浅谈换热器管口胀焊工艺

薛新星 王吉豪

【摘要】目前，换热器的应用领域已经非常广泛，而换热管与管板的连接是管壳式换热器生产的一个重要的工序之一。这个工序耗时耗力，也是故障频发的部位。因此，需要高效率、高质量的生产方式，各个制造厂家也在不断的摸索、改进。

【关键词】换热器 胀焊工艺

根据换热器的形式及设计条件不同，管子与管板的连接方式无外乎：胀接、焊接及胀焊结合三种。胀接是国、内外目前最为常用的方法。随着胀接技术的发展：滚柱胀管、爆炸胀管及液压、液袋和橡胶胀管等新工艺相继出现，由于胀接能承受较高的压力，这些胀接形式各适应于不同形式的材料，特别针对那些可焊性差及密封要求不高的情况。以上几种胀接形式已在生产中普遍应用，并发展成熟。而常规换热器则通常采用“贴胀+强度焊”的模式，如重要的或使用条件苛刻的换热器则需要采用“强度胀+密封焊”的模式。胀、焊并用结构，需按胀接与焊接在生产工序中的先后次序，可分为：先胀后焊和先焊后胀两种情况。

在GB151-1999中规定：强度胀接适应于设计压力≤4MPa、设计温度≤300℃、操作中无剧烈振动、无过大的温度变化及无明显的应力腐蚀的条件；强度焊不适用于振动较大及有间隙腐蚀的场合；胀、焊并用适用于密封性能要求较高、承受振动或疲劳载荷、有间隙腐蚀、采用复合管板的场合。因此，单纯的胀接或者强度焊接的运用是有条件限制的。胀焊并用，由于能有效的应对管束的振动对焊接部位的损伤，也有效的避免了间隙腐蚀，且比单纯的胀接或者强度焊接具有更高的强度及密封性，并得到广泛的应用。

针对胀焊的两种情况，经过反复的生产实践，总结出几个关键控制点：

1 合理控制管板孔的开孔间隙

现各制造厂常用的胀接方式：薄壁换热管采用手持胀管器，稍厚一点换热管采用液压涨等，都能满足各厂的生产需要。需要注意的是，管板的开孔尺寸及各管孔的倒角问题，各厂有各厂的执行工艺。经过我厂反复实践得出：换热管与管板孔间隙的尺寸公差控制在0.3±0.05mm为最佳开孔尺寸。

在经质检员检验合格的管板毛胚进行加工，当管板按上述公差开孔完毕后，需要对逐个管孔进行倒角处理，倒角尺寸为1X45°，去除毛刺，我厂采用自主研发的倒角小车（专利号：2012100579509）进行倒角，倒角尺寸可控，且效率极高，穿管工序的废品率得到了极好的控制，生产效率也得到了极大的提高。

胀管时，胀杆的外径与换热管的内径尺寸公差，也控制在0.3±0.05mm。如此，即可保证此道工序的整体合格率达到98%以上。

2 换热管

2.1 原材料

（1）每台套换热器的换热管，尽量采用同炉或同批次原料；

（2）测量每根换热管的壁厚偏差不超过±0.2mm，最大管外径偏差差±0.15mm。

以上两个方面可以保证，在胀管参数保持不变的前提下，得到稳定的涨管率。

2.2 预处理

（1）换热管在使用前，需要进行齐头处理，并保证一次性切割、换热管两端无变形。

（2）穿管前，应严格去除换热管外部及管板孔内部的油污、锈渣及毛刺等杂物。以确保在胀接及焊接过程中对换热管造成损伤或夹渣。

3 先焊后胀

液压胀接是近几年来发展较快的一种胀接方式，现已被广泛应用于生产。因其使用范围较广，针对此类胀接方式进行分析。

液压胀管：利用液体压力作用于换热管内表面，使之产生大的塑性变形并与管板孔接触，依靠卸除压力后的残余应力使管子与管板达到紧密连接。

当穿管工序结束后，需要考虑胀、焊的先后顺序问题，如：先胀管，则在胀管过程中会或多或少产生油污及铁屑等，严重者甚至渗透至管板孔间隙内，无法进行清除，导致后续的焊接会出现气孔、未焊透及裂纹等一系列问题。

而先焊接则不会出现此类情况（胀管图如下），因管口的焊接接头承受轴向力的能力是非常大的，即便密封焊，焊接接头在做静态拉脱试验时，管子拉断了，焊口连接的位置也不会出现脱焊。当然每一种方式都有其弊端，此方式对控制换热管与管板孔的精度及其配合要求较高。

经过以上缜密的计算，确保胀接系数在要求的范围内。

鉴于我国国情，换热器的原材料及生产工艺等，都未达到其应有的水平，导致换热器的使用寿命及附加值都相对较低，在激烈的市场竞争中，只有优化产品结构、优化生产工艺、提高产品质量、提高产品附加值、降低生产成本等措施，才能在市场中立足。

希望通过以上几个方面的描述，并结合各厂的实际情况，对现行的生产工艺及生产方式进行相对应的调整，达到预期的目标。

参考文献

[1] GB151-1999 管壳式换热器

[2] YZJ-350D液袋式液压胀管机说明书