换热器胀接知识培训核电石化事业部焊接技术部目录| 换热器管板接头的重要性 | 各类管板连接形式及其优缺点 | 超高压液袋式胀管机原理及操作 | 胀接操作注意事项 | 生产中需要注意的关键问题换热器管板接头的重要性管壳式换热器是石油化工中最常见的设备，据统计，在化 管壳式换热器是石油化工中最常见的设备 据统计 在化 工厂中，换热器的投资占全厂设备总投资的11%；而在现 代石油炼制中，换热器的投资占全部工艺设备投资的40%。
但是，换热器的损坏率在所有化工设备损坏的比例中所占 的比重最大，为27.2%，远远高于槽、塔、釜的总损坏率 （17.2%）。
| 管壳式换热器有数百乃至数千根换热管，其中管子与管板 的连接工艺是管壳式换热器制造中最为频繁的操作 在实 的连接工艺是管壳式换热器制造中最为频繁的操作。
在实 际运行中，管子与管板连接处一直是管壳式换热器中最薄 弱的环节之一，最容易发生破坏导致换热器失效。
弱的环节之 最容易发生破坏导致换热器失效 国内外 生产实践经验及研究资料表明，换热管与管板连接接头的 泄露问题比较普遍，约占换热器总泄露台数的84.1%，其 中胀管率控制不当是主要原因之一。
|换热器管板接头的重要性|由于以上原因，选择适当连接方式，使每一个管子与管 由于以上原因 选择适当连接方式 使每 个管子与管 板连接接头都满足质量要求是换热器制造商和用户所迫 切希望解决的问题，也受到了各大专利商的充分重视。
各类管板连接形式及其优缺点|目前，常用的换热管与管板连接形式主要有：焊接、胀 目前 常用的换热管与管板连接形式主要有 焊接 胀 接、焊胀结合等。
其中，焊胀结合还包括强度胀+密封焊 和密封焊+强度胀两种结构形式，从制造顺序上还分为先 胀后焊和先焊后胀等等。
| |定义： (GB151-1999)A、强度焊 指保证换热管与管板连接的密封性能及抗 拉脱强度的焊接； | B、强度胀接 指为保证换热管与管板连接的密封性能及 抗拉脱强度的胀接； | C、密封焊 指保证换热管与管板连接密封性能的焊接; | D、贴胀 指为消除换热管与管孔之间缝隙的轻度胀接。
各类管板连接形式及其优缺点| |适用情况 适用情况：1、强度胀接： | 设计压力小于等于4MPa；设计温度小于等于 设计温度小于等于300℃ ； | 操作中无剧烈的振动，无过大的温度变化及无明显的 操作中无剧烈的振动 无过大的温度变化及无明显的 应力腐蚀。
| 2、强度焊： 强度焊 | 可用于标准GB151中规定的设计压力，但不适用于 较大振动及有间隙腐蚀的场合。
较大振动及有间隙腐蚀的场合 | 3、胀焊并用： | 密封性能要求较高的场合；承受振动或疲劳载荷的场 密封性能要求较高的场合 承受振动或疲劳载荷的场 合；有间隙腐蚀的场合；采用复合管板的场合。
各类管板连接形式及其优缺点|各种连接方式的主要特点 各种连接方式的主要特点：焊接的优点主要有：焊接后接头的密封性能相对来 说比较好；适用于较薄的管板；焊接接头有较好的 高温强度 尤其是在高温下或要求接头绝对不漏以 高温强度，尤其是在高温下或要求接头绝对不漏以 及管板材料为不易胀紧的不锈钢时，采用此法较为可 靠。
| 焊接的缺点主要有：由于焊接后的焊缝一般在管板的 一侧，而另一侧管子与管板间会存在很长的缝隙，这 侧 另 侧管子与管板 会存在很 隙 些间隙中流体不流动，很容易造成间隙腐蚀，而且 焊接应力也会引起应力腐蚀，管子发生失效时，维 修 拆卸很不方便 修、拆卸很不方便。
|各类管板连接形式及其优缺点胀接主要分为机械胀接、橡胶胀接、爆破胀接和液压 胀接主要分为机械胀接 橡胶胀接 爆破胀接和液压 胀接。
| 传统机械胀接方法采用机械滚柱胀管法，它是通过 传统机械胀接方法采用机械滚柱胀管法 它是通过 有锥度的芯轴的转动，带动包含在外壳内的三粒或五 粒滚柱作行 粒滚柱作行星运动，对管壁和管孔施加滚轧力，并且 动 对管 管孔 加滚轧力 并 由于滚柱相对芯轴有1°～3°的锥角，所以芯轴在 胀接时会自动前进，不断加大滚柱对管壁的滚轧力， 直至管子产生足够的变形并完成胀接为止。
直至管子产生足够的变形并完成胀接为止|各类管板连接形式及其优缺点|机械胀管方法是一种“硬”挤压形式，其一次胀接长 度由滚柱的长度决定。
为达到规定的胀紧量，要在芯 轴上施加相应的扭矩来推动胀管器旋转，滚柱在管壁 上碾压，使管子扩张而引起管孔的扩张，当管子、管 板的变形抗力与动力扭矩达到平衡时 胀接就完成了 板的变形抗力与动力扭矩达到平衡时，胀接就完成了 。
要增加胀接长度，就要采用更长的滚柱，滚柱长度 增加后，对管壁的线压力会随之降低，使管子产生较 小的变形，胀紧量也就变小，要提高胀紧量，就必须 加大动力。
另外，滚柱加长，刚性会随之降低，容易 在工作时产生弹性变形，影响胀管器的内部传动效果 ，增加功耗。
各类管板连接形式及其优缺点一般的机械胀管都采用手提式动力，如风动或电动胀 般的机械 管都采 提式 力 如 电 管机，如果输入扭矩过大，在操作时要承受很大的反 作用力 容易发生危险 当胀接长度超过一定量时 作用力，容易发生危险；当胀接长度超过一定量时， 加大扭矩也不一定能够奏效。
| 由于机械胀管产生碾压式的作用，它的压延效应会造 由于机械胀管产生碾压式的作用 它的压延效应会造 成管子内表面加工硬化；对薄壁钛管，极易造成管 子开裂，而对不锈钢管，由于管内外壁的变形，在 管外壁留下了拉伸残余应力，这成为管程应力腐蚀 裂纹发生的主要原因。
另外，由于机械胀管所用的 胀管器有芯轴 滚柱 外壳三部分组成 其尺寸不可 胀管器有芯轴、滚柱、外壳三部分组成，其尺寸不可 能做得很小，因此对小直径管子就很难采用机械胀 管方式，应用范围受到了 定的限制。
管方式，应用范围受到了一定的限制。
|各类管板连接形式及其优缺点|橡胶胀管是在橡胶鼓胀加工技术的基础上发展起来的， 橡胶胀管是在橡胶鼓胀加工技术的基础上发展起来的 是利用橡胶弹性体的轴向压缩而造成均匀的径向压力， 将管子胀接在管板上。
将管子胀接在管板上 用橡胶胀管进行胀接的接头胀口性能好，胀管压力容易 用橡胶胀管进行胀接的接头胀口性能好 胀管压力容易 控制，适合于各种管径、厚度及材料的胀接，生产效率 高而成本低 但是，由于胀接压力是通过加压杆挤压橡 高而成本低。
但是，由于胀接压力是通过加压杆挤压橡 胶而产生的，因此加压杆上将承受巨大的拉力，当胀接 长度过大时，加压杆上拉力会急剧上升，由于材料及热 处理等原因 限制了橡胶胀管的胀接长度 处理等原因，限制了橡胶胀管的胀接长度。
|各类管板连接形式及其优缺点各类管板连接形式及其优缺点爆炸胀管的原理是 当导爆索被引爆后 产生强大的爆炸冲 击波 通过传导体 击波，通过传导体 传至管子内壁，使 管子在极短的时间 内产生径向变形并 高速压向孔壁达到 胀紧的目的。
胀紧的目的各类管板连接形式及其优缺点|使用爆炸胀管工艺，可以进行机械胀管很难完成的小 直径厚壁管的大长度胀接；而且胀接后对接头材料的 显微组织没有影响 所以材料的机械性能不会下降 显微组织没有影响，所以材料的机械性能不会下降， 胀接效率极高且经济性好；而且还能用于对韧性好的 薄壁管子的胀接。
但是，由于技术原因，爆炸胀管目 前还不能很精确地控制胀紧参数，只能用于贴胀范围 ，对于有强度胀接要求的场合，由于还没有很好地解 决胀接强度与爆炸时各管口间的干扰问题，爆炸胀管 方法还不能在薄壁管的强度胀接方面得到有效的应用 。
同时，爆炸胀管法还存在 同时 爆炸胀管法还存在安全和场地的问题。
的问题各类管板连接形式及其优缺点|液压胀管是利用液体压力首先使管子在胀管区内产生 液 管 利 液体 力首先使管 在 管 内产生 弹性变形，继之塑性变形，进而压紧孔壁，液体压力 进一步升高使得管板同样首先产生弹性变形 并使管 进一步升高使得管板同样首先产生弹性变形，并使管 孔略有塑性变形。
卸压后，由于管板的回弹量大于管 子的回弹量，从而使管子与管板之间产生残留的贴合 压力。
由于液压胀管具有可计算性，因此可以通过 控制其贴合压力来保证管子和管板的胀紧量，所以液 压胀管的所有接头施胀均匀 管内的残余应力很小 压胀管的所有接头施胀均匀，管内的残余应力很小， 管子和管板之间的间隙充分闭合。
各类管板连接形式及其优缺点|与机械胀管法相比，液压胀接具有很多优点：对换 与机械 管法相 液 接 有很多优点 换 热器及管板孔形状要求不十分苛刻，对管板厚度限 制也不大 不会象机械胀接那样容易造成材料冷作 制也不大；不会象机械胀接那样容易造成材料冷作 硬化、晶格产生歪扭、残余应力高等。
通过实验得 出 从应力腐蚀观点考虑 液压胀接接头残余应力 出，从应力腐蚀观点考虑，液压胀接接头残余应力 值较低；液压胀管在整个管板厚度方向上进行，消除 了管子与管板的间隙，因而容易避免间隙腐蚀；液 压胀管易在管中产生轴向拉应力，提高管子的固有频 率从而提高抵抗流体诱导振动的能力；可连接不同 材料管子与管板 接头外观好胀接质量均匀可靠 材料管子与管板；接头外观好胀接质量均匀可靠； 生产效率高，制造周期短，劳动强度低，人工成本降 低等。
各类管板连接形式及其优缺点|常用的液压胀管主要分为两种方法：“O”型环法和 常用的液压胀管主要分为两种方法 型环法和 液袋式液压胀接法。
|“O”型环法： 在胀杆芯棒上装有 对“O”型密封圈，以密封胀管 在胀杆芯棒上装有一对“ ”型密封圈 以密封胀管 介质（一般介质为水）的压力，通过胀杆芯棒中心孔 将介质压力施加到管端内表面 胀管压力足以使管端 将介质压力施加到管端内表面，胀管压力足以使管端 直径扩大产生显著的塑性变形，而管板只产生弹性变 形，靠管板与管端产生的挤压力，将管板与管端贴在 靠管板与管端产 挤 力 将管板与管端贴在 一起，达到密封紧固的目的。
各类管板连接形式及其优缺点各类管板连接形式及其优缺点“O”型环法的特点： 型环法的特点 （1）、管子内外径尺寸精度、形位公差要求较高，并 要求管子内表面光滑 胀杆芯棒上 对“O”型密封 要求管子内表面光滑。
胀杆芯棒上一对“ 圈是用于高压水的密封，其密封圈外径与管子内径为 过盈配合 过盈量太大会使每次胀接时胀杆进出费劲 过盈配合，过盈量太大会使每次胀接时胀杆进出费劲 并磨损太大，“O”型环使用寿命降低；如过盈量太 小，密封性差，胀接压力达到一定值可能使高压水泄 漏，致使胀管失败； （2）、压力水介质直接与管子内壁接触，对于管子材 料在水介质易腐蚀的情况下，要限制使用。
目前我国 应用“O”型环法的液压胀接往往是胀接尺寸精度较 高的管子 其管材为不锈钢或不与水介质产生腐蚀的 高的管子，其管材为不锈钢或不与水介质产生腐蚀的 材料。