蒸汽发生器管子管板胀焊结合残余接触应力分析

采用有限元方法模拟蒸汽发生器管子管板的胀焊结合工艺过程,研究不同胀接压力下管子管板残余接触应力的分布情况、焊接温度场对管子管板残余接触应力的影响,以及未胀接区域长度对管子管板胀接区域残余接触应力的影响.分析结果表明,在胀接压力作用下,管子管板两端产生环向应力峰值,环向应力峰值随胀接压力的增大而增大,且管子过渡区域环向应力大于轴向应力.在焊接温度场作用下,靠近焊接区域的管子管板会发生应力松弛现象,应力环消失.随着未胀接区域长度的增大,焊接热影响减弱.当未胀接区域长度大于14 mm时,应力环会再次出现,且数值相对较小.先胀后焊的接头处焊缝区域残余接触应力最大,管桥间残余接触应力最小.对于胀焊结合工艺,需结合实际工作情况,考虑焊接对胀接区域应力松弛的影响.     

换热管与管板液压胀接技术进展

换热管与管板接头是换热器中最容易发生失效的地方。换热管与管板连接接头的可靠性一直是管壳式换热器设计中受到重点关注的问题。目前常用的液压胀接技术是管壳式换热器换热管与管板连接技术的发展方向之一。换热管与管板接头胀接的研究主要从理论分析、有限元分析和试验研究三个方面进行。其理论分析的模型主要有换热管是单管,管板是无限平板模型和单管套筒模型。有限元分析模型主要有平面应力模型或平面应变模型、2D轴对称模型和3D模型。实验研究包括拉脱实验(压脱试验)、密封实验、应力腐蚀试验、X光衍射试验和应变测量等。通过这些试验来分析不同结构参数下胀接接头的连接强度和密封性能和胀后残余应力,并与理论分析的结果进行比较研究。     

管子管板重叠胀接工艺试验

某新型换热器管子管板的连接形式为液压＋机械重叠胀接,通过工艺试验分析了该种结构胀接接头的连接强度、密封性、管子变形等性能特点,并分析了该种胀接形式的可靠性。     

LNG铝绕管换热器管板与换热管连接的制造工艺探讨

LNG铝绕管换热器管板与换热管的连接采用"机械强度胀接"+"密封焊管孔"结构。分析工件结构特点,控制焊接工艺参数,改变管板端面结构——增加管板端面环槽以改善焊接接头的焊接工艺性;同时,为保证管板孔加工质量,设计专用内孔刮槽工具与端面刮槽工具。通过多次试验,很好地解决了LNG铝管板与换热管的密封连接问题。     

动态效应对管子与管板液压胀接接头接触压力的影响

常见的低碳钢换热管与低合金钢管板胀接为例,采用有限元法进行了管子与管板液压胀接的动态和静态分析,研究了材料应变率等动态效应对胀接接头接触压力的影响。计算结果表明将液压胀管过程简化为静态过程处理,能够节省大量计算时间,而且对结果影响甚微,因此,在换热器管子与管板液压胀接过程中,材料加工的动态效应不显著,将其简化为静态过程是合理的。计算结果为换热器管子与管板液压胀接的理论分析和数值模拟提供了参考。     

镍基合金换热管分段式机械胀接试验

某立式U形管换热器管子管板采用分段式机械胀接。通过工艺试验,分析了单段机械胀接及两段机械胀接接头的拉脱强度、间隙密封性能、胀管率、换热管表面质量等特性以及与胀接位置的关系,并分析了该种胀接结构的可靠性。     

管子管板机械胀接工艺改进

胀接是管壳类换热器管子管板连接的主要形式,机械胀接以胀接效率高、接头连接强度大、生产成本低等优点被广泛采用。但是对于大直径、厚壁管的胀接,因为胀接扭矩大,胀接操作过程中容易挤压管子管板焊缝,影响产品质量。通过改造机械胀管器,避免了对管子管板焊缝的损伤,并通过宏观、微观检测以及拉脱力检测,验证了改造方案的可靠性,为解决类似问题提供借鉴。     

国内外换热器管子管板焊接技术综述

本文针对换热器管子管板焊接这一技术关键,介绍了国内外换热器管子管板连接的三种方式:胀接、焊接、胀接加焊接工艺方法的技术特点,分析比较先胀后焊与先焊后胀对焊接质量影响的主要因素,推荐了管子管板连接的最佳工艺规程,同时对国内外换热器专用设备的主要技术性进行评述。     

换热器管子与管板液压胀接连接的管槽尺寸

采用有限元法，建立二维轴对称模型，模拟了不同胀槽尺寸结构的液压胀接过程，得到了换热器管子与管板连接接头的残余应力和残余变形。以接头平均残余接触压力为评价连接强度的指标，分析了管孔槽宽度、深度、位置和间距等几何尺寸对连接强度的影响，给出了推荐采用的理想管孔槽结构，为工程设计和制造规范的修订提供了参考依据。     

换热管与管板胀接顺序对换热器胀接质量的影响

为研究换热管与管板胀接顺序对换热器胀接质量的影响.采用胀接参数化模拟研究方法对液压胀接进行可靠性研究,建立换热管-管板胀接的弹塑性参数化几何模型,对换热管-管板不同的胀接顺序进行研究,得到换热管残余等效应力、残余接触面应力大小及分布规律.研究表明保压阶段胀接顺序为外-中-内的等效应力最小;完全卸载后,胀接顺序为外-中-内的残余等效应力最小,残余接触面应力最大;胀接顺序为外-中-内时的胀接质量最好;胀接顺序不同时,同一结点处胀接压力卸载以后,对相邻换热管的紧密性和拉脱强度影响较大,距离管板越近,残余等效应力越大.研究结果为换热器最佳胀接性能优化及胀接质量的提高提供依据.     

换热器类管与管板内孔焊

国营五二四厂对管与管板内孔焊的研究、生产已有二十几年，该技术现已被广泛用于换热器类设备的制造中。换热器类管与管板的焊接，通常采用端面焊，即将管子插入管板孔内，在管板的外侧将管子与管板焊接在一起（图1、2）。该结构型式简单易行，但也有其致命的不足，如管子与管板间的间隙内沉淀积垢后会产生间隙腐蚀，胀管产生的残余应力会引起应力腐蚀。而管与管板内孔焊，则消除了间隙腐蚀，减少了应力腐蚀，延长了设备的使用寿命。所谓内孔焊，是将管子置于管板的内侧，管子与管板形成内孔对接焊缝（通常采用的接头型式，（见图3）或内孔…     

换热器管子与管板胀焊接头制造工艺分析

管壳式换热器中管子与管板胀焊结构接头的加工制作,是先焊后胀还是先胀后焊,至今仍有争论。详细分析比较了两种连接加工方法各自的优缺点及应用情况,提出了胀接与焊接先后次序选择应遵循的主要原则,得出了几点有用的结论。为实际生产选择合理的制造工艺、保证管子与管板连接接头的质量提供指导与保证。     

蒸汽发生器管子管板液压胀接缺陷原因分析及预防措施

针对核电机组蒸汽发生器管子-管板接头的制造过程,介绍了液压胀接原理。对未胀合缝隙长度过大(欠胀)、胀过、漏胀、重复胀接,以及造成换热管划痕等典型胀接事故进行原因分析,结合工程经验提出预防和纠正措施。     

V形密封槽在薄壁换热管与管板胀接连接接头中的应用

对管板管孔开设V形密封槽用于薄壁换热管与管板连接的可行性进行了论述,并对V形槽胀接工艺与矩形槽胀接工艺的优缺点进行了比较,研究并提出了采用V形槽胀接工艺时薄壁换热管胀管率的控制范围。最后对采用V 形密封槽胀接连接接头的密封性及强度进行了分析论证。实际应用中,多台产品使用效果良好,胀接处没有出现渗漏及强度缺陷现象。     

管子与管板先胀后焊与先焊后胀的工艺性能比较

一、概述换热器管子与管板的连接方式主要有焊接和胀接两种,而胀接又有机械胀接、爆炸胀接、液压胀接和橡胶胀接等几种方法;目前采用较多的仍是比较简便的机械胀接法。随着化学工业的发展,对换热管与管板连接的性能及可靠性要求越来越高,光靠胀接或光焊接的接头已不能适应高温、     

“O”形圈液压胀杆受力及断裂分析研究

核电蒸汽发生器管子管板接头普遍采用胀接和焊接结合的连接方法。管子管板的胀接,能够消除换热器管子和管板间的初始间隙,提高管子管板接头耐压、耐高温和抵御载荷波动的能力,降低应力腐蚀和疲劳破坏的风险。本文结合公司某在制项目液压胀时胀杆偶然断裂事故,探讨"O"形圈液压胀杆胀接原理,在反复加载工作环境下,对胀杆胀接时拉伸载荷、弯曲载荷进行理论计算,并对此断裂断口形貌进行金相分析,提出预防此类事故的措施,为后续项目提供经验反馈和借鉴。     

耐热合金钢管子-管板仰焊工艺研究及应用

某高温换热类设备内件采用耐热低合金钢锻件和耐热低合金钢换热管作为换热介质的承压边界材料,由于产品为特殊的立式结构,管子-管板焊缝的焊接只能在仰焊位置操作。通过工艺研究发现,为了得到质量稳定、焊缝尺寸和形状满足设计和相关技术条件要求的管子-管板仰焊焊接接头,优先选用内缩填丝式管子-管板焊接坡口,合理配比自动钨极氩弧焊工艺参数、控制焊炬角度的同时,还需要严格控制定位胀接参数和焊接操作过程的清洁,制定合理的预热、后热和焊后热处理工艺。     

先胀后焊连接中焊接对胀接连接强度的影响

以常见的低碳钢换热管与低合金钢管板胀焊连接接头为研究对象,采用有限元法进行了换热器管子与管板焊接过程的模拟,研究了焊接温度场作用下,不胀区长度Lx对先胀后焊接头胀接区残余接触压力的影响。计算结果表明焊接对胀接区的影响主要表现为胀接区接触范围及接触压力数值的减小,采用接头接触压力减小系数fpr和接触面积减小系数far来定量描述焊接对先胀后焊接头胀接区的影响,给出了焊接对先胀后焊接头中胀接区影响的定量数值。同时,研究结果表明,当增加不胀区长度Lx时,焊接对胀接区的影响有所减小。先胀后焊连接接头设计应考虑焊接对胀接的削弱作用,对于中等厚度的管板、胀接连接性能要求较高的胀焊接头,不推荐采用先胀后焊。     

换热器管子与管板胀焊接头制造工艺分析

管壳式换热器中管子与管板胀焊接头的加工制作，是先焊后胀还是先胀后焊，至今用有争论，详细分析比较了两种连接加工方法各自的优缺点及应用情况，提出了胀接与焊接先后次序选择应遵循的主要原则，得出了几点有用的结论。为实际生产选择合理的制造工艺、保证管子与管板连接接头的质量提供指导和保证。     

工作温度对换热管与管板胀接接头性能的影响

为验证胀接接头在经历实际运行的反复受热和冷却后的性能变化，对10^#+Q345R同类材质、S30403+Q345R异种材质的换热管与管板接头分别进行机械胀和液压胀，每组试件采用相同胀力或相近胀度，对比热振前后的密封性及拉脱应力。为验证10^#+Q345R同类材质换热管与管板液压贴胀接头在实际运行的高温下性能是否会下降，试件采用相同胀力胀接，对比室温、100,200,300℃下的拉脱应力。结果表明，工作温度确实会对胀接接头的性能产生不同程度的影响，换热管与管板接头的胀接应依据设备特性及两种胀接方法的优缺点，选择最优的胀接工艺。