［全焊接板式换热器的制造工艺和简介］焊接板式 换热器原理 全焊接板式换热器的制造工艺和简介 晨怡热管(1.青海大学化机系，青海西宁810016;2.兰州兰石换热 设备有限责任公司，甘肃兰州7300501.祁玉红2.李治国2008-6- 2918:21:18摘要:简要介绍了全焊接板式换热器的芯体和外壳的制 造工艺以及在制作的完整过程中所采用的焊接技术。通过介绍可知，全焊接 板式换热器是一种传热效率高、结构紧密相连独特的新一代换热设备。 关键词:全焊接板式换热器;制造工艺;结构设计 号:1005-2895(2007)03-0124-03 0前言 经应用证实全焊接板式换热器其有以下优点： 适用温度为-200?900°C,压力变化范围为线. OMPa,最大 组装而积可达6000m2o 传热效率高，板片表而几乎都参与了热交换。 由于板片热交换充分、均匀,波纹深度变化范围大，不论流体 在板间或管间流道，流动均顺畅，没有死区，阻力损失小。 占地而积小，与可拆卸式相当。紧凑的结构可达到250m2/m3o 重量轻，仅为相同换热而积管壳式换热器的1/5?1/4。 同一种流体在列管式换热器内当雷诺数为4000?6000时，才 能达到湍流状态，而在全焊接板式换热器内当雷诺数为100?300时， 就可达到湍流状态。 板片在四周交错焊接后，在运行过程中由于热胀冷缩现象，板 片内应力释放，会使板片表面污垢自动脱落下来。通常污垢热阻仅为 列管式换热器污垢热阻的1/5?l/4o 1全焊接板式换热器的主要制 造工艺 1.1全焊接板式换热器的芯体结构制造 全焊接板式换热器的板片生产利用了板片成型自动化生产线。利 用接刀、定位与找正技术,采用整板分次连续压制成型，其板片形式 主要有水平平直波纹板片、窝形波纹板片、或平板板片等。通过改 变换热板片的长度和叠加厚度来实现结构的变换。 单个板片两两正反通过翼边组焊成一束，板片四周交错焊接，这种 独特的结构可以使传热板片通过翼边焊接形成另一流体的通道。因 此多个板束通过焊接联系起来就形成了 2个流体通道，即板间流道和 管间流道（见图1,图2） [2]组成了全焊接板式换热器的芯体结 构。 1. 2全焊接板式换热器的连接板的设计 众所周知钢板越薄，传热效果就越好,但是钢板太薄会给制造加工 带来非常大的困难，尤其是在焊接时，薄板的对接焊缝易烧穿，无法成型。 在全焊接板式换热器当中就存在这样的问题。 在全焊接板式换热器中由于管侧端板为§二20mm的0Crl8Ni9的 钢板，而换热器板片的板厚仅为0. 4?1. 0mm,因此管侧端板母材焊接 加热温度达到熔化点时，传热板片已熔化掉了一大片,根木没有办法进行 焊接。如果将传热板片的板厚加厚（如改为1. 2mm以上），则不存在上 述困难，但是为了获得良好的传热效果，决定不改变板厚，而是在管侧 端板和板束之间加焊了 1层§二3?4mm的连接板解决了以上问题，具 体实施方法:按板束翼端连接处实际形状制造1块6二3?4mm的连接 板，如图3所示。先将连接板与板束端部吻合部分用脉冲氮弧焊进行 单而焊双而成形,并做煤油渗漏试验，以不渗漏为合格,然后用手弧焊 直接将连接板搭焊于管侧端板之上，最后再将板侧端板焊接于管侧端 板上。接下来就是将管侧端板和板侧端板分别与管侧壳体和板侧壳 体相焊接形成全焊接板式换热器的外壳。 1. 3全焊接板式换热器的焊接工艺 全焊接板式换热器是将全部板片通过焊接联系起来，取代了传统 板式换热器中的橡胶密封垫片，防止了在高温下垫片变形失效而造成 介质的泄漏。因此焊接工艺在全焊接板式换热器当中是重点也是难 点。 焊接5 在板片两两正反通过翼边焊接时，因不锈钢薄板散热慢，温度高， 易发生氧化。因此在焊接的同时在背面焊缝处要设置氮气凹槽保护 装置，通人少量氮气,大幅度的提升了保护效果，避免了焊缝背后严重的氧 化现象，使焊缝正反两面均呈现金黄色,即实现了单而焊双而成形。 在全焊接板式换热器的芯体焊接时，采用了全自动芯体氮弧焊。 如焊接速度太快，气体保护效果不好，焊缝金属容易被氧化;焊接速度 太慢，又也许会出现咬边烧穿等缺陷。因此在焊接过程中，电弧要短，焊 速要保持均匀，使上下板能很好熔合。熄弧时应填加少许焊丝，使弧 坑填满，能够尽可能的防止弧坑开裂[3-6] o 在板束和连接板的焊接工艺中采用了脉冲氮弧焊焊接。因为板束 角焊缝和管侧端板直接焊无法熔合，如果改为搭接焊,焊枪没办法伸入 根部，根部焊不牢，密封就成了问题。而使用连接板时,连接板与板束 变为了对接焊缝,从而完全解决了角焊缝熔合不上的难题。 由于采用了合理的焊接顺序及合理的焊接工艺，使焊接变形不明 显。虽有局部小范围起包，经锤击矫正均可达到质量发展要求。锤击矫正 禁止使用碳钢螂头锤击,要采用木锤。2小结 全焊接板式换热器的板型结构设计合理，使传热与流体阻力特性 匹配合理，故传热效率高、压降低、综合性能较佳，消除了管壳式换 热器和可拆卸板式换热器存在的死区现象。采用周边组焊的板束形 式，取消了密封垫片，故耐热、耐压性能优于可拆卸板式换热器。板 片系模块化结构，可根据不同的工艺技术要求改变流程形式和流道面积的 大小。 全焊接板式换热器是集板式换热器和管壳式换热器优点于一身的 新一代高效换热设备，适用于传热效率高、结构紧凑和压降小的气- 气、气-液及液-液换热场合，是一些特殊热交换工艺中替代管壳式换 热器的最理想设备。 王玉成，郑美丽.HB01全焊式板式换热器研制[J].石油化学工业设 备,1998,27(4) :8-10. 李宗会.超薄板换热器的研制[J].能承受压力的容器,1998, 4:51-53. 马黎阳，丁月成.手工TIG焊焊接不锈钢薄板[J].安 装,1995,4:21-22. 何继海.ASTM321奥氏体不锈钢的焊接工艺评定[J].轻工机 械,2006, 24 (3) : 73-74. [6]杨崇麟.板式换热器工程设计手册[M].北京:机械工业出版 社,1998
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