CN101187432A - 工业纯钛冷凝器钛管与管板防泄漏胀接方法 - Google Patents
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Abstract
工业纯钛冷凝器钛管与管板防泄漏胀接方法，采用强度胀接使钛管与管板连接，管板孔内开有二个槽，槽距8－16mm。胀接力为240～250MPa。本发明具有胀紧度高，在本发明的工艺参数下提高了钛管－管板的胀紧度：胀接力为240～250MPa的管板上双槽结构具有使用中焊接接头不开裂和防止泄漏事故等优点。
Description
技术领域
本发明涉及热交换器的制备方法，尤其是工业纯钛冷凝器钛管与管板连接方法，更具体的防泄漏胀接方法。
背景技术
管程式(管壳式)热交换器均是管与管板连接制成。钛制管壳式换热器由于具有优良的耐腐蚀性、重量轻和使用寿命长等优点而被广泛应用于石油化工、电力、舰船等工业部门。由于钛材在物理、化学、机械和耐蚀性能等方面具有不同于碳钢、不锈钢等金属的特点，因此，在设计和制造钛制管壳式换热器时就必须充分考虑其不同于钢制管壳式换热器的特征。
工业纯钛冷凝器价格昂贵，使用中钛管和管板连接部位经常发出泄漏失效。这主要是由于工业纯钛的特殊力学性能导致胀接过程中胀不紧而出现腐蚀而失效。
工业纯钛冷凝器制造管-管板连接采用强度胀+强度焊或贴胀+强度焊。钛管广泛使用TA2。由于所使用的工业纯钛屈服强度偏高，生产中的胀接力不够；另外，于工业纯钛的滞弹性等原因，胀接后几十小时后就发生松弛而导致胀不紧，使用中经常发生泄漏失效。
现有技术有强度胀接方法，并在管板孔内开槽，强度胀接应达到全厚度胀接，管板壳程侧允许不胀的最大深度为5mm。用于增加管板与管板孔的接触，即提高两者接触的拉脱力。但现有单槽胀管用于纯钛冷凝器钛管与管板的连接的效果不是最好。
发明内容
本发明目的是；得出一种工业纯钛冷凝器钛管与管板防泄漏胀接方法，提高钛管-管板的胀紧度，防止泄漏。本发明同时提出一种新的设计，包括胀接方法及其检验而使其能够胀紧而不泄漏。
本发明的技术方案是：工业纯钛冷凝器钛管与管板防泄漏胀接方法，采用强度胀接使钛管与管板连接，管板孔内应开有二个槽，尤其是矩形槽，其他形状槽可以，槽距8～16mm，尤其是12～16mm，0.3～0.6mm槽深。本发明选用的最佳胀接力为240～250MPa。
本发明是从采用材料的强度、到开槽的尺寸和胀接压力的综合因素得到工业纯钛冷凝器钛管与管板防泄漏胀接的效果。
本发明的有益效果是：具有胀紧度高，在本发明的工艺参数下提高了钛管-管板的胀紧度：胀接力为240～250MPa的管板上双槽结构具有使用中焊接接头不开裂和防止泄漏事故等优点。本发明给出的拉脱力试验也很有效。
附图说明
图1胀接压力240MPa双槽模型的应力(0.5mm槽深、8mm槽宽)
图2胀接压力为240MPa接头拉脱力随时间变化
图3钛管-管板开槽示意图
图4是换热器整体示意，椭圆标记为放大后的局部图见图3
图3中管子1，管板2，槽3，管子与管板间隙4(胀接之前)
具体实施方式
根据一般所用的TA2工业纯钛的材料性能：屈服强度约在300~350MPa；本发明尤其是采用开槽强度胀，并采用橡胶胀法连接，尺寸见图3所示；可以采用有限元计算和胀接试验，最佳胀接力为240~250MPa。
根据试验，发现工业纯钛的滞弹性明显，是导致胀接后松弛的重要原因。而低屈服强度的TA2滞弹性效应不显著，胀后回弹也少。因此采用低屈服强度的TA2有利于胀紧。采用开槽胀有利于保护焊缝，在冷凝器使用过程中由于温度变化管子长度变形导致焊缝受到很大的应力而出现开裂。而开槽胀使管槽部位也能承受一部分应力，有利于保护焊缝。
计算和比较双槽结构，仅当两个胀槽的间隔这个参数变化时，胀接后残余接触压力的变化，以归纳出最佳的结构形式。管板上两槽的宽度均为8mm，槽以管板厚度为中心对称分布，槽深为0.5mm。有限元数值计算结果表明(图1)：在双槽胀接时，当两槽间隔为16mm时可获得最佳的胀接效果。管板孔内开有的槽的截面为矩形或椭圆槽等具有弧线形槽均可。
拉脱力试验表明(图2)，按本发明胀接后的拉脱力随静止时间的变化下降非常小。图2所示是密封试验，密封试验(压力9MPa，保压96小时)均能保持不漏，完全能够满足工程实际应用要求。
见图3所示：橡胶胀压橡胶弹性体的轴向压缩产生的径向压力将管子胀接于管板上的。橡胶胀管机的加载拉杆施加拉力时，胀管橡胶便受到轴向压缩，并同时产生径向扩展，该扩展力足以使管子材料发生变形，从而实现管子与管板间的连接。胀管橡胶则采用弹性大，强度高的材料制成。将橡胶插到管子中，用压力机使橡胶膨胀，管子也会膨胀变形，膨胀后的管子会嵌入槽中。控制胀管间隙在0.4～0.7毫米，胀管率(管子内径的胀大值对管孔直径的相对百分率)控制不超过0.8％，
Claims (3)
1.工业纯钛冷凝器钛管与管板防泄漏胀接方法，其特征是采用强度胀接使钛管与管板连接，管板孔内开有二个槽，槽距8-16mm。
2.根据权利要求1所述的工业纯钛冷凝器钛管与管板防泄漏胀接方法，其特征是胀接力为240～250MPa。
3.根据权利要求1所述的工业纯钛冷凝器钛管与管板防泄漏胀接方法，其特征是槽距12～16mm，槽深0.3～0.6mm。
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