在工業(yè)領(lǐng)域，列管式換熱器的作用可以滲透到生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)，是不可或缺的生產(chǎn)要素之一。列管式換熱器得益于其較低的加工成本和較低的加工難度，已經(jīng)廣泛運用于各個工廠的生產(chǎn)中，隨著科技技術(shù)的進(jìn)步，其工學(xué)結(jié)構(gòu)和工作效率已經(jīng)達(dá)到了較穩(wěn)定的水平。

但是，隨著發(fā)展的需要和工業(yè)生產(chǎn)線的擴(kuò)大，小中型的列管式換熱器已經(jīng)不能滿足需求，大型的換熱器逐漸成為生產(chǎn)主流。而大型換熱器對于加工工藝和加工成本的要求是較高的，在這之中，管板的制造成本是占最大比例的。文本就列管式換熱器管板的加工特點進(jìn)行介紹和分析。

一、管板的結(jié)構(gòu)特點和加工要求

鈦換熱器的管板位于加熱器的前后面，部分管板可包裹到側(cè)面。大型管板的直徑約為6000mm，厚度一般大于35mm，并且配有厚度約為20mm的弓形折流板。整個換熱器的管孔呈現(xiàn)出三角形的排列特點，且孔徑大約為55mm。大型列管式換熱器的管控較多，一般來說管孔大于4000個，管控之間留有一定的距離。在制作管板的時候，最需要注意的就是保證管板、折流板和管孔三點一線。大型換熱器的管板加工要求較高，孔橋的加工指標(biāo)誤差不得超過2% ，對前后管板的平整度的要求是不得有超過6mm的凹凸。除此之外，對管孔粗糙度、材料等都有相應(yīng)的要求。

二、管板加工方法的選擇

目前對于管板的加工主要有三種方式，分別是劃線加工、鉆磨加工和機(jī)床加工，其中劃線加工和鉆模加工是我國工業(yè)領(lǐng)域常用的兩種方式。

但是，這些方法只適用于中小型管板加工，在管板加工趨于大型化的今天，這些方法顯然不能夠滿足生產(chǎn)需求。除此之外，上述的幾種方法加工難度較高，對于工人的技術(shù)水平也較高，不適合大型大量的生產(chǎn)。所以，對于大型換熱器的管板的加工，一定要根據(jù)現(xiàn)場的條件，根據(jù)管孔排列和材料材質(zhì)的特點進(jìn)行調(diào)整，具體方法見下文。

三、加工所需的工作設(shè)備

加工管板時首先要保證的就是穩(wěn)定的水泥工作臺，相較于鋼制工作臺，水泥工作臺的造價低，結(jié)構(gòu)也較為穩(wěn)定，且能夠耐受一定的高溫，這些條件絕對滿足大型管板的制造。同時，要設(shè)施保護(hù)架和水池。保護(hù)架的作用：一是保護(hù)工作人員；二是保護(hù)管板，避免其因沖撞變形。水池的主要作用是給切割刀片降溫和潤滑，由于大型官辦的工程量較大，相較于潤滑油，水是更優(yōu)的潤滑劑選擇。

除了上述兩種必備設(shè)備之外，用于大型管板加工的特需裝備還有以下幾種：

1、專用鉆頭

加工時，要先在管板和折流板上進(jìn)行十字劃線，并以十字線為基準(zhǔn)進(jìn)行各部件的對齊和安裝，在安裝完成后，再進(jìn)行鉆孔工作。由于大型管板的管孔孔徑較大，直接鉆孔會導(dǎo)致管腔的傾斜和破壞，所以講究“小孔擴(kuò)大”。意思就是：先鉆處底孔，在對底孔進(jìn)行擴(kuò)孔處理。這樣一來就可以有效避免管孔的損傷。而這一步工作最需要注意的就是鉆頭的選用。所謂的“專用鉆頭”其實是根據(jù)管板的實際情況進(jìn)行的鉆頭選擇，在選擇鉆頭時要根據(jù)管孔直徑、孔橋超差等一系列數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇。要保證不損傷管板的同時，高效地完成作業(yè)。

2、可調(diào)式刮刀

在實際操作中，管板管口參差不齊的坡口往往會成為加工的難題。破口較深時易導(dǎo)致焊接時應(yīng)力的增加，而破口較小時又易導(dǎo)致焊接不夠牢固的情況發(fā)生。所以，為了保證管口的焊接合格以及換熱器的正常工作，一定要選用可調(diào)式的坡口刮刀。經(jīng)過刮刀處理后，各管口的坡口深淺一致，利于焊接工作的開展。

3、擴(kuò)孔模

在鉆孔和擴(kuò)孔過程中，如果鉆頭定位不良，甚至發(fā)生偏移時，會導(dǎo)致軸向切力不均，從而增大孔橋的超差，最終會導(dǎo)致整個管板的固定不良。擴(kuò)孔模可以有效解決此類問題。擴(kuò)孔模是使用在鉆頭上的模具，起主要作用是強(qiáng)化鉆頭的定位和導(dǎo)向步驟，除此之外還有增加鉆頭剛性的功能。擴(kuò)孔模一般使用在鉆床距管板較遠(yuǎn)的情況下，它能夠在很大程度上修正誤差和偏角，使鉆頭作業(yè)的位置更加精準(zhǔn)。但是，擴(kuò)孔模的使用終歸是補(bǔ)漏之策，為了降低加工成本，工作人員在準(zhǔn)備階段就應(yīng)該將鉆頭和管板的位置安排到位。

4、劃窩模及定位銷

在換熱器工作的過程中，前管板的負(fù)荷較高，負(fù)荷主要來源于工作中產(chǎn)生的高熱。所以，為了保證換熱器的性能正常，一般不選用前管板進(jìn)行劃窩。而后管板在運轉(zhuǎn)過程中承受的溫度相對較低，所以有限選用后管板劃窩，以保證管板和折流板之間的連接緊密而準(zhǔn)確。

劃窩模要根據(jù)實際情況進(jìn)行計算后進(jìn)行試驗，再經(jīng)過修正和調(diào)整后進(jìn)行正式地劃窩，劃窩的位置將直接決定整個換熱器的結(jié)構(gòu)是否足夠穩(wěn)定。除此之外需要提及的就是定位銷，定位銷是決定劃窩模精度的重要因素之一。定位銷又分為圓形和無間隙型兩種，其中無間隙型定位銷能夠大大減小工學(xué)誤差，從而使各部件的連接更為合理和穩(wěn)定，增加換熱器使用壽命。

四、加工的環(huán)節(jié)和內(nèi)容

1、模擬階段

大型管板的加工要求較高，其過程和工藝要求都較為復(fù)雜，為了保證正式加工時管板的質(zhì)量可以得到保障，合理的模擬實驗是必不可少的。具體的實驗材料要根據(jù)施工現(xiàn)場的條件選擇。實驗的主要內(nèi)容如下：

（1）孔橋的超差測量：根據(jù)管板加工條件，在管板上劃窩并鉆底孔。完成后對每個孔橋之間的距離進(jìn)行測量，在測量結(jié)束后對數(shù)據(jù)進(jìn)行超差的計算，對比標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值判斷是否合格。此外，在鉸孔后要對孔徑進(jìn)行測量，保證其在正常范圍內(nèi)。

（2）管板移位和搖臂鉆偏離導(dǎo)致的誤差：按照管板和折流板厚度的一般制作實驗道具，并將道具進(jìn)行焊接。之后將搖臂鉆移動至最大偏離處，分別對A - A 中心位置的兩端進(jìn)行打孔，觀察在兩端作業(yè)時搖臂鉆是否有上升的情況，如果有則說明管孔軸線不平行。除此之外，要對A - A 兩端孔橋厚度的差值進(jìn)行計算，便于之后用擴(kuò)孔模進(jìn)行修正。（具體操作可見于圖a）圖a 管板移位和搖臂鉆偏離導(dǎo)致的誤差實驗。

2、加工準(zhǔn)備

完成加工前的試驗后，就要進(jìn)行正式加工的準(zhǔn)備工作。主要的內(nèi)容有：機(jī)床的安裝和試用、搭建水泥工作臺并保證其平整度、準(zhǔn)備冷卻水池等。同時，要保證加工工人的專業(yè)水平達(dá)標(biāo)，能夠高效地操作機(jī)床。

3、特殊加工工藝

主要涉及的工藝有以下幾種：Ⅰ對管板和折流板進(jìn)行十字劃線。Ⅱ在后管板上劃窩。Ⅲ按照前管板、折流板、后管板的順序進(jìn)行裝配，并保證后管板在整個管板的最上方。Ⅳ對不合格的支撐孔進(jìn)行二次鉆孔并擰上螺栓。Ⅴ將折流板外緣和后管板進(jìn)行焊接。Ⅵ鉆底孔并用定位銷穩(wěn)定孔模。Ⅶ使用鉸孔模對底孔進(jìn)行修正。Ⅷ以換熱空孔為基準(zhǔn)進(jìn)行定位。Ⅸ再次對支撐孔進(jìn)行檢查和加工。

五、結(jié)束語

在工業(yè)生產(chǎn)如此重要的現(xiàn)代社會，保證生產(chǎn)的穩(wěn)定性就是保證人民生活和國家發(fā)展的穩(wěn)定。大型列管式換熱器已經(jīng)逐漸成為工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的必備設(shè)施，其加工質(zhì)量直接影響到生產(chǎn)效率，而管板作為整個換熱器中最重要的結(jié)構(gòu)之一，其加工質(zhì)量更是決定了整個換熱器能否正常有效地工作。隨著換熱器的大型化生產(chǎn)，管板的加工也趨向于大型化，這對加工的工藝提出了更高的要求。本文著重探究了大型管板的制作流程和加工工藝，望本文內(nèi)容對今后大型列管式換熱器管板的加工有啟示作用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李天琪,翁宇,李安榮,楊冬蓮.大型固定管板式壓力容器管板孔群加工及精度控制[C].以創(chuàng)新驅(qū)動為引領(lǐng)，加快“中國制造2025”戰(zhàn)略實施研討會暨2016年第六屆全國地方機(jī)械工程學(xué)會學(xué)術(shù)年會.2016.

[2] 朱小峰,劉仍禮,錢圓,陳燕.列管式石墨換熱器失效原因及改進(jìn)[J].化工管理,2014(33):90+92.

[3] 劉同增.大型列管式干燥機(jī)換熱管與管板的連接方式探討[J].山東化工,2017(07):148-149.

[4] 高智宇.列管式換熱器中管板與換熱管束脹焊結(jié)合連接工藝分析[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品,2017(17)

相關(guān)鏈接