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1、雙管板換熱器結(jié)構(gòu)比較及U型管雙管板換熱器特點淺析（沈陽遠大壓縮機有限公司110027）摘要：雙管板作為換熱器的一種換熱元件形式首次出現(xiàn)在GB/T151-2014《熱交換器》標準中，本文主要對雙管板換熱器的結(jié)構(gòu)和U型管雙管板換熱器的制造要點做出闡述。關(guān)鍵詞：雙管板；換熱器；壓力容器制造；雙管板換熱器是指在管殼式換熱器中，換熱管分別與兩塊管板相連接。這種換熱器中，同一個元件兩側(cè)分別是管程介質(zhì)和殼程介質(zhì)，而中間部分只有換熱管。因此，只有換熱管本體產(chǎn)生泄漏才會形成管程介質(zhì)同殼程介質(zhì)相混，而這種泄漏的可能性遠小于換熱管與管板之間的連接以及浮頭管箱法蘭連接處的
2、泄漏。因此在對管程介質(zhì)與殼程介質(zhì)嚴格要求其不相混時，可選用雙管板式換熱器。雙管板換熱器一般用于絕對防止管殼程間介質(zhì)有微泄漏的場合，如：殼程介質(zhì)為水、管程介質(zhì)為H2S的換熱器，若殼程中介質(zhì)與管程介?I相接觸，產(chǎn)生濕H2S腐蝕環(huán)境，將對設(shè)備、管道，甚至整體系統(tǒng)造成破壞。合理選用雙管板結(jié)構(gòu)，能有效減少不利工況發(fā)生，從而避免事故，在多晶硅行業(yè)中應(yīng)用較多；在管殼程壓差較大的情況下，具有密封能力的雙管板結(jié)構(gòu)也可用作管殼程過度壓力腔。1、GB151-2014中雙管板換熱器的基本結(jié)構(gòu)（見圖）2、目前雙管板換熱器常見應(yīng)用形式2.1固定管板式換熱器中固定管板式雙管板換
3、熱器具有傳統(tǒng)固定管板式換熱器可逆向設(shè)置管殼程流體流向，提高換熱能力的優(yōu)點，但此形式換熱器具有四塊管板，增加了換熱管與管板的焊接量，介質(zhì)泄漏可能性增大，進而提高了設(shè)備的整體制造難度，且此形式換熱器一般為不可抽芯結(jié)構(gòu)，對不潔凈介質(zhì)導(dǎo)致的污堵具有較差的清洗能力，適用于換熱面積較大、殼程為潔凈介質(zhì)的工況。2.2U型管式換熱器中U型管式雙管板換熱器具有傳統(tǒng)U型管換熱器穩(wěn)定運行于管殼程溫差較大的工況環(huán)境及拆卸相對便捷的可抽芯結(jié)構(gòu)，且只有兩塊管板，降低焊接量，雖然相對固定管板式結(jié)構(gòu)，U型管式不能設(shè)置管殼程介質(zhì)全逆流，換熱效果相對固定管板式較差，但由于其具備了可抽
4、芯子和適用溫差較大的環(huán)境中，因此應(yīng)用更廣。3、U型管雙管板換熱器的設(shè)計要點近幾年根據(jù)用戶需要，我們曾設(shè)計過一批直徑為DN400?DN900筒徑不等的U型管雙管板換熱器，并在制造廠對脹管過程中進行監(jiān)督，在設(shè)計和制造過程中也總結(jié)出了一些雙管板的應(yīng)用特點。設(shè)計計算過程中，如若采用雙管板優(yōu)選氣走管、水走殼結(jié)構(gòu)，尤其氣體是類似H2的小分子氣體。3.1基本要求為獲得可靠的管子與管板的強度脹接質(zhì)量以及降低應(yīng)力腐蝕，管子外徑和管板內(nèi)孔之間的配合至關(guān)重要，需對換熱管的精度及管子與管板的硬度提出相應(yīng)要求。3.1.1換熱管精度：按GB/T151換熱管規(guī)格和尺寸偏差要求就
5、設(shè)計圖樣所選用的換熱管，對外徑、壁厚提出要求。(a).換熱管直徑219mm,不宜選用19mm以下的換熱管(b).換熱管采用高精度管，外徑選用相同公差范圍內(nèi),一般選用正公差，(c).橢圓度不得超出土0.1mm(d).管口端面平直，傾斜度不得大于管子外徑的2%(e).管子全長偏差不得大于±4mm,全長彎曲不超過±5mm3.1.2換熱管與管板的硬度為使換熱管與管板之間獲得足夠的拉托應(yīng)力，管板材料的屈服強度與硬度必須大于換熱管材料的屈服強度和硬度，兩者之間硬度差應(yīng)控制在HB20-30以上，才能保證脹接的可靠性。3.1.3管板及折流板采用數(shù)控平面鉆鉆孔，控制
6、管孔直徑、垂直度及管孔間距。為利于穿管，管板和折流板的鉆孔方向應(yīng)與穿管方向保持一致。按圖樣和GB/T151規(guī)定對單塊管板的管孔逐孔進行檢驗測量，并做好記錄，以便在脹管時選擇相對應(yīng)的管子匹配，減少間隙，保證脹管質(zhì)量；管孔內(nèi)壁，特別是內(nèi)側(cè)管板管孔內(nèi)不允許存在貫通性的螺旋形或縱向條痕。3.U型管雙管板換熱器的制造要點3.1雙管板管束組裝首先，在管束組裝工裝上組裝管板與拉桿，定距管，折流板，使它們中心線一致，擰緊螺栓其次是串換熱管，先從中間一排插入彎管，調(diào)整彎管一致后和管板點固，然后由里向外逐排裝配，調(diào)整U型管伸出管板長度符合焊接工藝要求，然后點固U形管與
7、管板再次，采取二次脹接法。采用脹接工藝評定試驗選取的工作脹接壓力進行第1次液壓脹接，然后以等于或略大于第1次的脹接壓力再脹接一遍。脹接順序應(yīng)該從管板的中心開始逐步向周圍逐根進行，便于應(yīng)力逐步成圓形向周圍擴散。為防止漏脹或重脹，脹接時應(yīng)逐孔做好標記。根據(jù)脹接情況，要不定期地復(fù)檢脹桿軸定位尺寸，確保液袋位于管板孔的脹接范圍之內(nèi)。最后，外側(cè)管板與換熱管進行強度焊接。按焊接工藝卡要求，采用氮弧焊，先焊接第1層，進行氨滲漏試驗，然后氫弧焊再焊接第2層，并且按圖樣要求進行100%PT檢測。4.2總裝及壓力試驗一般流程(a).焊接內(nèi)外側(cè)雙管板；(b).內(nèi)側(cè)管板與
8、換熱管進行液壓脹接；(c).焊接外側(cè)管板與換熱管第1層；(d).隔腔通氨氣檢查第1層焊縫質(zhì)量；(e).焊接外側(cè)管板與換熱管
