胀接工艺在换热器制造中的应用分析

胀接工艺在换热器制造中的应用分析

邓丽

通用电气（武汉）工程技术有限公司武汉市430000

摘要：胀接工艺属于换热器制造中的一项关键性技术措施，对于换热器的制造有着较大的影响。本文将对胀接工艺在换热器制造中的应用方面展开探讨，以期为同行人士提供参考作用。

关键词：胀接工艺；换热器制造；应用

引言：在换热器的制造过程中，以往是通过软硬钎焊的方式完成换热器冷却管以及冷却片等部件的连接。但是在柴油机热负荷不断提高下，采用这种方式已经难以满足柴油机的实际要求，特别是针对换热元件性能方面的要求。在相关技术人员的大力实践研究下，证实了通过采用胀接工艺能够为换热器的制造提供可靠支持，达到更好的制造效果。

一、胀接工艺原理

管子胀接端插入管孔后，在冷态下，利用胀管器对管子内壁进行旋转碾压扩胀，使管子和管孔分别产生塑性变形和弹性变形。由于管径扩大产生的塑性变形，使管子与管孔之间的间隙消除，同时管孔扩大产生的弹性变形，使管孔具有恢复原有形状尺寸的趋势，对管子外壁产生一定的夹紧力，从而在管子与管孔之间形成具有一定强度和严密性的胀接接头。翻边胀接是利用翻边胀管器将管子扩大，并使管端形成喇叭口，以减小流体介质对管口的冲刷及腐蚀。

二、胀接工艺在换热器制造中的应用优势

通过在换热器制造过程中应用胀接工艺，有着多方面的优势，主要优势包括以下几点：其一，管板与冷却管连接的强度能够得到保证；其二，在应用胀接工艺来制作换热器时，不会因钎焊温度过高而出现冷却片氧化的现象；其三，采用胀接工艺能够避免受到高温退火因素的影响导致冷却管强度降低；其四，实践操作十分简便，同时还可以优化换热器的制造环境，促进换热器生产效率的有效提高，节约制造成本费用；最后，其应用可靠性较强。

三、胀接工艺在换热器制造中的应用分析

1、一般要求

操作工应经过培训，考核合格后才能上岗操作。每个操作工在操作前应先检查上道工序的加工是否正确。每个操作工在操作前应查看图纸和流转卡，以确定应使用的胀接方法、胀接率。胀接前应检查测量工具、胀管工具的完好。操作工在本工序完工后应首先自检，合格后再转下道工序。需经检验员检验的工序在自检合格后交检验员检验；控制点、停止点必须经相关人员检验。当图纸上规定的标准与本规程不一致或另有规定时（如胀接率、胀接长度等），以图纸规定为准。发现异常应通知检验员或主管，采取的措施应记录。

2、胀管率的选择

胀管率是保证胀接强度和严密性的一个重要参数。胀管率H用公式表示如下：

式中：

d1—胀管完成后的管内径（mm）；

d2—未胀时的管内径（mm）；

d3—未胀时的管孔直径（mm）；

δ—未胀前管孔直径与管子外径之差（mm）。

若胀管率选择不当，将造成过胀或欠胀。过胀即胀管率超过2.1%后仍然对胀接口扩胀，

管端和管孔将继续扩大，管壁厚度减薄量增大，管内壁产生冷加工脆化，管孔边缘金属发生塑性变形失去弹性，此时取出胀管器，则管孔壁对管端的径向压力减弱，胀口的连接强度和严密性下降，同样欠胀也会造成泄漏或拉脱等问题。因此，在胀接施工中一定要严格控制胀管率，避免过胀或欠胀现象的发生。胀管率不宜选择太大，应留有余地，一般为1～1.5%。

胀管率最好能控制在1.36～1.57%范围内，最大不宜超过1.7%，以备经水压试验发现渗漏时进行补胀，否则补胀会产生过胀。而胀管率过大，会使管孔过度变形而失去弹性，造成管子报废需换管重胀。

3、管子与管孔接触面的加工

管子与管孔接触面的加工，对胀管质量有较大影响，表面加工粗糙，胀接的强度高，但连接的严密性却下降，因为粗糙的加工表面上的凹凸处不易被管子的金属所填满。反之，孔壁非常光滑，摩擦力小，虽然严密性好，但胀接强度差。因此，管孔表面的光洁度应符合设计图样要求。另外，管孔和管端表面不允许有纵向贯穿的划痕，以及两端延伸到孔壁外的环向螺旋形划痕存在，否则会影响胀口的严密性。

4、胀接前管子与管孔的间隙

胀接管端与管孔之间的间隙应符合标准允许的间隙值。间隙过大，管端与管孔不能紧密接触，接头强度下降，容易产生管口裂纹、松脱，同时还易引起偏斜和单面胀接。间隙过小，胀管率不够，则产生欠胀，且装配困难。因此，为了保证一定的间隙，装管前必须对管子、管孔的尺寸进行测量和选配。胀接前管子与管孔之间的最大间隙不宜超过1mm。

5、管端伸出长度

管子伸出管板的长度不宜过长或过短。伸出太短，不但给翻边带来困难，而且会降低胀接的牢固性、严密性。伸出太长，翻边的管端扩胀量太大，容易产生裂纹。管端伸出长度一般为5～7mm。

6、胀管准备

（1）清除管子和管孔表面的毛刺和油污，并用0号砂布擦拭管端和管孔表面。

（2）测量管子外径和管孔直径。外径大的管子配大孔，外径小的管子配小孔，力求管孔与管壁间的间隙适中，并不超过1mm。

（3）装管前，用棉布将胀接面擦拭干净，并再次检查有无影响胀接质量的表面缺陷。管板的胀管根据测量的数据，计算胀管后的理想换热管内径，并由另一位胀管工确认。选择合适胀管工具，从最下一排开始胀接，调整胀管枪扭矩直到达到按计算所需的管内径。胀管顺序为从下往上，从左往右（或从右往左）。按胀管器的使用次数要求，适时更换胀管器。中途停止胀管时，应取出胀管器，并在相应的停止点作好标记，以便在继续胀管时能找到起点，防止漏胀，特别是带内管板的胀接。胀管后换热管允许收缩，但不得缩入管板表面。胀管时胀管长度不应超过管板的厚度。当胀焊并用时，宜先焊后胀。

7、检验

检查所有的关头，其胀接部分不应有起皮、皱纹、裂纹、切口和偏斜等缺陷。在胀接过程中应随时检查胀口的胀接质量，及时发现和消除缺陷。胀接全部完毕后，必须进行耐压试验，检查胀口的严密性。全部胀管结束后，抽检不小于60。的管板中心角区域内管头的胀接率。允许其中4%的管头胀接率超过4%（8%），但不允许出现胀接率超过4.5%（8.5%）的管头。胀接率不满足最低的控制胀接率时，允许补胀。压力进行检漏，检查胀接的严密性，如发现胀管头泄漏，应标记漏点。

8、施工中的注意事项

（1）要求工作人员在实际操作过程中，明确胀管器的正确操作方法，严格根据规范要求做好每一项环节的工作。

（2）装管前应使设备水平卧置，用枕木垫稳，并用吊线锤检查管板端面的垂直度。

（3）装管时应使用穿管引导器，以提高穿管效率，防止碰坏、损伤管头。

（4）胀管阶段要避免其他杂质渗入到胀接面。

（5）胀管时管端内部及胀管器的胀杆、胀珠均应涂上润滑脂，并注意不要使油脂渗入胀接面。

（6）胀管器需要规范放置，保证胀杆转动速度平缓，不可对其施加冲击力。

（7）在胀管器取出后，需要对胀口内壁状态进行检查，确认其内壁无损伤。

（8）胀管完成后，应测量管子内径，并计算胀管率。

（9）水压试验过程中若是胀口存在渗漏问题，需要及时进行修补，且不能超出两次。若是补胀不满足规定要求，则应当更换新管重胀。

结语：在社会进步发展下，换热器制造的要求也逐渐严格，制造工艺越来越完善，为了更好的提升换热器使用性能，需要不断更新制造工艺方法，将先进的技术与理念融入到换热器的制造工作当中。在胀接工艺的实践应用下，换热器的制造质量得到了提升，其应用具有较高的经济效益，因此，这一技术值得推广应用，同时为了不断完善胀接工艺，也需要业内技术人士对其进行深入研究。

参考文献：

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[2]赵子亮.关于连接式双管板换热器强度胀接工艺研究[J].中国特种设备安全.2014（12）

[3]王立昆，张盛岩，陈小平.浅析核电换热器的管子管板胀接工艺[J].电站辅机.2015（02）