換熱器管板焊接變形原因分析

    在化工生產(chǎn)中，經(jīng)常要求在各種不同的條 件下進(jìn)行熱量交換，換熱為化工最基本的單元操作。換熱器是化工廠中重要的化工設(shè)備之一，約占設(shè)備投資的20%~40%。換熱器完好與否對化工生產(chǎn)影響巨大。我公司機(jī)修分廠每年需要制造和維修大批各種類型的換熱器，以滿足生產(chǎn)運(yùn)行的需要。但在其制造及維修過程中時(shí)常會(huì)出現(xiàn)管板變形，造成密封面緊固不嚴(yán)的現(xiàn)象，使換熱器無法正常運(yùn)行，造成了一定的經(jīng)濟(jì)損失。后經(jīng)分析研究，改進(jìn)了加工工藝，較好地解決了管板焊接變形這一難題。

     1.變形原因分析    焊接后密封面變形多為不規(guī)則的波浪狀，一般偏差為1~3mm，最大偏差為5mm。產(chǎn)生這 種變形的根本原因是構(gòu)件在焊接過程中，溫度分布極不均勻，焊縫處及焊縫的焊接側(cè)為高溫 區(qū)域，冷卻后產(chǎn)生的收縮量大，而低溫區(qū)域收縮量小，這種不平衡導(dǎo)致了管板形狀的改變，形狀 改變的大小與具體結(jié)構(gòu)、焊縫的位置和焊縫本身的收縮量有關(guān)。

     1.1管束焊接時(shí)熱輸入不均勻?qū)е碌淖冃?在以往管束焊接的過程中，焊工操作時(shí)從一端向另一端順序施焊，從而使管板局部受熱嚴(yán)重，焊接區(qū)溫度較高，待焊接區(qū)溫度較低，這樣由焊接引起的橫向收縮變形和縱向收縮變形導(dǎo)致了管板的撓曲變形。

     2.管板與殼體焊接時(shí)引起的角變形 管板與殼體焊接時(shí)，由于焊縫的橫向收縮導(dǎo)致了角變形，其變形量與板厚、焊縫尺寸和焊接線能量等有關(guān)，這是使密封面變形的主要因素。

     2.1當(dāng)管板較薄、剛性比筒體小時(shí)，在橫 向收縮應(yīng)力作用下，較容易產(chǎn)生角變形。

     1.2.2當(dāng)對接間隙、坡口角度、焊角尺寸過 大時(shí)，使得焊縫橫截面積增大，所需焊接線能量 也隨之增高，焊接線能量增加后，受熱點(diǎn)的熱膨 脹加劇，熱膨脹的金屬由于受到附近溫度較低 區(qū)金屬阻礙面的擠壓，產(chǎn)生壓縮并發(fā)生塑性變 形。同時(shí)由于焊接面的溫度高于背面，焊接面產(chǎn) 生的壓縮塑性變形大于背面，有時(shí)背面甚至在 彎矩作用下可能產(chǎn)生拉伸塑性變形，因此在冷 卻后會(huì)發(fā)生較大的角變形。