خمسة هياكل توصيل بين الأنابيب الفولاذية وألواح أنابيب المبادلات الحرارية

خمسة هياكل توصيل بين الأنابيب الفولاذية وألواح أنابيب المبادلات الحرارية. يعد الاتصال بين الأنابيب الفولاذية وألواح الأنابيب جزءًا هيكليًا مهمًا نسبيًا في تصميم المبادلات الحرارية ذات الغلاف والأنبوب. لا يتطلب الأمر قدرًا كبيرًا من أعمال المعالجة فحسب، بل يتطلب أيضًا أن يكون كل اتصال قيد التشغيل لضمان عدم تسرب الوسط وقدرته على تحمل الضغط المتوسط.

هناك ثلاثة أنواع رئيسية من هياكل التوصيل بين الأنابيب الفولاذية وألواح الأنابيب:
(1) التوسع
(2) اللحام
(3) لحام التوسع.
بالإضافة إلى الخصائص المتأصلة في هذه الهياكل، فإن هذه الأشكال لها علاقة معينة بظروف الإنتاج وتقنيات التشغيل أثناء المعالجة.

01 التوسع
عندما لا يسبب تسرب الوسط بين غلاف الأنبوب عواقب سلبية، يكون هيكل التمدد بسيطًا والأنبوب الفولاذي سهل الإصلاح. نظرًا لأن نهاية أنبوب التمدد تنتج تشوهًا بلاستيكيًا أثناء التمدد، فهناك إجهاد متبقي. مع ارتفاع درجة الحرارة، يختفي الضغط المتبقي تدريجيًا، مما يقلل من تأثير الختم والربط في نهاية الأنبوب. ولذلك، فإن هيكل التوسع هذا يخضع لقيود معينة على الضغط ودرجة الحرارة. بشكل عام، الضغط المطبق P0≥4MPa. وتختلف درجة الحرارة الحدية التي يختفي عندها الضغط المتبقي عند نهاية الأنبوب باختلاف المادة. بالنسبة للفولاذ الكربوني والفولاذ المنخفض السبائك، عندما لا يكون ضغط التشغيل مرتفعًا، يمكن أن تصل درجة حرارة التشغيل إلى 300 درجة مئوية. لتحسين جودة التمدد، يجب أن تكون صلابة مادة صفائح الأنبوب أعلى من صلابة نهاية الأنبوب الفولاذي، لضمان قوة التمدد والضيق. إن خشونة سطح المفصل وحجم المسام بين فتحة الأنبوب والأنبوب الفولاذي لها أيضًا تأثير معين على جودة التمدد. إذا كان سطح المفصل خشنًا، فإنه يمكن أن ينتج قوة احتكاك كبيرة، وليس من السهل سحبه بعد التمدد. إذا كانت ناعمة للغاية، فمن السهل سحبها، ولكن ليس من السهل تسريبها. متطلبات الخشونة العامة هي Ra12.5. لضمان عدم وجود تسرب على سطح المفصل، لا يسمح بوجود علامات أخدود طولية على سطح المفصل.

هناك نوعان من فتحات الأنبوب: الثقوب الملساء والثقوب ذات الأخاديد الحلقية. ويرتبط شكل ثقب الأنبوب بقوة التمدد. عندما تكون قوة السحب على فم التمدد صغيرة، يمكن استخدام ثقب أملس، وعندما تكون قوة السحب كبيرة، يمكن استخدام هيكل ذو أخاديد حلقية. يتم استخدام هيكل فتحة الضوء للمبادلات الحرارية ذات خصائص المواد الأفضل. عمق التمدد هو سمك لوح الأنبوب ناقص 3 مم. عندما يكون سمك صفيحة الأنبوب أكبر من 50 مم، يكون عمق التمدد e بشكل عام 50 مم، وتبرز نهاية الأنبوب 2-3 مم. عند التوسيع، يتم توسيع نهاية الأنبوب إلى مخروط. بسبب تأثير التشفيه، يمكن دمج الأنبوب الفولاذي ولوحة الأنبوب بشكل أكثر قوة، وتكون القدرة على مقاومة السحب أعلى. عندما تتعرض حزمة الأنبوب لضغط الضغط، لا يتم اعتماد هيكل التشفيه. إن الغرض من حفر فتحة الأنبوب يشبه تشفيه فم الأنبوب، والذي يهدف بشكل أساسي إلى تحسين مقاومة السحب وتعزيز الختم. شكله الهيكلي هو فتح أخدود حلقي صغير في فتحة الأنبوب. عمق الأخدود بشكل عام هو 0.4 ~ 0.5 مم. عند توسيع الأنبوب، يتم ضغط مادة الأنبوب الفولاذي في الأخدود، لذلك ليس من السهل أن يتسرب الوسط. يعتمد عدد الأخاديد الموجودة في فتحة الأنبوب على سمك صفيحة الأنبوب. عندما تكون صفيحة الأنبوب أقل من 30 مم، يتم فتح أخدود واحد، وعندما يكون سمك صفيحة الأنبوب ≥30 مم، يتم فتح أخاديد. يتم تحديد عمق التمدد بالتمدد الكامل أو عدم التمدد. عندما تتبنى صفيحة الأنبوب التمدد غير الكامل عندما يكون سمك صفيحة الأنبوب أكبر من 50 مم، فإن عمق التمدد لا يزال 50 مم. لوح الأنبوب عبارة عن لوح فولاذي مركب، ويتم تقسيم موضع الفتحة إلى حالتين. عندما يكون الطلاء رقيقًا، يكون موضع الفتحة على الطبقة الأساسية. إذا كان الطلاء سميكًا، يمكن فتح فتحة على الطبقة المركبة، لكن لا يسمح بفتح الفتحة بين الطلاء والطبقة الأساسية.

02 لحام الأنابيب الفولاذية الملحومة وصفائح الأنابيب
حاليا، يتم استخدامه على نطاق واسع. نظرًا لأن فتحات الأنبوب لا تحتاج إلى شق، ومتطلبات الخشونة لفتحات الأنبوب ليست عالية، فإن نهايات الأنابيب الفولاذية لا تحتاج إلى التلدين والتلميع، وبالتالي فإن التصنيع والمعالجة بسيطان. يتمتع الهيكل الملحوم بقوة عالية ومقاومة قوية للسحب. عندما يتسرب الجزء الملحوم، يمكن إصلاحه. إذا كانت الأنابيب الفولاذية بحاجة إلى الاستبدال، فيمكن استخدام أداة خاصة لتفكيك الأنابيب الملحومة المتسربة، وهي أكثر ملاءمة من تفكيك الأنابيب الموسعة. يجب ألا يقل قسم القص للحام بين الأنبوب الفولاذي وصفيحة الأنبوب عن 1.25 مرة قسم الأنبوب الفولاذي.

تعتمد الأنابيب وصفائح الأنابيب المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ عمومًا هياكل اللحام، بغض النظر عن الضغط ودرجة الحرارة. لتجنب ركود السوائل على صفيحة الأنبوب بعد الوقوف، والتعويض عن الوضع الخاص لفقد الضغط عند مدخل الأنبوب الفولاذي، وتقليل مقاومة فتحة الأنبوب، يمكن تقليص الأنبوب الفولاذي إلى موضع معين داخل صفيحة الأنبوب ثقب، ولكن هذا الهيكل لديه متطلبات تكنولوجيا لحام عالية، ويتطلب بشكل عام آلة لحام قوس الأرجون الأوتوماتيكية لضمان الجودة. من السهل سد فتحة الأنبوب أثناء اللحام، خاصة بالنسبة للأنابيب الفولاذية ذات القطر الصغير، لذلك يجب الانتباه أثناء اللحام. في بعض الأحيان، لتقليل إجهاد اللحام، يمكن تشكيل سطح أخدود مقعر لأسفل عند فتحة صفيحة الأنبوب. يستخدم هذا الهيكل بشكل عام في لحام صفائح الفولاذ المقاوم للصدأ والأنابيب. إن الحفر حول فتحة الأنبوب أمر مزعج ويتطلب عمالة كثيفة. تمت إزالة الأخدود في البناء الحالي.

03 تركيبة اللحام المتمدد
بالنسبة للضغط العالي، أو النفاذية القوية، أو الوسائط المسببة للتآكل على جانب واحد، لضمان أن التسرب لا يلوث المادة على الجانب الآخر، فإن هذا يتطلب أن يكون الاتصال بين الأنابيب الفولاذية وصفيحة الأنبوب مانعًا للتسرب، أو لتجنب ذلك تأثير الاهتزاز على اللحام أثناء الشحن والتشغيل، أو لتجنب احتمالية تآكل الشقوق، وما إلى ذلك. من منظور تكنولوجيا المعالجة، فإن هيكل تركيبة اللحام التمدد له عدة أشكال، مثل التمدد قبل اللحام، واللحام قبل التمدد، اللحام بعد التمدد، والتمدد بعد اللحام.

التوسيع قبل اللحام، توسيع الأنبوب قبل اللحام يمكن أن يحسن مقاومة التعب للحام لأن جدار الأنبوب قريب من جدار فتحة لوحة الأنبوب بعد التمدد، مما يمكن أن يمنع التشققات أثناء اللحام. ومع ذلك، عند توسيع الأنبوب، يدخل زيت التشحيم إلى فجوة المفصل بسبب استخدام زيت التشحيم. توجد بقع الزيت المتبقية ويتم تسخين الهواء الموجود في الفجوة وتغويزه. أثناء عملية لحام المفصل، يتولد الغاز تحت تأثير درجة الحرارة العالية ويتسرب من سطح اللحام، مما يتسبب في حدوث مسام في اللحام، مما يؤثر بشكل خطير على جودة اللحام. لذلك، يجب تنظيف بقع الزيت المتبقية قبل اللحام.
اللحام قبل التمدد: يمكن التخلص من الظاهرة المذكورة أعلاه عن طريق اللحام قبل التمدد، لكن اللحام قبل التمدد قد يسبب تشققات في اللحام أثناء التمدد. لمنع هذه الظاهرة، بالإضافة إلى التشغيل الدقيق والتحكم المناسب أثناء التمدد، يجب اعتبار المسافة بين نهاية الأنبوب، أي الأخدود الأول وسطح لوح الأنبوب أكبر، حوالي 16 مم، ويجب عدم إجراء التوسيع داخل نطاق من 10 إلى 12 ملم من سطح لوح الأنبوب لتجنب تلف اللحام أثناء التمدد. وميزة اللحام أولا ومن ثم التوسيع هو أنه ليست هناك حاجة لتنظيف بقايا الزيت بعد التمدد، ولكن يشترط أن يكون وضع التمدد أثناء التمدد بعد اللحام عاليا، ويجب التأكد من عدم تنفيذ التمدد في نطاق من 10 إلى 12 ملم، وإلا فمن السهل إتلاف اللحام.
قم بالتوسيع أولاً ثم اللحام أو اللحام أولاً ثم التوسع. بالنسبة لجزء اللحام، هناك نوعان من أشكال اللحام: لحام الختم واللحام القوي. بالنسبة لجزء التوسيع، هناك توسعة القوة وتوسعة الالتصاق. على سبيل المثال، الهيكل المدمج مع لحام التمدد والختم هو أن التمدد يتحمل القوة، بينما يضمن لحام الختم الختم. يبلغ ارتفاع لحام الختم بشكل عام من 1 إلى 2 مم، وهو ما لن يؤثر على قوة التمدد، ولكن يجب تنظيف بقع الزيت عند المفصل أثناء اللحام. هيكل قوة اللحام والتمدد (الالتصاق والتمدد) هو تحمل القوة عن طريق اللحام، والغرض من الالتصاق والتمدد هو فقط إزالة الفجوة بين الأنابيب الفولاذية وصفيحة الأنبوب لمنع تآكل الفجوة بسبب التآكل وسائط.
التمدد والتمدد بعد اللحام: التمدد والتمدد بعد اللحام مناسب بشكل عام لمعدات التبادل الحراري ذات الضغط العالي. جزء اللحام هو تقوية لحام الختم، وارتفاع خصر اللحام 2.8 مم. جزء التوسع يتحمل القوة. عندما يفشل التمدد، يمكن لحام الختم المعزز أن يتحمل القوة. جزء الالتصاق والتوسع هو القضاء على تآكل الفجوة.

تحت أي ظروف يعتمد هيكل اللحام والتمدد اللحام أولاً ثم التمدد أو التمدد الأول ثم اللحام؟ لا يوجد تنظيم موحد في الوقت الحاضر، ولكن يفضل بشكل عام اللحام أولاً ثم التوسع. في الوقت الحاضر، نظرًا لاختلاف تكنولوجيا المعالجة وظروف المعدات لكل مصنع، فقد اعتادوا جميعًا على طريقة الإنتاج في هذا المصنع.

04 لحام الثقب الداخلي لحام الثقب الداخلي
يشكل ثقب الأنبوب هيكلًا بعقبًا على جانب الصدفة. يحتاج أنبوب التبادل الحراري إلى معدات لحام خاصة من أجل لحامه. لحام الثقب الداخلي هو شكل من أشكال اللحام التناكبي بين لوح الأنبوب وأنبوب التبادل الحراري بعد المعالجة. مطلوب معدات خاصة لاختراق مسدس اللحام من فتحة الأنبوب على جانب صفيحة الأنبوب إلى اللحام من أجل اللحام (من مفصل التقاطع الأصلي إلى المفصل التناكبي)، مما يعمل على تحسين حالة الضغط عند الاتصال بين أنبوب التبادل الحراري وأنبوب التبادل الحراري ورقة الأنبوب ويقلل بشكل كبير من إجهاد الحافة. إنه عملي جدًا للمبادلات الحرارية التي تحتوي على تآكل الإجهاد أو وسائط تآكل الفجوة. ومع ذلك، يتطلب لحام الثقب الداخلي مستوى عاليًا من تكنولوجيا اللحام وهو أمر صعب. في حالة حدوث عيوب في اللحام، لا يمكن إصلاحها، مما يؤدي إلى تفكيك المبادل الحراري بالكامل. لضمان اللحام المؤهل، يجب إجراء اللحام والاختبار بشكل صارم وفقًا لمعلمات عملية البناء.

05 التوسع المتفجر
يتم استخدام طريقة التمدد الانفجاري لتوصيل الأنابيب الفولاذية وألواح الأنابيب. وقد بدأ استخدامه في الخارج. وهذه عملية جديدة تم تطويرها في السنوات الأخيرة. نظرًا لاستخدام التمدد الانفجاري بالإضافة إلى لحام الختم أو طرق اللحام القوية، فإن قوة التوصيل ليست عالية فحسب، بل يتم أيضًا تحسين كفاءة التمدد بشكل كبير. لا حاجة إلى زيت تشحيم أثناء التمدد الانفجاري، ولا يوجد بقع زيت على طرف الأنبوب، وهو أمر مفيد جدًا للحام بعد التمدد. تستخدم وصلة التمدد المتفجرة المتفجرات لتشويه الجزء الداخلي من الأنبوب تحت تأثير موجات صدمة الغاز عالية الضغط في وقت قصير جدًا بحيث يتم تثبيت الأنبوب بقوة بفتحة صفيحة الأنبوب. إن وصلة التمدد المتفجرة مناسبة لتمديد الأنابيب ذات الجدران الرقيقة، والأنابيب ذات الجدران السميكة ذات القطر الصغير، وألواح الأنابيب السميكة. تتمثل مزايا وصلات التمدد المتفجرة في مقاومة السحب العالية والاستطالة المحورية الصغيرة وتشوه الأنابيب الفولاذية. عندما تتسرب نهاية الأنبوب الفولاذي ولا يمكن إصلاحه عن طريق التمدد الميكانيكي، يتم استخدام وصلة تمدد متفجرة للإصلاح.