管板与换热管的连接形式有三种:胀接、焊接及胀焊并用。
(1)胀接适用范围。胀接一般用于换热管为碳素钢,管板为碳素钢或低合金钢。GB15I规定,胀接连接可用于设计压力小于等于4 MPa,设计温度小于等于300℃,操作中应无剧烈的震动,无过大的温差变化及无严重的应力腐蚀场合。胀接是利用胀管器使伸入管板孔内的换热管端部滚压而扩张,产生塑性变形,管径增大,管头完全贴合在管板孔壁上,并迫使管板产生弹性变形,当胀管器撤除后,管板的弹性变形欲恢复原状,而管端的塑性变形则不能恢复,结果使管板把换热管管端紧紧抱住,从而达到二者密封不漏和牢固连接的目的。
采用胀接连接应符合以下要求:
①换热管材料的硬度值一般须低于管板的硬度值;
②有应力腐蚀时,不应采用管头局部退火的方式来降低换热管的硬度;
③外径小于14 mm的换热管与管板的连接,不宜采用胀接。
(2)焊接适用范围。材料的可焊性允许时,焊接连接可用于任何场合。GB151规定,焊接连接可用于设计压力小于等于35 MPa,但不适用于有较大震动及有间隙腐蚀的场合。
管板与换热管采用焊接连接方法的优缺点如下:
优点:
①在温度、压力较高或要求绝对不漏时采用焊接较为合适;
②焊接连接气密性良好,承压能力高;
③对管板孔加工要求低,施工方便,也可采用较薄的管板;
④焊接制造比较简便,尤其是在高温下或者要求接头绝对不漏以及管板为不易胀紧的不锈钢材料时采用焊接比较可靠。
缺点:
①由于焊缝处存在焊接应力,易加速局部腐蚀;
②当管壁和管板厚度相差较大时,由于冷却速度不同要产生热应力,而使焊缝开裂;
③焊接以后,管板孔与管壁之间存在间隙,而造成“间隙腐蚀”;
④在焊接时,管口易堵塞,尤其小直径管堵塞现象更严重;
⑤使用过程中换管困难。
管板与换热管采用氢弧焊方式,焊接外观质量比较好。
(3)胀焊并用适用范围。虽然在高温下,采用焊接连接较胀接可靠,但管子与管板孔之间存在间隙而产生间隙腐蚀,而几焊接应力也会引起应力腐蚀。当温度和压力较高且换热管与管板连接接头在操作中受到反复热变形、热冲击和热腐蚀的作用时,换热管与管板连接处容易受到破坏,为保证换热管与管板连接处不泄漏,减少间隙腐蚀和减弱管子因震动而引起的破坏,常采用胀焊并用的连接方法。
GB151规定,胀焊并用适用范围如下:
①密封性能要求较高的场合;
②承受震动或疲劳载荷的场合;
③有间隙腐蚀的场合;
④采用复合管板的场合。
胀焊并用有两种方法,即强度胀加密封焊和强度焊加贴胀。
①强度胀加密封焊的特点是:强度胀是靠胀接来承受管子的载荷并保证密封,管子的焊接仅是辅助性的,单纯防止泄漏而施行的焊接;
②强度焊加贴胀的特点是:强度焊是靠焊接来承受管子的载荷并保证密封,管子的贴胀是为了消除换热管子与管板孔之间产生间隙腐蚀并增加抗疲劳破坏的能力,并不承担拉脱力的胀接。