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摘 要：为了对大型换热器在结构上的特点进行研究并了解其在焊接问题上所存在的缺陷以及产生这种缺陷的因素，本文将结合具体的实例对其进行分析，找出制造过程中的关键部位，并对这部分的工艺进行优化。在制作换热器的过程中最大的问题就是如何更好的将管板与换热管连接到一起，在这个部位进行焊接的时候我们一定要注意尽量避免变形的问题以及应力的问题，根据相关的要求，一定要对管板与换热管连接处的严密性有所保证。为了找到在制造要求之内的误差，我们经过长期的实际测试，终于发现管板对外凸出的部分以及对内凹进部分的偏差都不能超过0～2mm，而它的对角线在尺寸上不能够超过5mm。
关键词：大型换热器 管板 换热管 连接工艺 优化
在河北有一家安装工程的公司在一家煤气公司接受了一项工程，就是制作两台比较大型的煤气冷却器，要求其为横管式，一般对于这种类似大型的换热器的设备体型都比较大，还有一定的重量，其中包含的换热管数量也非常多，因此这项工程中最主要的技术问题就集中在管子与管板的连接问题上。在过去人们所采用的方式多为胀接，而这次的工程在图纸设计中要求在连接处采用的方式为焊接，这就要求工人在制作的过程中严格要求自己，在管与管板的连接处一定要注意其严密性，同时还要避免连接处产生变形，如此才能够达到要求。
一、对设备的基本情况进行分析
此次工程中对于设备的结构要求其为立式长方形同时横管是焊接形式，而这项技术是由外国引进之后进行转化，使其成为我国的技术。在这里对设备进行一下简单的描述：此设备重达52890kg，其外形的尺寸为3330×2300×13898mm，其主体的规格为2990×2080×13898mm，它包含的横管数为2952根，横管重达27533kg，横管的规格为45×3×2999mm，管板重达7236kg，管板的规格为2080×13807×20mm。此外这次的设备还在外伸的壳体上还加有26个或大或小的水箱，这些都是在国内比较不常见的结构。综上所述可以了解到这次的设备具有非常复杂的结构，同时它的形体也非常庞大，因此在制作的时候难度就会加大。
在对此项设备进行制作的时候还有一定的技术要求，比如说，此设备在总体上可以有偏差小于等于10mm的不直度；当设备全部完工之后要保证它的壳体可以承受0.03MPa，在对其进行氮渗透的试验时使用氨气体积占总体1%的压缩空气；用0.5MPa的表压对管程进行水压的试验，在进行这些试验的时候都不能有泄漏出现。
经过长期的观察以及分析可以了解到在制作类似换热器的设备过程中常常因为焊接时候的变形以及焊接应力而发生一些缺陷。同时还了解到产生这些的原因主要有以下几点：第一，在焊接的时候设备以及所需焊件在进行加热或者是冷却的时候不均匀。通常情况下，焊接都是由高温趋向低温，而高温的时候金属的内部存在的是拉应力，在低温的时候则是压应力，而一般的焊接应力就是在这个时候产生的，在对设备进行冷缩的时候受到阻碍；第二，在进行焊接的时候一些金属可能会在加热与冷却这个环节产生组织上的变化，比如说焊缝的金属以及热影响区域的一些金属，然而这些组织的密度并不是很一样，所以在进行冷却的时候，一些焊缝之间的金属或是由于膨胀或是由于冷缩而产生相应的应力变化；第三，在焊接的过程中导致变形的因素有很多。
二、在进行焊接的时候需要注意的规范以及对其的优化
此次设备在选材上面非常认真，选用10号的碳素结构钢作为换热管子的材料，选择Q235-A作为管板的材料。在工作过程中还进行了一系列的模拟实验，找到最合适的参数来进行安装，只有这样才能够保证一次就可以安装成功。
1.接口处选择的形式
在管板与换热管的接口处所选择的形式为插接式，在进行安装的时候要求管子能够往外伸的长度为2.5mm到5mm，管板与换热管之间应该有一定的配合间隙，经过测试可以得知其为0.6mm。在此次设备中有一些缺陷并不是很好修复，比如说在运行过程中发现水压不够而产生泄漏，因此一定要提前对管子进行水压的测试，一般选择用1.5～2.0倍的水压进行测试。除此之外，这是一次大型的设备，需要的管子比较多，相对的管板上需要凿的孔就比较多，为了保证管板在运行时的质量，就要对孔的精度有一定的要求，一般要求孔的偏差应该在0～0.25mm之内。同时对于孔的粗糙度也有一定的要求，为了保证孔的适宜度在进行焊接的时候需要的粗糙度不能大于25μm。
2.注意清理管板的孔以及管端
在将换热管与管板连接在一起之前应该注意检查管子里以及管板孔内的污垢，如果管道内有铁屑等将会影响焊接时候的质量。
3.焊接时候的顺序
在将管与管板进行连接的时候需要一定的先后顺序，其顺序如下：
3.1在进行焊接之前先对每一个接口进行点焊，在管道口处则需要点焊两点，而进行点焊时的长度则在5mm到10mm之间，这时候的层次为一层。
3.2先将定位用的管进行焊接，每一次焊接的层数为两遍。
3.3我们可以采用两种形式对管口进行焊接，虽然形式不同，但是他们还是有其共同的特点，那就是先进行轴向的焊接，然后在向四周焊接，也就是从管板的中心开始，然后向着四周开始进行焊接。
3.4在焊接之前应该先确定一下进行焊接的顺序，我们可以先用彩笔对其进行标记，这样一来才可以严格的按照顺序来进行焊接。
3.5在焊接的时候应该先按照顺序焊接完一次之后将其翻转对另一侧进行焊接，这算是焊接完第一层，然后再按顺序进行第二层的焊接。
4.在进行焊接时需要注意的事项
4.1进行焊接的工人必须要有可以按照规范操作的许可证，在尽心工作的时候还应该有专门的技术员在一旁进行监督，这样一来就可以时刻对焊工的工作进行观察，以便在焊工出现错误时进行指导。
4.2在进行焊接之前一定要烘干所需的焊条，而且使用保温筒的时候一定要严格按照规定进行，并且在整个过程中一定要保持干燥。每次从保温筒取出的焊条数为2条，对于没有使用完的焊条也要及时进行处理，如果未使用的焊条在外面的时间超过了2个小时，就一定要再次进行烘干。
4.3在进行焊接的时候一定要注意位置的选取，一般的应该固定垂直的位置，也就是说要进行平焊。这样一来才可以在保证了焊接的质量前提下尽可能快的完成工作。但是相对的在对设备进行移动的时候会造成很大的工作量，因此一定要时刻检查设备的安全性问题。
4.4如果在进行焊接的时候发现有缺陷并且需要进行返修，那么在进行返修之前一定要先将缺陷之处清除干净之后再按照相关的工艺进行返修。然而在同一个位置上不能进行多次的返修，否则的话应该先征得相关的负责人同意然后再进行比较可靠的措施。
4.5在焊接工作完成之后，焊工应该在焊接之处打上相应的钢印，然后将详细的情况记录到档案中，这样可以为进行跟踪检查的人员提供方便。
4.6焊接完成之后还要进行相关的善后，为了使焊接可以达到外观上的要求应该将焊接过程中留下的焊瘤进行清除。
三、结语
在进行换热管与管板连接工程的时候需要注意的问题有很多，其中最重要的就是焊接问题。为了有一个比较完善的方案在进行工作之前就一定要进行一次模拟的试验，找到最合适的参数。同时还应该为了避免泄漏事件的发生，还应该有测压的试验。除此之外，还应该保证管与管板在进行连接的时候不发生变形以及焊接应力问题。
参考文献
[1]王海峰，桑芝富.动态效应对管子与管板液压胀接接头接触压力的影响.《机械设计与制造》.2011年1期
[2]王海峰，马凤丽，桑芝富.先胀后焊连接中焊接对胀接连接强度的影响.《压力容器》.2010年12期.
关键词：大型换热器 管板 换热管 连接工艺 优化
在河北有一家安装工程的公司在一家煤气公司接受了一项工程，就是制作两台比较大型的煤气冷却器，要求其为横管式，一般对于这种类似大型的换热器的设备体型都比较大，还有一定的重量，其中包含的换热管数量也非常多，因此这项工程中最主要的技术问题就集中在管子与管板的连接问题上。在过去人们所采用的方式多为胀接，而这次的工程在图纸设计中要求在连接处采用的方式为焊接，这就要求工人在制作的过程中严格要求自己，在管与管板的连接处一定要注意其严密性，同时还要避免连接处产生变形，如此才能够达到要求。
一、对设备的基本情况进行分析
此次工程中对于设备的结构要求其为立式长方形同时横管是焊接形式，而这项技术是由外国引进之后进行转化，使其成为我国的技术。在这里对设备进行一下简单的描述：此设备重达52890kg，其外形的尺寸为3330×2300×13898mm，其主体的规格为2990×2080×13898mm，它包含的横管数为2952根，横管重达27533kg，横管的规格为45×3×2999mm，管板重达7236kg，管板的规格为2080×13807×20mm。此外这次的设备还在外伸的壳体上还加有26个或大或小的水箱，这些都是在国内比较不常见的结构。综上所述可以了解到这次的设备具有非常复杂的结构，同时它的形体也非常庞大，因此在制作的时候难度就会加大。
在对此项设备进行制作的时候还有一定的技术要求，比如说，此设备在总体上可以有偏差小于等于10mm的不直度；当设备全部完工之后要保证它的壳体可以承受0.03MPa，在对其进行氮渗透的试验时使用氨气体积占总体1%的压缩空气；用0.5MPa的表压对管程进行水压的试验，在进行这些试验的时候都不能有泄漏出现。
经过长期的观察以及分析可以了解到在制作类似换热器的设备过程中常常因为焊接时候的变形以及焊接应力而发生一些缺陷。同时还了解到产生这些的原因主要有以下几点：第一，在焊接的时候设备以及所需焊件在进行加热或者是冷却的时候不均匀。通常情况下，焊接都是由高温趋向低温，而高温的时候金属的内部存在的是拉应力，在低温的时候则是压应力，而一般的焊接应力就是在这个时候产生的，在对设备进行冷缩的时候受到阻碍；第二，在进行焊接的时候一些金属可能会在加热与冷却这个环节产生组织上的变化，比如说焊缝的金属以及热影响区域的一些金属，然而这些组织的密度并不是很一样，所以在进行冷却的时候，一些焊缝之间的金属或是由于膨胀或是由于冷缩而产生相应的应力变化；第三，在焊接的过程中导致变形的因素有很多。
二、在进行焊接的时候需要注意的规范以及对其的优化
此次设备在选材上面非常认真，选用10号的碳素结构钢作为换热管子的材料，选择Q235-A作为管板的材料。在工作过程中还进行了一系列的模拟实验，找到最合适的参数来进行安装，只有这样才能够保证一次就可以安装成功。
1.接口处选择的形式
在管板与换热管的接口处所选择的形式为插接式，在进行安装的时候要求管子能够往外伸的长度为2.5mm到5mm，管板与换热管之间应该有一定的配合间隙，经过测试可以得知其为0.6mm。在此次设备中有一些缺陷并不是很好修复，比如说在运行过程中发现水压不够而产生泄漏，因此一定要提前对管子进行水压的测试，一般选择用1.5～2.0倍的水压进行测试。除此之外，这是一次大型的设备，需要的管子比较多，相对的管板上需要凿的孔就比较多，为了保证管板在运行时的质量，就要对孔的精度有一定的要求，一般要求孔的偏差应该在0～0.25mm之内。同时对于孔的粗糙度也有一定的要求，为了保证孔的适宜度在进行焊接的时候需要的粗糙度不能大于25μm。
2.注意清理管板的孔以及管端
在将换热管与管板连接在一起之前应该注意检查管子里以及管板孔内的污垢，如果管道内有铁屑等将会影响焊接时候的质量。
3.焊接时候的顺序
在将管与管板进行连接的时候需要一定的先后顺序，其顺序如下：
3.1在进行焊接之前先对每一个接口进行点焊，在管道口处则需要点焊两点，而进行点焊时的长度则在5mm到10mm之间，这时候的层次为一层。
3.2先将定位用的管进行焊接，每一次焊接的层数为两遍。
3.3我们可以采用两种形式对管口进行焊接，虽然形式不同，但是他们还是有其共同的特点，那就是先进行轴向的焊接，然后在向四周焊接，也就是从管板的中心开始，然后向着四周开始进行焊接。
3.4在焊接之前应该先确定一下进行焊接的顺序，我们可以先用彩笔对其进行标记，这样一来才可以严格的按照顺序来进行焊接。
3.5在焊接的时候应该先按照顺序焊接完一次之后将其翻转对另一侧进行焊接，这算是焊接完第一层，然后再按顺序进行第二层的焊接。
4.在进行焊接时需要注意的事项
4.1进行焊接的工人必须要有可以按照规范操作的许可证，在尽心工作的时候还应该有专门的技术员在一旁进行监督，这样一来就可以时刻对焊工的工作进行观察，以便在焊工出现错误时进行指导。
4.2在进行焊接之前一定要烘干所需的焊条，而且使用保温筒的时候一定要严格按照规定进行，并且在整个过程中一定要保持干燥。每次从保温筒取出的焊条数为2条，对于没有使用完的焊条也要及时进行处理，如果未使用的焊条在外面的时间超过了2个小时，就一定要再次进行烘干。
4.3在进行焊接的时候一定要注意位置的选取，一般的应该固定垂直的位置，也就是说要进行平焊。这样一来才可以在保证了焊接的质量前提下尽可能快的完成工作。但是相对的在对设备进行移动的时候会造成很大的工作量，因此一定要时刻检查设备的安全性问题。
4.4如果在进行焊接的时候发现有缺陷并且需要进行返修，那么在进行返修之前一定要先将缺陷之处清除干净之后再按照相关的工艺进行返修。然而在同一个位置上不能进行多次的返修，否则的话应该先征得相关的负责人同意然后再进行比较可靠的措施。
4.5在焊接工作完成之后，焊工应该在焊接之处打上相应的钢印，然后将详细的情况记录到档案中，这样可以为进行跟踪检查的人员提供方便。
4.6焊接完成之后还要进行相关的善后，为了使焊接可以达到外观上的要求应该将焊接过程中留下的焊瘤进行清除。
三、结语
在进行换热管与管板连接工程的时候需要注意的问题有很多，其中最重要的就是焊接问题。为了有一个比较完善的方案在进行工作之前就一定要进行一次模拟的试验，找到最合适的参数。同时还应该为了避免泄漏事件的发生，还应该有测压的试验。除此之外，还应该保证管与管板在进行连接的时候不发生变形以及焊接应力问题。
参考文献
[1]王海峰，桑芝富.动态效应对管子与管板液压胀接接头接触压力的影响.《机械设计与制造》.2011年1期
[2]王海峰，马凤丽，桑芝富.先胀后焊连接中焊接对胀接连接强度的影响.《压力容器》.2010年12期.