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不锈钢波纹管换热器的制造

2008年10月27 00:00:00 来源：中国制冷空调技术网

摘要：波纹管换热器是一种新型的强化传热节能型高效换热设备,它是在传统的列管式换热器的基础上,应用强化传热理论,对传统的各类换热器的突破,具有换热效率高、耐腐蚀、不易结垢、运行安全平稳等优点,在相同换热面积的情况下,波纹管换热器的换热量是管壳式换热器的2～3倍。

1制造工艺

1.1波纹管的对接

购买的波纹管为定型管,一般不需要对接,但在验收过程中发现有的换热管有划痕,可能是装卸过程中不小心造成的。如将上述有缺陷的换热管都剔除,会造成总换热管数量不够,因此采用将换热管缺陷部位锯掉后,重新拼接的办法。但这样做又出现以下两个问题:一是组对后应保证波距不变;二是使用的波纹管厚度只有0 8ｍｍ或1ｍｍ,焊接时极易造成烧穿、晶粒粗大等缺陷。前者采用先测量波距,考虑锯口及偏差后,在波峰处锯开,重新组对。为解决焊接问题,用手工钨极氩弧焊进行了多次试验,最后确定采用以下规范进行焊接:焊接电流35～50Ａ,焊接速度2～2 5ｍｍ/ｓ,氩气流量4～6Ｌ/ｍｉｎ,管内氩气3～4Ｌ/ｍｉｎ,焊丝Ｈ0Ｃｒ20Ｎｉ10Ｔｉ( 1 0ｍｍ),对接间隙为0。焊接后经100%Ｘ射线检测,全部达到ＪＢ4730 94Ｉ级要求。对接后的管子逐根进行水压试验,全部合格。

1.2波纹管与短接头的焊接

由于管板与波纹管厚度相差悬殊,为使波纹管与管板能很好地熔合,同时波纹管能顺利地穿过管板和折流板,须在波纹管的端部加一段与波纹管波峰外径相同的短管,该短管采用普通不锈钢管,其与波纹管的焊接是另一个难题。

波纹管的厚度一般为0 8～1ｍｍ,而短接头的厚度为2 5～3ｍｍ,厚度相差较大。两者对接焊时,电弧对两侧加热效果不一样,一侧未熔化,另一侧可能已烧穿,熔池也会偏向一侧造成未熔合,影响到换热管的安全使用。针对这种情况,采用在厚的短管侧进行削边,削出垫板,插入波纹管内。

这样,既保证了组对后的同轴度,又解决了不等厚管的焊接问题。焊接采用手工钨极氩弧焊,焊接电流45～50Ａ,焊接速度2 7～3 2ｍｍ/ｓ,不填充焊丝,对接间隙0 5ｍｍ。焊后经100%Ｘ射线探伤,全部达到ＪＢ4730 94Ｉ级要求。管子经逐根水压试验,全部合格。

1.3焊接接头试压

不论是波纹管对接接头,还是波纹管与短接头的焊缝,都应进行水压试验,试验压力为换热器设计压力的2倍。试压时,在试压工装上加垫橡胶板,防止不锈钢波纹与铁离子接触。试压采用软水,Ｃｌ-浓度控制在25×10-6以下,试压完后及时用压缩空气吹净存水。试压后的波纹管用麻袋片包裹好,码放在垫有橡胶板的枕木上。

1.4波纹管在折流板内磨损的问题

由于波纹管为薄壁不锈钢管,表面轻微的划碰或磨损都将破坏波纹管表面的钝化膜,使管壁耐腐蚀性能下降,且因壁薄,与折流板间的摩擦将大大缩短波纹管的使用寿命。而管壁与折流板孔间的摩擦在设备运行当中不可避免,温度、压力的变化及设备振动引起的摩擦、磨损都较直管严重。为此,有的厂家采取加厚折流板的方法,使波峰位于折流板管孔中,这样可能会避免波峰与孔端棱角的摩擦,但不能避免波峰与孔壁的摩擦,长期的振动引起的摩擦必然会引起波纹管的严重磨损,而且在组装穿管时,也可能引起管壁的尖锐划伤。

也有的厂家采用在波纹管波峰处加钢管套。钢管套为薄壁不锈钢管,内径与波纹管波峰外径基本一样,管长稍大于波距,与波纹管波形同时加工,这样可避免波峰与折流板孔直接接触,有利于延长波纹管的使用寿命。但这种方法对安装要求较高,管套的间距和与波纹管的配合间隙都难以控制,且仍然不能避免套管与波纹管及套管与折流板间的摩擦。

经过反复试验,决定在折流板管孔中镶装厚度为1ｍｍ的薄壁聚四氟乙烯套(图2)。聚四氟乙烯套的一端凸台加工成锥形,以便使聚四氟乙烯套能顺利镶嵌在折流板的管孔内,镶装完毕后,聚四氟乙烯套管孔直径及偏差应符合ＧＢ151 1999的相关要求。由于聚四氟乙烯的材质柔软,与波纹管接触时,避免了波纹管摩擦受损,同时也降低了成本,确保了波纹管的安全和使用寿命。

1.5波纹管管束的组装

与组装普通列管式换热器管束相比,波纹管管束的组装应注意以下几点:

(1)波纹管堆放应加垫橡胶板;

(2)穿管前检查清理管板孔内的毛刺和铁屑,以防划伤和污染管束;

(3)组装时,焊机二次线和地线应彻底绝缘,地线的搭设位置应合理,防止与管束打火,气割作业时应有防止熔渣烫坏波纹管的措施;

(4)组装时应及时检查波纹管与聚四氟乙烯套的间隙大小,波峰是否在聚四氟乙烯套内;不得强力组装,必要时,只能用木块轻轻敲击。

1.6其他加工要求

波纹管短接头与管板的焊接采用手工钨极氩弧焊,填充材料与焊接参数根据管板和换热器的材质而定。换热器管、壳程的试压及酸洗钝化与普通列管式换热器基本相同。

2波纹管的验收

目前,国家尚无波纹管验收方面的标准,为此,我们在查阅有关资料的基础上,制定了如下的验收标准。

(1)波纹管管坯材料应符合ＧＢ/Ｔ14976 94及《容规》第二章的有关规定。

(2)波谷外径偏差:±0 20ｍｍ,波峰外径偏差:0～1 0ｍｍ。