Cinco estructuras de conexión entre tubos de acero y placas tubulares de intercambiadores de calor.

Cinco estructuras de conexión entre tubos de acero y placas tubulares de intercambiadores de calor. La conexión entre tubos de acero y placas de tubos es una parte estructural relativamente importante del diseño de los intercambiadores de calor de carcasa y tubos. No solo requiere una gran cantidad de trabajo de procesamiento, sino que también requiere que cada conexión esté en funcionamiento para garantizar que el medio no tenga fugas y pueda soportar la presión del medio.

Existen tres tipos principales de estructuras de conexión entre tubos de acero y placas tubulares:
(1) Ampliación
(2) Soldadura
(3) Soldadura de expansión.
Además de las características inherentes a estas estructuras, estas formas tienen cierta relación con las condiciones de producción y las técnicas operativas durante el procesamiento.

01 Expansión
Cuando la fuga del medio entre la carcasa del tubo no causa consecuencias adversas, la estructura de expansión es simple y el tubo de acero es fácil de reparar. Dado que el extremo del tubo de expansión produce una deformación plástica durante la expansión, existe una tensión residual. A medida que aumenta la temperatura, la tensión residual desaparece gradualmente, lo que reduce el efecto de sellado y unión en el extremo del tubo. Por tanto, esta estructura de expansión está sujeta a ciertas restricciones de presión y temperatura. Generalmente, la presión aplicable P0≤4MPa. La temperatura límite a la que desaparece la tensión residual en el extremo del tubo varía según el material. Para acero al carbono y acero de baja aleación, cuando la presión de funcionamiento no es alta, la temperatura de funcionamiento puede ser de hasta 300 ℃. Para mejorar la calidad de la expansión, se requiere que la dureza del material de la placa del tubo sea mayor que la dureza del extremo del tubo de acero, para garantizar la resistencia a la expansión y la estanqueidad. La rugosidad de la superficie de la junta y el tamaño de los poros entre el orificio del tubo y el tubo de acero también tienen cierta influencia en la calidad de la expansión. Si la superficie de la junta es rugosa, puede producir una gran fuerza de fricción y no es fácil quitarla después de la expansión. Si es demasiado suave, es fácil de quitar, pero no es fácil que gotee. El requisito de rugosidad general es Ra12,5. Para garantizar que no haya fugas en la superficie de la junta, no se permiten marcas de ranuras longitudinales en la superficie de la junta.

Hay dos tipos de orificios para tubos: orificios lisos y orificios con ranuras anulares. La forma del orificio del tubo está relacionada con la resistencia a la expansión. Cuando la fuerza de extracción en la boca de expansión es pequeña, se puede usar un orificio liso y cuando la fuerza de extracción es grande, se puede usar una estructura con ranuras anulares. La estructura de orificio de luz se utiliza para intercambiadores de calor con mejores propiedades de material. La profundidad de expansión es el espesor de la placa tubular menos 3 mm. Cuando el espesor de la placa del tubo es superior a 50 mm, la profundidad de expansión e es generalmente de 50 mm y el extremo del tubo sobresale de 2 a 3 mm. Al expandirse, el extremo del tubo se expande formando un cono. Debido al efecto del reborde, el tubo de acero y la placa del tubo se pueden combinar más firmemente y la capacidad de resistir el desprendimiento es mayor. Cuando el haz de tubos se somete a esfuerzos de compresión, no se adopta la estructura de brida. El propósito de ranurar el orificio del tubo es similar al de bridar la boca del tubo, que es principalmente mejorar la resistencia al desprendimiento y mejorar el sellado. Su forma estructural es abrir una pequeña ranura anular en el orificio del tubo. La profundidad de la ranura es generalmente de 0,4 a 0,5 mm. Al expandir el tubo, el material del tubo de acero se comprime en la ranura, por lo que no es fácil que el medio se escape. El número de ranuras en el orificio del tubo depende del espesor de la placa del tubo. Cuando la placa del tubo mide menos de 30 mm, se abre una ranura y cuando el espesor de la placa del tubo es ≥30 mm, se abren dos ranuras. La profundidad de expansión está determinada por la expansión total o la no expansión. Cuando la placa tubular adopta una expansión no completa cuando el espesor de la placa tubular es superior a 50 mm, la profundidad de expansión sigue siendo de 50 mm. La placa del tubo es una placa de acero compuesta y la posición de la ranura se divide en dos casos. Cuando el recubrimiento es fino, la posición de la ranura está en la capa base. Si el recubrimiento es grueso, se puede abrir una ranura en la capa compuesta, pero no se permite abrir la ranura entre el recubrimiento y la capa base.

02 Soldadura de tubos y placas tubulares de acero soldados
Actualmente, es muy utilizado. Dado que no es necesario ranurar los orificios de los tubos y que los requisitos de rugosidad de los orificios de los tubos no son altos, no es necesario recocer ni pulir los extremos de los tubos de acero, por lo que la fabricación y el procesamiento son simples. La estructura soldada tiene alta resistencia y fuerte resistencia al desprendimiento. Cuando la pieza soldada tiene fugas, se puede reparar. Si es necesario reemplazar la tubería de acero, se puede usar una herramienta especial para desmontar la tubería soldada con fugas, lo cual es más conveniente que desmontar la tubería expandida. La sección de corte de la soldadura entre el tubo de acero y la placa del tubo no debe ser inferior a 1,25 veces la sección del tubo de acero.

Las tuberías y placas tubulares de acero inoxidable generalmente adoptan estructuras soldadas, independientemente de su presión y temperatura. Para evitar el estancamiento de fluido en la placa del tubo después del estacionamiento, compensar la situación especial de pérdida de presión en la entrada de la tubería de acero y reducir la resistencia de la boca del tubo, la tubería de acero se puede encoger hasta una determinada posición dentro de la placa del tubo. agujero, pero esta estructura tiene altos requisitos de tecnología de soldadura y generalmente requiere una máquina automática de soldadura por arco de argón para garantizar la calidad. La boca del tubo es fácil de bloquear durante la soldadura, especialmente para tubos de acero de diámetro pequeño, por lo que se debe prestar atención durante la soldadura. A veces, para reducir la tensión de soldadura, se puede mecanizar una superficie de ranura cóncava hacia abajo en el orificio de la placa del tubo. Esta estructura se utiliza generalmente para soldar láminas de tubos y acero inoxidable. Ranurar alrededor del orificio del tubo es problemático y requiere mucha mano de obra. En la construcción actual se ha eliminado la ranura.

03 Combinación de soldadura de expansión
Para alta presión, fuerte permeabilidad o medios corrosivos en un lado, para garantizar que la fuga no contamine el material del otro lado, esto requiere que la conexión entre la tubería de acero y la placa del tubo sea a prueba de fugas, o para evitar el impacto de la vibración en la soldadura durante el envío y la operación, o para evitar la posibilidad de corrosión por grietas, etc. Desde la perspectiva de la tecnología de procesamiento, la estructura de la combinación de soldadura por expansión tiene varias formas, como expansión antes de la soldadura, soldadura antes de la expansión, soldadura después de la expansión y expansión después de la soldadura.

Expandir antes de soldar, expandir el tubo antes de soldar puede mejorar la resistencia a la fatiga de la soldadura porque la pared del tubo está cerca de la pared del orificio de la placa del tubo después de la expansión, lo que puede evitar grietas durante la soldadura. Sin embargo, al expandir el tubo, el aceite lubricante entra en el espacio de la junta debido al uso de aceite lubricante. Estas manchas de aceite residual existen y el aire en el espacio se calienta, se expande y se gasifica. Durante el proceso de soldadura de la junta, bajo la acción de altas temperaturas se genera gas que se escapa de la superficie de soldadura, provocando poros en la soldadura, lo que afecta gravemente la calidad de la soldadura. Por tanto, estas manchas residuales de aceite deben limpiarse antes de soldar.
Soldadura antes de la expansión: el fenómeno anterior se puede eliminar soldando antes de la expansión, pero soldar antes de la expansión puede causar grietas en la soldadura durante la expansión. Para evitar este fenómeno, además de una operación cuidadosa y un control adecuado durante la expansión, la distancia entre el extremo del tubo, es decir, la primera ranura y la superficie de la placa del tubo debe considerarse mayor, aproximadamente 16 mm, y la expansión no debe realizarse dentro de el rango de 10 a 12 mm desde la superficie de la placa del tubo para evitar daños a la soldadura durante la expansión. La ventaja de soldar primero y luego expandir es que no es necesario limpiar los residuos de aceite después de la expansión, pero se requiere que la posición de expansión durante la expansión después de la soldadura sea alta y se debe garantizar que la expansión no se realice dentro del rango de 10 a 12 mm, de lo contrario es fácil dañar la soldadura.
Expandir primero y luego soldar o soldar primero y luego expandir. Para la parte de soldadura, existen dos formas de soldadura: soldadura de sellado y soldadura de resistencia. Para la parte de expansión, hay expansión de fuerza y ​​expansión de adherencia. Por ejemplo, la estructura combinada con soldadura de expansión y sellado es que la expansión soporta la fuerza, mientras que la soldadura de sellado asegura el sellado. La altura de la soldadura de sellado es generalmente de 1 a 2 mm, lo que no afectará la resistencia a la expansión, pero las manchas de aceite en la junta deben limpiarse durante la soldadura. La estructura de la soldadura por resistencia y la expansión (pegado y expansión) es soportar la fuerza mediante soldadura, y el propósito de la adherencia y la expansión es solo eliminar el espacio entre la tubería de acero y la placa del tubo para evitar que el espacio sea corroído por agentes corrosivos. medios de comunicación.
Expansión y expansión después de la soldadura: la expansión y expansión después de la soldadura son generalmente adecuadas para equipos de intercambio de calor con mayor presión. La parte de soldadura sirve para reforzar la soldadura de sellado y la altura de la cintura de soldadura es de 2,8 mm. La parte de expansión soporta la fuerza. Cuando falla la expansión, la soldadura de sellado de refuerzo puede soportar la fuerza. La parte de pegado y expansión es para eliminar la corrosión del espacio.

¿Bajo qué condiciones la estructura de soldadura y expansión adopta primero soldadura y luego expansión o primero expansión y luego soldadura? Actualmente no existe una regulación unificada, pero generalmente se prefiere soldar primero y luego expandir. En la actualidad, debido a las diferentes tecnologías de procesamiento y condiciones de equipo de cada fabricante, todos están acostumbrados al método de producción de esta fábrica.

04 Soldadura de orificio interior Soldadura de orificio interior
El orificio del tubo forma una estructura a tope en el lado de la carcasa. El tubo de intercambio de calor necesita un equipo de soldadura especial para soldarlo a tope. La soldadura del orificio interior es una forma de soldadura a tope entre la placa del tubo y el tubo de intercambio de calor después del procesamiento. Se requiere equipo especial para penetrar la pistola de soldar desde el orificio del tubo en el lado de la placa del tubo hasta la soldadura para soldar (desde la junta de intersección original hasta la junta a tope), lo que optimiza el estado de tensión en la conexión entre el tubo de intercambio de calor y el hoja de tubo y reduce en gran medida la tensión del borde. Es muy práctico para intercambiadores de calor con medios de corrosión por tensión o corrosión por espacios. Sin embargo, la soldadura del orificio interior requiere un alto nivel de tecnología de soldadura y es difícil. Si se producen defectos de soldadura, no se pueden reparar, lo que provocará el desguace de todo el intercambiador de calor. Para garantizar una soldadura calificada, la soldadura y las pruebas deben realizarse estrictamente de acuerdo con los parámetros del proceso de construcción.

05 Expansión explosiva
El método de expansión explosiva se utiliza para conectar tubos de acero y placas tubulares. Ha comenzado a utilizarse en el extranjero. Se trata de un nuevo proceso desarrollado en los últimos años. Debido al uso de métodos de expansión explosiva más soldadura de sellado o soldadura de resistencia, no solo la resistencia de la conexión es alta, sino que también la eficiencia de expansión mejora enormemente. No se requiere aceite lubricante durante la expansión explosiva y no hay manchas de aceite en el extremo del tubo, lo cual es muy beneficioso para soldar después de la expansión. Una junta de expansión explosiva utiliza explosivos para deformar el interior del tubo bajo la acción de ondas de choque de gas a alta presión en muy poco tiempo, de modo que el tubo quede firmemente sujeto al orificio de la placa del tubo. Una junta de expansión explosiva es adecuada para la expansión de tubos de paredes delgadas, tubos de paredes gruesas de pequeño diámetro y placas de tubos gruesas. Las ventajas de las juntas de dilatación explosivas son la alta resistencia a la extracción, el pequeño alargamiento axial y la deformación de los tubos de acero. Cuando el extremo de la tubería de acero tiene fugas y no se puede reparar mediante expansión mecánica, se utiliza una junta de expansión explosiva para reparar.