腾宇钛业谈大型钛列管式换热器管板的加工

在工业领域，列管式换热器的作用可以渗透到生产的各个环节，是不可或缺的生产要素之一。列管式换热器得益于其较低的加工成本和较低的加工难度，已经广泛运用于各个工厂的生产中，随着科技技术的进步，其工学结构和工作效率已经达到了较稳定的水平。

但是，随着发展的需要和工业生产线的扩大，小中型的列管式换热器已经不能满足需求，大型的换热器逐渐成为生产主流。而大型换热器对于加工工艺和加工成本的要求是较高的，在这之中，管板的制造成本是占最大比例的。文本就列管式换热器管板的加工特点进行介绍和分析。

一、管板的结构特点和加工要求

钛换热器的管板位于加热器的前后面，部分管板可包裹到侧面。大型管板的直径约为6000mm，厚度一般大于35mm，并且配有厚度约为20mm的弓形折流板。整个换热器的管孔呈现出三角形的排列特点，且孔径大约为55mm。大型列管式换热器的管控较多，一般来说管孔大于4000个，管控之间留有一定的距离。在制作管板的时候，最需要注意的就是保证管板、折流板和管孔三点一线。大型换热器的管板加工要求较高，孔桥的加工指标误差不得超过2% ，对前后管板的平整度的要求是不得有超过6mm的凹凸。除此之外，对管孔粗糙度、材料等都有相应的要求。

二、管板加工方法的选择

目前对于管板的加工主要有三种方式，分别是划线加工、钻磨加工和机床加工，其中划线加工和钻模加工是我国工业领域常用的两种方式。

但是，这些方法只适用于中小型管板加工，在管板加工趋于大型化的今天，这些方法显然不能够满足生产需求。除此之外，上述的几种方法加工难度较高，对于工人的技术水平也较高，不适合大型大量的生产。所以，对于大型换热器的管板的加工，一定要根据现场的条件，根据管孔排列和材料材质的特点进行调整，具体方法见下文。

三、加工所需的工作设备

加工管板时首先要保证的就是稳定的水泥工作台，相较于钢制工作台，水泥工作台的造价低，结构也较为稳定，且能够耐受一定的高温，这些条件绝对满足大型管板的制造。同时，要设施保护架和水池。保护架的作用：一是保护工作人员；二是保护管板，避免其因冲撞变形。水池的主要作用是给切割刀片降温和润滑，由于大型官办的工程量较大，相较于润滑油，水是更优的润滑剂选择。

除了上述两种必备设备之外，用于大型管板加工的特需装备还有以下几种：

1、专用钻头

加工时，要先在管板和折流板上进行十字划线，并以十字线为基准进行各部件的对齐和安装，在安装完成后，再进行钻孔工作。由于大型管板的管孔孔径较大，直接钻孔会导致管腔的倾斜和破坏，所以讲究“小孔扩大”。意思就是：先钻处底孔，在对底孔进行扩孔处理。这样一来就可以有效避免管孔的损伤。而这一步工作最需要注意的就是钻头的选用。所谓的“专用钻头”其实是根据管板的实际情况进行的钻头选择，在选择钻头时要根据管孔直径、孔桥超差等一系列数据进行选择。要保证不损伤管板的同时，高效地完成作业。

2、可调式刮刀

在实际操作中，管板管口参差不齐的坡口往往会成为加工的难题。破口较深时易导致焊接时应力的增加，而破口较小时又易导致焊接不够牢固的情况发生。所以，为了保证管口的焊接合格以及换热器的正常工作，一定要选用可调式的坡口刮刀。经过刮刀处理后，各管口的坡口深浅一致，利于焊接工作的开展。

3、扩孔模

在钻孔和扩孔过程中，如果钻头定位不良，甚至发生偏移时，会导致轴向切力不均，从而增大孔桥的超差，最终会导致整个管板的固定不良。扩孔模可以有效解决此类问题。扩孔模是使用在钻头上的模具，起主要作用是强化钻头的定位和导向步骤，除此之外还有增加钻头刚性的功能。扩孔模一般使用在钻床距管板较远的情况下，它能够在很大程度上修正误差和偏角，使钻头作业的位置更加精准。但是，扩孔模的使用终归是补漏之策，为了降低加工成本，工作人员在准备阶段就应该将钻头和管板的位置安排到位。

4、划窝模及定位销

在换热器工作的过程中，前管板的负荷较高，负荷主要来源于工作中产生的高热。所以，为了保证换热器的性能正常，一般不选用前管板进行划窝。而后管板在运转过程中承受的温度相对较低，所以有限选用后管板划窝，以保证管板和折流板之间的连接紧密而准确。

划窝模要根据实际情况进行计算后进行试验，再经过修正和调整后进行正式地划窝，划窝的位置将直接决定整个换热器的结构是否足够稳定。除此之外需要提及的就是定位销，定位销是决定划窝模精度的重要因素之一。定位销又分为圆形和无间隙型两种，其中无间隙型定位销能够大大减小工学误差，从而使各部件的连接更为合理和稳定，增加换热器使用寿命。

四、加工的环节和内容

1、模拟阶段

大型管板的加工要求较高，其过程和工艺要求都较为复杂，为了保证正式加工时管板的质量可以得到保障，合理的模拟实验是必不可少的。具体的实验材料要根据施工现场的条件选择。实验的主要内容如下：

（1）孔桥的超差测量：根据管板加工条件，在管板上划窝并钻底孔。完成后对每个孔桥之间的距离进行测量，在测量结束后对数据进行超差的计算，对比标准数值判断是否合格。此外，在铰孔后要对孔径进行测量，保证其在正常范围内。

（2）管板移位和摇臂钻偏离导致的误差：按照管板和折流板厚度的一般制作实验道具，并将道具进行焊接。之后将摇臂钻移动至最大偏离处，分别对A - A 中心位置的两端进行打孔，观察在两端作业时摇臂钻是否有上升的情况，如果有则说明管孔轴线不平行。除此之外，要对A - A 两端孔桥厚度的差值进行计算，便于之后用扩孔模进行修正。（具体操作可见于图a）图a 管板移位和摇臂钻偏离导致的误差实验。

2、加工准备

完成加工前的试验后，就要进行正式加工的准备工作。主要的内容有：机床的安装和试用、搭建水泥工作台并保证其平整度、准备冷却水池等。同时，要保证加工工人的专业水平达标，能够高效地操作机床。

3、特殊加工工艺

主要涉及的工艺有以下几种：Ⅰ对管板和折流板进行十字划线。Ⅱ在后管板上划窝。Ⅲ按照前管板、折流板、后管板的顺序进行装配，并保证后管板在整个管板的最上方。Ⅳ对不合格的支撑孔进行二次钻孔并拧上螺栓。Ⅴ将折流板外缘和后管板进行焊接。Ⅵ钻底孔并用定位销稳定孔模。Ⅶ使用铰孔模对底孔进行修正。Ⅷ以换热空孔为基准进行定位。Ⅸ再次对支撑孔进行检查和加工。

五、结束语

在工业生产如此重要的现代社会，保证生产的稳定性就是保证人民生活和国家发展的稳定。大型列管式换热器已经逐渐成为工业生产领域的必备设施，其加工质量直接影响到生产效率，而管板作为整个换热器中最重要的结构之一，其加工质量更是决定了整个换热器能否正常有效地工作。随着换热器的大型化生产，管板的加工也趋向于大型化，这对加工的工艺提出了更高的要求。本文着重探究了大型管板的制作流程和加工工艺，望本文内容对今后大型列管式换热器管板的加工有启示作用。

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