Quy trình kết nối ống và tấm trao đổi nhiệt trong thiết bị trao đổi nhiệt vỏ và ống

Bộ trao đổi nhiệt như một thiết bị truyền nhiệt để truyền một phần nhiệt của chất lỏng nóng giữa các vật liệu sang chất lỏng lạnh, có nhiều ứng dụng trong đời sống hàng ngày của con người và các ngành công nghiệp dầu khí, hóa chất, điện, dược phẩm, năng lượng nguyên tử và hạt nhân. Nó có thể được sử dụng như một thiết bị độc lập, chẳng hạn như máy sưởi, bình ngưng, máy làm mát, v.v.; nó cũng có thể được sử dụng như một phần của một số thiết bị xử lý, chẳng hạn như bộ trao đổi nhiệt trong một số thiết bị hóa học.
Đặc biệt trong ngành hóa chất với lượng tiêu thụ năng lượng lớn, thiết bị trao đổi nhiệt trong sản xuất hóa chất quá trình trao đổi và truyền nhiệt là thiết bị không thể thiếu trong toàn bộ thiết bị sản xuất hóa chất cũng chiếm tỷ trọng đáng kể.
Bộ trao đổi nhiệt từ chức năng của nó, một mặt, để đảm bảo rằng quy trình công nghiệp của môi trường được yêu cầu bởi nhiệt độ cụ thể, mặt khác, cũng là để cải thiện tốc độ sử dụng năng lượng của thiết bị chính. Theo cấu trúc của nó, bộ trao đổi nhiệt dạng tấm, bộ trao đổi nhiệt kiểu đầu nổi, bộ trao đổi nhiệt dạng tấm ống cố định và bộ trao đổi nhiệt dạng ống hình chữ U, v.v. Ngoài thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm, các loại còn lại là thiết bị trao đổi nhiệt vỏ và ống.
Do bộ trao đổi nhiệt vỏ và ống có diện tích truyền nhiệt lớn hơn trên một đơn vị thể tích và hiệu quả truyền nhiệt tốt, đồng thời có cấu trúc chắc chắn, khả năng thích ứng, quy trình sản xuất hoàn thiện và các ưu điểm khác, đã trở thành ứng dụng phổ biến nhất của một bộ trao đổi nhiệt điển hình.
Bộ trao đổi nhiệt vỏ và ống trong kết nối ống trao đổi nhiệt và tấm ống
Trong bộ trao đổi nhiệt dạng ống và vỏ Ống trao đổi nhiệt và tấm ống là rào cản duy nhất giữa lớp ống trao đổi nhiệt và lớp vỏ, sự kết nối của ống trao đổi nhiệt và tấm ống giữa cấu trúc và chất lượng của kết nối quyết định chất lượng của bộ trao đổi nhiệt và tuổi thọ sử dụng, quá trình sản xuất bộ trao đổi nhiệt là một mắt xích quan trọng.
Hầu hết các hư hỏng và hỏng hóc của bộ trao đổi nhiệt xảy ra ở các bộ phận kết nối ống trao đổi nhiệt và tấm ống, chất lượng các mối nối kết nối của nó cũng ảnh hưởng trực tiếp đến sự an toàn và độ tin cậy của các thiết bị và lắp đặt hóa chất, vì vậy đối với bộ trao đổi nhiệt vỏ và ống, ống trao đổi nhiệt và quá trình kết nối tấm ống đã trở thành một hệ thống đảm bảo chất lượng sản xuất bộ trao đổi nhiệt trong liên kết điều khiển quan trọng nhất. Hiện nay, trong quy trình sản xuất bộ trao đổi nhiệt, các kết nối ống trao đổi nhiệt và tấm ống chủ yếu là: hàn, giãn nở, giãn nở và hàn và dán và giãn nở và các phương pháp khác.

1. Hàn
Kết nối hàn ống trao đổi nhiệt và tấm ống, do yêu cầu xử lý tấm ống thấp hơn nên quy trình sản xuất đơn giản, có độ kín tốt hơn, hàn, kiểm tra bề ngoài, bảo trì rất thuận tiện, hiện nay là bộ trao đổi nhiệt vỏ và ống kết nối ống trao đổi nhiệt và tấm ống của phương pháp kết nối được sử dụng rộng rãi nhất. Trong việc sử dụng các kết nối hàn, phải đảm bảo độ kín của các mối hàn và độ bền kéo của độ bền của mối hàn và đảm bảo độ kín của mối hàn bịt kín ống trao đổi nhiệt và tấm ống. Đối với sức mạnh của các hạn chế về hiệu suất mối hàn, chỉ dành cho độ rung của các trường hợp ăn mòn nhỏ hơn và không có khe hở.
Kết nối hàn, khoảng cách giữa các ống trao đổi nhiệt không được quá gần, nếu không sẽ bị ảnh hưởng bởi nhiệt, chất lượng mối hàn không dễ đảm bảo, đồng thời các đầu ống phải được chừa một khoảng cách nhất định, nhằm giúp giảm ứng suất hàn giữa nhau. Chiều dài của ống trao đổi nhiệt kéo dài ra khỏi tấm ống phải đáp ứng các yêu cầu quy định để đảm bảo khả năng chịu lực hiệu quả của nó. Trong phương pháp hàn, theo vật liệu của ống trao đổi nhiệt và tấm ống có thể được hàn bằng hàn hồ quang que hàn, hàn TIG, hàn CO2 và các phương pháp khác. Đối với kết nối ống trao đổi nhiệt và tấm ống giữa các yêu cầu cao của bộ trao đổi nhiệt, chẳng hạn như áp suất thiết kế, nhiệt độ thiết kế cao, thay đổi nhiệt độ, cũng như phải chịu sự trao đổi nhiệt xen kẽ, bộ trao đổi nhiệt dạng ống và tấm mỏng, v.v. đã qua sử dụng hàn TIG.
Các phương pháp kết nối hàn thông thường, do tồn tại khe hở giữa các lỗ ống và tấm ống, dễ bị ăn mòn kẽ hở và quá nhiệt, đồng thời ứng suất nhiệt sinh ra tại các mối hàn cũng có thể gây ra ăn mòn và hư hỏng do ứng suất, tất cả những điều này sẽ làm cho sự cố trao đổi nhiệt. Hiện nay, trong ngành công nghiệp hạt nhân trong nước, công nghiệp điện lực và các ngành công nghiệp khác sử dụng bộ trao đổi nhiệt, kết nối ống trao đổi nhiệt và tấm ống đã bắt đầu sử dụng công nghệ hàn lỗ khoan, phương pháp kết nối này sẽ làm cho ống trao đổi nhiệt và đầu tấm ống của mối hàn trở nên hàn lỗ khoan bó ống, sử dụng dạng xuyên thấu hoàn toàn, loại bỏ phần cuối của khe hở mối hàn, cải thiện khả năng chống ăn mòn của khe hở ăn mòn và khả năng chống ăn mòn ứng suất. Độ bền mỏi chống rung của nó cao, có thể chịu được nhiệt độ cao và áp suất cao, tính chất cơ học của mối hàn tốt hơn; các mối nối có thể được phát hiện lỗ hổng không phá hủy bên trong và chất lượng bên trong của mối hàn có thể được kiểm soát, giúp cải thiện độ tin cậy của mối hàn. Tuy nhiên, việc lắp ráp công nghệ hàn lỗ bên trong khó khăn hơn, yêu cầu cao về công nghệ hàn, độ phức tạp trong chế tạo và kiểm tra, chi phí sản xuất tương đối cao. Với bộ trao đổi nhiệt đến nhiệt độ cao, áp suất cao và phát triển quy mô lớn, yêu cầu chất lượng sản xuất của nó ngày càng cao hơn, công nghệ hàn lỗ khoan sẽ được sử dụng rộng rãi hơn.

2. Mở rộng
Mở rộng là một phương pháp kết nối ống trao đổi nhiệt và tấm ống truyền thống, sử dụng các dụng cụ giãn nở để làm cho tấm ống và ống biến dạng đàn hồi-dẻo và vừa khít, tạo thành một kết nối vững chắc, để đạt được cả độ kín và khả năng chống lại mục đích. Trong quá trình sản xuất bộ trao đổi nhiệt, việc giãn nở phù hợp để không bị rung lắc mạnh, không thay đổi nhiệt độ quá mức, không có trường hợp ăn mòn ứng suất nghiêm trọng.
Quá trình mở rộng được sử dụng hiện nay chủ yếu là mở rộng cán cơ học và mở rộng thủy lực. Việc mở rộng giãn nở cơ học không đồng đều, một khi kết nối ống và tấm ống bị hỏng rồi sử dụng ống giãn nở để sửa chữa là rất khó khăn; việc sử dụng sự giãn nở thủy lực của túi chất lỏng bằng hoạt động được điều khiển bằng máy tính, độ chính xác cao và có thể đảm bảo rằng việc mở rộng độ kín của mức độ đồng nhất, kết nối và độ tin cậy tốt hơn so với sự giãn nở cơ học tốt. Tuy nhiên, yêu cầu về độ chính xác trong quá trình xử lý rất nghiêm ngặt, để đảm bảo sự thành công của việc mở rộng các mối nối dày đặc cũng gặp một số khó khăn, nếu việc sửa chữa việc mở rộng thất bại cũng khó khăn hơn.
3. Mở rộng và hàn
Khi nhiệt độ và áp suất cao, và trong biến dạng nhiệt, sốc nhiệt, ăn mòn nhiệt và áp suất chất lỏng, kết nối ống trao đổi nhiệt và tấm ống rất dễ bị hỏng, sử dụng giãn nở hoặc hàn khó đảm bảo cường độ kết nối và yêu cầu niêm phong. Hiện nay được sử dụng rộng rãi là phương pháp mở rộng và hàn. Cấu trúc mở rộng và hàn có thể làm giảm hiệu quả thiệt hại rung động của chùm tia đối với mối hàn, có thể loại bỏ hiệu quả sự ăn mòn ứng suất và ăn mòn kẽ hở, cải thiện khả năng chống mỏi của mối nối. Điều này giúp cải thiện tuổi thọ của bộ trao đổi nhiệt, đồng thời có độ bền và độ kín cao hơn so với hàn giãn nở hoặc cường độ đơn giản. Đối với các thiết bị trao đổi nhiệt thông thường thường được sử dụng theo hình thức “hàn giãn nở % cường độ”; trong khi việc sử dụng các điều kiện khắc nghiệt của bộ trao đổi nhiệt đòi hỏi phải sử dụng hình thức "hàn hàn % giãn nở cường độ". Mở rộng và hàn theo trình tự mở rộng và hàn có thể được chia thành mở rộng đầu tiên sau khi hàn và hàn sau mở rộng đầu tiên của hai loại.
(1) Sự giãn nở đầu tiên sau khi hàn, sự giãn nở của dầu bôi trơn được sử dụng sẽ xâm nhập vào khe hở của mối nối, và chúng rất nhạy cảm với các vết nứt, độ xốp của mối hàn, v.v., do đó làm cho hiện tượng khuyết tật khi hàn trở nên nghiêm trọng hơn. Những vết thâm nhập vào khe hở của dầu rất khó loại bỏ sạch, do đó, độ giãn nở đầu tiên sau quá trình hàn không nên sử dụng theo cách giãn nở cơ học. Việc sử dụng giãn nở dán không chịu được áp lực, nhưng có thể loại bỏ khe hở giữa ống và các lỗ ống của tấm ống, do đó nó có thể làm giảm rung động của bó ống một cách hiệu quả đến phần hàn của miệng ống.
Tuy nhiên, việc sử dụng điều khiển cơ học hoặc thủ công thông thường của phương pháp giãn nở không thể đạt được các yêu cầu giãn nở đồng đều và việc sử dụng áp suất giãn nở do máy tính điều khiển bằng phương pháp giãn nở túi chất lỏng có thể thuận tiện và thống nhất để đạt được các yêu cầu giãn nở. Trong hàn, do ảnh hưởng của kim loại nóng chảy ở nhiệt độ cao, khí khe hở bị nóng lên và giãn nở nhanh, những khí này có nhiệt độ cao và áp suất cao khi rò rỉ cường độ giãn nở của hiệu suất bịt kín sẽ gây ra một số hư hỏng.
(2) hàn đầu tiên và sau đó mở rộng cho mối hàn đầu tiên và sau đó mở rộng quy trình, vấn đề chính là kiểm soát độ chính xác của lỗ ống và tấm ống cũng như sự phối hợp của nó. Khi khe hở giữa ống và lỗ tấm ống nhỏ đến một giá trị nhất định, quá trình giãn nở sẽ không làm hỏng chất lượng của mối hàn. Nhưng khả năng chịu lực cắt của khe hở mối hàn tương đối kém nên cường độ hàn nếu kiểm soát không đạt yêu cầu có thể dẫn đến hiện tượng giãn nở quá mức hoặc hư hỏng do giãn nở mối hàn.
Trong quá trình sản xuất, có một khoảng cách lớn giữa đường kính ngoài của ống trao đổi nhiệt và lỗ ống tấm ống, và đường kính ngoài của mỗi ống trao đổi nhiệt và khoảng cách lỗ ống tấm ống dọc theo hướng trục không đồng đều. Khi mối hàn giãn nở hoàn toàn, đường tâm ống phải trùng với đường tâm của lỗ tấm ống để đảm bảo chất lượng của mối nối, nếu khe hở lớn, do độ cứng của ống, biến dạng giãn nở quá mức sẽ gây hư hỏng cho ống. mối hàn, thậm chí làm cho mối hàn bị mất hàn.
4. Keo cộng với khe co giãn
Quá trình dán và giãn nở giúp giải quyết ống trao đổi nhiệt và tấm ống trong kết nối trao đổi nhiệt thường gặp các vấn đề rò rỉ và rò rỉ, điều quan trọng là phải dán keo theo điều kiện làm việc để lựa chọn đúng chất dán. Trong quá trình thực hiện quy trình, cần kết hợp với cấu trúc và kích thước của bộ trao đổi nhiệt để chọn các thông số quy trình tốt, bao gồm áp suất đóng rắn, nhiệt độ đóng rắn, lực giãn nở, v.v. và được kiểm soát chặt chẽ trong quá trình sản xuất. Quá trình này đơn giản, dễ thực hiện, đáng tin cậy, doanh nghiệp đã được công nhận trong thực tế sử dụng và có giá trị khuyến khích.
(1) trong phương pháp kết nối ống trao đổi nhiệt vỏ và ống, ống trao đổi nhiệt và tấm ống, chỉ sử dụng hàn hoặc giãn nở thông thường rất khó để đảm bảo cường độ kết nối và các yêu cầu của việc bịt kín.
(2) Phương pháp mở rộng và hàn có lợi cho việc đảm bảo độ bền và độ kín của mối nối giữa ống trao đổi nhiệt và tấm ống, đồng thời cải thiện tuổi thọ của bộ trao đổi nhiệt.
(3) Phương pháp dán và giãn nở giúp giải quyết vấn đề rò rỉ và thấm khi kết nối ống trao đổi nhiệt và tấm ống, quá trình này đơn giản, dễ dàng và đáng tin cậy.
(4) Là phương pháp hàn xuyên thấu hoàn toàn, công nghệ hàn lỗ bên trong có khả năng chống ăn mòn kẽ và ăn mòn ứng suất tốt, độ bền mỏi rung và tính chất cơ học của mối hàn; chất lượng bên trong của mối hàn có thể được kiểm soát, giúp cải thiện độ tin cậy của mối hàn, đồng thời nó phù hợp hơn cho việc phổ biến và ứng dụng trong các sản phẩm cao cấp ngay từ đầu.