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摘 要：在化工机械的换热器制作中，胀接工艺是必不可少的。目前主要有两种胀接工艺应用在換热制造中，一种是机械胀接工艺，另一种是液压胀接工艺。相比而言，液压胀接工艺更具有优势。本文主要通过对这两种胀接工艺的差异与优势进行阐释，研究了胀接工艺在化工机械换热器制造中的具体应用。
关键词：胀接工艺；胀接装置，液压胀接；换热器；应用
20世纪70年代以后，化工机械行业领域在研究换热器时，开始将目光放在胀接式换热器的研究中。通过对换热器管子与管板进行胀接，可以有效的保证接头的紧密性，防止介质泄漏，特别是在介质为易燃、易爆或毒性较大的物质时，胀接式换热器的应用更能体现其优越性。在胀接式换热器最开始应用到化工机械中时，一般应用的基本上都是机械胀接工艺，随着胀接技术的发展，液压胀接工艺开始逐渐被应用在化工机械换热器工艺中，并有逐渐替代机械胀接工艺的趋势。
1 液压与机械胀接工艺在换热器制造中的应用差异
机械胀接是一种非常常见的化工机械胀接工艺。机械胀接工艺主要有三种形式，分别为电动、气动与手动。一般情况下，应用此种胀接工艺来开槽，通常遵循的是3-6-3，即槽宽3mm，空6mm，再来一个3mm槽。正常而言，槽深度在0.5-0.6mm之间。此种胀接工艺，通常应用于100mm以下换热器管板厚度中，但是现如今，由于化工装置运行具有非常高的要求，所以换热器管板厚度也越来越大，已经达到甚至超过了200mm，因此传统机械胀接技术还难以对管板厚度比较大的换热器进行完全胀接，因此时常导致换热器与管板之间存留一定缝隙，长时间就会出现腐蚀隐患。
在实施液压胀接工艺时有专门的设备，即液压胀管机。正是由于有专门的设备，所以制造换热器的成本与机械胀接相比更低，劳动强度也更低，周期也更短，因此整体上讲，胀接质量更加可靠。现如今，液压胀接工艺在很多领域的换热器中都得到了普遍应用，不仅使得换热器设备的制造质量有所保证，也大大提升了换热器的制造效率。
液压胀接工艺与机械胀接工艺相比，还有一个很大不同就是可以分为两种技术。一种是O形环法，即工作人员将芯轴两端都安装一个O形环，用来对胀管中的介质进行密封，胀接形成压力经过芯轴中心孔后，直接到达换热管表面，这样换热管塑性发生变化，最终与管板连接起来。但这种技术方法并不适用于国内，这是因为我国换热管尺寸精度不高，管子壁厚偏差比较大，粗略估计也有10%左右。也正是由于国外应用的O形液压胀接工艺不适合应用于国内，而进口成本又非常高，所以该技术在我国应用并不是十分广泛。另一种是液袋式液压胀接工艺，此种工艺应用的是弹性液压袋，将胀管介质与换热管有效的隔离开来，胀管形成的压力就会经过液袋直接传输到换热管内壁上，因此可以有效的防止胀接期间出现管口污染。此种液压胀接技术融入了国外先进技术，比较适合我国国情。目前在我国各个领域换热器制造中得到广泛应用正是这种液压胀接工艺。
2 液压与机械胀接工艺在换热器制造中的应用优势
因为液压胀接工艺与机械胀接工艺相比，原理、应用方式等都有很大不同，所以得到的胀接结果也有一定差异。经过大量的研究与实践表明，液压胀接工艺的确比机械胀接技术更具有优势。具体表现在如下方面：
机械胀接工艺因为对管径以及胀管长度都有一定的限制，因此无论是胀接深度，还是胀管总长度都不能过大。但是液压胀接工艺却可以不受此限制，不需要考虑到胀接深度与长度的问题，就能够对换热器管板厚度实现全程胀接，保证管子与管板之间能够紧密相连，使得管子的抗振能力显著提升。
另外，虽然从大量的试验数据可知，机械胀管的胀管率也完全符合要求，而且可以进行自动控制，使各个胀管率相差不大。但机械胀管的胀接处管壁有明显的减薄现象，最大减薄量达到了0.13mm，这是机械胀管胀珠碾压造成的，而液压胀管却没有这种减薄问题，管子壁厚基本没有变化。这就决定了在胀管率基本相同的情况下，机械胀管拉脱力已远远小于液压胀管。同时胀接换热管在产品热处理后管子发生收缩，从以前试验对管子内径测量上可以得到这一结论，并且机械胀管的管子收缩回弹较大，而液压胀管的管子较小，这是与两种胀管的原理有关系的。因为机械胀管后不仅使管子内径扩大，其胀珠对管壁还有一个碾薄的作用，使管子的内部金属组织产生了冷作硬化。而液压胀管只有一种压力的作用，在液体压力下管子发生塑性变形，不易对管子产生破坏作用。
当然，无论采取哪种胀接方式，在对换热器管子与管板进行胀接前，都必须要有完善的试验数据作为技术支撑，当换热器管板、管子材料、规格等参数发生变化的情况下，还应制作不同的胀接试验装置。通过预设多个胀接压力，得出符合要求的胀接率，进而确定合适的胀接压力。在确定合适的胀接压力后，可制作另一胀接试验装置，使用确定的胀接压力及稍大一些的胀接压力（一般大于确定压力的10-20MPa）对管子与管板接头进行胀接，必要时还要对胀接试验装置以某一压力进行验证性气压试验，以免产品在压力试验时出现泄漏现象。
3 其他胀接工艺在换热器制造中的应用
除了上述两种胀接工艺，换热器制造时还时常应用很多其他的胀接工艺，例如橡胶胀接工艺，其是在橡胶受力变形的基础上发展起来的，它是利用橡胶弹性体的轴向压缩产生的径向压力将管子胀接于管板上的。其工艺原理是：当加载拉杆施加拉力时，胀管橡胶便受到轴向压缩，并同时产生径向扩展，该扩展力足以使管子材料发生变形，从而实现管子与管板间的连接；爆炸胀接则是利用炸药在换热管内有效长度内爆炸，使换热管贴紧管板而达到胀接目的，但爆炸胀接一般情况下适用于管径大、管壁厚、材料强度高的特殊场合。这些胀接方法都具有生产效率高，劳动强度低，密封性能好等特点。
结束语
总之，在化工行业发展越来越快的背景下，化工生产对机械设备自身的性能要求也越来越高。在化工机械换热器的制造过程中，应用胀接工艺具有很大的应用优势，能够在很大程度上提高化工机械换热器的性能，使其能够更好的满足化工生产需求，对于促进化工安全高效生产有着积极意义。相信在今后的工作中，胀接工艺还将会有更进一步的完善与发展。
参考文献
[1]王海峰，马凤丽，桑芝富.先胀后焊连接中焊接对胀接连接强度的影响[J].压力容器，2010（12）.
[2]段成红，钱才富.换热器管子与管板接头拉脱力的研究[J].北京化工大学学报（自然科学版），2007（3）.
[3]支左，王亚军，韩学成.Φ19*2换热管爆炸胀接的实践管道与通风空调安装技术，2001（4）.
[4]薛松龄.蒸汽发生器中传热管和管板胀接过程的数值模拟[D].哈尔滨工程大学，2007.
[5]于洪杰.管板孔开槽的液压胀接接头三维弹塑性有限元分析[D].北京化工大学，2001.
关键词：胀接工艺；胀接装置，液压胀接；换热器；应用
20世纪70年代以后，化工机械行业领域在研究换热器时，开始将目光放在胀接式换热器的研究中。通过对换热器管子与管板进行胀接，可以有效的保证接头的紧密性，防止介质泄漏，特别是在介质为易燃、易爆或毒性较大的物质时，胀接式换热器的应用更能体现其优越性。在胀接式换热器最开始应用到化工机械中时，一般应用的基本上都是机械胀接工艺，随着胀接技术的发展，液压胀接工艺开始逐渐被应用在化工机械换热器工艺中，并有逐渐替代机械胀接工艺的趋势。
1 液压与机械胀接工艺在换热器制造中的应用差异
机械胀接是一种非常常见的化工机械胀接工艺。机械胀接工艺主要有三种形式，分别为电动、气动与手动。一般情况下，应用此种胀接工艺来开槽，通常遵循的是3-6-3，即槽宽3mm，空6mm，再来一个3mm槽。正常而言，槽深度在0.5-0.6mm之间。此种胀接工艺，通常应用于100mm以下换热器管板厚度中，但是现如今，由于化工装置运行具有非常高的要求，所以换热器管板厚度也越来越大，已经达到甚至超过了200mm，因此传统机械胀接技术还难以对管板厚度比较大的换热器进行完全胀接，因此时常导致换热器与管板之间存留一定缝隙，长时间就会出现腐蚀隐患。
在实施液压胀接工艺时有专门的设备，即液压胀管机。正是由于有专门的设备，所以制造换热器的成本与机械胀接相比更低，劳动强度也更低，周期也更短，因此整体上讲，胀接质量更加可靠。现如今，液压胀接工艺在很多领域的换热器中都得到了普遍应用，不仅使得换热器设备的制造质量有所保证，也大大提升了换热器的制造效率。
液压胀接工艺与机械胀接工艺相比，还有一个很大不同就是可以分为两种技术。一种是O形环法，即工作人员将芯轴两端都安装一个O形环，用来对胀管中的介质进行密封，胀接形成压力经过芯轴中心孔后，直接到达换热管表面，这样换热管塑性发生变化，最终与管板连接起来。但这种技术方法并不适用于国内，这是因为我国换热管尺寸精度不高，管子壁厚偏差比较大，粗略估计也有10%左右。也正是由于国外应用的O形液压胀接工艺不适合应用于国内，而进口成本又非常高，所以该技术在我国应用并不是十分广泛。另一种是液袋式液压胀接工艺，此种工艺应用的是弹性液压袋，将胀管介质与换热管有效的隔离开来，胀管形成的压力就会经过液袋直接传输到换热管内壁上，因此可以有效的防止胀接期间出现管口污染。此种液压胀接技术融入了国外先进技术，比较适合我国国情。目前在我国各个领域换热器制造中得到广泛应用正是这种液压胀接工艺。
2 液压与机械胀接工艺在换热器制造中的应用优势
因为液压胀接工艺与机械胀接工艺相比，原理、应用方式等都有很大不同，所以得到的胀接结果也有一定差异。经过大量的研究与实践表明，液压胀接工艺的确比机械胀接技术更具有优势。具体表现在如下方面：
机械胀接工艺因为对管径以及胀管长度都有一定的限制，因此无论是胀接深度，还是胀管总长度都不能过大。但是液压胀接工艺却可以不受此限制，不需要考虑到胀接深度与长度的问题，就能够对换热器管板厚度实现全程胀接，保证管子与管板之间能够紧密相连，使得管子的抗振能力显著提升。
另外，虽然从大量的试验数据可知，机械胀管的胀管率也完全符合要求，而且可以进行自动控制，使各个胀管率相差不大。但机械胀管的胀接处管壁有明显的减薄现象，最大减薄量达到了0.13mm，这是机械胀管胀珠碾压造成的，而液压胀管却没有这种减薄问题，管子壁厚基本没有变化。这就决定了在胀管率基本相同的情况下，机械胀管拉脱力已远远小于液压胀管。同时胀接换热管在产品热处理后管子发生收缩，从以前试验对管子内径测量上可以得到这一结论，并且机械胀管的管子收缩回弹较大，而液压胀管的管子较小，这是与两种胀管的原理有关系的。因为机械胀管后不仅使管子内径扩大，其胀珠对管壁还有一个碾薄的作用，使管子的内部金属组织产生了冷作硬化。而液压胀管只有一种压力的作用，在液体压力下管子发生塑性变形，不易对管子产生破坏作用。
当然，无论采取哪种胀接方式，在对换热器管子与管板进行胀接前，都必须要有完善的试验数据作为技术支撑，当换热器管板、管子材料、规格等参数发生变化的情况下，还应制作不同的胀接试验装置。通过预设多个胀接压力，得出符合要求的胀接率，进而确定合适的胀接压力。在确定合适的胀接压力后，可制作另一胀接试验装置，使用确定的胀接压力及稍大一些的胀接压力（一般大于确定压力的10-20MPa）对管子与管板接头进行胀接，必要时还要对胀接试验装置以某一压力进行验证性气压试验，以免产品在压力试验时出现泄漏现象。
3 其他胀接工艺在换热器制造中的应用
除了上述两种胀接工艺，换热器制造时还时常应用很多其他的胀接工艺，例如橡胶胀接工艺，其是在橡胶受力变形的基础上发展起来的，它是利用橡胶弹性体的轴向压缩产生的径向压力将管子胀接于管板上的。其工艺原理是：当加载拉杆施加拉力时，胀管橡胶便受到轴向压缩，并同时产生径向扩展，该扩展力足以使管子材料发生变形，从而实现管子与管板间的连接；爆炸胀接则是利用炸药在换热管内有效长度内爆炸，使换热管贴紧管板而达到胀接目的，但爆炸胀接一般情况下适用于管径大、管壁厚、材料强度高的特殊场合。这些胀接方法都具有生产效率高，劳动强度低，密封性能好等特点。
结束语
总之，在化工行业发展越来越快的背景下，化工生产对机械设备自身的性能要求也越来越高。在化工机械换热器的制造过程中，应用胀接工艺具有很大的应用优势，能够在很大程度上提高化工机械换热器的性能，使其能够更好的满足化工生产需求，对于促进化工安全高效生产有着积极意义。相信在今后的工作中，胀接工艺还将会有更进一步的完善与发展。
参考文献
[1]王海峰，马凤丽，桑芝富.先胀后焊连接中焊接对胀接连接强度的影响[J].压力容器，2010（12）.
[2]段成红，钱才富.换热器管子与管板接头拉脱力的研究[J].北京化工大学学报（自然科学版），2007（3）.
[3]支左，王亚军，韩学成.Φ19*2换热管爆炸胀接的实践管道与通风空调安装技术，2001（4）.
[4]薛松龄.蒸汽发生器中传热管和管板胀接过程的数值模拟[D].哈尔滨工程大学，2007.
[5]于洪杰.管板孔开槽的液压胀接接头三维弹塑性有限元分析[D].北京化工大学，2001.