废热锅炉换 热管及管板连接方式研究

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1、学兔兔www.xuetutu.com第9期废热锅炉换热管与管板连接方式研究李云福，陶昌勤，秦宗川，李腾蛟(1．合肥通用机械研究院，安徽合肥230031)(2．合肥通用特种材料设备有限公司，安徽合肥230011)[摘要]本文对新型高效废热锅炉研制中换热管与管板的连接方式进行了研究，目的是得出用于新型高效废热锅炉换热管与热端管板连接的最佳方式，避免或减少换热管与热端管板连接处发生失效，确保研制的新型高效废热锅炉安全可靠稳定长周期运行。[关键词]废热锅炉；换热管；管板；焊接；胀接；接头；连接方式废热锅炉是热交换设备

2、的一类，因其用途而体温度高很多，两者受管板约束的膨胀差产生的得名。结构型式分为烟道(水管)式和管壳(火应力通过接头也将作用于管板上。因此为确保废管)式。管壳式较烟道式结构紧凑、传热效率锅运行的安全可靠，避免发生失效，管板本身的高、外型尺寸小、耐火材料用量少、清灰方便、设计和接头的设计都极为重要。一次性投资少。在我国，管壳式废热锅炉属压力废锅管板的结构设计分为刚性和柔性两种。容器行业，烟道式废热锅炉属锅炉行业。刚性管板完全依靠自身强度承受高温、高压、温新型高效废热锅炉是高温过程气差等多种载荷，因此管板必须具有足

3、够厚度才能(1000～1300℃)余热和硫资源回收设备，主要满足刚性及强度要求。在管板刚性的限制下，较应用于石油、化工、钢铁、冶金等领域，结构型大的压力载荷、温差载荷等都将作用于接头，使式为管壳式。运行时管程高温烟气的部分热量通接头承受的应力水平大大提高，大量实践经验证过换热管传递给壳程的水介质，使壳程部分饱和明，废锅失效的案例多发生在接头。从承受温差水沸腾产生蒸汽；同时在水循环作用下，壳程水介应力载荷上看，在满足压力载荷的前提下，管板质不断得到补充并带走沸腾产生的蒸汽，从而使废厚度应越薄越好，利用管板变形协

4、调来适应由温热锅炉持续稳定地工作。换热管、管板、壳体是废差引起的换热管的伸缩，能使接头的应力水平大热锅炉的三大核心部件，管板又是加工制造周期最大减小。由于柔性薄管板的变形协调理念，能很长、生产过程最复杂的部件，而换热管与管板的连好地解决管板承受温差应力的难题，同时利用拉接是制约废热锅炉制造质量的关键。本文针对新型撑结构又能很好地承受高压载荷的作用，因此柔高效管壳式废热锅炉(以下简称废锅)的换热管与性薄管板在废锅设计上得以逐步应用。热端管板连接方式进行分析研究。刚性管板按GBl50．1～150．4—2011《压

5、力容l废锅热端管板及接头的受力分析器》和GB151—1999《管壳式换热器》进行设计和计算，管板厚度较厚，依靠管板自身强度和刚性管板作为废锅三大核心部件之一，既要承受承受载荷，管板及接头应力水平较高。柔性薄管高温、高压及温差载荷，又要承受换热管作用于板按JB4732．1995《钢制压力容器一分析设计标管板的载荷，工作条件极其苛刻。由于管板材料准》进行分析设计和应力评定，管板厚度较薄，使用温度的限制，为降低热端管板金属的温度，利用柔性薄管板的变形协调能充分补偿管壳程温管板与高温气体之间设有耐热混凝土等隔热防护差

6、所产生的应力，管板及接头的应力水平较低，结构，但因管板两侧的介质温差极大，热端管板沿厚度方向的温度变化梯度必然很高，其产生作者简介：李云福(1963一)，男，上海浦东人，大学本科，的温差应力需要管板及换热管与管板的连接接头教授级高级工程师，主要从事承压设备的设计，长期研究换热设(以下简称接头)承受，同时换热管的温度较壳备及球罐。学兔兔www.xuetutu.com6一■论文广场石油和化工设备2013年第16卷竹极牦材少、』JI]f_小、成本较低。但因设计人头产生疲劳裂纹以及间隙腐蚀、管束振动、温差n勺技术水、

7、和计验的差别以及制造单位工应力、热应力疲劳易造成接头失效的风险仍难以装备和操作人员技能的高低，接头仍是废锅产避免。l^火效的高发。大坡口角接端面焊接的特点是管孔加工要2废锅换热管与管板的接头型式求较高，焊接工作量大，外观检查和维修较为方便，但接头不能进行内部检测，易产生内部缺废作为热交换设备，换热管与管板是关键陷。虽然焊接接头结构强度高，抗拉脱力强，对部什。通常换热管管板接分为端面焊接和内孔管束振动、热应力疲劳具有一定的承受能力，但焊接。端面焊接是换热管插入管板孔内，在管板外接头在长期使用时，因管壳程温差较大

8、产生的温侧将僻j僻板焊‘起的方法，主要有小坡口角差应力仍会造成失效。接焊接、人坡flJ角接焊接、胀焊并用等焊接方式；内孔接址换热箭在管孔内部或管板背面进行焊接2。3胀焊并用端面焊接的办法，施蚪时填充焊丝和依靠材自熔两种方强度胀抗拉脱强度高，能承受很高的压力载，接分为角接接对接焊接。荷，但当温度达到300～400℃时，蠕变造成残余2．1小坡u角接端向焊接应力的松弛，易使胀口失效。因此废锅胀换热管与管极