Los intercambiadores de calor son dispositivos de transferencia de calor que transfieren parte del calor de un líquido caliente a un líquido frío. Se utilizan ampliamente en la vida diaria de las personas, así como en las industrias petrolera, química, energética, medicinal, atómica y nuclear. Se pueden utilizar como dispositivos independientes como calentadores, condensadores, refrigeradores, etc. También se pueden utilizar como parte de algunos equipos de proceso, como intercambiadores de calor en algunos equipos químicos.
Principalmente en la industria química, con un alto consumo de energía, el intercambiador de calor es un dispositivo indispensable en el proceso de intercambio y transferencia de calor de la producción química, y también es responsable de una proporción significativa del equipo total de producción química.
En cuanto a su función, el intercambiador de calor es, por un lado, garantizar la temperatura específica del medio requerida para el proceso industrial, por otro lado, también es el dispositivo más importante para mejorar la eficiencia en el uso de la energía. Dependiendo de la estructura, existen principalmente intercambiadores de calor de placas, intercambiadores de calor de cabeza flotante, intercambiadores de calor de placas de tubos sólidos e intercambiadores de calor de tubos en U. Además de los intercambiadores de calor de placas, los demás incluyen intercambiadores de calor de haz de tubos. 
Como el intercambiador de calor de carcasa y tubos tiene una gran área de intercambio de calor por unidad de volumen, buen efecto de intercambio de calor, estructura robusta, alta adaptabilidad y proceso de fabricación sofisticado, se ha convertido en el intercambiador de calor típico más utilizado.
En un intercambiador de calor de carcasa y tubos, el tubo y la placa de tubos del intercambiador de calor son la única barrera entre el lado del tubo y el lado de la carcasa del intercambiador de calor. La estructura y la calidad de la conexión entre el tubo del intercambiador de calor y la placa del tubo determinan la calidad y la vida útil del intercambiador de calor, que es un vínculo crucial en el proceso de fabricación del intercambiador de calor.
La mayoría de los daños y fallas de los intercambiadores de calor ocurren en la unión del tubo del intercambiador de calor y la placa del tubo, y la calidad de esta unión también afecta directamente la seguridad y confiabilidad de los equipos y dispositivos químicos. Por lo tanto, el proceso de conectar el tubo del intercambiador de calor y la placa de tubos en un intercambiador de calor de carcasa y tubos se ha convertido en el eslabón de control más crítico en el sistema de garantía de calidad de la fabricación de intercambiadores de calor. En la actualidad, la conexión entre el tubo del intercambiador de calor y la placa de tubos en el proceso de fabricación del intercambiador de calor incluye principalmente soldadura, abocardado, abocardado más soldadura y pegado más abocardado.
Soldadura
Cuando el tubo de intercambio de calor y la lámina tubular se conectan mediante soldadura, es el método de conexión más comúnmente utilizado para tubos de intercambio de calor y láminas tubulares en intercambiadores de calor de carcasa y tubos debido a los menores requisitos para el procesamiento de lámina metálica tubular, proceso de fabricación simple, buena Sellado y soldadura conveniente, inspección visual y mantenimiento.
Cuando se utilizan juntas soldadas, hay soldadura por resistencia para garantizar el sellado y la resistencia a la tracción de la junta soldada, y soldadura de sellado solo para garantizar el sellado de la junta entre el tubo de intercambio de calor y la placa del tubo. La soldadura por resistencia tiene un rendimiento limitado y sólo es adecuada para casos con baja vibración y sin corrosión en grietas.
Cuando se utiliza una conexión soldada, la distancia entre los tubos de intercambio de calor no debe ser demasiado pequeña, de lo contrario no se puede garantizar la calidad de la soldadura debido a los efectos del calor. Al mismo tiempo, debe haber una cierta distancia entre los extremos de la tubería para reducir el voltaje de soldadura. La longitud del tubo de intercambio de calor que sobresale de la placa del tubo debe cumplir los requisitos especificados para garantizar su capacidad de carga efectiva.
En cuanto al método de soldadura, según el material del tubo del intercambiador de calor y la placa del tubo, se pueden utilizar métodos de soldadura como soldadura por arco metálico con gas, soldadura TIG y soldadura con CO2. La soldadura TIG debe usarse para intercambiadores de calor con altos requisitos para la conexión entre el tubo y el espejo, tales como: B. Intercambiadores de calor con alta presión de diseño, alta temperatura de diseño, grandes fluctuaciones de temperatura, intercambiadores de calor con cargas variables, intercambiadores de calor con tubos delgados. , etc.
Debido al espacio entre el tubo y la abertura del espejo, es fácil que se produzca corrosión por grietas y sobrecalentamiento en los procesos de soldadura tradicionales. Además, la tensión térmica creada en la unión soldada puede provocar grietas y daños por corrosión bajo tensión, lo que provoca fallos en el intercambiador de calor.
En la actualidad, la tecnología de soldadura de orificio interior se utiliza en intercambiadores de calor utilizados en la industria nuclear nacional, la industria de energía eléctrica y otras industrias. Este método de conexión reemplaza la soldadura de los extremos del tubo del intercambiador de calor y la placa de tubos con la soldadura del orificio interior del haz de tubos y utiliza la vía de penetración total, que elimina el juego de la soldadura de los extremos y mejora la resistencia a la corrosión en las grietas y la corrosión por tensión. .
Tiene alta resistencia a la vibración y la fatiga, puede soportar altas temperaturas y alta presión y tiene buenas propiedades mecánicas de la junta soldada. Se pueden realizar pruebas internas no destructivas de la conexión, se puede controlar la calidad interna de la soldadura y se puede mejorar la confiabilidad de la soldadura.
Sin embargo, el ensamblaje de la tecnología de soldadura de orificios interiores es difícil, los requisitos para la tecnología de soldadura son altos, la fabricación y las pruebas son complejas y el costo de fabricación es relativamente alto. Con el desarrollo de intercambiadores de calor de alta temperatura, alta presión y gran volumen, los requisitos de calidad de fabricación aumentan cada vez más y la tecnología de soldadura de orificios interiores se utiliza cada vez más.
Junta de dilatación
Las juntas de expansión son un método de conexión tradicional entre el tubo del intercambiador de calor y la placa de tubos, en el que la placa de tubos y el tubo se deforman elástico-plásticamente mediante el uso de dispositivos de expansión y encajan perfectamente, formando una conexión fuerte que es a la vez sellante y anti-stripping. En el proceso de fabricación de intercambiadores de calor, las juntas de dilatación son adecuadas para situaciones sin fuertes vibraciones, fluctuaciones excesivas de temperatura y corrosión por tensión severa.
En la actualidad, la tecnología de expansión incluye principalmente expansión de rodillos mecánicos y expansión hidráulica. Si falla la conexión entre el tubo y el espejo, será muy difícil repararla expandiendo el tubo. El conector de expansión hidráulica con bolsa de fluido está controlado por computadora, lo que permite una alta precisión y garantiza la uniformidad del sellado del conector de expansión. La confiabilidad de la conexión es mejor que la de un conector de expansión mecánica. Sin embargo, los requisitos de precisión del mecanizado son estrictos y es difícil garantizar la expansión exitosa de conexiones densamente distribuidas. Si la conexión falla, será difícil de reparar.
Expansión y soldadura
Bajo alta temperatura y alta presión, así como bajo la acción de deformación térmica, choque térmico, corrosión térmica y presión de fluido, la conexión entre el tubo del intercambiador de calor y el tubo se daña fácilmente, por lo que es difícil cumplir con la resistencia del requisitos de rendimiento de sellado de conexión y expansión o soldadura. Actualmente, la soldadura por expansión se utiliza ampliamente. La estructura de soldadura de expansión puede amortiguar eficazmente el daño causado por la vibración del haz de tubos en la soldadura, eliminar eficazmente el agrietamiento por corrosión bajo tensión y la corrosión por grietas y mejorar la resistencia a la fatiga de la junta.
Esto mejora la vida útil del intercambiador de calor y la resistencia y el rendimiento de sellado son superiores a los de la simple expansión o soldadura por resistencia. El intercambiador de calor común generalmente utiliza la forma de "soldadura de expansión adhesiva con% de resistencia". Sin embargo, el intercambiador de calor con condiciones de funcionamiento severas requiere la forma de "soldadura de junta de dilatación por resistencia". Según el orden de expansión y soldadura, la expansión y soldadura se pueden dividir en expansión antes de soldar y expansión después de soldar.
(1) El aceite lubricante utilizado antes de soldar penetra en el espacio de la junta y es muy sensible a las grietas y poros de la soldadura, lo que empeora aún más la aparición de defectos. El aceite que ha penetrado en el hueco es difícil de eliminar. Por lo tanto, no es adecuado utilizar soldadura por expansión mecánica en lugar de soldadura por expansión. Esto puede eliminar el espacio entre el tubo y el orificio de la placa del tubo, de modo que la vibración del haz de tubos en la parte de soldadura de la abertura del tubo se puede amortiguar eficazmente.
Sin embargo, el método tradicional de expansión manual o mecánica no puede cumplir con los requisitos de expansión uniforme de la unión, mientras que el método de expansión de bolsa de líquido controlado por computadora puede cumplir fácil y uniformemente los requisitos de expansión de la unión. Durante la soldadura, el gas en el espacio se calienta por la influencia del metal fundido a alta temperatura y se expande rápidamente. Cuando estos gases se escapan con alta temperatura y alta presión, afectan el rendimiento del sellado hasta cierto punto.
(2) Al soldar antes de escariar, el primer problema es controlar la precisión y conformidad de los orificios del tubo y del espejo. Si el espacio entre el tubo y la placa del tubo es lo suficientemente pequeño, la calidad de la unión soldada no se verá afectada. Sin embargo, la capacidad de la unión soldada para resistir fuerzas cortantes es relativamente baja. Si el control de resistencia de la soldadura no cumple con los requisitos, puede provocar fallas debido a un estiramiento excesivo o daños a la unión soldada.
Durante el proceso de fabricación, se crea un gran espacio entre el diámetro exterior del tubo de intercambio de calor y la abertura de la placa de tubos, y el espacio entre el diámetro exterior de cada tubo de intercambio de calor y la abertura de la placa de tubos es irregular en la dirección axial. Cuando se completa la junta de expansión después de soldar, la línea central del tubo debe coincidir con la línea central de la abertura del tubo de la placa del tubo para garantizar la calidad de la conexión. Si el espacio es grande, debido a la mayor rigidez del tubo, la deformación por estiramiento excesivo dañará la junta soldada e incluso hará que la junta soldada se rompa.
Pegado y expansión
El proceso de unión y expansión es útil para resolver el problema de fugas y fugas en la unión del tubo de intercambio de calor y la placa de tubos en el intercambiador de calor. Es importante seleccionar el adhesivo correcto según las condiciones de trabajo de las piezas pegadas. En la implementación del proceso, los parámetros del proceso deben seleccionarse de acuerdo con la estructura y el tamaño del intercambiador de calor, incluida la presión de curado, la temperatura de curado, la fuerza de expansión, etc., y controlarse estrictamente en el proceso de producción. Este proceso es simple, fácil de usar y confiable. Ha sido reconocido en el uso actual de las empresas y tiene valor publicitario.
Resumen
- (1) En el método de conexión entre el tubo de intercambio de calor y la placa de tubos de un intercambiador de calor de carcasa y tubos, es difícil garantizar la resistencia de la conexión y los requisitos de sellado necesarios únicamente mediante soldadura tradicional o juntas de expansión.
- (2) El método de expansión y soldadura es ventajoso para garantizar la resistencia de la conexión y el sellado entre el tubo de intercambio de calor y la placa de tubos y mejorar la vida útil del intercambiador de calor.
- (3) El método de pegado y expansión es útil para resolver los problemas de fugas y fugas cuando el tubo de intercambio de calor está conectado a la placa del tubo. El proceso es simple y confiable.
- (4) Como proceso de soldadura de penetración total, la tecnología de soldadura de orificios interiores tiene buena resistencia a la corrosión por grietas, al agrietamiento por corrosión bajo tensión, a la fatiga por vibración y a las propiedades mecánicas de las uniones soldadas. Se puede controlar la calidad interna de la soldadura, lo que mejora la fiabilidad de la soldadura. En primer lugar, es más adecuado para la promoción y aplicación en productos de alta gama.
Fuente: Fabricante de tuberías de China – Yaang Pipe Industry (www.epowermetals.com)
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