一、概述

隨著國內外對換熱器生產要求越來越高，在高溫、高壓、易燃、易爆及強腐蝕介質的工況條件下，對脹管的質量要求也越來越高，傳統落后的機械脹接工藝已不能滿足要求，為了減少換熱器管子和管板脹接部位的泄漏，消除換熱器與折流板之間的間隙，從根本上解決磨蝕、噪音以及管端焊縫的疲勞裂紋等問題，我公司于1996年在國內率先成功研發出液壓脹接技術，并迅速在石化系統得到了推廣應用。應用本技術可以對多種規格、多種材料的換熱器進行可靠的脹接，特別適用于對厚管板和大口徑管換熱器的脹接。用本技術制造的換熱器，脹接質量均勻可靠，無腐蝕、無污染，具有較長的使用壽命和較低的故障率，而且脹接操作簡單，脹接速度快，勞動強度非常低，極大縮短了制造或維修時間，減少設備的停產損失，具有很高的經濟效益。

目前，我公司所研發的液壓脹接技術已在石化、電力、鍋爐、核電、制冷等領域換熱器制造中得到了廣泛的應用，極大的提高了我國換熱器設備質量和生產效率。公司與中國石油及中國石化旗下化工機械企業、張家港化工機械股份公司等國內化工機械龍頭企業建立了長期的合作關系，Linda、THT、GEA等外資企業也選擇了與通明合作。我公司新研發的高壓液壓脹管機，關鍵部件采用進口元件，增壓迅速，系統穩定，脹接質量均勻可靠，用我公司產品制造的換熱器符合出口德國等歐美發達國家的質量標準要求。“通明”牌液壓脹管機經歷了近20年的市場考驗和公司的不斷努力改進。

二、技術原理

我公司研發的液壓脹接技術所用脹桿由高強度合金鋼芯桿和耐高壓進口彈性橡膠組成，一體化設計，不需使用密封件即可以承受超高壓力，使用方便，工作效率高，工作原理如圖所示，它是利用脹管機提供的高壓液壓壓力施加于耐高壓彈性橡膠體產生的徑向壓力將管子脹接于管板上，當超高液壓壓力通過高強度合金芯桿進入耐高壓彈性橡膠體時，耐高壓彈性橡膠體產生徑向壓力,該壓力足以使管子材料發生塑性變形,從而實現管子與管板間的脹接。

三、特點

1．可以對15-500mm厚度管板進行全厚度一次性均勻脹接；

2．數字化自動控制，脹接壓力可精確設定，操作簡單，脹接質量可靠；

3．液壓系統集成化設計，系統不漏油；

4．可以對內螺紋管或有縫焊接管進行脹接；

5．脹接后的換熱管殘余應力低，有效防止間隙腐蝕，不易受應力腐蝕；

6．換熱器脹接后軸向不拉長而稍有收縮，降低設備運行噪音；

7．對換熱管尺寸精度要求低，管子內孔誤差大，現場可適當調整；

8．脹接處無污染，先脹后焊不受影響；

9．可脹接銅、碳鋼、不銹鋼、雙相鋼、鈦合金、復合材料等；

10．操作手柄僅重1.5kg，單人可連續快速脹接；
11．耐高壓進口橡膠脹袋抗疲勞性強，平均使用壽命100次以上/支；

12．一體化設計的易損件—脹桿，更換簡單；

13．勞動強度低，生產效率高，每臺設備每班可脹接2000個以上管孔。

四、技術參數

五、脹接壓力計算及選取

根據管板管子材料及脹接幾何參數等實際狀況，可按下式計算脹接壓力：

1. 管子殘余接觸應力可由下式計算

Pc= (1-2C) Pi-σstlnkt (1)

其中C=1/{kt2(1-Ut)+1+Us+Et[(kt2-1)/Es(ks2-1)][1- Us+ ks2(1+ Us)]}

由上式可以看出，當管子與管板材料及管孔結構尺寸給定時，C為定值。

2.若f為管子外表面和管板孔之間的摩擦系數，[q]為許用拉脫力，，對于貼脹取[q]=2MPa,強度脹[q]=4MPa,殘余接觸應力應滿足

Pc≥[q]/f (2)

將上式代入式（1）中，可知脹接壓力許用值應滿足如下關系

[Pi] ≥{[q]/f+σstlnkt}/(1-2c) (3)

3.脹接壓力為管板內壁發生屈服時的壓力，即

Pimax=σstlnkt +σsplnks （4）

因此，脹接壓力的選取范圍為

σstlnkt +σsplnks≥[Pi] ≥{[q]/f+σstlnkt}/(1-2c) （5）

符號說明

Es、Et—管板、管子材料的彈性模量，Mpa；

σsp、σst—管板、管子材料的屈服應力，Mpa；

Us、Ut—管板、管子材料的泊松比；

C—管子與管板的材料與結構系數；

kt、ks管子、管板單管模型的徑比，kt=do/ di、ks=Do/ DI ；

常規管板和管子可參照我公司經過多年模擬試驗得出的脹接壓力參考值，當采用特殊規格換熱管時可以先理論計算，然后通過模擬試驗，確認其貼脹及強度脹的適宜壓力范圍，以保證脹接的可靠性。

強度脹需滿足開槽要求：槽寬8-10mm。因材質、批次、槽寬等不同，脹接壓力可根據試脹后檢查“凹陷”程度進行調整；
常規管板和換熱管液壓脹接壓力參考值(單位：Mpa)