毕征 邓晶晶 魏永刚

摘 要：对复合管翅片与铝制翅片的优缺点进行对比分析，简述复合管的制造过程及工艺控制要点。

关键词：复合管;胀接

近年来，我国LNG产业发展迅速，国内LNG储配站以及接收站将大量建设。LNG调峰站凭借能迅速满足用气市场需求的优势，已逐渐在我国众多经济发达、能源紧缺的中小城市建成，成为永久供气设施或管输天然气到达前的过渡供气设施。在各储配站中，将LNG增压后气化，然后进入输气管道，满足下游各用户用气使用。常用的LNG气化器包括水浴式和空温式气化器，空温气化器因其无需额外提供热源而成为LNG场站首选的节能产品。

1、结构

因为空温式气化器还没有行业标准，现在气化器的压力等级习惯上按管道的划分方法来划分。设计压力P≥4MPa为高压气化器，P<4MPa为中低压气化器。中低压空温式气化器受压元件主要以铝材为主。大多数制造厂使用的星型管属于型材，执行的是GB/T6892-2015《一般工业用铝及铝合金挤压型材》，本标准未注明是否可应用于承压件，压力低时还可以满足承压的需要，但当用在高压气化器时，是存在着安全隐患的。这时就需要考虑采用复合管的方式来解决这个问题。复合管以304不锈钢管作为承压元件，铝制翅片作为传热元件。二者以贴胀的方式结合到一起。

相对铝制星型管，复合管具有以下优势：

（1）焊接性能要好于铝制管。由于铝制星型管的导热系数较高，散热快，

焊接时容易产生裂纹。

（2）设计温度为-196℃时，304不锈钢的许用应力为137MPa，而铝材6063的许用应力为29MPa。安全系数更高

（3）不锈钢管冷拔成型，铝制星型管挤压成型，力学性能比更稳定。

但相对的，相同气化量的情况下，复合管成本要比铝制翅片管高，体积和重量也更大。

2、制造

影响空温式气化器使用效果的主要因素就是翅片管的导热效率，因此复合管的胀接工艺就是保证导热效率的关键技术控制要点。

现阶段复合管胀管主要采用机械胀。S30408钢管应符合GB/T13296-2013中的规定，外形尺寸及壁厚公差按NB/T47019.1-2011执行。翅片管应符合GB/T6892-2015的规定。内径公差应控制在+0.3～0mm的范围内。

由于现阶段關于空温式气化器还未出台行业标准，胀管的胀度要求可参照GB/T151-2014中关于贴张的规定，胀度控制在2%～3%。

胀度的计算方法如下：

由于气化器的翅片一般都较长，采用管壳式换热器换热管那样的胀接方法行不通，为了满足胀接的需要，特设计了一种拉杆带动胀环挤压内管的机械装置来达到胀接的目的。

通过上述公式计算所需胀环的外径，胀环表面进行淬火处理，以延长使用寿命。也可以采用钨合金做胀环。胀接时管内需添加润滑剂，润滑剂一般采用润滑油或石灰浆。以润滑油作为润滑剂时，胀管后需要用脱脂剂对内管进行脱脂处理，并用水冲洗干净。而用石灰浆作为润滑剂时，胀管后也需要将附着在内管壁上的石灰清理干净，并用压缩空气吹干。

以石灰浆作为润滑剂时，石灰浆的灌注一般是在钢管制造厂完成的。在钢管制造完成后需将钢管浸泡在石灰浆池内，使管内壁挂满石灰，再进加热炉烘干。如果胀管时，石灰浆未干，润滑效果不好，会造成拉杆断裂，胀环卡在管的中间，造成复合管报废。胀管完成后需检查复合管端部是否有裂纹。

胀管前需做胀接试件，按2%和3%的胀度各做三件。每件试件选取三个截面进行测量，检验所选胀环是否能够满足需要，观察胀接过程中翅片是否有较大变形，翅片管直线度是否发生较大变化，翅片是否发生变形。根据试验结果和经济效益选出最优的尺寸批量生产。

复合管的制造过程中，内管与外管的穿管是一个难度大，劳动强度高的工序，尤其是气化量较大的气化器，以5000Nm3/h气化器为例，不锈钢管外径为Φ20±0.1mm，长度10.2米，翅片管内径Φ20，公差+0.3～0mm，长度9.8米。不锈钢钢管要求不能有急弯，端部一定要平直。由于不锈钢钢管直径较细，长度较长，两管间隙较小，挠度较大，很难实现机械穿管，我们曾经利用胀管机改造实现自动穿管，但效率还没有人工穿管快，并且一次穿管成功率也不高。

3、结束语

复合管只是在没有行业标准的情况下，解决高压汽化器翅片管承压问题的一种方法，如果能够将GB/T6892-2015列入承压用材料进行规范管理，才是解决问题的根本办法，毕竟不锈钢与铝合金的线膨胀系数有差别，空温气化器存在从常温到-162℃的温度变化。而且每根复合管的实际胀度不可控，存在导热效率低的问题。

参考文献：

[1] 顾安忠，液化天然气技术手册[M]。北京：机械工业出版社，2010.

[2] 吴红华，空温式气化器及应用浅析，城市燃气，2013

[3] 王朝辉 空温式气化器气化能力分析，，城市建设理论研究，2013