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摘 要 管制管板的连接尤其是以胀接为主的失效泄漏是管壳式换热器失效的主要原因之一。本文主要对换热器当中的问题进行探讨，找出机械胀接与换热器之间存在的问题，并且提出合理的解决方法来化解当中的问题。
关键词 换热器制造；满足胀管率；机械胀接试验
中图分类号：TK172 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2015）02-0059-01
到目前为主，国内对换热器的胀管质量研究文件还是比较少，没有合理的处理方式来对换热器当中的胀管进行控制，使得胀管当中的问题不能快速的解决。胀管的质量主要使用密封的强度与拉脱的强度来作为指标，两者的指标能够对胀管产生巨大的影响。本文主要从换热胀管当中存在的问题出发，根据试验的实际情况，提出解决的方法并且加以验证。
1 试验情况
1）试验的材料。
控制管子的材质与规格，胀管前端热处理方式、预处理以及产品型号，都应该是出自于统一包装当中。模拟管板的材料、孔径大小以及孔内是否有割槽以及割槽的大小、管控排列的方式以及管孔之间的距离，都应该和实验之前图纸上的大小一样。在多次的试验当中必须使用相同的模板，如果管孔的排练方式较小并且呈正方形，那么就应该使用矩形模拟管板。为了方便试验以及之后数据的对比，通常都会在管板周围的孔内两端开出大小为10 mm的螺孔，并且还可以用做水密试验。
2）试验的设备。
由于试验的时间会有数年之久，并且厂内有多个生产厂房，各个车间生产的时候只能使用本车间的胀管机，为了保证试验的具有对比性，所以在试验当中使用了以下两种不同型号的胀管机：
①国产双重绝缘电动胀管机型号为P32-52，同时还使用了型号为P3zk的自动控制仪。
②国外进口的便携式电动胀管机以及带有数字显示器以及循环系统的控制仪，其型号分别为MPC2/89/B和M3OP/93/B。
3）量具以及尺寸的测量。
外部直径采用外径分厘卡器量取，内部直径则是采用内径百分表来进行计算。尽量将量取参数控制在割槽之外，并且保证前后的位置在一条线上。由于管孔的实际位置始终会出现微小的误差，胀管内外径之间必定会出现差错，经过试验发现设定误差外径误差为0.07 mm，但是实际试验的时候管道内外径的误差却达到了0.12 mm，所以在测量时应该取圆周上十字点的两端数据来进行测量。
4）管子预固定的方式。
除了胀接管处使用模拟管板外，还需要制作一些与管道薄弱处相应的模拟管板。将使用管同时穿入两个相同位置的管板孔，并且在管板外两端的孔内塞入一根尺寸与孔口相当的木塞，并且保证木塞坚固有效。这样不仅保证了管子不会出现周向转动与轴向窜动现象，同时也保证了管子与管板之间的垂直度。
2 讨论试验的结果
1）胀管率与胀接扭矩之间的关系。
通过多次的试验来看，胀管率从整体来看虽然随胀接扭矩数据增大而提升，但是在一些特定扭矩参数，胀管率会呈现出较强的离散性，因此，胀管率与胀接扭矩在某些特定的场合下两种之间会形成弱相关。当管道内部接受到滚子反复的挤压力时，管道内壁的厚度会随时间的推移而变薄；并且当挤压力越变越大的时候，管壁会变的越薄，胀管几率就会变得越大。以下几点是造成离散性变大的原因。
①测量出现误差。在测量的过程当中由于工作人员的技术上的失误，整个测量结果都会出现巨大的差错，从而导致问题的出现。
②试验管道性能与几何尺寸之间存在着差异。第一个问题可能是由于管子在制造的过程当中由于各种环境因素，对正在生产的管子造成了影响；第二个问题就是由于管子在试样切割的时候的切割方式不正确造成的。当管道内壁较薄或者整个头规格较大的时候，如果切割工人切割试样管时不方便，可以让试样管产生巨大的变形，让其与管子原有圆柱体的误差相叠加。
③胀管机自身控制的误差，包括控制系统误差以及随机性误差。在单次实验当中我们可以看到，当胀接扭矩显示值距离设定极限值有较大的差别时，显示值会突然的跳动到设定值之上并且胀管会停止胀接，这种数值在同一设定值当中是不对
等的。
2）胀管率与拉脱力的关系。
从一些特定材料组合的基础出发，探究出胀管率与拉脱率之间的关系，并且当中要保证当中的数值在规定的范围当中。
①从众多的试验当中我们可以看到，胀管率与拉脱率之间存在着微妙的关系。假设q点到k点之间为曲线较多的部分，两点之间的距离接近线性关系。那么具体的方程式为：
公式当中q为拉脱力，单位为MPa。
尽管试验当中的胀管率只是理论上的东西，但是在实际生产当中这些胀管率与胀接扭矩之间的数据可以为其提供数据参考，是一种非常可靠的数据信息，正是由于这些数据信息的出现才促使实际工作的发展。
②在试验的一些特定时间当中，胀管率会出现负数，但还是会出现存在一定的拉脱力。从理论知识出发，当胀管率为负数时，就表面管道外表面与内表面没有完全的贴合，两者之间存在着一定的间隙，看起来似乎不应该存在拉脱力。但是从实际来看，由于机械胀管是靠三个滚柱作用的线性挤压而成的内表面而组合形成的，致使管子内部逐渐和反复性增大。再加上管子与管孔的圆柱度，以及截面圆度的因素，管子与内壁没有贴合的地方在一定的时间过后，某些区域会出现贴合现象。
3 结束语
在实际生产过程当中，机械胀管法与胀接率的试验是非常重要的。根据试验当中出现的数据，计算出实际生产当中换热器的制作范围，经过多次的试验表明，胀接与胀接率之间有牵连的关系。
参考文献
[1]施建平.换热器制造中满足胀管率的机械胀接试验研究[J].压力容器，2013.
[2]施建平.换热器制造中满足胀管率的机械胀接试验研究[J].金山油化纤，2012.
[3]袁彪，王应植，马歆，郑杨艳，唐支翔，奚延安.锆换热器管子-管板强度胀接头的试验研究[J].石油化工设备，2011.
[4]王灵果.在管壳换热器制造中胀管率公式的应用与探讨[J].煤炭技术，2012.
作者简介
吴刚（1969-），党员，机电系副主任，1991年7月畢业于东北大学机械制造工艺及设备专业专业，本科，工学学士，毕业后一直从事机械类教学工作，教授课程《数控技术》、《数控加工与编程》、《机械制图》、《CAD/CAM技术》等课程。
关键词 换热器制造；满足胀管率；机械胀接试验
中图分类号：TK172 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2015）02-0059-01
到目前为主，国内对换热器的胀管质量研究文件还是比较少，没有合理的处理方式来对换热器当中的胀管进行控制，使得胀管当中的问题不能快速的解决。胀管的质量主要使用密封的强度与拉脱的强度来作为指标，两者的指标能够对胀管产生巨大的影响。本文主要从换热胀管当中存在的问题出发，根据试验的实际情况，提出解决的方法并且加以验证。
1 试验情况
1）试验的材料。
控制管子的材质与规格，胀管前端热处理方式、预处理以及产品型号，都应该是出自于统一包装当中。模拟管板的材料、孔径大小以及孔内是否有割槽以及割槽的大小、管控排列的方式以及管孔之间的距离，都应该和实验之前图纸上的大小一样。在多次的试验当中必须使用相同的模板，如果管孔的排练方式较小并且呈正方形，那么就应该使用矩形模拟管板。为了方便试验以及之后数据的对比，通常都会在管板周围的孔内两端开出大小为10 mm的螺孔，并且还可以用做水密试验。
2）试验的设备。
由于试验的时间会有数年之久，并且厂内有多个生产厂房，各个车间生产的时候只能使用本车间的胀管机，为了保证试验的具有对比性，所以在试验当中使用了以下两种不同型号的胀管机：
①国产双重绝缘电动胀管机型号为P32-52，同时还使用了型号为P3zk的自动控制仪。
②国外进口的便携式电动胀管机以及带有数字显示器以及循环系统的控制仪，其型号分别为MPC2/89/B和M3OP/93/B。
3）量具以及尺寸的测量。
外部直径采用外径分厘卡器量取，内部直径则是采用内径百分表来进行计算。尽量将量取参数控制在割槽之外，并且保证前后的位置在一条线上。由于管孔的实际位置始终会出现微小的误差，胀管内外径之间必定会出现差错，经过试验发现设定误差外径误差为0.07 mm，但是实际试验的时候管道内外径的误差却达到了0.12 mm，所以在测量时应该取圆周上十字点的两端数据来进行测量。
4）管子预固定的方式。
除了胀接管处使用模拟管板外，还需要制作一些与管道薄弱处相应的模拟管板。将使用管同时穿入两个相同位置的管板孔，并且在管板外两端的孔内塞入一根尺寸与孔口相当的木塞，并且保证木塞坚固有效。这样不仅保证了管子不会出现周向转动与轴向窜动现象，同时也保证了管子与管板之间的垂直度。
2 讨论试验的结果
1）胀管率与胀接扭矩之间的关系。
通过多次的试验来看，胀管率从整体来看虽然随胀接扭矩数据增大而提升，但是在一些特定扭矩参数，胀管率会呈现出较强的离散性，因此，胀管率与胀接扭矩在某些特定的场合下两种之间会形成弱相关。当管道内部接受到滚子反复的挤压力时，管道内壁的厚度会随时间的推移而变薄；并且当挤压力越变越大的时候，管壁会变的越薄，胀管几率就会变得越大。以下几点是造成离散性变大的原因。
①测量出现误差。在测量的过程当中由于工作人员的技术上的失误，整个测量结果都会出现巨大的差错，从而导致问题的出现。
②试验管道性能与几何尺寸之间存在着差异。第一个问题可能是由于管子在制造的过程当中由于各种环境因素，对正在生产的管子造成了影响；第二个问题就是由于管子在试样切割的时候的切割方式不正确造成的。当管道内壁较薄或者整个头规格较大的时候，如果切割工人切割试样管时不方便，可以让试样管产生巨大的变形，让其与管子原有圆柱体的误差相叠加。
③胀管机自身控制的误差，包括控制系统误差以及随机性误差。在单次实验当中我们可以看到，当胀接扭矩显示值距离设定极限值有较大的差别时，显示值会突然的跳动到设定值之上并且胀管会停止胀接，这种数值在同一设定值当中是不对
等的。
2）胀管率与拉脱力的关系。
从一些特定材料组合的基础出发，探究出胀管率与拉脱率之间的关系，并且当中要保证当中的数值在规定的范围当中。
①从众多的试验当中我们可以看到，胀管率与拉脱率之间存在着微妙的关系。假设q点到k点之间为曲线较多的部分，两点之间的距离接近线性关系。那么具体的方程式为：
公式当中q为拉脱力，单位为MPa。
尽管试验当中的胀管率只是理论上的东西，但是在实际生产当中这些胀管率与胀接扭矩之间的数据可以为其提供数据参考，是一种非常可靠的数据信息，正是由于这些数据信息的出现才促使实际工作的发展。
②在试验的一些特定时间当中，胀管率会出现负数，但还是会出现存在一定的拉脱力。从理论知识出发，当胀管率为负数时，就表面管道外表面与内表面没有完全的贴合，两者之间存在着一定的间隙，看起来似乎不应该存在拉脱力。但是从实际来看，由于机械胀管是靠三个滚柱作用的线性挤压而成的内表面而组合形成的，致使管子内部逐渐和反复性增大。再加上管子与管孔的圆柱度，以及截面圆度的因素，管子与内壁没有贴合的地方在一定的时间过后，某些区域会出现贴合现象。
3 结束语
在实际生产过程当中，机械胀管法与胀接率的试验是非常重要的。根据试验当中出现的数据，计算出实际生产当中换热器的制作范围，经过多次的试验表明，胀接与胀接率之间有牵连的关系。
参考文献
[1]施建平.换热器制造中满足胀管率的机械胀接试验研究[J].压力容器，2013.
[2]施建平.换热器制造中满足胀管率的机械胀接试验研究[J].金山油化纤，2012.
[3]袁彪，王应植，马歆，郑杨艳，唐支翔，奚延安.锆换热器管子-管板强度胀接头的试验研究[J].石油化工设备，2011.
[4]王灵果.在管壳换热器制造中胀管率公式的应用与探讨[J].煤炭技术，2012.
作者简介
吴刚（1969-），党员，机电系副主任，1991年7月畢业于东北大学机械制造工艺及设备专业专业，本科，工学学士，毕业后一直从事机械类教学工作，教授课程《数控技术》、《数控加工与编程》、《机械制图》、《CAD/CAM技术》等课程。