毛东升

（上海卓然工程技术股份有限公司）

对于管壳式换热器，换热管与管板的接头形式好坏直接影响到整台设备的寿命，传统的端部焊接加胀接的接头形式已经很难保证换热器在高温高压腐蚀介质中安全运行。当换热器管程和壳程的介质具有不同腐蚀性时，要求换热器管板两侧具有不同的耐腐蚀性，设计选材时可选用耐腐蚀材料及其复合钢板，通常采用堆焊管板来满足腐蚀要求。另外对于管、壳两侧介质腐蚀性类似的换热器，通常采用整体升级管板材料来解决这类问题，但对大型管壳式换热器而言，使用大量高合金钢锻件必将增加采购周期和资金投入。因此，笔者通过设计分析合适的连接方案对工作介质进行有效密封，防止工作介质泄漏到管板基层造成腐蚀。将从理论分析和计算机有限元模拟方面进行综合研究，找到适合该类换热器的换热管与管板连接方案。

1 技术参数

某化工装置中大型换热器，管、壳程同时存在腐蚀介质，设计条件见表1。换热管为U 型管，换热管材料为S32168，管板材料为12Cr2Mo1 锻件，并有堆焊层（堆焊层材料为E347），材料性能参数按标准取值［1～4］。管子与管板接头采用胀焊结合工艺，其管板和管接头结构如图1～3 所示。

图1 换热器管板结构图

图2 换热管胀接示意图

图3 管板堆焊层开槽详图

表1 换热器设计条件

2 胀管模拟计算

2.1 贴胀压力的确定

由于贴胀主要要求管子与管板非开槽区域刚好贴合，开槽宽度和深度不影响贴胀压力的大小，因此只需针对槽宽8 mm、槽深0.8 mm 的换热管进行贴胀计算。……