本技术介绍了一种新型的换热管管端坡口设计及其制造技术,该技术通过构建换热管管端坡口结构的计算模型,并依据该模型进行换热管管端坡口的精确加工,以提高换热管的耐用性和可靠性。
背景技术
换热器中的换热管作为热交换的主要媒介,在冷凝器中扮演着关键角色。由于常处于腐蚀、氧化及高压等复杂工况下,并受设备振动等因素影响,换热管往往面临局部或整体失效的风险,这些问题最终可能影响换热器的正常运行。奥氏体不锈钢材料韧性好、焊接性强,同时具有较好的耐腐蚀性、耐磨、力学性能和韧性,以及优良的可加工性及可焊接性,使其成为业界被普遍选用的热交换器用换热管材料,被广泛应用在石油、化工及医疗器械等工业领域。然而奥氏体不锈钢对铜等低熔点物污染很敏感,实际生产应用中由于铜污染造成焊接裂纹、热加工裂纹的研究和案例很多。传统的换热管与管板焊接方式一般是将换热管穿过管板后,在管板上开设坡口, 再将两者焊接在一起。在焊接应力集中的作用下,由铜污染造成的开裂更加敏感和严重,管端开裂失效如图12、图13所示。裂纹都是从管端内侧开始沿管端厚度和内壁纵向扩展。
如图3~图6所示,目前管式热交换器设备的传统换热管1’的管端为I型坡口11’,在传统管板2’焊接时经常出现管端裂纹,主要由于应力集中,焊接造成的最大Mises应力是集中在管端的内壁,另外,I型坡口容易导致管端内壁被焊接设备的定位芯棒污染,两者结合一起导致开裂的可能性更加大。
因此,亟需一种可以有效改变焊接应力分布、防止管端裂纹、减少或避免管口被污染的换热管及其加工方法。
实现思路