一、概述

隨著國內(nèi)外對換熱器生產(chǎn)要求越來越高，在高溫、高壓、易燃、易爆及強(qiáng)腐蝕介質(zhì)的工況條件下，對脹管的質(zhì)量要求也越來越高，傳統(tǒng)落后的機(jī)械脹接工藝已不能滿足要求，為了減少換熱器管子和管板脹接部位的泄漏，消除換熱器與折流板之間的間隙，從根本上解決磨蝕、噪音以及管端焊縫的疲勞裂紋等問題，我公司于1996年在國內(nèi)率先成功研發(fā)出液壓脹接技術(shù)，并迅速在石化系統(tǒng)得到了推廣應(yīng)用。應(yīng)用本技術(shù)可以對多種規(guī)格、多種材料的換熱器進(jìn)行可靠的脹接，特別適用于對厚管板和大口徑管換熱器的脹接。用本技術(shù)制造的換熱器，脹接質(zhì)量均勻可靠，無腐蝕、無污染，具有較長的使用壽命和較低的故障率，而且脹接操作簡單，脹接速度快，勞動強(qiáng)度非常低，極大縮短了制造或維修時(shí)間，減少設(shè)備的停產(chǎn)損失，具有很高的經(jīng)濟(jì)效益。

目前，我公司所研發(fā)的液壓脹接技術(shù)已在石化、電力、鍋爐、核電、制冷等領(lǐng)域換熱器制造中得到了廣泛的應(yīng)用，極大的提高了我國換熱器設(shè)備質(zhì)量和生產(chǎn)效率。公司與中國石油及中國石化旗下化工機(jī)械企業(yè)、張家港化工機(jī)械股份公司等國內(nèi)化工機(jī)械龍頭企業(yè)建立了長期的合作關(guān)系，Linda、THT、GEA等外資企業(yè)也選擇了與通明合作。我公司新研發(fā)的高壓液壓脹管機(jī)，關(guān)鍵部件采用進(jìn)口元件，增壓迅速，系統(tǒng)穩(wěn)定，脹接質(zhì)量均勻可靠，用我公司產(chǎn)品制造的換熱器符合出口德國等歐美發(fā)達(dá)國家的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求?！巴鳌迸埔簤好浌軝C(jī)經(jīng)歷了近20年的市場考驗(yàn)和公司的不斷努力改進(jìn)。

二、技術(shù)原理

我公司研發(fā)的液壓脹接技術(shù)所用脹桿由高強(qiáng)度合金鋼芯桿和耐高壓進(jìn)口彈性橡膠組成，一體化設(shè)計(jì)，不需使用密封件即可以承受超高壓力，使用方便，工作效率高，工作原理如圖所示，它是利用脹管機(jī)提供的高壓液壓壓力施加于耐高壓彈性橡膠體產(chǎn)生的徑向壓力將管子脹接于管板上，當(dāng)超高液壓壓力通過高強(qiáng)度合金芯桿進(jìn)入耐高壓彈性橡膠體時(shí)，耐高壓彈性橡膠體產(chǎn)生徑向壓力,該壓力足以使管子材料發(fā)生塑性變形,從而實(shí)現(xiàn)管子與管板間的脹接。

三、特點(diǎn)

1．可以對15-500mm厚度管板進(jìn)行全厚度一次性均勻脹接；

2．?dāng)?shù)字化自動控制，脹接壓力可精確設(shè)定，操作簡單，脹接質(zhì)量可靠；

3．液壓系統(tǒng)集成化設(shè)計(jì)，系統(tǒng)不漏油；

4．可以對內(nèi)螺紋管或有縫焊接管進(jìn)行脹接；

5．脹接后的換熱管殘余應(yīng)力低，有效防止間隙腐蝕，不易受應(yīng)力腐蝕；

6．換熱器脹接后軸向不拉長而稍有收縮，降低設(shè)備運(yùn)行噪音；

7．對換熱管尺寸精度要求低，管子內(nèi)孔誤差大，現(xiàn)場可適當(dāng)調(diào)整；

8．脹接處無污染，先脹后焊不受影響；

9．可脹接銅、碳鋼、不銹鋼、雙相鋼、鈦合金、復(fù)合材料等；

10．操作手柄僅重1.5kg，單人可連續(xù)快速脹接；
11．耐高壓進(jìn)口橡膠脹袋抗疲勞性強(qiáng)，平均使用壽命100次以上/支；

12．一體化設(shè)計(jì)的易損件—脹桿，更換簡單；

13．勞動強(qiáng)度低，生產(chǎn)效率高，每臺設(shè)備每班可脹接2000個(gè)以上管孔。

四、技術(shù)參數(shù)

五、脹接壓力計(jì)算及選取

根據(jù)管板管子材料及脹接幾何參數(shù)等實(shí)際狀況，可按下式計(jì)算脹接壓力：

1. 管子殘余接觸應(yīng)力可由下式計(jì)算

Pc= (1-2C) Pi-σstlnkt (1)

其中C=1/{kt2(1-Ut)+1+Us+Et[(kt2-1)/Es(ks2-1)][1- Us+ ks2(1+ Us)]}

由上式可以看出，當(dāng)管子與管板材料及管孔結(jié)構(gòu)尺寸給定時(shí)，C為定值。

2.若f為管子外表面和管板孔之間的摩擦系數(shù)，[q]為許用拉脫力，，對于貼脹取[q]=2MPa,強(qiáng)度脹[q]=4MPa,殘余接觸應(yīng)力應(yīng)滿足

Pc≥[q]/f (2)

將上式代入式（1）中，可知脹接壓力許用值應(yīng)滿足如下關(guān)系

[Pi] ≥{[q]/f+σstlnkt}/(1-2c) (3)

3.脹接壓力為管板內(nèi)壁發(fā)生屈服時(shí)的壓力，即

Pimax=σstlnkt +σsplnks （4）

因此，脹接壓力的選取范圍為

σstlnkt +σsplnks≥[Pi] ≥{[q]/f+σstlnkt}/(1-2c) （5）

符號說明

Es、Et—管板、管子材料的彈性模量，Mpa；

σsp、σst—管板、管子材料的屈服應(yīng)力，Mpa；

Us、Ut—管板、管子材料的泊松比；

C—管子與管板的材料與結(jié)構(gòu)系數(shù)；

kt、ks管子、管板單管模型的徑比，kt=do/ di、ks=Do/ DI ；

常規(guī)管板和管子可參照我公司經(jīng)過多年模擬試驗(yàn)得出的脹接壓力參考值，當(dāng)采用特殊規(guī)格換熱管時(shí)可以先理論計(jì)算，然后通過模擬試驗(yàn)，確認(rèn)其貼脹及強(qiáng)度脹的適宜壓力范圍，以保證脹接的可靠性。

強(qiáng)度脹需滿足開槽要求：槽寬8-10mm。因材質(zhì)、批次、槽寬等不同，脹接壓力可根據(jù)試脹后檢查“凹陷”程度進(jìn)行調(diào)整；
常規(guī)管板和換熱管液壓脹接壓力參考值(單位：Mpa)