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管板

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管板

管板的概况
 

管板,就是在圆形钢板上钻出比管子外径一样略大一些的孔,将管子穿入焊住固定,起这样作用的一种配件。
在固定式管板的计算中按有温差的各种工况计算出壳体轴向应力、换热管的轴向应力、换热管与管板之间的拉脱力q中,有一个不能满足强度(或稳定)条件时,就需要设置膨胀节。在固定式管板强度校核计算中,当管板厚度确定之后,不设膨胀节时,有时管板强度不够,设膨胀节后,管板厚度可能就满足要求。此时,也可设置膨胀节以减薄管板,但要从材料消耗、制造难易、安全及经济效果等综合评估而定。
固定管板换热器中常用的是U型膨胀节,它具有结构紧凑简单,补偿性好,价格便宜等优点。
管板加工的精度,特别是管孔间距和管径公差、垂直度、光洁度都极大地影响着以上所列化工设备的组装和使用性能。随着化工设备、电站的大型化,其管板直径也变得越来越大,直径为4m-5m的管板很常见。大型管板的特点是管孔数量多、密、孔径小、深、精度和光洁度要求高。
管板被广泛应用于列管式换热器、锅炉、压力容器、汽轮机、大型中央空调等行业。
主要用于化工容器,诸如列管式换热器、压力容器、锅炉、冷凝器、中央空调、蒸发器、海水淡化中,起支撑固定列管的作用,金属的材质使其不仅具有很强的刚性,而且具有很大的热传导性能。
管板的材质
根据需要使用环境的不同,使用不同的材质,一般使用Q345R的容器板,诸如一二级压力容器,无腐蚀介质流通,使用碳钢复合板即可。遇到强酸,高压高温,核能等环境就需要不锈钢,16锰,钛合金等耐腐蚀的材质,新型合成材料的应用,给管板制品带来新的生机。管板用于三、四类压力容器的管板需要比较高的精度,传统的孔加工方法是钳工划线,摇臂钻打孔。近年来,随着化工容器的大型化,管板的直径也不断增加,厚度也逐渐加厚,管板加工也引入数控技术,现在普遍使用数控钻床引孔配合摇臂钻做孔加工。利用加工中心做高效率高精度孔加工也渐渐被一些大型企业所接受。目前大型厚重管板在核电,海水淡化,和中央空调换热器领域的需求呈现越来越大的趋势。
管板优劣的评判标准
在管板的检测过程中,主要检测指标是孔位,孔径公差,孔内光洁度,有无毛刺,抠槽位置等等,对于双管板,检测过程中更加注重孔位,两块管板的孔位配合度是很重要的。一般用数控钻床即可保证。相对于厚板,300mm以上的孔,孔的垂直度就很重要了,这些大直径的厚板,需要更加精密的刀具和设备,特制的龙门加工中心的应用将会越来越普遍。
管板的腐蚀与防护
列管式换热器在制作时,管板与列管的焊接一般采用手工电弧焊,焊缝形状存在不同程度的缺陷,如凹陷、气孔、夹渣等,焊缝应力的分布也不均匀。使用时管板部分一般与工业冷却水接触,而工业冷却水中的杂质、盐类、气体、微生物都会构成对管板和焊缝的腐蚀。这就是大家常说的电化学腐蚀。研究表明,工业水无论是淡水还是海水,都会有各种离子和溶解的氧气,其中氯离子和氧的浓度变化,对金属的腐蚀形状起重要作用。另外,金属结构的复杂程度也会影响腐蚀形态。因此,管板与列管焊缝的腐蚀以孔蚀和缝隙腐蚀为主。从外观看,管板表面会有许多腐蚀产物和积沉物,分布着大小不等的凹坑。以海水为介质时,还会产生电偶腐蚀。化学腐蚀就是介质的腐蚀,换热器管板接触各种各样的化学介质,就会受到化学介质的腐蚀。另外,换热器管板还会与换热管之间产生一定的双金属腐蚀。一些管板还长期处于腐蚀介质的冲蚀中。尤其是固定管板换热器, 还有温差应力, 管板与换热管联接处极易泄漏,导致换热器失效。
综上所述,影响管板腐蚀的主要因素有:
(1)介质成分和浓度:浓度的影响不一,例如在盐酸中,一般浓度越大腐蚀越严重。碳钢和不锈钢在浓度为50%左右的硫酸中腐蚀严重,而当浓度增加到60%以上时,腐蚀反而急剧下降;
(2)杂质:有害杂质包括氯离子、硫离子、氰离子、氨离子等,这些杂质在某些情况下会引起严重腐蚀;
(3)温度:腐蚀是一种化学反应,温度每提升 10℃,腐蚀速度约增加1~3倍,但也有例外
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