钛换热器中换热管与管板的焊接工艺分析

    在钛换热器中换热管和管板是换热器管程和壳程之间的屏障，换热管与管板之间的连接结构和连接质量决定了换热器的质量优劣和使用寿命，是换热器制造过程中相当重要的一个环节。

    大多数换热器的破坏及失效都发生在换热管与管板的连接部位，其连接接头的质量也直接影响着化工设备及装置的安全稳定性，因此对于管壳式换热器中换热管与管板的连接工艺就成为了换热器制造质量保持体系中关键的控制环节。目前在换热器制造过程中，换热管与管板的连接主要有：焊接、胀接、胀接加焊接以及胶接加胀接等方法。

    换热管与管板采用焊接连接时，由于对管板加工要求较低，制造工艺简单，有较好的密封性，并且焊接、外观检查、维修都很方便，是目前钛换热器中换热管与管板连接应用较为广泛的一种连接方法。在采用焊接连接时，有保持焊接接头密封性及抗拉脱强度的强度焊和只保障换热管和管板连接密封性的密封焊。对于强度焊其使用性能有所限制，只适用于振动较小和无间隙腐蚀的场合。

    采用焊接连接时，换热管间距离不能太近，否则受热影响，焊缝质量不易得到保障，同时管端应留有一定的距离，以利于减少相互之间的焊接应力。换热管伸出管板的长度要满足规定的要求，以保持其承载能力。在焊接方法上，根据换热管和管板的材质可以采用焊条电弧焊、TIG焊、CO2焊等方法进行焊接。对于换热管与管板间连接要求高的钛换热器，如设计压力大、设计温度高、温度变化大，以及承受交变载荷的换热器、薄管板换热器等宜采用TIG焊。

    常规的焊接连接方法，由于管子与管板孔之间存在间隙，易产生间隙腐蚀和过热，并且焊接接头处产生的热应力也可能造成应力腐蚀和破坏，这些都会使换热器失效。目前在国内核工业、电力工业等行业使用的换热器中，换热管与管板的连接已开始使用内孔焊接技术，这种连接方法将换热管与管板的端部焊接改为管束内孔焊接，采用全熔透形式，消除了端部焊的缝隙，增进了抗间隙腐蚀和抗应力腐蚀的能力。

    其抗振动疲劳强度高，能承受高温、高压，焊接接头的力学性能较好；对接头可进行内部无损探伤，焊缝内部质量可得到控制，增加了焊缝的稳定性。但内孔焊接技术装配较难，对焊接技术要求高，制造和检验复杂，并且制造成本相对较高。随着钛换热器向高温、高压和大类型化发展，对其制造质量要求越来越高，内孔焊接技术将会得到越加广泛的应用。