凝汽器管板的開槽位置及脹管分析

樓 滉，晁紅偉

(杭州汽輪輔機有限公司，浙江，杭州 310022)

0 概 述

鈦材的抗腐蝕性能較好，同時又具有較好的強度。當機組的冷卻水為海水時，常選擇鈦管與碳鋼復(fù)合鈦管板組合的凝汽器。由于鈦材的彈性模量約為鋼材的一半，而屈服限又與碳鋼接近，這就導(dǎo)致鈦管難以被脹接。因此，對于鈦管與碳鋼為基材的復(fù)合管板的脹接問題，有必要著重進行研究。為了加固鈦管與鋼材的脹管連接，常需在碳鋼管板孔內(nèi)開槽。現(xiàn)重點討論脹接鈦管時在管板孔內(nèi)開槽的方式和位置，通過有限元分析，可發(fā)現(xiàn)管孔開槽的利弊。同時，也可為鈦管的脹接，制訂較佳的工藝方案。

1 開槽的位置與結(jié)構(gòu)

1.1 常見的材料組合

鈦管凝汽器通常應(yīng)用于海水為冷卻水的機組中。鈦管與碳鋼管板的脹管工藝較難制訂，有關(guān)碳鋼管板開槽后再與鈦管脹接的研究較少?，F(xiàn)根據(jù)對此類材料脹接組合的研究，分別制訂了3種開槽后脹接的方案。根據(jù)開槽的位置，可分為接近管側(cè)、接近殼側(cè)、中間位置的單槽等形式。碳鋼管板的開槽位置及結(jié)構(gòu)，如圖1所示。鈦管與碳鋼管板應(yīng)力應(yīng)變曲線，如圖2所示。

圖1 碳鋼管板的開槽位置與結(jié)構(gòu)

圖2 鈦管與碳鋼管板應(yīng)力應(yīng)變曲線

2 有限元模型

在管殼式換熱器中，換熱管的排列有4種方法，分別是正三角形布管、方形布管、轉(zhuǎn)角三角型、轉(zhuǎn)角正方形。正三角形的排列方式是最常用的，這種布管方式能在相同面積內(nèi)布置更多的換熱管，具有更大的換熱面積。……