U型管質(zhì)量問題原因分析

一、U型管變扁情況檢驗、原因分析及解決方法

1.U型管煨彎后分析處理

A.檢驗

U型管煨彎后，外觀檢查發(fā)現(xiàn)：彎曲半徑較小的U型管出現(xiàn)管子截面變扁、甚至在個別管子彎曲位置發(fā)生裂紋現(xiàn)象。

B.原因分析

從工藝角度分析可知，管子彎曲時，中性層外側(cè)的管壁受拉而減薄，內(nèi)側(cè)管壁受壓而增厚。同時，對彎曲半徑較小的U型管，未采取相應(yīng)措施，管子彎曲處的橫截面發(fā)生變形而成為近似橢圓形狀，內(nèi)側(cè)管壁壓應(yīng)力超過了材料的屈服強度，造成U型管變扁、失穩(wěn)起皺。

C.解決方法

A、對U型管彎曲半徑小于2.5倍公稱通徑的管子，為防止管子產(chǎn)生變扁現(xiàn)象，煨彎前，應(yīng)對管子充填經(jīng)過篩分、洗凈、烘干，不含有泥土、鐵渣、其它雜質(zhì)及砂子。

B、采用加裝扭力扳手的手動彎管機，根據(jù)管子屈服強度和彎曲半徑，通過試驗掌握彎曲力度。彎管時，定胎輪（大輪子）用銷子或螺栓固定在工作臺上?？紤]到管子彎制后的回彈量，大輪的半徑取彎管彎曲半徑的0.8～0.95倍。動胎輪（小輪子）的半徑以U型管最小彎曲半徑為準進行選擇，保證小輪在推架中轉(zhuǎn)動自如，防止其卡死，造成管子變扁。

C、型管煨彎時，由于管子的管壁較薄，在彎曲部位用氧氣-乙炔火焰進行局部加熱，減少管子變扁量。加熱時，切記溫度不能過高，以免造成不銹鋼金相組織發(fā)生變化。

D、由于彎管外力釋放后，彎頭會回彈3～5°角。在正式彎管前宜進行試彎，找出管子準確的回彈角度，煨制出合乎要求的U型管。

E、管子彎制后應(yīng)做通球試驗，一般取球的直徑為管子內(nèi)徑的0.75倍，具體以設(shè)計為準。U形管彎管段的圓度偏差，應(yīng)不大于換熱管名義外徑的10%，對彎曲半徑小于2.5倍名義外徑的U形彎管段，可按照15%進行控制。

2.U型管彎曲部位出現(xiàn)裂紋分析處理

1.檢驗

對第1組U型管的彎曲部位進行外觀檢驗、試壓時，發(fā)現(xiàn)管子彎曲部位出現(xiàn)裂紋。

2.原因分析

A、U型部位貼焊加強塊時，由于操作不當，彎管材料在焊接過程中受到影響，使焊接熱影響區(qū)域材料抗應(yīng)力腐蝕能力降低，在加強塊縱向邊緣造成應(yīng)力腐蝕開裂。

B、從其它設(shè)備U型管開裂情況原因分析，小彎曲半徑的U型管的頂面管壁減薄后，在運行中抗應(yīng)力腐蝕能力降低，從而產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開裂。

C、 0Cr18Nil0Ti鋼為含鈦的奧氏體不銹鋼，經(jīng)穩(wěn)定化處理后，具有較好的抗敏化和耐應(yīng)力腐蝕性能。在焊接過程中，管口溫度遠高于穩(wěn)定化熱處理溫度，這就不可避免的造成了管口材料敏化。換熱管與加強塊貼焊施焊后也未進行消除應(yīng)力熱處理，因而存在較高的混晶擴展形態(tài)裂紋。

3.解決方法

A、當U型管彎曲半徑最小處的壁厚減薄量大于管壁厚的10%時，應(yīng)采用加大管子壁厚或加強塊貼焊方式處理（一般采用貼焊加強塊）。

B、對U型管加強塊貼焊，其焊接電流比普通焊接的電流宜小15%左右，采用對稱焊接，以降低熱影響區(qū)域的敏化程度。

C、對U型管彎管的工作環(huán)境和加工過程進行分析，驗證其加工工藝是否合適。

D、采用尺寸和結(jié)構(gòu)形式更合適的加強塊，可減少焊接熱影響區(qū)的應(yīng)力集中。

E、管子與加強塊貼焊后，應(yīng)進行消除應(yīng)力處理，以降低焊接殘余應(yīng)力。

二、U型管與管板連接處泄漏檢驗、分析及解決方法

1.檢驗

對第1組U型管脹接完后，進行水壓試驗時，發(fā)現(xiàn)在脹接接頭處出現(xiàn)漏水現(xiàn)象。

2.原因分析

A、管板與換熱管之間沒有足夠的硬度差，按照有關(guān)規(guī)定，管板在強度脹接連接時，管板硬度應(yīng)比換熱管的硬度高出HB30。經(jīng)檢驗，管板（16Mn鍛件）在正火狀態(tài)下的實際硬度只有HB148～158，而0Cr18Ni10Ti換熱管在標準交貨狀態(tài)（固溶處理后）的硬度為HB150～167，也就是說，換熱管的硬度比管板的硬度還高，管子脹接發(fā)生塑性變形的同時，管板也發(fā)生了變形，在這種情況下，必然難以保證脹接質(zhì)量。

B、換熱器U型管外徑與管板管孔內(nèi)徑的間隙設(shè)計為1mm，而實際上有些超過了1.5mm。要使管子與管板脹接牢固，管子必須有較大的變形量，且由于管壁較薄，過大的脹接變形，極易造成管子裂紋。

C、個別管板孔內(nèi)表面存在毛刺、銹斑、鐵屑、油污等情況。

D、管板孔內(nèi)凹槽深度、寬度不一致，且個別有豎向劃痕。

3.解決方法

A、提高管板硬度。JB4726-94中，16Mn鍛件在正火狀態(tài)下的硬度為HB121~178，由廠家或在現(xiàn)場采取相應(yīng)措施，可使鍛件在正火狀態(tài)的硬度達到或接近上限，奧氏體不銹鋼的硬度控制在HB150以 下，提高脹接的可靠度。

B、對存在毛刺、銹斑的管孔進行拋光處理。

C、管板孔內(nèi)凹槽深度、寬度不一致的部位，采用凹槽加工刀具加工，并清除劃痕。

D、根據(jù)U型管外徑與板孔內(nèi)徑的間隙計算脹接率，取脹接率不小于 1.9%。對于間隙超標的，在管板孔內(nèi)涂抹環(huán)氧樹脂，達到一定附著力后穿管，進行脹接。

E、采用電動脹管器脹接，減少人工脹接造成U型管欠脹、過脹的現(xiàn)象。采取以上改進措施后脹接的 U 型管，經(jīng)水壓試 驗，脹接接頭處無滲漏現(xiàn)象。