว และวิธีการอื่น ๆ

---

การเชื่อม

ท่อแลกเปลี่ยนความร้อนและแผ่นท่อโดยใช้การเชื่อมต่อแบบเชื่อม เนื่องจากข้อกำหนดในการประมวลผลที่ต่ำกว่าของแผ่นท่อ กระบวนการผลิตจึงง่าย มีการปิดผนึกที่ดีขึ้น และการเชื่อม การตรวจสอบลักษณะ การบำรุงรักษาสะดวกมาก ปัจจุบันท่อแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและท่อและการเชื่อมต่อแผ่นท่อเป็นวิธีที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในวิธีการเชื่อมต่อ ในการใช้การเชื่อมต่อแบบเชื่อมเพื่อให้แน่ใจว่ามีความแข็งแรงของการปิดผนึกรอยต่อและแรงดึงออกและเพียงเพื่อให้แน่ใจว่าท่อแลกเปลี่ยนความร้อนและการเชื่อมต่อแผ่นท่อปิดผนึกการเชื่อมปิดผนึก สำหรับการเชื่อมที่มีความแข็งแรง ประสิทธิภาพมีจำกัด เฉพาะการสั่นสะเทือนที่มีน้อยและไม่มีโอกาสเกิดการกัดกร่อนของช่องว่าง

เมื่อใช้การเชื่อมต่อการเชื่อม ระยะห่างระหว่างท่อแลกเปลี่ยนความร้อนจะต้องไม่ใกล้เกินไป มิฉะนั้นอิทธิพลของความร้อน คุณภาพของการเชื่อมนั้นไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะมั่นใจได้ ในขณะที่ปลายท่อควรเว้นระยะห่างไว้ เพื่อช่วยลดความเครียดในการเชื่อมซึ่งกันและกัน ความยาวของท่อแลกเปลี่ยนความร้อนที่ยื่นออกมาจากแผ่นท่อควรเป็นไปตามข้อกำหนดที่ระบุเพื่อให้แน่ใจว่ามีความสามารถในการรับน้ำหนักที่มีประสิทธิภาพ ในวิธีการเชื่อม ตามวัสดุของท่อแลกเปลี่ยนความร้อนและแผ่นท่อสามารถเชื่อมได้โดยการเชื่อมอาร์กของก้านเชื่อม การเชื่อม TIG การเชื่อม CO2 และวิธีการอื่น ๆ สำหรับข้อกำหนดการเชื่อมต่อท่อแลกเปลี่ยนความร้อนและแผ่นท่อระหว่างตัวแลกเปลี่ยนความร้อนสูง เช่น แรงดันการออกแบบ อุณหภูมิการออกแบบ การเปลี่ยนแปลงที่อุณหภูมิสูง รวมถึงตัวแลกเปลี่ยนความร้อนที่ต้องรับภาระสลับ ตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นท่อบาง ฯลฯ การเชื่อม TIG มีความเหมาะสม

วิธีการเชื่อมต่อการเชื่อมแบบทั่วไปเนื่องจากมีช่องว่างระหว่างท่อและรูแผ่นท่อ มีแนวโน้มที่จะเกิดการกัดกร่อนของช่องว่างและความร้อนสูงเกินไป และความเครียดจากความร้อนที่เกิดขึ้นที่รอยเชื่อมอาจทำให้เกิดการกัดกร่อนและความเสียหายจากความเค้นซึ่งอาจทำให้ตัวแลกเปลี่ยนความร้อนล้มเหลว ปัจจุบันในอุตสาหกรรมนิวเคลียร์ในประเทศอุตสาหกรรมพลังงานและอุตสาหกรรมอื่น ๆ ที่ใช้ตัวแลกเปลี่ยนความร้อนการเชื่อมต่อท่อแลกเปลี่ยนความร้อนและแผ่นท่อได้เริ่มใช้เทคโนโลยีการเชื่อมรูใน วิธีการเชื่อมต่อนี้จะเชื่อมท่อแลกเปลี่ยนความร้อนและปลายแผ่นท่อเพื่อเชื่อมรูในมัดท่อ การใช้รูปแบบการเจาะฟิวชั่นเต็มรูปแบบช่วยขจัดช่องว่างในการเชื่อมตอนท้ายปรับปรุงความสามารถในการต้านทานการกัดกร่อนของช่องว่างและการกัดกร่อนของความเครียดความสามารถในการต้านทานการกัดกร่อนของความเครียด

แรงล้าจากการสั่นสะเทือนสูง สามารถทนต่ออุณหภูมิและความดันสูง คุณสมบัติทางกลของรอยเชื่อมจะดีกว่า ข้อต่อสามารถทำการทดสอบแบบไม่ทำลายภายในได้ สามารถควบคุมคุณภาพภายในของการเชื่อมเพื่อปรับปรุงความน่าเชื่อถือของการเชื่อม แต่การประกอบเทคโนโลยีการเชื่อมแบบเจาะรูนั้นยากกว่า มีความต้องการสูงสำหรับเทคโนโลยีการเชื่อม การผลิตและการตรวจสอบที่ซับซ้อน และต้นทุนการผลิตค่อนข้างสูง ด้วยการพัฒนาเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนให้มีอุณหภูมิสูง แรงดันสูง และขนาดใหญ่ ข้อกำหนดด้านคุณภาพการผลิตจึงสูงขึ้น เทคโนโลยีการเชื่อมแบบเจาะจะถูกใช้กันอย่างแพร่หลายมากขึ้น

---

ข้อต่อการขยายตัว

ข้อต่อขยายเป็นวิธีการดั้งเดิมในการเชื่อมต่อท่อแลกเปลี่ยนความร้อนกับแผ่นท่อ โดยใช้อุปกรณ์ขยายเพื่อทำให้แผ่นท่อและท่อทำให้เกิดการเสียรูปแบบพลาสติกยืดหยุ่นและพอดี ทำให้เกิดการเชื่อมต่อที่มั่นคง ซึ่งได้รับการปิดผนึกและสามารถต้านทานการดึงออกจากวัตถุประสงค์ได้ ในกระบวนการผลิตเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน การขยายตัวเหมาะสำหรับไม่มีการสั่นสะเทือนที่รุนแรง ไม่มีการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิมากเกินไป ไม่มีโอกาสเกิดการกัดกร่อนจากความเครียดอย่างรุนแรง

กระบวนการขยายในปัจจุบันใช้การขยายการรีดเชิงกลและการขยายไฮดรอลิกเป็นหลัก การขยายการขยายตัวของม้วนกลไม่สม่ำเสมอ เมื่อการเชื่อมต่อท่อและแผ่นท่อล้มเหลว จากนั้นใช้การขยายเพื่อซ่อมแซมยากมาก ใช้การขยายไฮดรอลิกชนิดถุงของเหลวโดยการดำเนินการที่ควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์ มีความแม่นยำสูง และสามารถมั่นใจได้ว่าความสม่ำเสมอของการขยายตัวที่แน่นหนา ความน่าเชื่อถือของการเชื่อมต่อดีกว่าการขยายตัวทางกล อย่างไรก็ตาม ข้อกำหนดด้านความแม่นยำในการประมวลผลนั้นเข้มงวด และเป็นเรื่องยากที่จะรับรองความสำเร็จของการขยายตัวของข้อต่อที่มีความหนาแน่นสูง และยังยากต่อการซ่อมหากไม่สามารถขยายอีกครั้งได้

---

การขยายตัวและการเชื่อม

เมื่ออุณหภูมิและความดันสูงและการเปลี่ยนรูปจากความร้อน การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ การกัดกร่อนจากความร้อน และความดันของเหลว ท่อแลกเปลี่ยนความร้อนและการเชื่อมต่อแผ่นท่อจะถูกทำลายง่ายมาก การใช้การขยายหรือการเชื่อมเป็นเรื่องยากที่จะรับประกันความแข็งแรงของข้อกำหนดในการเชื่อมต่อและการปิดผนึก ปัจจุบันวิธีการที่ใช้กันอย่างแพร่หลายคือการขยายและการเชื่อม โครงสร้างการขยายตัวและการเชื่อมสามารถลดการสั่นสะเทือนของความเสียหายของมัดท่อต่อการเชื่อมได้อย่างมีประสิทธิภาพ สามารถกำจัดการกัดกร่อนของความเครียดและการกัดกร่อนของช่องว่างได้อย่างมีประสิทธิภาพ ปรับปรุงความต้านทานต่อความเมื่อยล้าของข้อต่อ ซึ่งจะช่วยปรับปรุงอายุการใช้งานของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน

ซึ่งจะช่วยยืดอายุการใช้งานของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน และมีความแข็งแรงและความสามารถในการซีลได้สูงกว่าการขยายหรือการเชื่อมแบบธรรมดา สำหรับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนทั่วไปมักจะใช้แบบฟอร์ม 'การเชื่อม % ความแข็งแรงของการขยายตัวแบบวาง'; และการใช้สภาวะที่ไม่เอื้ออำนวยของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนจำเป็นต้องใช้แบบฟอร์ม 'การเชื่อมแบบปิดผนึก % การขยายตัวของความแข็งแรง' การขยายตัวบวกการเชื่อมตามการขยายตัวและการเชื่อมตามลำดับของกระบวนการสามารถแบ่งออกเป็นการขยายครั้งแรกหลังการเชื่อมและการเชื่อมครั้งแรกหลังจากการขยายตัวได้สองชนิด

(1) การขยายตัวครั้งแรกหลังจากการขยายตัวของการเชื่อมเมื่อการใช้น้ำมันหล่อลื่นเจาะเข้าไปในช่องว่างของข้อต่อ และมีความไวสูงต่อรอยแตกในการเชื่อม ความพรุน ฯลฯ จึงทำให้ปรากฏการณ์ข้อบกพร่องในการเชื่อมรุนแรงยิ่งขึ้น สิ่งเหล่านี้เจาะเข้าไปในช่องว่างของน้ำมันเป็นเรื่องยากที่จะเอาออกทำความสะอาด ดังนั้นการใช้การขยายตัวก่อนแล้วจึงเชื่อมกระบวนการจึงไม่เหมาะที่จะใช้การขยายตัวทางกลของทาง การใช้ส่วนขยายแบบวางแม้ว่าจะไม่ทนต่อแรงดัน แต่สามารถขจัดช่องว่างระหว่างท่อและรูท่อของแผ่นท่อได้ ดังนั้นจึงสามารถทำให้การสั่นสะเทือนของมัดท่อไปยังส่วนที่เชื่อมของปากท่อได้อย่างมีประสิทธิภาพ

แต่การใช้วิธีขยายแบบแมนนวลหรือแบบควบคุมด้วยกลไกแบบธรรมดาไม่สามารถบรรลุข้อกำหนดในการขยายการวางแบบสม่ำเสมอได้ ในขณะที่การใช้ความดันการขยายแบบควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์ของวิธีการขยายแบบถุงของเหลวนั้นสะดวกและสม่ำเสมอเพื่อให้บรรลุข้อกำหนดในการขยายแบบวาง ในการเชื่อมเนื่องจากอิทธิพลของโลหะหลอมเหลวที่อุณหภูมิสูง ก๊าซในช่องว่างจึงได้รับความร้อนและขยายตัวอย่างรวดเร็ว ก๊าซเหล่านี้ที่มีอุณหภูมิและความดันสูงในการรั่วไหลภายนอกของความแข็งแรงของการขยายตัวของประสิทธิภาพการปิดผนึกจะทำให้เกิดความเสียหายบางส่วน

(2) การเชื่อมครั้งแรกและการขยายตัวสำหรับการเชื่อมครั้งแรกและจากนั้นการขยายตัว ปัญหาหลักคือการควบคุมความถูกต้องของรูท่อและแผ่นท่อและความพอดี เมื่อช่องว่างระหว่างท่อและรูท่อแผ่นท่อมีขนาดเล็กถึงค่าหนึ่ง กระบวนการขยายจะไม่ทำลายคุณภาพของรอยเชื่อม แต่ความสามารถของปากเชื่อมในการทนต่อแรงเฉือนได้ค่อนข้างต่ำ ดังนั้น ความแข็งแรงของการเชื่อมหากการควบคุมไม่เป็นไปตามข้อกำหนด อาจทำให้เกิดความล้มเหลวในการขยายตัวมากเกินไปหรือความเสียหายต่อข้อต่อที่ขยายตัว

ในกระบวนการผลิต มีช่องว่างขนาดใหญ่ระหว่างเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของท่อแลกเปลี่ยนความร้อนและรูท่อท่อแผ่นท่อ และช่องว่างระหว่างเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของท่อแลกเปลี่ยนความร้อนแต่ละท่อและรูท่อท่อแผ่นท่อไม่เท่ากันตามแนวแกน เมื่อการเชื่อมเสร็จสิ้นหลังจากการขยายตัว เส้นกึ่งกลางของท่อจะต้องตรงกับเส้นศูนย์กลางของรูแผ่นท่อเพื่อให้มั่นใจในคุณภาพของข้อต่อ หากช่องว่างมีขนาดใหญ่ เนื่องจากความแข็งแกร่งของท่อมากขึ้น การเปลี่ยนรูปการขยายตัวที่มากเกินไปจะทำให้เกิดความเสียหายต่อรอยเชื่อม หรือแม้กระทั่งทำให้รอยเชื่อมออกจากรอยเชื่อม

---

ข้อต่อที่ติดกาวและขยาย

การใช้กระบวนการติดกาวและการขยายตัวสามารถช่วยแก้ปัญหาการเชื่อมต่อท่อแลกเปลี่ยนความร้อนและแผ่นท่อมักจะเกิดปัญหาการรั่วไหลและการรั่วไหล สิ่งสำคัญคือต้องติดกาวตามสภาพการทำงานของตัวเลือกที่ถูกต้องของสารประสานกาว ในกระบวนการดำเนินการควรรวมกับโครงสร้างของตัวแลกเปลี่ยนความร้อน ขนาดในการเลือกพารามิเตอร์กระบวนการที่ดี ส่วนใหญ่รวมถึงความดันในการบ่ม อุณหภูมิในการบ่ม แรงขยายตัว ฯลฯ และในกระบวนการผลิตมีการควบคุมอย่างเข้มงวด กระบวนการนี้ง่าย ใช้งานง่าย เชื่อถือได้ ได้รับการยอมรับในการใช้งานจริงขององค์กร มีคุณค่าในการส่งเสริม

---

บทสรุป

(1) ในวิธีการเชื่อมต่อท่อแลกเปลี่ยนความร้อนและแผ่นแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและท่อ การใช้การเชื่อมหรือการขยายตัวแบบธรรมดาเพียงอย่างเดียวเป็นเรื่องยากที่จะรับประกันความแข็งแรงของการเชื่อมต่อและข้อกำหนดสำหรับการปิดผนึก

(2) การใช้วิธีการขยายและการเชื่อมช่วยให้มั่นใจถึงความแข็งแรงและการปิดผนึกของการเชื่อมต่อระหว่างท่อแลกเปลี่ยนความร้อนและแผ่น และปรับปรุงอายุการใช้งานของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน

(3) การใช้วิธีติดกาวและการขยายตัวช่วยแก้ปัญหาการรั่วไหลและการซึมเมื่อเชื่อมต่อท่อและแผ่นแลกเปลี่ยนความร้อน และกระบวนการนี้ง่าย สะดวก และเชื่อถือได้

(4) เทคโนโลยีการเชื่อมเจาะเป็นวิธีการเชื่อมแบบเจาะเต็ม ความสามารถในการต้านทานการกัดกร่อนของช่องว่างและการกัดกร่อนของความเค้น ความแข็งแรงเมื่อยล้าจากการสั่นสะเทือน คุณสมบัติทางกลของข้อต่อเชื่อมนั้นดีมาก สามารถควบคุมคุณภาพภายในของการเชื่อมได้เพื่อปรับปรุงความน่าเชื่อถือของการเชื่อม ซึ่งอันดับแรกเหมาะสำหรับการส่งเสริมและการประยุกต์ใช้ผลิตภัณฑ์ระดับไฮเอนด์