复合管换热器的制造工艺围绕复合管管束制备、管板与管束连接、壳体组装和成品检测四大核心环节展开,每个环节都有严格的工艺标准,以保障设备的换热效率和使用寿命。具体如下:
一、 核心环节:复合管管束制备工艺
复合管是换热器的核心传热元件,其基层与复层的结合质量直接决定设备性能,主流制备工艺分为以下 3 类:
爆炸复合工艺
原理:利用炸药爆炸产生的高压冲击波,使复层金属(如不锈钢、钛合金)瞬间塑性变形,与基层金属(碳钢、低合金钢)表面发生原子级结合。
流程:基层管与复层管同轴装配→预留间隙填充惰性气体→外围布设炸药→可控引爆→后续整形、退火处理。
优势:结合强度高(≥210MPa)、界面无杂质、耐温耐压性能好,适用于厚壁复合管及钛、镍基合金等难变形金属。
应用场景:高温高压、强腐蚀工况(如化工酸碱换热、电力脱硫废水换热)。
热轧复合工艺
原理:将基层与复层金属坯料焊接成复合坯,在高温(1000~1200℃)高压下轧制,通过塑性变形实现两层金 属的冶金结合。
流程:复合坯制备→加热炉升温→热轧定径→在线固溶退火→矫直、切割。
优势:生产效率高、成本低,适合大批量薄壁复合管制造,管径和壁厚规格灵活。
局限性:不适用于热膨胀系数差异过大的金属组合,避免轧制过程中分层。
堆焊复合工艺
原理:在基层钢管内壁,通过自动堆焊设备熔敷一层耐腐蚀合金(如不锈钢、哈氏合金),形成冶金结合的复层。
流程:基层管内壁预处理(除锈、脱脂)→氩弧堆焊 / 埋弧堆焊→焊后热处理→内壁打磨抛光。
优势:复层厚度可控(0.5~5mm),可针对特定介质定制堆焊材质,适合大口径厚壁管制备。
注意事项:需严格控制堆焊参数,防止出现气孔、裂纹,保证复层均匀性。
二、 管板与管束的连接工艺
管板是固定管束的关键部件,需保证管程与壳程介质不串流,主流连接工艺有 2 种:
胀接工艺
原理:利用胀管器对穿入管板孔的复合管端部施加压力,使管子塑性变形,与管板孔壁紧密贴合,形成密封和机 械连接。
分类:液压胀接(精度高、受力均匀,适合薄壁管)、机械胀接(操作简单,适合厚壁管)。
优势:无焊接热影响区,避免复合管复层焊接开裂,适用于低温低压工况。
局限性:密封性能受温度和压力波动影响,高温高压工况需搭配焊接使用。
胀焊并用工艺
原理:先胀接保证管束与管板的同轴度和接触面积,再对管口进行焊接密封,兼顾机械强度和密封性能。
流程:管束穿管→液压胀接→管口氩弧焊焊接→焊后探伤检测。
应用场景:高温高压、强腐蚀工况(如核电、石油炼化领域的换热器),是目前工业级复合管换热器的主流连接方式。
三、 壳体组装与整体成型工艺
管箱与管板组装:管箱采用法兰连接或焊接结构,内壁需衬贴与复合管匹配的耐腐蚀金属层,组装后进行气密性试验。
壳体与折流板安装:壳体内按设计间距安装弓形或圆盘 - 环形折流板,引导壳程流体湍流流动,强化换热;折流板与管束的间隙需严格控制,避免流体短路。
整体焊接与热处理:壳体各部件焊接完成后,进行整体退火处理,消除焊接应力,防止设备运行中变形或开裂。
四、 成品检测工艺(关键质量控制环节)
复合管界面检测:采用超声波探伤(UT)检测基层与复层的结合率,结合率需≥99%,杜绝分层缺陷。
密封性检测:管程、壳程分别进行水压试验或气密性试验,压力为设计压力的 1.25~1.5 倍,保压无泄漏为合格。
换热性能测试:通过冷热流体模拟工况,检测设备的换热系数、压降等参数,确保满足设计要求。
根据用户的实际情况,按照用户的要求进行设计加工,快速为客户提供复合管换热器产品方案。