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双管板换热器选材、制造、检验摘要:针对双管板换热器在材料选择、制造、检验中的主要控制点进行简单文字性的描述 关键词:双管板 强度胀 氦检漏 随着国际油价屡创新高,寻找清洁、高效的替代能源成为世界各国的战略工作。太阳能作为可循环利用的、清洁的能源日益收到重视,因此作为太阳能电池核心材料的多晶硅的价格水涨船高,目前已达到$400/kg以上,国内新能源公司纷纷上马多晶硅项目。由于多晶硅项目介质的特殊性——遇水产生盐酸,因此项目中接触工艺介质的换热器都采用双管板结构。 图1 相比单管板换热器,双管板换热器采用内外两块管板中间加隔腔的结构（见图1）。这种结构的优点是:当其中一块管板发生泄漏,泄漏液体会停留在隔腔中,不会直接接触到另外一种介质产生化学反应,从而腐蚀设备。通过定期检查隔腔排净孔,可以及时发现管板的泄漏,提前采取适当的方法避免由于设备腐蚀造成产品质量问题以及物料突然泄漏产生的环境污染。 经过多个项目的积累,我总结出了一套双管板的计算方法,已编制成程序大大提高了双管板的计算速度,计算方法在这里就不叙述了,本文着重介绍双管板在制造过程的关键点,这些关键点同样影响着双管板换热器的质量。 1、双管板换热器在选材、制造、检验中的关键点 1.1 双管板换热器的材料选择及检验 由于双管板换热器的内管板采用强度胀,因此内管板和换热管的选材影响内管板的胀接质量。强度胀就是在管板相应部位开槽,在换热管内部施加力,使换热管向外产生塑性变形,填充管板开槽部位,从而达到密封效果和获得足够的拉脱力。由于换热管要产生塑性变形挤压管板,因此换热管和管板的硬度要适当,以保证换热管塑性变形而管板在弹性范围内。当换热管和管板同为碳钢材质时,在满足工艺要求的情况下,一般换热管采用10钢,管板采用16Mn锻件,这样可以获得较大的硬度差,保证强度胀质量。当换热管为不锈钢管板为碳钢时,管板应采用16Mn锻件,尽量不采用20锻件,这样可以获得较大的硬度差,保证强度胀质量。 1.2 双管板换热器的主要制造过程及控制点 1.2.1 胀接评定 由于每批次换热管的公差不同,因此对于不同批次换热管应进行胀接评定。胀接评定应先制作一台管孔数在10个左右的模拟换热器。胀接前先测量内管板管孔尺寸D和胀前换热管外径dO、内径di和壁厚t,根据双管板换热器制作经验,强度胀接率p应控制在10%～20%,由胀接率公式 p=[(d-di)-(D-d0)]/t×100% 推算出胀后换热管内径d的范围。胀接时,根据d值对内管板进行强度胀接,记录下胀管仪的电流值I或扭矩,胀接完成后,对外管板进行焊接和贴胀,然后先进行氦检漏,合格后再按壳程试验压力进行水压。确保内侧管板与换热管胀接的拉脱力和密封性及其检验,是保证双管板换热器制造质量的关键。正式产品胀接时,采用模拟换热器胀接工艺评定试验选取的扭矩进行胀接。 1.2.2 管板和折流板的加工 四块管板管孔的同心度、平行度、扭曲度及其与壳体轴线的垂直度,可保障换热器的制造质量,也可保障换热管与管板的连接性能。因此有实力的厂家采用数控钻床一次将四块管板同时钻孔,这样可以充分保证换热管孔的同心度、平行度以及垂直度,消除了由于管孔偏差造成的穿管困难和换热管的应力。为利于穿管,管板和折流板的钻孔方向应与穿管方向保持一致。按图样和GB151规定对单块管板的管孔进行检验,特别是内侧管板管孔内不允许存在贯通性的螺旋形或纵向条痕。把两组双管板分别按钻孔方向叠置,找同心,用换热管逐孔预穿。将折流板叠置钻孔,按钻孔方向逐块做顺序号和正、反面的标记。每块折流板正、反面的管孔均要仔细倒角,清除毛刺,防止穿管时损伤管子的外表面。把双管板和折流板按钻孔的方向顺序叠置,用换热管逐孔预穿。 1.2.3 筒体质量控制 严格控制有关几何尺寸和方位。错边量、棱角度按GB150规定执行,周长、圆度和直线度按GB151规定执行,壳体长度按图样规定。检查壳体两端面平行度与壳体轴线的垂直度,在两端面标出对称的十字中心线,且两端面中心线的连线（方位线）平行于壳体的轴线,该标记线是组对双管板的基准之一。用与折流板外径相等的圆盘模板工装预先检测壳体的内径与直线度,确保折流板外径和壳体内壁有一定的间隙,使管束能顺利地装入壳体。 2.2.4 双管板预装 清除管孔内和管板面的毛刺、铁屑、锈斑及油污等影响胀接质量的异物。将每组双管板用与隔离腔长度相等的筋板连接成一个整体,调整每组双管板的同心度、平行度和扭曲度,用换热管逐孔预穿之后,按焊接工艺分别固定焊成两组双管板。 1.2.5 管束与壳体组装 按壳体的方位线先组对第一组双管板,调整第一组双管板与壳体的垂直度和同心度。在壳体内把拉杆装于内侧管板Ⅰ上,按钻孔的顺序组对折流板。每装一块折流板,就