换热器管板焊接变形原因分析

    换热器管板焊接变形原因分析

    在化工生产中，经常要求在各种不同的条 件下进行热量交换，换热为化工最基本的单元操作。换热器是化工厂中重要的化工设备之一，约占设备投资的20%~40%。换热器完好与否对化工生产影响巨大。我公司机修分厂每年需要制造和维修大批各种类型的换热器，以满足生产运行的需要。但在其制造及维修过程中时常会出现管板变形，造成密封面紧固不严的现象，使换热器无法正常运行，造成了一定的经济损失。后经分析研究，改进了加工工艺，较好地解决了管板焊接变形这一难题。

     1.变形原因分析    焊接后密封面变形多为不规则的波浪状，一般偏差为1~3mm，最大偏差为5mm。产生这 种变形的根本原因是构件在焊接过程中，温度分布极不均匀，焊缝处及焊缝的焊接侧为高温 区域，冷却后产生的收缩量大，而低温区域收缩量小，这种不平衡导致了管板形状的改变，形状 改变的大小与具体结构、焊缝的位置和焊缝本身的收缩量有关。

     1.1管束焊接时热输入不均匀导致的变形 在以往管束焊接的过程中，焊工操作时从一端向另一端顺序施焊，从而使管板局部受热严重，焊接区温度较高，待焊接区温度较低，这样由焊接引起的横向收缩变形和纵向收缩变形导致了管板的挠曲变形。

     2.管板与壳体焊接时引起的角变形 管板与壳体焊接时，由于焊缝的横向收缩导致了角变形，其变形量与板厚、焊缝尺寸和焊接线能量等有关，这是使密封面变形的主要因素。

     2.1当管板较薄、刚性比筒体小时，在横 向收缩应力作用下，较容易产生角变形。

     1.2.2当对接间隙、坡口角度、焊角尺寸过 大时，使得焊缝横截面积增大，所需焊接线能量 也随之增高，焊接线能量增加后，受热点的热膨 胀加剧，热膨胀的金属由于受到附近温度较低 区金属阻碍面的挤压，产生压缩并发生塑性变 形。同时由于焊接面的温度高于背面，焊接面产 生的压缩塑性变形大于背面，有时背面甚至在 弯矩作用下可能产生拉伸塑性变形，因此在冷 却后会发生较大的角变形。