Являясь широко используемым в промышленности высокоэффективным теплообменным устройством, процесс формирования кожухо-и-трубчатых теплообменников напрямую определяет структурную целостность, надежность уплотнения и эффективность теплопередачи оборудования. Процесс формования включает в себя несколько этапов, включая прокатку листового металла, обработку трубных досок, сборку пучка труб, сварку и общую механическую обработку. На каждом этапе требуется строгий контроль точности размеров, качества поверхности и механических свойств для удовлетворения эксплуатационных требований в условиях высокой температуры, высокого давления и нескольких-сред.
Формирование корпуса является первым важным этапом в производстве теплообменника. В качестве сырья обычно используются высококачественные-стальные пластины, нарезанные и скошенные в соответствии с расчетным диаметром и толщиной стенки. Стальные пластины постепенно сгибаются в цилиндрическую форму с помощью прокатного станка с ЧПУ. Во время этого процесса необходимо контролировать равномерность кривизны и минимизировать остаточные напряжения, чтобы избежать складок и трещин. При сварке продольных швов используется дуговая сварка под флюсом или газовая дуговая сварка. Сварной шов требует нескольких слоев и проходов, а температуру между проходами и тепловложение необходимо контролировать, чтобы предотвратить появление крупных зерен и чрезмерную деформацию. После-сварки необходимо провести визуальный осмотр и не-неразрушающий контроль, чтобы убедиться в отсутствии в сварном шве пористости, шлаковых включений и дефектов неполного провара. Затем в соответствии с проектом проводится термообработка-для снятия напряжений, чтобы улучшить стабильность размеров оболочки.
Формирование трубных решеток требует чрезвычайно высокой точности и прочности. Заготовки трубных решеток могут быть изготовлены из поковок или толстых стальных листов. Черновая обработка выполняется для удаления лишнего материала с последующим сверлением или растачиванием. Положение и диаметр отверстия должны строго соответствовать требованиям к сборке пучка труб, обеспечивая перпендикулярность оси отверстия к поверхности пластины, а допуск на расстояние между отверстиями находится в пределах расчетного диапазона. Для трубных решеток, требующих сварных соединений, периметр отверстий должен быть скошен и зачищен для облегчения формирования сварного шва и качества сварки. Для конструкций с плавающей головкой или U-трубкой на подвижной стороне необходимо предусмотреть разумный припуск на механическую обработку и структурную гибкость, чтобы компенсировать смещение при тепловом расширении.
Формирование и предварительная обработка теплообменных трубок имеют основополагающее значение для обеспечения эффективности теплопередачи. Трубы выпрямляются, обезжириваются и очищаются поверхности в соответствии со спецификациями для удаления загрязнений и оксидных слоев, которые могут повлиять на компенсаторы или качество сварки. Для труб с резьбой, гофрированных или оребренных труб, необходимых для улучшенной теплопередачи, геометрические размеры и шероховатость поверхности должны соответствовать проектным требованиям в процессе формования, чтобы избежать снижения коррозионной стойкости из-за наклепа или микротрещин.
Сборка и соединение пучка труб являются основой процесса формования. Трубки теплообменника вставляются по одной в отверстия трубной решетки и фиксируются механическим расширением или сваркой в соответствии с требованиями конструкции. При расширении используется коническая оправка или гидравлическое расширение, чтобы обеспечить плотное прилегание между стенкой трубы и стенкой отверстия, создавая первоначальное уплотнение и силу сцепления, подходящую для применений со средним и низким давлением, требующих разборки и обслуживания. При сварке используется автоматическая или полуавтоматическая аргонодуговая сварка для формирования угловых или прочных сварных швов на концах труб, обеспечивающая более высокую герметизацию и устойчивость к давлению, что обычно используется в средах с высоким-давлением или в сильноагрессивных средах. Процесс сварки требует точного контроля тока, напряжения и скорости перемещения, чтобы предотвратить прожоги,-деформацию или межкристаллитную коррозию в зоне термического-воздействия. Чтобы убедиться в отсутствии дефектов, необходимо провести-рентгеновский-сварочный или ультразвуковой контроль.
Формирование перегородок требует резки и придания формы в соответствии с проектом гидродинамики, а на поверхности вырезаются направляющие для потока и крепежные отверстия. Монтажный зазор между перегородками и кожухотрубным пучком должен строго контролироваться, чтобы обеспечить равномерный поток жидкости через трубный пучок без резонанса и износа. Формирование опорной пластины и проставки должно обеспечивать жесткость и точность позиционирования для обеспечения стабильного выравнивания пучка труб во время работы.
Формирование торцевых крышек и фланцев включает резку, механическую обработку уплотнительных поверхностей и сверление/нарезание резьбы. Уплотнительные поверхности должны иметь заданную плоскостность и шероховатость, чтобы обеспечить равномерное сжатие прокладки и надежное уплотнение. Приварка фланцев к обечайке должна обеспечивать соосность и проплавление; Также проводятся после-сварочные, не-разрушающие испытания и термообработка.
После общей формовки необходимо провести гидростатические испытания и испытания на герметичность для проверки герметичности и прочности корпуса, трубок и стенок корпуса при номинальном давлении; при необходимости проводятся горячие эксплуатационные испытания для проверки соответствия коэффициента теплопередачи и перепада давления проектным характеристикам. Полные записи параметров процесса и файлы контроля качества должны быть созданы для каждого этапа процесса формования, чтобы обеспечить отслеживаемость продукции и постоянное улучшение.
Подводя итог, можно сказать, что процесс формования кожухо-и-трубных теплообменников представляет собой систематический инженерный проект, который объединяет обработку материалов, контроль формования, технологию сварки и методы испытаний. Он подчеркивает точность, плотность и надежность, закладывая прочную структурную основу для эффективной и стабильной работы оборудования в сложных условиях высокой-температуры и высокого-давления.
