空冷器管束设计、制造、检验技术探讨

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1 管束的设计技术

1．1 翅片类型分析 空冷器设计中,翅片管作为最为常见换热元件,设计前要确定翅片管的类型。当下常见翅片类型包括下述几大类:L型、LL型、绕片型、镶片和轧制型。使用注意事项分析如下,L型翅片管一般不能应用于湿式空冷器中,因为湿式空冷的水分含量高,可能会对翅片根部的缝隙位置产生腐蚀作用,进而会引发介质泄露问题。借助轧制翅片管可有效解决上述问题,原因在于轧制翅片是基管外侧包覆铝套管后,轧制制备所得,不存在缝隙问题。但是轧制翅片管的成本较高,为此,实际应用中,必须结合现场情况进行翅片类型的合理选择。

1．2 翅片支撑结构的设计 空冷器设计中,需要借助多排翅片管错排来完成换热,翅片管之间的位置较为稳定。一般状况下,可借助波纹板完成支撑。管束设计中,必须考虑翅片管因空气流动等引发的振动问题,如果振动幅度过大可能会引发管束稳定性下降,换热效果大打折扣。为此,必须考虑空气流动等方面的影响,及时进行处理,一般在空气进口处进行翅片管的固定,从而有效缓解振动问题引发的缺陷。此外,翅片管受力问题,由于翅片支撑作用下,长期连续运行可能会引发变形问题,可能会导致翅片支撑效果大打折扣。解决措施可采用支撑结构与横梁焊接完成,可明显提高对应结构的稳定性。

1．3 管箱结构设计 管箱是空冷器的主要承压部件,其结构设计中,必须充分考虑管箱的承压能力。常见管箱包括三大类:锻焊结构、集合管结构和矩形板结构。前两者的整体性能较好,在高压工况下较为常用,但是缺点是制造工艺复杂、成本高。矩形板结构管箱中,由于拼接结构的影响,可能会存在突变性,可能会出现应力集中的问题,一般不适用于高压工况。但是生产工艺简单、造价低,属于当下最为常见的管箱形式。

2 管束制造技术

2．1 管板制造 首先,管板拼接处理中,需在对接焊缝位置进行射线、超声等无损检测,必须满足NBT47013的对应要求。对于拼接后的碳钢管板,还要进行热处理,消除应力影响。复合板材料的设计、制造和检验等也有对应行业规范和标准,一般其合格要求需符合JB4730 I级的要求。其次,管板的孔桥宽度偏差问题。管板孔在进行制造中,必须保证孔和密封板的垂直效果,允许偏差不得超过0．05mm。此外,管板孔表面不可有螺旋向、纵向的划痕。对空冷器而言,管板的加工精度十分重要,这对后续组装效果具有直接影响。孔心距偏差可能会导致胀管、焊管等质量有所影响。一般加工制造中,采用数控钻床法进行处理,保证管孔布置方法、排列方法等满足对应要求,一般单次钻孔数量为24个、36个,整体操作便捷、精度较高,显有单独加工成孔的模式。

2．2 折流板的制造 折流板制造中,其管控直径、允许偏差等均需满足图纸要求。管板、折流板均需经由中间检验,这是及时发现质量缺陷的必要手段。对于复合层厚度有限的情况,必须考虑加工后复合层厚度的影响,如果厚度不满足加工余量要求,会存在较大危害问题;管板的钻孔处理中,不可进行钻头的随时更换,避免孔径大小超过允许偏差。管板、折流板的管控两侧要结合图纸要求进行倒角、去刺处理。降低组装施工中摩擦引发划伤的几率,此外,管板表面进行倒角操作时,还要考虑后续强度焊、密封焊等要求,避免加工质量下降等导致的危害,稳定提高设备使用寿命。

2．3 管束组装 管束组装中,需提高拉杆处螺母的关注度。穿管操作不可强行敲打、推进,避免管子外部未发生损伤,影响换热性能。除了管板、换热管处可进行焊接之外,其他部件均不可与管子进行焊接,避免换热管强度下降等状况的发生。空冷器一般采用强度焊、密封焊处理。对于高压设备,一般材料填丝氩弧焊操作,焊接次数不低于2次,降低管端泄露发生几率。再者,管束胀接、焊接中,其先后顺序存在一定争议。两种顺序各具优势,先焊后胀中,焊接质量高,胀接效果有待分析。部分厂家仅进行了贴胀,并未进行深入处理,当内部工艺介质的腐蚀性过高时,极易在短期内发生腐蚀泄露现象,危害巨大。先胀后焊中,强度胀接试压合格后进行管板、管端的清洗,密封后进行焊、耐压处理,这一方法可保证管束的连接效果更符合预期要求,稳定性良好。

3 检验技术

管箱的检验操作中,一般需针对焊缝进行全面检测。部分焊缝仅进行了单侧处理,由于信息复杂度高,极易引发根部质量缺陷,可能会引发漏检、误判的问题。经由管束结构的优化设计处理,可借助全自动焊接来降低漏检几率,整体焊接质量、生产效率等都可得到进步。管束结构改变后,及时对其进行超声检测,可快速降低质量缺陷,对应探测效果可得到保障。为了保证管束的胀接效果,空冷器厂家在进行胀接工艺处理中,必须及时进行参数化处理,从而取得良好的应用效果。工程实践表明,空冷器翅片弯曲变形等都会引发冷却性能下降,尤其翅片管的中下部受影响程度更明显。上述现象的主要原因在于:冷却介质是液体状态,一旦翅片管出现折损、弯曲,其阻力作用便会下降,严重时还会出现偏流问题;对于气体冷却冷凝的状况,产生液体也会出现囤积现象,气体无法快速流过翅片区域,可能导致翅片管的换热效果大打折扣。

4 结语

管束作为空冷器的核心部件,其设计制造、加工、检验等具有重大意义。及时提高加工精度、可靠度管理是当下主要关注要点,对整个空冷器的使用寿命、换热性能等具有直接影响。部分厂家随意更改图纸、工艺流程等,极易引发后续设备安装、运行中出现质量缺陷,相关人员必须及时提高设计工作、检验工作的重视程度。