專利名稱：工業(yè)純鈦冷凝器鈦管與管板防泄漏脹接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱交換器的制備方法，尤其是工業(yè)純鈦冷凝器鈦管與管板連接方法， 更具體的防泄漏脹接方法。
背景技術(shù)：
管程式(管殼式)熱交換器均是管與管板連接制成。鈦制管殼式換熱器由于具有 優(yōu)良的耐腐蝕性、重量輕和使用壽命長等優(yōu)點而被廣泛應(yīng)用于石油化工、電力、艦 船等工業(yè)部門。由于鈦材在物理、化學(xué)、機(jī)械和耐蝕性能等方面具有不同于碳鋼、 不銹鋼等金屬的特點，因此，在設(shè)計和制造鈦制管殼式換熱器時就必須充分考慮其 不同于鋼制管殼式換熱器的特征。
工業(yè)純鈦冷凝器價格昂貴，使用中鈦管和管板連接部位經(jīng)常發(fā)出泄漏失效。這主 要是由于工業(yè)純鈦的特殊力學(xué)性能導(dǎo)致脹接過程中脹不緊而出現(xiàn)腐蝕而失效。
工業(yè)純鈦冷凝器制造管-管板連接采用強(qiáng)度脹+強(qiáng)度悍或貼脹+強(qiáng)度焊。鈦管廣泛 使用TA2。由于所使用的工業(yè)純鈦屈服強(qiáng)度偏高，生產(chǎn)中的脹接力不夠；另外，于工 業(yè)純鈦的滯彈性等原因，脹接后幾十小時后就發(fā)生松弛而導(dǎo)致脹不緊，使用中經(jīng)常發(fā) 生泄漏失效。
現(xiàn)有技術(shù)有強(qiáng)度脹接方法，并在管板孔內(nèi)開槽，強(qiáng)度脹接應(yīng)達(dá)到全厚度脹接，管 板殼程側(cè)允許不脹的最大深度為5mm。用于增加管板與管板孔的接觸，即提高兩者接 觸的拉脫力。但現(xiàn)有單槽脹管用于純鈦冷凝器鈦管與管板的連接的效果不是最好。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是；得出一種工業(yè)純鈦冷凝器鈦管與管板防泄漏脹接方法，提高鈦管 -管板的脹緊度，防止泄漏。本發(fā)明同時提出一種新的設(shè)計，包括脹接方法及其檢驗 而使其能夠脹緊而不泄漏。
本發(fā)明的技術(shù)方案是工業(yè)純鈦冷凝器鈦管與管板防泄漏脹接方法，采用強(qiáng)度
脹接使鈦管與管板連接，管板孔內(nèi)應(yīng)開有二個槽，尤其是矩形槽，其他形狀槽可以，
槽距8 16ram ，尤其是12 16 mm， 0.3 0.6mm槽深。本發(fā)明選用的最佳脹接力為 240 250MPa。
本發(fā)明是從采用材料的強(qiáng)度、到開槽的尺寸和脹接壓力的綜合因素得到工業(yè)純鈦 冷凝器鈦管與管板防泄漏脹接的效果。
本發(fā)明的有益效果是具有脹緊度高，在本發(fā)明的工藝參數(shù)下提高了鈦管-管板的 脹緊度脹接力為240 250MPa的管板上雙槽結(jié)構(gòu)具有使用中焊接接頭不開裂和防止
泄漏事故等優(yōu)點。本發(fā)明給出的拉脫力試驗也很有效。


圖l脹接壓力240MPa雙槽模型的應(yīng)力(0.5mm槽深、8誦槽寬) 圖2脹接壓力為240MPa接頭拉脫力隨時間變化 圖3鈦管-管板開槽示意圖
圖4是換熱器整體示意，橢圓標(biāo)記為放大后的局部圖見圖3 圖1中STEP二4，SUB=34, TIME=300, DMX=. 92999, SMN=. 150E-05, SMX=650. 385 圖3中管子1，管板2，槽3，管子與管板間隙4 (脹接之前)
具體實施例方式
根據(jù)一般所用的TA2工業(yè)純鈦的材料性能屈服強(qiáng)度約在30(T350MPa;本發(fā)明 尤其是釆用開槽強(qiáng)度脹，并采用橡膠脹法連接，尺寸見圖3所示；可以采用有限元計 算和脹接試驗，最佳脹接力為24(T250MPa。
根據(jù)試驗，發(fā)現(xiàn)工業(yè)純鈦的滯彈性明顯，是導(dǎo)致脹接后松弛的重要原因。而低屈 服強(qiáng)度的TA2滯彈性效應(yīng)不顯著，脹后回彈也少。因此采用低屈服強(qiáng)度的TA2有利于 脹緊。采用開槽脹有利于保護(hù)焊縫，在冷凝器使用過程中由于溫度變化管子長度變形 導(dǎo)致焊縫受到很大的應(yīng)力而出現(xiàn)開裂。而開槽脹使管槽部位也能承受一部分應(yīng)力，有 利于保護(hù)焊縫。
計算和比較雙槽結(jié)構(gòu)，僅當(dāng)兩個脹槽的間隔這個參數(shù)變化時，脹接后殘余接觸壓 力的變化，以歸納出最佳的結(jié)構(gòu)形式。管板上兩槽的寬度均為8 mm，槽以管板厚度 為中心對稱分布，槽深為0.5mm。有限元數(shù)值計算結(jié)果表明(圖l):在雙槽脹接時， 當(dāng)兩槽間隔為16mm時可獲得最佳的脹接效果。管板孔內(nèi)開有的槽的截面為矩形或橢 圓槽等具有弧線形槽均可。
拉脫力試驗表明(圖2)，按本發(fā)明脹接后的拉脫力隨靜止時間的變化下降非常 小。圖2所示是密封試驗，密封試驗(壓力9MPa，保壓96小時)均能保持不漏，完 全能夠滿足工程實際應(yīng)用要求。
見圖3所示橡膠脹壓橡膠彈性體的軸向壓縮產(chǎn)生的徑向壓力將管子脹接于管板 上的。橡膠脹管機(jī)的加載拉桿施加拉力時，脹管橡膠便受到軸向壓縮,并同時產(chǎn)生徑向 擴(kuò)展,該擴(kuò)展力足以使管子材料發(fā)生變形,從而實現(xiàn)管子與管板間的連接。脹管橡膠則 采用彈性大，強(qiáng)度高的材料制成。將橡膠插到管子中，用壓力機(jī)使橡膠膨脹，管子也 會膨脹變形，膨脹后的管子會嵌入槽中?？刂泼浌荛g隙在0.4 0.7毫米，脹管率(管 子內(nèi)徑的脹大值對管孔直徑的相對百分率)控制不超過0.8%。
權(quán)利要求
1、工業(yè)純鈦冷凝器鈦管與管板防泄漏脹接方法，其特征是采用強(qiáng)度脹接使鈦管與管板連接，管板孔內(nèi)開有二個槽，槽距8-16mm。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的工業(yè)純鈦冷凝器鈦管與管板防泄漏脹接方法，其特征 是脹接力為240 250MPa。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的工業(yè)純鈦冷凝器鈦管與管板防泄漏脹接方法，其特征是 槽距12 16 mm，槽深0. 3 0. 6國。
全文摘要
工業(yè)純鈦冷凝器鈦管與管板防泄漏脹接方法，采用強(qiáng)度脹接使鈦管與管板連接，管板孔內(nèi)開有二個槽，槽距8-16mm。脹接力為240～250MPa。本發(fā)明具有脹緊度高，在本發(fā)明的工藝參數(shù)下提高了鈦管-管板的脹緊度脹接力為240～250MPa的管板上雙槽結(jié)構(gòu)具有使用中焊接接頭不開裂和防止泄漏事故等優(yōu)點。
文檔編號F16L5/02GK101187432SQ20071013440
公開日2008年5月28日 申請日期2007年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月29日
發(fā)明者關(guān)凱書, 勇 吳, 許林云, 郝俊文, 馬秋林 申請人:中國石化揚子石油化工有限公司