换热器管接头的胀接、焊接、胀焊并用

换热管与管板的管接头容易出现失效，是换热器安全稳定运行的关键部位。管接头需要具有良好的密封性和结合力。按GB/T151，管接头的连接方式主要包括：强度胀、强度焊、强度胀+密封焊、强度焊+贴胀。对于管接头的焊接，之前我们专门整理过，可参考《换热管与管板几种焊接结构比较》。

1. 强度胀

强度胀，需要在管孔上开环形槽，以保证抗拉脱强度。而贴胀，管孔光孔即可。相对而言，贴胀只是轻度胀接，仅起到消除换热管与管孔的间隙的作用。

强度胀管接头，管子发生塑性变形，而管孔处于弹性状态，管子嵌入开槽，管孔对管子产生挤压，从而实现密封紧固。

而过高的温度、剧烈的振动、或是过大的温度变化，都会使管子的塑性变形出现“退化”，破坏管接头，所以GB/T151 6.6.1.1对强度胀的适用范围作了规定。另外，这种结构势必存在残余应力，所以如果存在应力腐蚀倾向（主要是考虑介质环境），也不宜采用这种结构。

这种结构的优点在于，生产简单，效率高，特别适用于可焊性差的材料。

2. 强度焊

强度焊，管接头抗拉脱力也较强。与胀接相比，管孔不需要开槽，对管孔表面粗糙度的要求较低，加工制造相对简单，并且管接头的修补或更换热管也简单。对于严格禁止管壳程介质混合，或壳程介质泄漏危害较大的场合，管接头至少应采用焊接，不允许只进行强度胀。

按GB/T151的规定，单纯的强度焊不适用于有剧烈振动和缝隙腐蚀倾向的场合。

文献[1]还认为，强度焊必须是填丝的氩弧焊，否则只能作为密封焊。

3. 胀焊并用

与单纯的胀接、焊接相比，胀焊并用能够有效降低管束振动对管接头焊缝的损害，及防止间隙腐蚀，得到了广泛的采用。不过，这也存在一个先胀后焊，还是先焊后胀的问题。文献[1]认为先焊后胀较好，因为焊前管板坡口容易清理，焊接时空气容易排出，能够较好保证焊接质量。并且后胀，可以避免焊接热量带来的“松驰”作用。

另外，为了避免先焊后胀时，胀接对焊缝的影响（如产生裂纹），如下面两个图所示GB/T151均要求深度胀，即胀接部位离焊缝至少15mm。

3.1 强度胀+密封焊

强度胀+密封焊，一般用在密封性能要求高的场合，其适用范围比照前面介绍的强度胀。

3.2 强度焊+贴账

强度焊+贴胀，是目前运用最广泛的管接头型式，具有抗疲劳能力，能够降低间隙腐蚀倾向。

对于管接头需要进行局部热处理的，文献[1]建议：若是机械胀，则热处理前后分别胀一次，后一次为轻胀；若是柔性胀接（液袋胀接等），则在热处理后胀一次即可。

但在有较大振动和高温交变载荷，上述几种结构都不宜采用，容易发生泄漏，文献[1]建议强度焊+强度胀，或是内孔焊。但强度焊+强度胀目前尚无标准可依。

本文主要参考文献[1]，更多关于制造和检验的内容还可参阅文献[2]、[3]。

参考文献：

[1] 赵文军. 浅析换热管与管板连接方式及选用. 科技风, 2012,(8)

[2] 王婷婷. 管壳式热交换器管板与换热管连接接头的设计与制造. 石油化工设备, 2016, 45(6)

[3] 于杉, 杨洪兰. 管壳式换热器中换热管与管板连接的工艺研究. 金属加工, 2010, (6)