不锈钢波纹管换热器的制造工艺流程介绍波纹管换热器是一种新型的强化传热节能型高效换热设备,它是在传统的列管式换热器的基础上,应用强化传热理论,对传统的各类换热器的突破,具有换热效率高、耐腐蚀、不易结垢、运行安全平稳等优点,在相同换热面积的情况下,波纹管换热器的换热量是管壳式换热器的2～3倍。
1　制造工艺
1.1　波纹管的对接购买的波纹管为定型管,一般不需要对接,但在验收过程中发现有的换热管有划痕,可能是装卸过程中不小心造成的。如将上述有缺陷的换热管都剔除,会造成总换热管数量不够,因此采用将换热管缺陷部位锯掉后,重新拼接的办法。但这样做又出现以下两个问题:一是组对后应保证波距不变;二是使用的波纹管厚度只有08ｍｍ或1ｍｍ,焊接时极易造成烧穿、晶粒粗大等缺陷。前者采用先测量波距,考虑锯口及偏差后,在波峰处锯开,重新组对。为解决焊接问题,用手工钨极氩弧焊进行了多次试验,最后确定采用以下规范进行焊接:焊接电流35～50Ａ,焊接速度2～25ｍｍ/ｓ,氩气流量4～6Ｌ/ｍｉｎ,管内氩气3～4Ｌ/ｍｉｎ,焊丝Ｈ0Ｃｒ20Ｎｉ10Ｔｉ(10ｍｍ),对接间隙为0。焊接后经100%Ｘ射线检测,全部达到ＪＢ473094Ｉ级要求。对接后的管子逐根进行水压试验,全部合格。
1.2　波纹管与短接头的焊接由于管板与波纹管厚度相差悬殊,为使波纹管与管板能很好地熔合,同时波纹管能顺利地穿过管板和折流板,须在波纹管的端部加一段与波纹管波峰外径相同的短管,该短管采用普通不锈钢管,其与波纹管的焊接是另一个难题。波纹管的厚度一般为08～1ｍｍ,而短接头的厚度为25～3ｍｍ,厚度相差较大。两者对接焊时,电弧对两侧加热效果不一样,一侧未熔化,另一侧可能已烧穿,熔池也会偏向一侧造成未熔合,影响到换热管的安全使用。针对这种情况,采用在厚的短管侧进行削边,削出垫板,插入波纹管内。这样,既保证了组对后的同轴度,又解决了不等厚管的焊接问题。焊接采用手工钨极氩弧焊,焊接电流45～50Ａ,焊接速度27～32ｍｍ/ｓ,不填充焊丝,对接间隙05ｍｍ。焊后经100%Ｘ射线探伤,全部达到ＪＢ473094Ｉ级要求。管子经逐根水压试验,全部合格。
1.3　焊接接头试压不论是波纹管对接接头,还是波纹管与短接头的焊缝,都应进行水压试验,试验压力为换热器设计压力的2倍。试压时,在试压工装上加垫橡胶板,防止不锈钢波纹与铁离子接触。试压采用软水,Ｃｌ-浓度控制在25×10-6以下,试压完后及时用压缩空气吹净存水。试压后的波纹管用麻袋片包裹好,码放在垫有橡胶板的枕木上。
1.4　波纹管在折流板内磨损的问题由于波纹管为薄壁不锈钢管,表面轻微的划碰或磨损都将破坏波纹管表面的钝化膜,使管壁耐腐蚀性能下降,且因壁薄,与折流板间的摩擦将大大缩短波纹管的使用寿命。而管壁与折流板孔间的摩擦在设备运行当中不可避免,温度、压力的变化及设备振动引起的摩擦、磨损都较直管严重。为此,有的厂家采取加厚折流板的方法,使波峰位于折流板管孔中,这样可能会避免波峰与孔端棱角的摩擦,但不能避免波峰与孔壁的摩擦,长期的振动引起的摩擦必然会引起波纹管的严重磨损,而且在组装穿管时,也可能引起管壁的尖锐划伤。也有的厂家采用在波纹管波峰处加钢管套。钢管套为薄壁不锈钢管,内径与波纹管波峰外径基本一样,管长稍大于波距,与波纹管波形同时加工,这样可避免波峰与折流板孔直接接触,有利于延长波纹管的使用寿命。但这种方法对安装要求较高,管套的间距和与波纹管的配合间隙都难以控制,且仍然不能避免套管与波纹管及套管与折流板间的摩擦。经过反复试验,决定在折流板管孔中镶装厚度为1ｍｍ的薄壁聚四氟乙烯套(图2)。聚四氟乙烯套的一端凸台加工成锥形,以便使聚四氟乙烯套能顺利镶嵌在折流板的管孔内,镶装完毕后,聚四氟乙烯套管孔直径及偏差应符合ＧＢ1511999的相关要求。由于聚四氟乙烯的材质柔软,与波纹管接触时,避免了波纹管摩擦受损,同时也降低了成本,确保了波纹管的安全和使用寿命。
1.5　波纹管管束的组装与组装普通列管式换热器管束相比,波纹管管束的组装应注意以下几点:
(1)波纹管堆放应加垫橡胶板;
(2)穿管前检查清理管板孔内的毛刺和铁屑,以防划伤和污染管束;
(3)组装时,焊机二次线和地线应彻底绝缘,地线的搭设位置应合理,防止与管束打火,气割作业时应有防止熔渣烫坏波纹管的措施;
(4)组装时应及时检查波纹管与聚四氟乙烯套的间隙大小,波峰是否在聚四氟乙烯套内;不得强力组装,必要时,只能用木块轻轻敲击。
1.6　其他加工要求波纹管短接头与管板的焊接采用手工钨极氩弧焊,填充材料与焊接参数根据管板和换热器的材质而定。换热器管、壳程的试压及酸洗钝化与普通列管式换热器基本相同。
2　波纹管的验收目前,国家尚无波纹管验收方面的标准,为此,我们在查阅有关资料的基础上,制定了如下的验收标准。
(1)波纹管管坯材料应符合ＧＢ/Ｔ1497694及《容规》第二章的有关规定。
(2)波谷外径偏差:±020ｍｍ,波峰外径偏差:0～10ｍｍ。
(3)波距偏差:±10ｍｍ,直线度偏差:≤25ｍｍ/ｍ。
(4)长度偏差:0～15ｍｍ。
(5)波纹管出厂前应逐根进行水压试验,试验压力为换热器设计压力的2倍。以上要求均应在波纹管供货合同中注明。
3　结　语
(1)选用手工钨极氩弧焊,采用合理的焊接规范是保证波纹管焊接接头质量的关键。
(2)波纹管两端加短接头,可解决薄壁波纹管与管板接头的焊接问题。
(3)通过在折流板的管孔上镶装聚四氟乙烯套,成功地解决了波纹管在折流板管孔内易磨损的问题