双管板换热器的结构比较及U型管双管板换热器特点浅析

2017-06-03吴成义纪媛赵明张磊

科学与财富 2017年15期

吴成义+纪媛+赵明+张磊

（沈阳远大压缩机有限公司 110027）

摘要：双管板作为换热器的一种换热元件形式首次出现在GB/T151-2014《热交换器》标准中，本文主要对双管板换热器的结构和U型管双管板换热器的制造要点做出阐述。

关键词：双管板；换热器；压力容器制造；

双管板换热器是指在管壳式换热器中，换热管分别与两块管板相连接。这种换热器中，同一个元件两侧分别是管程介质和壳程介质，而中间部分只有换热管。因此，只有换热管本体产生泄漏才会形成管程介质同壳程介质相混，而这种泄漏的可能性远小于换热管与管板之间的连接以及浮头管箱法兰连接处的泄漏。因此在对管程介质与壳程介质严格要求其不相混时，可选用双管板式换热器。

双管板换热器一般用于绝对防止管壳程间介质有微泄漏的场合，如：壳程介质为水、管程介质为H2S的换热器，若壳程中介质与管程介質相接触，产生湿H2S腐蚀环境，将对设备、管道，甚至整体系统造成破坏。合理选用双管板结构，能有效减少不利工况发生，从而避免事故，在多晶硅行业中应用较多；在管壳程压差较大的情况下，具有密封能力的双管板结构也可用作管壳程过度压力腔。

1、GB151-2014中双管板换热器的基本结构（见图）

2.目前双管板换热器常见应用形式

2.1固定管板式换热器中

固定管板式双管板换热器具有传统固定管板式换热器可逆向设置管壳程流体流向，提高换热能力的优点，但此形式换热器具有四块管板，增加了换热管与管板的焊接量，介质泄漏可能性增大，进而提高了设备的整体制造难度，且此形式换热器一般为不可抽芯结构，对不洁净介质导致的污堵具有较差的清洗能力，适用于换热面积较大、壳程为洁净介质的工况。

2.2 U型管式换热器中

U型管式双管板换热器具有传统U型管换热器稳定运行于管壳程温差较大的工况环境及拆卸相对便捷的可抽芯结构，且只有两块管板，降低焊接量，虽然相对固定管板式结构，U型管式不能设置管壳程介质全逆流，换热效果相对固定管板式较差，但由于其具备了可抽芯子和适用温差较大的环境中，因此应用更广。

3、U型管双管板换热器的设计要点

近几年根据用户需要，我们曾设计过一批直径为DN400～DN900筒径不等的U型管双管板换热器，并在制造厂对胀管过程中进行监督，在设计和制造过程中也总结出了一些双管板的应用特点。设计计算过程中，如若采用双管板优选气走管、水走壳结构，尤其气体是类似H2的小分子气体。

3.1 基本要求

为获得可靠的管子与管板的强度胀接质量以及降低应力腐蚀，管子外径和管板内孔之间的配合至关重要，需对换热管的精度及管子与管板的硬度提出相应要求。

3.1.1 换热管精度：

按GB/T151换热管规格和尺寸偏差要求就设计图样所选用的换热管，对外径、壁厚提出要求。

（a）.换热管直径≥19mm，不宜选用19mm以下的换热管

（b）.换热管采用高精度管，外径选用相同公差范围内，一般选用正公差，

（c）.椭圆度不得超出±0.1mm

（d）.管口端面平直，倾斜度不得大于管子外径的2%

（e）.管子全长偏差不得大于±4 mm，全长弯曲不超过±5mm

3.1.2 换热管与管板的硬度

为使换热管与管板之间获得足够的拉托应力，管板材料的屈服强度与硬度必须大于换热管材料的屈服强度和硬度，两者之间硬度差应控制在HB20-30以上，才能保证胀接的可靠性。

3.1.3 管板及折流板

采用数控平面钻钻孔，控制管孔直径、垂直度及管孔间距。为利于穿管，管板和折流板的钻孔方向应与穿管方向保持一致。按图样和GB/T151规定对单块管板的管孔逐孔进行检验测量，并做好记录，以便在胀管时选择相对应的管子匹配，减少间隙，保证胀管质量；管孔内壁，特别是内侧管板管孔内不允许存在贯通性的螺旋形或纵向条痕。

4. U型管双管板换热器的制造要点

4.1 双管板管束组装

首先，在管束组装工装上组装管板与拉杆，定距管，折流板，使它们中心线一致，拧紧螺栓

其次是串换热管，先从中间一排插入弯管，调整弯管一致后和管板点固，然后由里向外逐排装配，调整U型管伸出管板长度符合焊接工艺要求，然后点固U形管与管板

再次，采取二次胀接法。采用胀接工艺评定试验选取的工作胀接压力进行第1次液压胀接，然后以等于或略大于第1次的胀接压力再胀接一遍。

胀接顺序应该从管板的中心开始逐步向周围逐根进行，便于应力逐步成圆形向周围扩散。为防止漏胀或重胀，胀接时应逐孔做好标记。根据胀接情况，要不定期地复检胀杆轴定位尺寸，确保液袋位于管板孔的胀接范围之内。

最后，外侧管板与换热管进行强度焊接。按焊接工艺卡要求，采用氩弧焊，先焊接第1层，进行氨渗漏试验，然后氩弧焊再焊接第2层，并且按图样要求进行100%PT检测。

4.2总装及压力试验一般流程

（a）.焊接内外侧双管板；

（b）.内侧管板与换热管进行液压胀接；

（c）.焊接外侧管板与换热管第1层；

（d）.隔腔通氨气检查第1层焊缝质量；