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全焊接板式換熱器簡介和制造工藝說明
發(fā)布日期：2017-09-09 22:28:41 文章來源： 板式換熱器廠家 點(diǎn)擊數(shù)：【3974】
全焊接板式換熱器簡介和制造工藝說明
板式換熱器是1種高效而緊湊的換熱設(shè)備。由于有傳熱系數(shù)高、壓力損失小、結(jié)構(gòu)緊湊、維修方便等諸多優(yōu)點(diǎn),并且隨著結(jié)構(gòu)的改進(jìn)和大型化制造技術(shù)的提高,板式換熱器的應(yīng)用日益受到人們的重視[1]。但是傳統(tǒng)的散裝式板式換熱器(可拆卸式板式換熱器),由于本身結(jié)構(gòu)的局限性,使用壓力不超過2.5MPa,使用溫度不超過250℃, 大組裝面積2000m3,另外還存在橡膠密封墊在高溫下容易失效的缺陷以及在某些特定介質(zhì)中的應(yīng)用問題一直未能解決。因此,為了提高板式換熱器的使用溫度和壓力,擴(kuò)大其使用范圍,國內(nèi)外陸續(xù)開發(fā)、制造并使用了多種焊接板式換熱器。這些焊接板式換熱器已經(jīng)越來越多地用于化工、石油、動力、冶金等領(lǐng)域的加熱、冷卻、冷凝、蒸發(fā)和熱回收等過程中。
經(jīng)應(yīng)用證實(shí)全焊接板式換熱器其有以下優(yōu)點(diǎn):
(1)適用溫度為-200～900℃,壓力變化范圍為真空～6.0MPa, 大組裝面積可達(dá)6000m2。
(2)傳熱效率高,板片表面幾乎都參與了熱交換。
(3)由于板片熱交換充分、均勻,波紋深度變化范圍大,不論流體在板間或管間流道,流動均順暢,沒有死區(qū),阻力損失小。
(4)占地面積小,與可拆卸式相當(dāng)。緊湊的結(jié)構(gòu)可達(dá)到250m2/m3。
(5)重量輕,僅為相同換熱面積管殼式換熱器的1/5～1/4。
(6)同一種流體在列管式換熱器內(nèi)當(dāng)雷諾數(shù)為4000～6000時,才能達(dá)到湍流狀態(tài),而在全焊接板式換熱器內(nèi)當(dāng)雷諾數(shù)為100～300時,就可達(dá)到湍流狀態(tài)。
(7)板片在四周交錯焊接后,在運(yùn)行過程中由于熱脹冷縮現(xiàn)象,板片內(nèi)應(yīng)力釋放,會使板片表面污垢自動脫落下來。通常污垢熱阻僅為列管式換熱器污垢熱阻的1/5～1/4。
1 全焊接板式換熱器的主要制造工藝
1.1 全焊接板式換熱器的芯體結(jié)構(gòu)制造
全焊接板式換熱器的板片材料通常為奧氏體不銹鋼:304,304L,306,316L,321等以及鎳基合金、工業(yè)純鈦。材料只需具有基本的可焊性和沖壓性能,都可以用來制作板片元件。板片厚度通常為0.4～1.0mm。
全焊接板式換熱器的板片生產(chǎn)利用了板片成型自動化生產(chǎn)線。利用接刀、定位與找正技術(shù),采用整板分次連續(xù)壓制成型,其板片形式主要有水平平直波紋板片、窩形波紋板片、或平板板片等。通過改變換熱板片的長度和疊加厚度來實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的變換。
單個板片兩兩正反通過翼邊組焊成一束,板片四周交錯焊接,這種獨(dú)特的結(jié)構(gòu)可以使傳熱板片通過翼邊焊接形成另一流體的通道。因此多個板束通過焊接聯(lián)系起來就形成了2個流體通道,即板間流道和管間流道(見圖1,圖2)[2]組成了全焊接板式換熱器的芯體結(jié)構(gòu)。
1.2 全焊接板式換熱器的連接板的設(shè)計(jì)
眾所周知鋼板越薄,傳熱效果就越好,但是鋼板太薄會給制造加工帶來很大的困難,尤其是在焊接時,薄板的對接焊縫易燒穿,無法成型。在全焊接板式換熱器當(dāng)中就存在這樣的問題。
在全焊接板式換熱器中由于管側(cè)端板為δ=20mm的0Cr18Ni9的鋼板,而換熱器板片的板厚僅為0.4～1.0mm,因此管側(cè)端板母材焊接加熱溫度達(dá)到熔化點(diǎn)時,傳熱板片已熔化掉了一大片,根本無法進(jìn)行焊接。如果將傳熱板片的板厚加厚(如改為1.2mm以上),則不存在上述困難,但是為了獲得良好的傳熱效果,決定不改變板厚,而是在管側(cè)端板和板束之間加焊了1層δ=3～4mm的連接板解決了上述問題,具體實(shí)施方法:按板束翼端連接處實(shí)際形狀制造1塊δ=3～4mm的連接板,如圖3所示。先將連接板與板束端部吻合部分用脈沖氬弧焊進(jìn)行單面焊雙面成形,并做煤油滲漏試驗(yàn),以不滲漏為合格,然后用手弧焊直接將連接板搭焊于管側(cè)端板之上, 后再將板側(cè)端板焊接于管側(cè)端板上。接下來就是將管側(cè)端板和板側(cè)端板分別與管側(cè)殼體和板側(cè)殼體相焊接形成全焊接板式換熱器的外殼。
1.3 全焊接板式換熱器的焊接工藝
全焊接板式換熱器是將全部板片通過焊接聯(lián)系起來,取代了傳統(tǒng)板式換熱器中的橡膠密封墊片,防止了在高溫下墊片變形失效而造成介質(zhì)的泄漏。因此焊接工藝在全焊接板式換熱器當(dāng)中是重點(diǎn)也是難點(diǎn)。
焊接δ<1.0mm的不銹鋼薄板時,按常規(guī)可選用氣焊、氬弧焊以及微束等離子焊等方法。其中氣焊成本低,但由它焊出的焊縫,因耐腐蝕性能差而很難滿足石化生產(chǎn)的要求,僅適用于無腐蝕的場合。微束等離子焊質(zhì)量優(yōu)良,完全能滿足工藝要求,但成本高,操作調(diào)整也比較復(fù)雜。氬弧焊不僅焊接質(zhì)量良好,而且成本相對較低,是焊接超薄不銹鋼板的理想焊接方法。因此選用了氬弧焊。
在板片兩兩正反通過翼邊焊接時,因不銹鋼薄板散熱慢,溫度高,易發(fā)生氧化。因此在焊接的同時在背面焊縫處要設(shè)置氬氣凹槽保護(hù)裝置,通人少量氬氣,大大提高了保護(hù)效果,避免了焊縫背后嚴(yán)重的氧化現(xiàn)象,使焊縫正反兩面均呈現(xiàn)金黃色,即實(shí)現(xiàn)了單面焊雙面成形。
在全焊接板式換熱器的芯體焊接時,采用了全自動芯體氬弧焊。如焊接速度太快,氣體保護(hù)效果不好,焊縫金屬容易被氧化;焊接速度太慢,又可能出現(xiàn)咬邊燒穿等缺陷。因此在焊接過程中,電弧要短,焊速要保持均勻,使上下板能很好熔合。熄弧時應(yīng)填加少許焊絲,使弧坑填滿,可以避免弧坑開裂[3-6]。
在板束和連接板的焊接工藝中采用了脈沖氬弧焊焊接。因?yàn)榘迨呛缚p和管側(cè)端板直接焊無法熔合,如果改為搭接焊,焊槍無法伸入根部,根部焊不牢,密封就成了問題。而使用連接板時,連接板與板束變?yōu)榱藢雍缚p,從而徹底解決了角焊縫熔合不上的難題。
由于采用了合理的焊接順序及合理的焊接工藝,使焊接變形不明顯。雖有局部小范圍起包,經(jīng)錘擊矯正均可達(dá)到質(zhì)量要求。錘擊矯正禁止使用碳鋼螂頭錘擊,要采用木錘。
2 小結(jié)
全焊接板式換熱器的板型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理,使傳熱與流體阻力特性匹配合理,故傳熱效率高、壓降低、綜合性能較佳,消除了管殼式換熱器和可拆卸板式換熱器存在的死區(qū)現(xiàn)象。采用周邊組焊的板束形式,取消了密封墊片,故耐熱、耐壓性能優(yōu)于可拆卸板式換熱器。板片系模塊化結(jié)構(gòu),可根據(jù)不同的工藝要求改變流程形式和流道面積的大小。
全焊接板式換熱器是集板式換熱器和管殼式換熱器優(yōu)點(diǎn)于一身的新一代高效換熱設(shè)備,適用于傳熱效率高、結(jié)構(gòu)緊湊和壓降小的氣-氣、氣-液及液-液換熱場合,是一些特殊熱交換工藝中替代管殼式換熱器的 理想設(shè)備。
說明：文章出自板式換熱器生產(chǎn)廠家--蘇州安博特?fù)Q熱設(shè)備有限公司，未經(jīng)許可不得轉(zhuǎn)載，如要轉(zhuǎn)載請注明文章來源。
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