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如何消除不锈钢管壳式换热器中管板与换热管间缝隙

来源:至德钢业 日期:2022-02-18 18:12:20 人气:178

  不锈钢管板式换热器中,换热管与管板之间的连接非常重要,一般采用胀接+焊接的方式。胀接的目的是消除不锈钢管板和换热管之间的缝隙。其中,胀接压力的确定至关重要,如果胀接压力过小,则管板与不锈钢换热管之间存有缝隙,使介质在缝隙内残留,容易引起缝隙腐蚀,乃至点蚀;如果胀接压力过大,则换热管的残余应力过大,加大应力腐蚀倾向。浙江至德钢业有限公司采用理论计算和有限元数值模拟的方法,计算了液压贴胀时所需的最小胀接压力,分析了奥氏体不锈钢换热管和管板孔尺寸偏差对最小胀接压力的影响。结果发现,由于常用的液压胀接压力理论计算公式没有考虑尺寸偏差的影响,计算所获得的胀接压力无法保证换热管和管板孔之间的贴合,即使把偏差值直接带入理论计算公式,也不能得到正确的胀接压力值。有限元分析表明,胀接压力不但受换热管壁厚偏差的影响,而且受换热管外直径偏差和管板孔直径偏差,即初始径向间隙的影响也较大。通过拟合有限元分析结果,提出了适合于奥氏体不锈钢换热管与管板孔连接的最小胀接压力理论计算公式的修正系数。


 浙江至德钢业有限公司采用理论公式和有限元模拟,对最小液压胀接压力进行计算,研究了不锈钢换热管和管板孔直径的尺寸偏差对最小胀接压力的影响,主要结论总结如下:


   ①. 考虑换热管和管板孔直径的尺寸偏差时,采用式(4-1)计算得到最小胀接压力,与有限元模拟得到的最小胀接压力相比相差甚远,说明简单地直接将尺寸偏差值填加到式(4-1)中的相关几何量中,得到的结果是不正确的。


   ②. 对于奥氏体不锈钢换热管,管外直径偏差和管板孔直径偏差之差,即初始径向间隙,对最小胀接压力影响较大,与初始径向间隙呈线性关系;最小胀接压力随换热管壁厚偏差增大而增大,也呈线性关系。


   ③. 通过有限元模拟和对结果回归分析,提出利用综合偏差系数f对最小胀接压力理论公式(4-1)进行修正;更宽范围地选取换热管和管板孔几何尺寸及其偏差,进行有限元模拟,模拟结果与采用修正的式(4-10)计算得到的最小胀接压力吻合得非常好。


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