【摘 要】
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管壳式换热器广泛应用于各工业领域,如炼油、化工、核电等,其管子与管板连接接头性能对保证换热器可靠运行至关重要。目前,换热管与管板连接方法有焊接、胀接以及胀焊结合,其
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管壳式换热器广泛应用于各工业领域,如炼油、化工、核电等,其管子与管板连接接头性能对保证换热器可靠运行至关重要。目前,换热管与管板连接方法有焊接、胀接以及胀焊结合,其中,液压胀接法凭其易操作、易控制等特点被广泛使用。论文采用实验方法研究了10#与16Mn碳钢、全304不锈钢、全321不锈钢三种组合材料换热器管端液压胀接接头胀管率、拉(压)脱力与胀接压力的关系,并建立三维有限元模型进行有限元数值分析,得到如下结论：(1)实验研究得到胀接压力分别为160MPa-280MPa范围内的碳钢组合材料、180MPa-300MPa范围内的全304不锈钢和全321不锈钢接头材料的胀管率范围,胀接接头拉(压)脱力与胀接压力的关系,提出了胀管率与胀接压力、拉(压)脱力与胀接压力以及拉脱力与胀管率之间的拟合公式。以GB151标准为导向,为分别满足胀管率和拉脱强度的标准要求,提出了三种不同材料组合下的管端液压胀接接头胀接压力范围。(2)实验研究得到拉脱力与胀管率的关系。拉脱力随着胀管率的增大,先增大,后减小。即,过大的胀管率会导致“过胀",降低接头抗拉脱强度。(3)实验研究得到压脱力与胀管率的关系,压脱力随着胀管率的增大而增大,且相同胀接压力下,压脱力大于拉脱力。(4)有限元分析表明,管端胀接位置对胀管率和拉脱力影响不明显,但随着胀接位置越来越靠近管板壳程端部,压脱力随之增加。(5)有限元分析表明,胀管率随管子和管板孔之间初始间隙的增大而增大,但接头拉(压)脱力随着初始间隙的增大而减小。(6)有限元分析表明,胀接长度对胀管率影响不大；对于不锈钢材料304和321管端接头,胀接长度对接头的拉脱力影响不大,但对于10#和16Mn碳钢接头,随胀接长度的增大,接头拉脱力减小。
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