Kết nối ống trao đổi nhiệt và tấm ống

Bộ trao đổi nhiệt, là thiết bị truyền nhiệt chuyển một phần nhiệt từ chất lỏng nóng sang chất lỏng lạnh giữa các vật liệu, có nhiều ứng dụng trong đời sống hàng ngày của con người và trong các ngành công nghiệp dầu khí, hóa chất, điện, dược phẩm, năng lượng nguyên tử và hạt nhân. Nó có thể được sử dụng như một thiết bị độc lập, chẳng hạn như máy sưởi, bình ngưng, máy làm mát, v.v.; nó cũng có thể được sử dụng như một bộ phận của một số thiết bị xử lý, chẳng hạn như bộ trao đổi nhiệt trong một số thiết bị hóa học, v.v.

Đặc biệt trong lượng tiêu thụ năng lượng lớn hơn trong ngành hóa chất, các thiết bị trao đổi nhiệt trong sản xuất hóa chất, quá trình trao đổi và truyền nhiệt là thiết bị không thể thiếu, trong toàn bộ thiết bị sản xuất hóa chất cũng chiếm một tỷ trọng đáng kể.

Bộ trao đổi nhiệt từ chức năng của nó, một mặt, để đảm bảo rằng quy trình công nghiệp của môi trường được yêu cầu bởi nhiệt độ cụ thể, mặt khác, cũng là thiết bị chính để cải thiện việc sử dụng năng lượng. Theo cấu trúc của nó, chủ yếu có bộ trao đổi nhiệt dạng tấm, bộ trao đổi nhiệt đầu nổi, bộ trao đổi nhiệt dạng tấm ống cố định và bộ trao đổi nhiệt dạng ống hình chữ U, v.v. Ngoài bộ trao đổi nhiệt dạng tấm, phần còn lại thuộc về bộ trao đổi nhiệt vỏ và ống.

Vì bộ trao đổi nhiệt dạng vỏ và ống có diện tích truyền nhiệt lớn hơn trên một đơn vị thể tích và hiệu quả truyền nhiệt tốt, đồng thời có cấu trúc chắc chắn, quy trình sản xuất hoàn thiện, dễ thích ứng và các ưu điểm khác, đã trở thành ứng dụng phổ biến nhất của bộ trao đổi nhiệt thông thường.

---

Kết nối giữa ống trao đổi nhiệt và tấm ống trong bộ trao đổi nhiệt vỏ và ống

Trong bộ trao đổi nhiệt dạng ống và vỏ, ống và tấm ống trao đổi nhiệt là rào cản duy nhất giữa ống trao đổi nhiệt và quá trình vỏ, cấu trúc kết nối và chất lượng kết nối của ống trao đổi nhiệt và tấm ống quyết định chất lượng và tuổi thọ của bộ trao đổi nhiệt, là một phần quan trọng của quy trình sản xuất bộ trao đổi nhiệt.

Hầu hết các hư hỏng và hỏng hóc của bộ trao đổi nhiệt xảy ra ở các bộ phận kết nối ống trao đổi nhiệt và tấm ống, chất lượng của mối nối cũng ảnh hưởng trực tiếp đến sự an toàn và độ tin cậy của các thiết bị và thiết bị hóa học, do đó, đối với bộ trao đổi nhiệt vỏ và ống trong quá trình kết nối ống trao đổi nhiệt và tấm ống đã trở thành mắt xích điều khiển quan trọng nhất trong hệ thống đảm bảo chất lượng sản xuất bộ trao đổi nhiệt. Hiện nay, trong quy trình sản xuất bộ trao đổi nhiệt, các kết nối ống và tấm trao đổi nhiệt chủ yếu là: hàn, giãn nở, giãn nở cộng với hàn và dán cộng với giãn nở và các phương pháp khác.

---

Hàn

Ống trao đổi nhiệt và tấm ống sử dụng kết nối hàn, do yêu cầu xử lý tấm ống thấp hơn, quy trình sản xuất đơn giản, có độ kín tốt hơn, và việc hàn, kiểm tra bề ngoài, bảo trì rất thuận tiện, hiện nay kết nối ống và tấm ống trao đổi nhiệt vỏ và ống được sử dụng rộng rãi nhất trong phương pháp kết nối. Trong việc sử dụng các kết nối hàn, phải đảm bảo độ bền của mối hàn bịt kín và độ bền kéo và chỉ để đảm bảo rằng ống trao đổi nhiệt và kết nối tấm ống bịt kín được hàn kín. Đối với hàn cường độ, hiệu suất của nó bị hạn chế, chỉ có độ rung nhỏ và không có khe hở ăn mòn.

Khi sử dụng kết nối hàn, khoảng cách giữa các ống trao đổi nhiệt không được quá gần, nếu không sẽ ảnh hưởng đến nhiệt, chất lượng mối hàn không dễ đảm bảo, đồng thời nên chừa một khoảng cách nhất định ở cuối ống, nhằm giúp giảm ứng suất hàn lẫn nhau. Chiều dài của ống trao đổi nhiệt kéo dài ra khỏi tấm ống phải đáp ứng các yêu cầu quy định để đảm bảo khả năng chịu lực hiệu quả của nó. Trong phương pháp hàn, theo vật liệu của ống trao đổi nhiệt và tấm ống có thể được hàn bằng hàn hồ quang que hàn, hàn TIG, hàn CO2 và các phương pháp khác. Đối với các yêu cầu kết nối ống trao đổi nhiệt và tấm ống giữa bộ trao đổi nhiệt cao, chẳng hạn như áp suất thiết kế, nhiệt độ thiết kế, thay đổi nhiệt độ cao, cũng như bộ trao đổi nhiệt chịu tải xen kẽ, bộ trao đổi nhiệt tấm ống mỏng, v.v. Hàn TIG là thích hợp.

Phương pháp kết nối hàn thông thường, do tồn tại các khoảng trống giữa lỗ ống và tấm ống, dễ bị ăn mòn và quá nhiệt, đồng thời ứng suất nhiệt sinh ra tại mối hàn cũng có thể gây ra ăn mòn và hư hỏng do ứng suất, có thể gây ra lỗi bộ trao đổi nhiệt. Hiện nay, trong ngành công nghiệp hạt nhân trong nước, công nghiệp điện và các ngành công nghiệp khác sử dụng bộ trao đổi nhiệt, kết nối ống trao đổi nhiệt và tấm ống đã bắt đầu sử dụng công nghệ hàn lỗ bên trong, phương pháp kết nối này sẽ hàn đầu ống trao đổi nhiệt và tấm ống để hàn lỗ bên trong bó ống, sử dụng dạng xuyên thấu hoàn toàn, loại bỏ khe hở ở đầu hàn, nâng cao khả năng chống ăn mòn khe hở và ăn mòn ứng suất, khả năng chống ăn mòn ứng suất.

Độ bền mỏi rung cao, có thể chịu được nhiệt độ và áp suất cao, tính chất cơ học của mối hàn tốt hơn; mối nối có thể được kiểm tra không phá hủy bên trong, chất lượng bên trong của mối hàn có thể được kiểm soát để nâng cao độ tin cậy của mối hàn. Nhưng việc lắp ráp công nghệ hàn lỗ khoan khó khăn hơn, yêu cầu cao về công nghệ hàn, chế tạo và kiểm tra phức tạp, chi phí sản xuất tương đối cao. Với sự phát triển của các thiết bị trao đổi nhiệt ở nhiệt độ cao, áp suất cao và quy mô lớn, yêu cầu chất lượng chế tạo ngày càng cao, công nghệ hàn lỗ khoan sẽ được sử dụng rộng rãi hơn.

---

Khe co giãn

Khe co giãn là phương pháp truyền thống để nối các ống trao đổi nhiệt với tấm ống, sử dụng thiết bị giãn nở để làm cho tấm ống và ống tạo ra biến dạng đàn hồi-dẻo và khít chặt, tạo thành một kết nối chắc chắn, được bịt kín và có thể chống lại mục đích kéo ra. Trong quá trình sản xuất bộ trao đổi nhiệt, việc giãn nở phù hợp để không bị rung lắc mạnh, không thay đổi nhiệt độ quá mức, không gây ra hiện tượng ăn mòn ứng suất nghiêm trọng.

Quá trình giãn nở hiện nay chủ yếu sử dụng giãn nở cán cơ học và giãn nở thủy lực. Việc mở rộng mở rộng cuộn cơ học không đồng đều, một khi kết nối ống và tấm ống bị lỗi và sau đó sử dụng mở rộng để sửa chữa rất khó khăn; sử dụng giãn nở thủy lực loại túi lỏng bằng hoạt động điều khiển bằng máy tính, độ chính xác cao và có thể đảm bảo độ đồng đều của độ kín giãn nở, độ tin cậy của kết nối tốt hơn so với giãn nở cơ học. Tuy nhiên, yêu cầu về độ chính xác của quá trình xử lý rất nghiêm ngặt, khó có thể đảm bảo sự thành công của việc giãn nở các khớp dày đặc, và việc sửa chữa nếu chúng không thể giãn nở trở lại cũng khó khăn hơn.

---

Mở rộng và hàn

Khi nhiệt độ và áp suất cao, và trong biến dạng nhiệt, sốc nhiệt, ăn mòn nhiệt và áp suất chất lỏng, kết nối ống trao đổi nhiệt và tấm ống rất dễ bị phá hủy, việc sử dụng giãn nở hoặc hàn rất khó để đảm bảo độ bền của các yêu cầu kết nối và niêm phong. Hiện nay, phương pháp được sử dụng rộng rãi là giãn nở và hàn. Cấu trúc giãn nở và hàn có thể làm giảm hiệu quả độ rung của bó ống gây hư hỏng mối hàn, có thể loại bỏ hiệu quả sự ăn mòn ứng suất và ăn mòn khe hở, cải thiện khả năng chống mỏi của mối nối, từ đó cải thiện tuổi thọ của bộ trao đổi nhiệt.

Điều này giúp cải thiện tuổi thọ của bộ trao đổi nhiệt, đồng thời có độ bền và khả năng bịt kín cao hơn so với hàn giãn nở hoặc cường độ đơn giản. Đối với các bộ trao đổi nhiệt thông thường thường sử dụng dạng 'dán độ giãn nở % cường độ hàn'; và việc sử dụng các điều kiện khắc nghiệt của bộ trao đổi nhiệt đòi hỏi phải sử dụng hình thức 'hàn hàn% mở rộng cường độ'. Mở rộng cộng với hàn theo trình tự của quá trình mở rộng và hàn có thể được chia thành mở rộng đầu tiên sau khi hàn và hàn đầu tiên sau khi mở rộng hai loại.

(1) Sự giãn nở đầu tiên sau khi hàn, sự giãn nở đầu tiên khi sử dụng dầu bôi trơn sẽ thấm vào khe hở mối nối, chúng rất nhạy cảm với các vết nứt hàn, độ xốp, v.v., do đó làm cho hiện tượng khuyết tật hàn trở nên nghiêm trọng hơn. Những thứ này thâm nhập vào khe hở của dầu rất khó để loại bỏ sạch, do đó, việc sử dụng phương pháp giãn nở trước rồi đến quá trình hàn, việc sử dụng phương pháp giãn nở cơ học là không phù hợp. Việc sử dụng giãn nở dán, mặc dù không chịu được áp lực, nhưng có thể loại bỏ khe hở giữa ống và lỗ ống của tấm ống, do đó nó có thể làm giảm rung động của bó ống một cách hiệu quả đến phần hàn của miệng ống.

Nhưng việc sử dụng phương pháp giãn nở được điều khiển bằng tay hoặc bằng máy thông thường không thể đạt được các yêu cầu giãn nở dán đồng đều, trong khi việc sử dụng áp suất giãn nở do máy tính điều khiển của phương pháp giãn nở loại túi chất lỏng có thể thuận tiện và thống nhất để đạt được các yêu cầu giãn nở dán. Trong hàn, do ảnh hưởng của kim loại nóng chảy ở nhiệt độ cao, khí trong khe hở nóng lên và giãn nở mạnh, những khí này có nhiệt độ và áp suất cao khi rò rỉ ra bên ngoài cường độ giãn nở của hiệu suất bịt kín sẽ gây ra một số hư hỏng.

(2) hàn đầu tiên và sau đó mở rộng cho quá trình hàn đầu tiên và sau đó mở rộng, vấn đề chính là kiểm soát độ chính xác của lỗ ống và tấm ống cũng như sự phù hợp của nó. Khi khe hở giữa ống và lỗ ống của tấm ống nhỏ đến một giá trị nhất định, quá trình giãn nở sẽ không làm hỏng chất lượng của mối hàn. Nhưng khả năng chịu lực cắt của miệng mối hàn tương đối kém nên độ bền của mối hàn nếu điều khiển không đáp ứng yêu cầu có thể gây ra hiện tượng giãn nở quá mức hoặc giãn nở làm hư hỏng mối hàn.

Trong quá trình sản xuất, có một khoảng cách lớn giữa đường kính ngoài của ống trao đổi nhiệt và lỗ ống tấm ống, và khoảng cách giữa đường kính ngoài của mỗi ống trao đổi nhiệt và lỗ ống tấm ống không đều dọc theo hướng trục. Khi hàn hoàn tất sau khi giãn nở, đường tâm của ống phải trùng với đường tâm của lỗ tấm ống để đảm bảo chất lượng của mối nối, nếu khe hở lớn, do độ cứng của ống lớn hơn, biến dạng giãn nở quá mức sẽ gây hư hỏng mối hàn, thậm chí khiến mối hàn bị đứt ra khỏi mối hàn.

---

Các khớp được dán và mở rộng

Việc sử dụng quá trình dán và giãn nở có thể giúp giải quyết các mối nối ống trao đổi nhiệt và tấm ống thường xuất hiện vấn đề rò rỉ, rò rỉ, điều quan trọng là phải dán keo theo điều kiện làm việc để lựa chọn đúng chất kết dính keo. Trong quá trình thực hiện quy trình, cần kết hợp với cấu trúc của bộ trao đổi nhiệt, kích thước để chọn các thông số quy trình tốt, chủ yếu bao gồm áp suất đóng rắn, nhiệt độ đóng rắn, lực giãn nở, v.v., và được kiểm soát chặt chẽ trong quá trình sản xuất. Quá trình này đơn giản, dễ thực hiện, đáng tin cậy, đã được các doanh nghiệp công nhận trong thực tế sử dụng và có giá trị khuyến khích.

---

Phần kết luận

(1) trong phương pháp kết nối ống và tấm trao đổi nhiệt vỏ và ống, chỉ sử dụng hàn hoặc giãn nở thông thường rất khó để đảm bảo độ bền của kết nối và các yêu cầu về bịt kín.

(2) việc sử dụng phương pháp hàn và giãn nở có lợi cho việc đảm bảo độ bền và độ kín của mối nối giữa ống và tấm trao đổi nhiệt, đồng thời cải thiện tuổi thọ của bộ trao đổi nhiệt.

(3) Việc sử dụng phương pháp dán và giãn nở giúp giải quyết vấn đề rò rỉ và thấm khi kết nối các ống và tấm trao đổi nhiệt, quy trình này đơn giản, dễ dàng và đáng tin cậy.

(4) Công nghệ hàn lỗ khoan là phương pháp hàn xuyên thấu hoàn toàn, khả năng chống ăn mòn khe hở và ăn mòn ứng suất, độ bền mỏi rung, tính chất cơ học của mối hàn rất tốt; chất lượng bên trong của mối hàn có thể được kiểm soát để nâng cao độ tin cậy của mối hàn, trước hết phù hợp hơn cho việc quảng bá và ứng dụng các sản phẩm cao cấp.