L'échangeur de chaleur est un appareil qui transfère une partie de la chaleur du fluide chaud au fluide froid. L'échangeur de chaleur est largement utilisé dans la vie quotidienne des gens et dans des industries telles que le pétrole, l'industrie chimique, l'énergie, la médecine, l'énergie atomique et l'industrie nucléaire. Il peut être utilisé comme appareil indépendant, tel qu'un chauffage, un condenseur, un refroidisseur, etc. ; Il peut également être utilisé comme composant de certains équipements de traitement, comme un échangeur de chaleur dans certains équipements chimiques.

En particulier dans l'industrie chimique à forte consommation d'énergie, les échangeurs de chaleur sont des équipements indispensables dans le processus d'échange et de transfert de chaleur dans la production chimique, et ils occupent également une proportion considérable de l'ensemble des équipements de production chimique.

Du point de vue de sa fonction, l'échangeur de chaleur doit d'une part assurer la température spécifique requise pour le fluide par le processus industriel, et d'autre part, il constitue également le principal équipement permettant d'améliorer l'utilisation de l'énergie. Selon sa forme structurelle, il existe principalement des échangeurs de chaleur à plaques, des échangeurs de chaleur à tête flottante, des échangeurs de chaleur à plaques à tubes fixes, des échangeurs de chaleur à tubes en forme de U, etc. À l'exception des échangeurs de chaleur à plaques, les autres sont des échangeurs de chaleur à calandre et à tubes.

Étant donné que l'échangeur de chaleur à calandre et à tubes a une grande surface d'échange de chaleur par unité de volume, un bon effet d'échange de chaleur et présente les avantages d'une structure solide, d'une forte adaptabilité et d'une technologie de fabrication mature, il est devenu l'échangeur de chaleur typique le plus couramment utilisé.

Connexion entre les tubes d'échange de chaleur et les plaques tubulaires dans les échangeurs de chaleur à calandre et à tubes

Dans un échangeur de chaleur à calandre et à tubes, le tube d'échange de chaleur et la plaque tubulaire sont les seules barrières entre le côté tube et le côté calandre de l'échangeur de chaleur. La structure de connexion et la qualité de connexion entre les tubes d'échange thermique et la plaque tubulaire déterminent la qualité et la durée de vie de l'échangeur de chaleur. C’est un maillon crucial dans le processus de fabrication des échangeurs de chaleur.

La plupart des dommages et des pannes des échangeurs de chaleur se produisent au niveau de la connexion entre le tube d'échange de chaleur et la plaque tubulaire. La qualité des joints de connexion affecte directement la sécurité et la fiabilité des équipements et dispositifs chimiques. Par conséquent, le processus de connexion entre le tube d'échange de chaleur et la plaque tubulaire dans l'échangeur de chaleur à calandre et à tubes est devenu le lien de contrôle le plus critique dans le système d'assurance qualité de la fabrication de l'échangeur de chaleur. À l'heure actuelle, dans le processus de fabrication des échangeurs de chaleur, les principales méthodes de connexion des tubes d'échange de chaleur et des plaques tubulaires comprennent : le soudage, l'expansion, le soudage et l'expansion et la liaison avec l'expansion.

Soudage

Lorsque le tube d'échange thermique est soudé à la plaque tubulaire, les exigences de processus pour la plaque tubulaire sont faibles, le processus de fabrication est simple, les performances d'étanchéité sont bonnes et le soudage, l'inspection visuelle et la maintenance sont très pratiques. Il s’agit de l’une des méthodes de connexion de tubes et de plaques tubulaires les plus largement utilisées dans les échangeurs de chaleur à calandre et à tubes. Lorsque le soudage est utilisé pour la connexion, il existe un soudage de force qui garantit l'étanchéité et la résistance à la traction du joint soudé et un soudage d'étanchéité qui garantit uniquement l'étanchéité de la connexion entre le tube d'échange thermique et la plaque tubulaire. Le soudage par résistance a des performances limitées et ne convient que pour les situations avec peu de vibrations et pas de corrosion caverneuse.

Lors de l'utilisation de différentes technologies de soudage pour la connexion, la distance entre les tubes d'échange thermique ne peut pas être trop étroite, sinon la qualité des soudures ne sera pas entièrement garantie en raison de l'influence de la chaleur. Dans le même temps, une certaine distance doit être laissée entre les extrémités des tuyaux pour contribuer à réduire le développement mutuel des étudiants. contrainte de soudage. La longueur du tube d'échange thermique s'étendant hors de la plaque tubulaire doit répondre aux exigences des réglementations en vigueur pour garantir sa capacité de gestion efficace de la charge.

En termes de méthodes de soudage, en fonction des matériaux des tubes d'échangeur de chaleur et des plaques tubulaires, des méthodes de soudage telles que le soudage à l'arc-électrode, le soudage TIG et le soudage au CO2 peuvent être utilisées.

La méthode de connexion par soudage traditionnelle est sujette à la corrosion et à la surchauffe en raison de l'espace entre le tuyau et le trou de la plaque tubulaire. La contrainte thermique générée par le joint soudé peut également provoquer une corrosion sous contrainte et des dommages, entraînant une défaillance de l'échangeur de chaleur.

À l'heure actuelle, les échangeurs de chaleur utilisés dans l'industrie nucléaire, l'industrie électrique et d'autres industries chinoises ont adopté la technologie de soudage des trous intérieurs. Cette méthode de connexion modifie le soudage d'extrémité du tube d'échange thermique et de la plaque tubulaire en soudage du trou intérieur du faisceau de tubes. Il adopte la forme de pénétration complète, ce qui élimine l'espace lors du soudage final et améliore la capacité à résister à la corrosion par espacement et à la corrosion sous contrainte.

Il a une résistance élevée à la fatigue due aux vibrations, peut résister à des températures et à des pressions élevées, possède de bonnes propriétés mécaniques des joints soudés, peut contrôler la qualité interne duSouder et améliorer la fiabilité de la soudure.

Cependant, le processus de soudage des trous internes est difficile à assembler, les exigences du processus de soudage sont élevées, la fabrication et l'inspection sont complexes et le coût de fabrication est relativement élevé. À mesure que les échangeurs de chaleur évoluent vers des températures élevées, des pressions élevées et des dimensions de grande taille, les exigences en matière de qualité de fabrication sont de plus en plus élevées et la technologie de soudage des trous intérieurs sera de plus en plus largement utilisée.

Joints tube-plaque tubulaire expansés

Les joints tube-plaque tubulaire expansés sont une méthode traditionnelle chinoise de connexion des tubes d'échange thermique et des plaques tubulaires. L'équipement d'expansion de tube est utilisé pour produire une déformation de matière élastique-plastique entre les plaques tubulaires et les tubes afin de les rapprocher plus étroitement, formant une connexion fermement établie et obtenant une étanchéité instantanée. Il a pour but de résister à l’arrachement. Dans le processus de fabrication et de développement des échangeurs de chaleur, les joints de dilatation conviennent aux situations où il n'y a pas de vibrations importantes, pas de changements excessifs de température ambiante et aucune contrainte grave susceptible de provoquer de la corrosion.

Les procédés d'expansion actuellement utilisés comprennent principalement le laminage mécanique et l'expansion hydraulique.

Joints tube-plaque tubulaire soudés et expansés

Lorsque la température et la pression sont élevées et sous l'action d'une déformation thermique, d'un choc thermique, d'une corrosion thermique et d'une pression de fluide, la connexion entre le tube d'échange thermique et la plaque tubulaire est facilement endommagée, il est difficile d'assurer la résistance et l'étanchéité de la connexion. exigences à l’aide de joints de dilatation ou de soudage.

À l'heure actuelle, la méthode de soudage par expansion combinée est largement utilisée. Le joint de dilatation et la structure de soudage peuvent efficacement amortir les dommages causés à la soudure par la vibration du faisceau de tubes, éliminer efficacement la corrosion sous contrainte et la corrosion par espacement, améliorer la résistance à la fatigue du joint, augmentant ainsi la durée de vie de l'échangeur de chaleur, ce qui est meilleur qu'un simple joint de dilatation ou que le soudage par résistance a une résistance et une étanchéité plus élevées. Les échangeurs de chaleur ordinaires utilisent généralement la forme de « soudage à résistance à l'expansion du bâton » ; tandis que les échangeurs de chaleur soumis à des conditions de fonctionnement difficiles nécessitent la forme d'un « soudage d'étanchéité à % d'expansion de force ». Selon l'ordre d'expansion et de soudage dans le processus, les joints de dilatation et le soudage peuvent être divisés en deux types : l'expansion d'abord, puis le soudage, et le soudage d'abord, puis l'expansion.

(1) L'huile lubrifiante qui se dilate d'abord puis soude pénètre dans l'espace de joint et est très sensible aux fissures et aux pores de soudage, ce qui rend les défauts de soudage plus graves. L'huile qui a pénétré dans l'espace est difficile à nettoyer, n'utilisez donc pas d'expansion mécanique pendant le processus de soudage après la première expansion. L'expansion de liaison n'est pas résistante à la pression, mais elle peut éliminer l'espace entre le tube et le trou du tube, amortissant ainsi efficacement les vibrations du faisceau de tubes vers la pièce de soudage de l'orifice du tube.

Alors que les méthodes d'expansion manuelles ou mécaniques conventionnelles ne peuvent pas répondre aux exigences d'expansion uniforme, la méthode d'expansion de vessie liquide contrôlée par ordinateur peut répondre aux exigences d'expansion de manière pratique et uniforme. Pendant le processus de soudage, sous l'influence du métal en fusion à haute température, le gaz présent dans l'espace est rapidement chauffé et dilaté. Lorsque ces gaz à haute température et haute pression s'échappent, les performances d'étanchéité de l'expansion de la résistance seront endommagées dans une certaine mesure.

(2) Soudez d’abord puis dilatez. Pour le processus de soudure d'abord, puis d'expansion, le principal problème est la précision des tubes du système de contrôle et des trous des plaques tubulaires ainsi que leur coopération mutuelle. Lorsque l'écart entre le tuyau et le trou de la plaque tubulaire est suffisamment petit pour atteindre une certaine valeur, le processus d'expansion n'endommagera pas la qualité du joint soudé. Cependant, la capacité du joint de soudage maximum à résister à la force de cisaillement est relativement faible. Par conséquent, lors de la conception du soudage par résistance, si la technologie de contrôle ne répond pas aux exigences standard, cela peut provoquer une défaillance par dilatation excessive ou des dommages dus à la dilatation du joint soudé.

Pendant le processus de fabrication, il existe un grand écart entre le diamètre extérieur du tube d'échange thermique et le trou du tube de la plaque tubulaire, et l'écart entre le diamètre extérieur de chaque tube d'échange thermique et le trou du tube de la plaque tubulaire est inégal le long de la direction axiale.

Collage avec élargi

Le processus de joint de dilatation à colle aide à résoudre le problème de fuite au niveau de la connexion entre le tube d'échange thermique et la plaque tubulaire de l'échangeur de chaleur. Il est très important de bien sélectionner la colle en fonction des conditions de travail du joint de colle. Pendant la mise en œuvre du processus, les paramètres du processus doivent être sélectionnés en fonction de la structure et de la taille de l'échangeur de chaleur, notamment la pression de durcissement, la température de durcissement, la force d'expansion, etc., et strictement contrôlés pendant le processus de production. Ce processus est simple, facileà mettre en œuvre, fiable, a été reconnu dans son utilisation réelle par les entreprises et mérite d'être promu.

(1) Dans la méthode de connexion entre les tubes et les plaques tubulaires de l'échangeur de chaleur à calandre et tubes, il est difficile de garantir la résistance de la connexion et les exigences d'étanchéité en utilisant uniquement des joints de soudure ou de dilatation conventionnels.

(2) La recherche sur la méthode des joints de dilatation et du soudage aidera les entreprises à assurer la résistance et l'étanchéité de la connexion entre les tubes d'échange thermique et les plaques tubulaires, et à améliorer la durée de vie des échangeurs de chaleur de mon pays.

(3) La méthode de collage et les joints de dilatation peuvent aider à résoudre les problèmes de fuite et de fuite lors de la connexion des tubes d'échange thermique et des plaques tubulaires. Le processus est simple, réalisable et fiable.

(4) La technologie de production de soudage de trous intérieurs peut être utilisée comme méthode de soudage à pénétration complète à étudier. La capacité à résister à la corrosion caverneuse et à la corrosion sous contrainte, la résistance à la fatigue anti-vibration et les performances du modèle mécanique du joint soudé sont toutes très bonnes. L'analyse interne de la qualité des soudures peut être contrôlée efficacement, ce qui améliore la fiabilité des soudures. Tout d’abord, il est plus adapté à la promotion, au développement et à l’application de produits d’entreprise haut de gamme.