焊接板式换热器原理.docx

［全焊接板式换热器的制造工艺和简介］焊接板式换热器原理全焊接板式换热器的制造工艺和简介晨怡热管(1.青海大学化机系,青海西宁 810016;2.兰州兰石换热 设备有限责任公司,甘肃兰州7300501.祁玉红 2.李治国2008-6- 2918:21:18 摘要:简要介绍了全焊接板式换热器的芯体和外壳的制 造工艺以及在制造过程中所采用的焊接技术通过介绍可知,全焊接 板式换热器是一种传热效率高、结构紧凑独特的新一代换热设备关键词:全焊接板式换热器;制造工艺;结构设计号:1005-2895(2007)03-0124-030 前言经应用证实全焊接板式换热器其有以下优点:(1) 适用温度为-200〜900°C，压力变化范围为真空〜6.0MPa,最大 组装面积可达 6000m22) 传热效率高,板片表面几乎都参与了热交换3) 由于板片热交换充分、均匀,波纹深度变化范围大,不论流体 在板间或管间流道,流动均顺畅,没有死区,阻力损失小4) 占地面积小 ,与可拆卸式相当紧凑的结构可达到 250m2/m3(5) 重量轻,仅为相同换热面积管壳式换热器的 1/5〜1/46) 同一种流体在列管式换热器内当雷诺数为4000〜6000时,才 能达到湍流状态,而在全焊接板式换热器内当雷诺数为100〜300时, 就可达到湍流状态。

7) 板片在四周交错焊接后,在运行过程中由于热胀冷缩现象,板 片内应力释放,会使板片表面污垢自动脱落下来通常污垢热阻仅为列管式换热器污垢热阻的1/5〜1/41全焊接板式换热器的主要制 造工艺1.1 全焊接板式换热器的芯体结构制造全焊接板式换热器的板片生产利用了板片成型自动化生产线利 用接刀、定位与找正技术,采用整板分次连续压制成型,其板片形式 主要有水平平直波纹板片、窝形波纹板片、或平板板片等通过改 变换热板片的长度和叠加厚度来实现结构的变换单个板片两两正反通过翼边组焊成一束,板片四周交错焊接,这种 独特的结构可以使传热板片通过翼边焊接形成另一流体的通道因 此多个板束通过焊接联系起来就形成了2 个流体通道,即板间流道和 管间流道（见图 1,图 2）［2］组成了全焊接板式换热器的芯体结构1.2 全焊接板式换热器的连接板的设计众所周知钢板越薄,传热效果就越好,但是钢板太薄会给制造加工 带来很大的困难,尤其是在焊接时,薄板的对接焊缝易烧穿,无法成型 在全焊接板式换热器当中就存在这样的问题在全焊接板式换热器中由于管侧端板为6=20mm的0Cr18Ni9的 钢板,而换热器板片的板厚仅为0.4〜1.0mm,因此管侧端板母材焊接 加热温度达到熔化点时,传热板片已熔化掉了一大片,根本无法进行 焊接。

如果将传热板片的板厚加厚（如改为 1.2mm 以上）,则不存在上 述困难,但是为了获得良好的传热效果,决定不改变板厚,而是在管侧 端板和板束之间加焊了 1层6=3〜4mm的连接板解决了上述问题，具 体实施方法:按板束翼端连接处实际形状制造1块6=3〜4mm的连接 板,如图3 所示先将连接板与板束端部吻合部分用脉冲氩弧焊进行 单面焊双面成形,并做煤油渗漏试验,以不渗漏为合格,然后用手弧焊 直接将连接板搭焊于管侧端板之上,最后再将板侧端板焊接于管侧端 板上接下来就是将管侧端板和板侧端板分别与管侧壳体和板侧壳 体相焊接形成全焊接板式换热器的外壳1.3 全焊接板式换热器的焊接工艺全焊接板式换热器是将全部板片通过焊接联系起来,取代了传统 板式换热器中的橡胶密封垫片,防止了在高温下垫片变形失效而造成 介质的泄漏因此焊接工艺在全焊接板式换热器当中是重点也是难 点焊接6在板片两两正反通过翼边焊接时,因不锈钢薄板散热慢,温度高, 易发生氧化因此在焊接的同时在背面焊缝处要设置氩气凹槽保护 装置,通人少量氩气,大大提高了保护效果,避免了焊缝背后严重的氧 化现象,使焊缝正反两面均呈现金黄色,即实现了单面焊双面成形。

在全焊接板式换热器的芯体焊接时,采用了全自动芯体氩弧焊 如焊接速度太快,气体保护效果不好,焊缝金属容易被氧化;焊接速度 太慢,又可能出现咬边烧穿等缺陷因此在焊接过程中,电弧要短,焊 速要保持均匀,使上下板能很好熔合熄弧时应填加少许焊丝,使弧 坑填满,可以避免弧坑开裂［3-6］在板束和连接板的焊接工艺中采用了脉冲氩弧焊焊接因为板束 角焊缝和管侧端板直接焊无法熔合,如果改为搭接焊,焊枪无法伸入 根部,根部焊不牢,密封就成了问题而使用连接板时,连接板与板束 变为了对接焊缝,从而彻底解决了角焊缝熔合不上的难题由于采用了合理的焊接顺序及合理的焊接工艺,使焊接变形不明 显虽有局部小范围起包,经锤击矫正均可达到质量要求锤击矫正 禁止使用碳钢螂头锤击,要采用木锤2 小结全焊接板式换热器的板型结构设计合理,使传热与流体阻力特性 匹配合理,故传热效率高、压降低、综合性能较佳,消除了管壳式换 热器和可拆卸板式换热器存在的死区现象采用周边组焊的板束形 式,取消了密封垫片,故耐热、耐压性能优于可拆卸板式换热器板 片系模块化结构,可根据不同的工艺要求改变流程形式和流道面积的 大小全焊接板式换热器是集板式换热器和管壳式换热器优点于一身的 新一代高效换热设备,适用于传热效率高、结构紧凑和压降小的气- 气、气-液及液-液换热场合,是一些特殊热交换工艺中替代管壳式换 热器的最理想设备。

[1] 王玉成，郑美丽.HB01全焊式板式换热器研制[J].石油化工设 备,1998,27(4):8-10.[2] 李宗会.超薄板换热器的研制[J].压力容器,1998,4:51-53.[3] 马黎阳，丁月成.手工TIG焊焊接不锈钢薄板[J].安 装,1995,4:21-22.[4] 何继海.ASTM321奥氏体不锈钢的焊接工艺评定[J].轻工机 械,2006,24(3):73-74.[6]杨崇麟.板式换热器工程设计手册[M].北京:机械工业出版 社,1998。