空冷器管束設(shè)計、制造、檢驗技術(shù)探討

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1 管束的設(shè)計技術(shù)

1．1 翅片類型分析 空冷器設(shè)計中,翅片管作為最為常見換熱元件,設(shè)計前要確定翅片管的類型。當(dāng)下常見翅片類型包括下述幾大類:L型、LL型、繞片型、鑲片和軋制型。使用注意事項分析如下,L型翅片管一般不能應(yīng)用于濕式空冷器中,因為濕式空冷的水分含量高,可能會對翅片根部的縫隙位置產(chǎn)生腐蝕作用,進(jìn)而會引發(fā)介質(zhì)泄露問題。借助軋制翅片管可有效解決上述問題,原因在于軋制翅片是基管外側(cè)包覆鋁套管后,軋制制備所得,不存在縫隙問題。但是軋制翅片管的成本較高,為此,實際應(yīng)用中,必須結(jié)合現(xiàn)場情況進(jìn)行翅片類型的合理選擇。

1．2 翅片支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計 空冷器設(shè)計中,需要借助多排翅片管錯排來完成換熱,翅片管之間的位置較為穩(wěn)定。一般狀況下,可借助波紋板完成支撐。管束設(shè)計中,必須考慮翅片管因空氣流動等引發(fā)的振動問題,如果振動幅度過大可能會引發(fā)管束穩(wěn)定性下降,換熱效果大打折扣。為此,必須考慮空氣流動等方面的影響,及時進(jìn)行處理,一般在空氣進(jìn)口處進(jìn)行翅片管的固定,從而有效緩解振動問題引發(fā)的缺陷。此外,翅片管受力問題,由于翅片支撐作用下,長期連續(xù)運(yùn)行可能會引發(fā)變形問題,可能會導(dǎo)致翅片支撐效果大打折扣。解決措施可采用支撐結(jié)構(gòu)與橫梁焊接完成,可明顯提高對應(yīng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

1．3 管箱結(jié)構(gòu)設(shè)計 管箱是空冷器的主要承壓部件,其結(jié)構(gòu)設(shè)計中,必須充分考慮管箱的承壓能力。常見管箱包括三大類:鍛焊結(jié)構(gòu)、集合管結(jié)構(gòu)和矩形板結(jié)構(gòu)。前兩者的整體性能較好,在高壓工況下較為常用,但是缺點是制造工藝復(fù)雜、成本高。矩形板結(jié)構(gòu)管箱中,由于拼接結(jié)構(gòu)的影響,可能會存在突變性,可能會出現(xiàn)應(yīng)力集中的問題,一般不適用于高壓工況。但是生產(chǎn)工藝簡單、造價低,屬于當(dāng)下最為常見的管箱形式。

2 管束制造技術(shù)

2．1 管板制造 首先,管板拼接處理中,需在對接焊縫位置進(jìn)行射線、超聲等無損檢測,必須滿足NBT47013的對應(yīng)要求。對于拼接后的碳鋼管板,還要進(jìn)行熱處理,消除應(yīng)力影響。復(fù)合板材料的設(shè)計、制造和檢驗等也有對應(yīng)行業(yè)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn),一般其合格要求需符合JB4730 I級的要求。其次,管板的孔橋?qū)挾绕顔栴}。管板孔在進(jìn)行制造中,必須保證孔和密封板的垂直效果,允許偏差不得超過0．05mm。此外,管板孔表面不可有螺旋向、縱向的劃痕。對空冷器而言,管板的加工精度十分重要,這對后續(xù)組裝效果具有直接影響。孔心距偏差可能會導(dǎo)致脹管、焊管等質(zhì)量有所影響。一般加工制造中,采用數(shù)控鉆床法進(jìn)行處理,保證管孔布置方法、排列方法等滿足對應(yīng)要求,一般單次鉆孔數(shù)量為24個、36個,整體操作便捷、精度較高,顯有單獨加工成孔的模式。

2．2 折流板的制造 折流板制造中,其管控直徑、允許偏差等均需滿足圖紙要求。管板、折流板均需經(jīng)由中間檢驗,這是及時發(fā)現(xiàn)質(zhì)量缺陷的必要手段。對于復(fù)合層厚度有限的情況,必須考慮加工后復(fù)合層厚度的影響,如果厚度不滿足加工余量要求,會存在較大危害問題;管板的鉆孔處理中,不可進(jìn)行鉆頭的隨時更換,避免孔徑大小超過允許偏差。管板、折流板的管控兩側(cè)要結(jié)合圖紙要求進(jìn)行倒角、去刺處理。降低組裝施工中摩擦引發(fā)劃傷的幾率,此外,管板表面進(jìn)行倒角操作時,還要考慮后續(xù)強(qiáng)度焊、密封焊等要求,避免加工質(zhì)量下降等導(dǎo)致的危害,穩(wěn)定提高設(shè)備使用壽命。

2．3 管束組裝 管束組裝中,需提高拉桿處螺母的關(guān)注度。穿管操作不可強(qiáng)行敲打、推進(jìn),避免管子外部未發(fā)生損傷,影響換熱性能。除了管板、換熱管處可進(jìn)行焊接之外,其他部件均不可與管子進(jìn)行焊接,避免換熱管強(qiáng)度下降等狀況的發(fā)生。空冷器一般采用強(qiáng)度焊、密封焊處理。對于高壓設(shè)備,一般材料填絲氬弧焊操作,焊接次數(shù)不低于2次,降低管端泄露發(fā)生幾率。再者,管束脹接、焊接中,其先后順序存在一定爭議。兩種順序各具優(yōu)勢,先焊后脹中,焊接質(zhì)量高,脹接效果有待分析。部分廠家僅進(jìn)行了貼脹,并未進(jìn)行深入處理,當(dāng)內(nèi)部工藝介質(zhì)的腐蝕性過高時,極易在短期內(nèi)發(fā)生腐蝕泄露現(xiàn)象,危害巨大。先脹后焊中,強(qiáng)度脹接試壓合格后進(jìn)行管板、管端的清洗,密封后進(jìn)行焊、耐壓處理,這一方法可保證管束的連接效果更符合預(yù)期要求,穩(wěn)定性良好。

3 檢驗技術(shù)

管箱的檢驗操作中,一般需針對焊縫進(jìn)行全面檢測。部分焊縫僅進(jìn)行了單側(cè)處理,由于信息復(fù)雜度高,極易引發(fā)根部質(zhì)量缺陷,可能會引發(fā)漏檢、誤判的問題。經(jīng)由管束結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計處理,可借助全自動焊接來降低漏檢幾率,整體焊接質(zhì)量、生產(chǎn)效率等都可得到進(jìn)步。管束結(jié)構(gòu)改變后,及時對其進(jìn)行超聲檢測,可快速降低質(zhì)量缺陷,對應(yīng)探測效果可得到保障。為了保證管束的脹接效果,空冷器廠家在進(jìn)行脹接工藝處理中,必須及時進(jìn)行參數(shù)化處理,從而取得良好的應(yīng)用效果。工程實踐表明,空冷器翅片彎曲變形等都會引發(fā)冷卻性能下降,尤其翅片管的中下部受影響程度更明顯。上述現(xiàn)象的主要原因在于:冷卻介質(zhì)是液體狀態(tài),一旦翅片管出現(xiàn)折損、彎曲,其阻力作用便會下降,嚴(yán)重時還會出現(xiàn)偏流問題;對于氣體冷卻冷凝的狀況,產(chǎn)生液體也會出現(xiàn)囤積現(xiàn)象,氣體無法快速流過翅片區(qū)域,可能導(dǎo)致翅片管的換熱效果大打折扣。

4 結(jié)語

管束作為空冷器的核心部件,其設(shè)計制造、加工、檢驗等具有重大意義。及時提高加工精度、可靠度管理是當(dāng)下主要關(guān)注要點,對整個空冷器的使用壽命、換熱性能等具有直接影響。部分廠家隨意更改圖紙、工藝流程等,極易引發(fā)后續(xù)設(shè)備安裝、運(yùn)行中出現(xiàn)質(zhì)量缺陷,相關(guān)人員必須及時提高設(shè)計工作、檢驗工作的重視程度。