胀管这点事,说难也难,说不难也不难。你不懂,很难,太难了! 因为他太专业。你懂胀管器的构造、选型,胀管机的原理、选型,结合你所需要对付的设备要求,稍微动点脑子,就能轻而易举地解决问题,毕竟,在国内,胀管工艺要求不算高。
胀管这个工艺,进入国内也有五六十年了,没有多大的变化,除了胀管器的斜槽制作工艺有了改进和新开发了液压胀接外,其他基本还是老样子。胀接工艺替代了火药炸管和铺涂焊,也替代了一部份电焊工艺。随着设备的运行要求不断提高,制作工艺也日益改进更新,胀管技术正越来越受生产厂家关注和重视。因为一台设备的换热、密封效果,除了材料选用和筒体焊接外,就靠胀接的好坏来决定。所以胀管这道工序,在设备制作中起到举足轻重的影响。
胀管是设备制造的后道工序,前面的工序精度偏差对后续胀管质量影响非常大,比如管板孔的同轴度和孔径一致性、内衬板的同轴度、管子的壁厚偏差、管口焊接的变形量等等,都会对胀接产生重大影响。
胀管,顾名思义就是把管子与管板内孔紧密结合起来,按工艺要求可分贴胀(轻度胀)和强度胀(重胀)二种。
贴胀一般适用于常压或压力较小的换热设备和风机设备,管口位置大多采用焊接方式满足设备密封性能。贴胀的目的是消除管子与管板孔的间隙,使设备在运输和使用中减小管子的振动,提高了设备的使用寿命。
强度胀是一种为满足管子与管板孔紧密结合的胀接方式。适用于单管板、厚管板以及双管板,强度胀一般不需要管口焊接或胀接位置在设备内腔里面无法焊接。近年来,有越来越多的厂家为了提高容器的受压性能采用了焊接加强度胀的工艺方式。强度胀为提高胀接强度和管子抗拉脱力,大多采用管板内孔制作二条或多条环形槽方式,机械胀接首选3-6-3的槽形,液压胀选用8-10-8或更宽的槽形,通过强度胀接后把管壁胀嵌入到环形槽内,增强容器的受压和抗拉强度。
胀管实在是个太专业的工序,包括换热器生产厂家,很多客户根本不清楚需要哪种规格类型的胀管工具,只知道胀到设备保压不漏就算合格,殊不知过胀比欠胀对设备伤害更甚。如果你不想花太多的时间学习如何订购和使用胀管工具,那么,最好的办法就是订货时把胀接工艺图发给你的供应商,并尽可能多的测量管子的内孔,记录好管孔的偏差(这在液压胀接中尤其重要),一般情况下,胀管工具生产厂家会给你提供合理的胀管器类型和胀接方式的建议。其次,胀管前,需要清扫管子内孔的锈疤和管口毛刺的清除。最后,需要搭建合格的龙门架,用于吊装胀管机器,这是安全作业的第一环。
胀管后,根据设备测试要求进行试压,漏气漏水或保压不稳的都需补胀至合格为止。有些设备的胀接要求是比较高的,不允许过胀,所以在胀接时要做好充分的准备和计算,宁欠胀不过胀,欠胀可以补胀,但过胀则无法修复,只能换管,这很麻烦,有些高端设备业主更是不允许换管的。
胀管率是胀接强度的一个称谓,和胀紧度、管子减薄率一样,表示胀接的程度或强度,国内没有一个系统明确的规定。无论是胀管率还是减薄率都是基于管板孔径和管子标准尺寸的前提下满足胀接要求的一个理论数据,但实际施工中,90% 以上的管子内径存在很大的偏差,管板孔径也有0.1~0.2公差,如果你以管子内孔为标准统一胀到一致或管子外径胀到一致来作为胀接标准肯定是不对也不现实的,只有根据胀接的强度也就是胀管器的扭矩或液压胀头的压力来作为标准才能达到理想的目的!所以,如何控制胀管率(胀接强度)成为胀管过程中的重中之重!胀管率的控制方式尤其重要。在机械式胀管中,需要控制的是胀管器的扭力,国内市场现行的电动胀管机均是以控制驱动电机的电流强度来代替胀管器的扭力。在液压胀管中,胀接强度就是液压胀管器的受压强度,液压胀管机以液压缸压力控制胀管率。不管是机械胀还是液压胀,二者均能满足控制胀管率的要求,但由于电流和压力的不稳定性,批量胀接中存在个别管子欠胀现象,暂时无法避免。以后我厂会进一步研发以扭矩为采集模块的电动胀管机,实现真正的控制无偏差。液压胀接的强度比机械胀接要差很多,故液压胀接更适合贴胀方式。
胀管的目的是为了管子与管板结合,结合的程度就是胀接的强度。我们已经知道贴胀是为了消除管子外径与管板的间隙,那么,只需要把管子外径胀到管板孔径尺寸稍过一点点就可以了,比如19*2的管子,管板孔径19.25,那么你只需要把管子外径胀到19.3肯定没问题。如果是管板内孔开槽方式强度胀接,那么你需要把管子外径胀到19.5以上(视设备测试压力而定),要把管子管壁胀嵌入到管板的槽内。所以,在胀管前,你必须要知道的是正确的管板内孔尺寸和管子的外径尺寸,缺一不可。
如何知道管子外径的胀出量?这是胀管师傅的必备功课!根据截面积不变的原理,我们可以依据管子内孔的面积(小圆面积)F1+截面积(管子壁厚面积)F0=管子面积(以管子大圆为直径的圆面积)理论,当管子内孔直径d扩大,r(内孔半径)相应增大,则F1增大,F0不变,则F也增大,F=π*R*R(R半径);F增大,则R也增大,R增大,则D(管子直径)也增大。随着d的增大,D也相应增大,根据管子规格尺寸,在截面积不变的前提下,可以以管内孔的增大量换算到管外径的增大量,换言之,可以根据管板孔径的尺寸,设定一个满足胀管要求的管子外径尺寸,然后根据和管子外径尺寸换算到所需要的管子内孔尺寸,接下来,你就可以试胀,以一次性胀到你所需要的管子内孔尺寸为基准设定机器胀接强度(设置值,电流强度或压力),然后就可以进行批量胀接了。
如果你是贴胀,按上述方法即可完成。
如果是强度胀,视管子规格大小,按管板内孔尺寸+0.4~+0.6为基准外径,换算到内孔尺寸,进行试胀和设定胀接强度。强度胀建议根据设备受压、设备前期制作精度和胀管机功率大小情况复胀一次或二次。复胀强度设置值:单相电动胀管机和液压胀管机按原设置值不变,三相电动胀管机按原设置值稍减。复胀的目的是为了补欠胀和消除管子受胀后的应力,杜绝欠胀和减弱管子回弹,稳定胀接效果。
依据多年的胀管工具、设备生产和胀管工程经验,我们对常规金属管的管板孔径和胀接方案,并根据截面积不变原则,对管子受胀后内外径量变情况,制作了下表,供用户参考、论证,欢迎热爱胀管行业的客户或同行参与探讨指正。我们一定会再接再厉,给用户提供更准确更实用的理论依据和操作方案。
基本参数 | 贴胀 | 强度胀 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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管子规格 | 管内径 | 管板孔径 | 贴胀值 | 管内孔 | Dk=外径量:内径量 | 胀管率 | 管子减薄率 | 强胀值 | 管内孔 | Dk=外径量:内径量 | 胀管率 | 管子减薄率 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
12*1 | 10 | 12.2 | 12.2-12.23 | 10.25-10.28 | 82% | 0.66% | 4% | 12.34 | 10.4 | 84% | 1.64% | 10% | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
16*1.5 | 13 | 16.2 | 16.2-16.23 | 13.25-13.28 | 83.33% | 0.5% | 2.67% | 16.41 | 13.5 | 82% | 1.8% | 10% | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
16*1 | 14 | 16.2 | 16.2-16.23 | 14.24-14.27 | 85.2% | 0.43% | 3.5% | 16.35 | 14.4 | 87.5% | 1.23% | 10% | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
19*2 | 15 | 19.25 | 19.25-19.28 | 15.32-15.35 | 80% | 0.52% | 2.5% | 19.48 | 15.6 | 80% | 1.82% | 8.75% | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
25*2.5 | 20 | 25.25 | 25.25-25.3 | 20.32-20.37 | 80% | 0.48% | 2.4% | 25.56 | 20.7 | 80% | 1.78% | 9% | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
25*2 | 21 | 25.25 | 25.25-25.3 | 21.31-21.36 | 85% | 0.44% | 2.75% | 25.55 | 21.65 | 84.6% | 1.58% | 10% | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
25*1 | 23 | 25.25 | 23.29-23.33 | 23.29-23.33 | 91% | 0.36% | 4.5% | 25.41 | 23.45 | 92% | 0.80% | 10% | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
32*2.5 | 27 | 32.35 | 32.35-32.4 | 27.42-27.47 | 85.1% | 0.37% | 2.4% | 32.68 | 27.8 | 85% | 1.4% | 9% | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
38*3 | 32 | 38.4 | 38.42-38.45 | 32.5-32.53 | 84.9% | 0.34% | 2.17% | 38.8 | 32.95 | 84.57% | 1.43% | 9.17% | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
51*3.5 | 44 | 51.4 | 51.45-51.48 | 44.52-44.55 | 86.54% | 0.23% | 2.14% | 51.9 | 45.04 | 86.5% | 1.25% | 9.14% | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
57*3.5 | 50 | 57.5 | 57.55-57.6 | 50.63-50.68 | 88.24% | 0.31% | 2.57% | 58 | 51.14 | 87.72% | 1.11% | 9.14% |
上表中:Dk=管子外径胀出量/管子内孔胀出量
胀管率=(胀后管内孔-胀前管内孔-管板内孔与管子外径间隙量)/管板内孔*100%
例:25*2.5管子强度胀,[20.7-20-(25.25-25)]/25.25*100%=1.78%
管壁减薄率= (管子胀前壁厚-胀后壁厚) / 管子胀前壁厚*100%
例:25*2.5强度胀中,管子胀前壁厚2.5,胀后管子壁厚为 ( 25.25-20.7 ) / 2=2.275,减薄率为(2.5-2.275)/ 2.5*100% = 9%
在贴胀中,内孔胀出量不大,只要满足管子胀后尺寸达到管板内孔稍有盈余即可。在强度胀接中,为达到管子外径与管板孔充分结合,并考虑到管板内孔开槽的情况,在胀接过程中,当管子外径扩大到管板内孔尺寸后,管子内壁截面由于受管板孔限制,无法再做径向扩张,致使一部分会挤入管板内孔环形槽中,其余大部分则向二端扩张延伸。所以,在强度胀接中,我们经常会遇到管头变长了的情况。液压胀的情况正好相反。
强度胀接时管子内、外径的胀出量很大,表中的“强胀值”是指管子外径不受限的情况下能达到的尺寸,在实际操作时,管子的外径在达到了管板孔径后是无法再扩大的,所以,过盈量=强胀值 - 管板内孔尺寸。例如在25*2.5中,过盈量=强胀值25.56 - 管板内孔尺寸25.25=0.31。这个过盈量越大,表示胀接强度越大。控制胀管率就是控制过盈量。过盈量的制定,是在满足胀接要求的前提下,越小越好。过盈量越小,管子减薄率越低,对管子损伤越轻。
胀管率的大小其实无关紧要,只要达到设备检测标准就可,但管子的减薄率直接影响设备运行和使用寿命,一般情况下,贴胀的管子减薄率控制在2%左右,强度胀控制在10%以内。尤其薄壁管,宁可欠胀不可过胀。欠胀可补,过胀则需换管。
金属管胀接过程中都会遇到应力回弹情况,所以强度胀一般需要分二到三次胀接,以消除管子应力,满足胀接检验要求和设备在质保期内的使用寿命。