Là một thiết bị trao đổi nhiệt hiệu suất cao-được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp, quá trình hình thành bộ trao đổi nhiệt vỏ-và-ống quyết định trực tiếp tính toàn vẹn cấu trúc, độ tin cậy bịt kín và hiệu suất truyền nhiệt của thiết bị. Quá trình tạo hình bao gồm nhiều giai đoạn, bao gồm cán kim loại tấm, xử lý tấm ống, lắp ráp bó ống, hàn và gia công tổng thể. Mỗi giai đoạn yêu cầu kiểm soát chặt chẽ độ chính xác về kích thước, chất lượng bề mặt và tính chất cơ học để đáp ứng yêu cầu vận hành trong điều kiện nhiệt độ cao, áp suất cao và nhiều{5}}trung bình.
Tạo hình vỏ là bước quan trọng đầu tiên trong sản xuất bộ trao đổi nhiệt. Các tấm thép-chất lượng cao thường được sử dụng làm nguyên liệu thô, được cắt và vát theo đường kính và độ dày thành thiết kế. Các tấm thép được uốn dần thành hình trụ bằng máy cán CNC. Trong quá trình này, cần kiểm soát độ đồng đều của độ cong và giảm thiểu ứng suất dư để tránh nếp nhăn hoặc vết nứt. Hàn đường dọc sử dụng hàn hồ quang chìm hoặc hàn hồ quang kim loại khí. Đường hàn yêu cầu nhiều lớp và đường chuyền, đồng thời nhiệt độ giữa các đường hàn và nhiệt đầu vào phải được kiểm soát để ngăn chặn các hạt thô và biến dạng quá mức. Sau{7}}hàn, kiểm tra trực quan và kiểm tra không-phá hủy là bắt buộc để đảm bảo mối hàn không có độ xốp, tạp xỉ và các khuyết tật nóng chảy không hoàn toàn. Sau đó, quá trình xử lý nhiệt làm giảm ứng suất được thực hiện theo thiết kế để cải thiện độ ổn định về kích thước của vỏ.
Việc tạo hình tấm ống đòi hỏi độ chính xác và độ bền cực cao. Các phôi tấm ống có thể được gia công từ vật rèn hoặc tấm thép dày. Gia công thô được thực hiện để loại bỏ vật liệu dư thừa, sau đó là khoan hoặc doa. Vị trí và đường kính lỗ phải tuân thủ nghiêm ngặt các yêu cầu lắp ráp bó ống, đảm bảo độ vuông góc của trục lỗ với bề mặt tấm và dung sai khoảng cách lỗ nằm trong phạm vi thiết kế. Đối với các tấm ống yêu cầu kết nối hàn, chu vi của các lỗ phải được vát và làm sạch để tạo điều kiện thuận lợi cho việc hình thành mối hàn và chất lượng hợp nhất. Đối với cấu trúc đầu nổi hoặc ống chữ U-, dung sai gia công hợp lý và tính linh hoạt của cấu trúc phải được dành riêng ở phía có thể di chuyển được để phù hợp với sự dịch chuyển giãn nở nhiệt.
Việc hình thành và xử lý trước các ống trao đổi nhiệt là cơ bản để đảm bảo hiệu quả truyền nhiệt. Ống được làm thẳng, tẩy dầu mỡ và làm sạch bề mặt theo quy cách để loại bỏ tạp chất và lớp oxit có thể ảnh hưởng đến khe co giãn hoặc chất lượng mối hàn. Đối với các ống ren, ống lượn sóng hoặc ống có vây cần thiết để tăng cường truyền nhiệt, kích thước hình học và độ nhám bề mặt phải đáp ứng các yêu cầu thiết kế trong quá trình tạo hình để tránh giảm khả năng chống ăn mòn do quá trình gia công cứng lại hoặc các vết nứt nhỏ.
Việc lắp ráp và kết nối bó ống là cốt lõi của quá trình tạo hình. Các ống trao đổi nhiệt được đưa lần lượt vào các lỗ của tấm ống và được cố định bằng phương pháp giãn nở cơ học hoặc hàn theo yêu cầu thiết kế. Việc giãn nở sử dụng trục gá hình nón hoặc giãn nở thủy lực để đảm bảo độ khít chặt giữa thành ống và thành lỗ, tạo thành lớp bịt kín ban đầu và lực liên kết, thích hợp cho các ứng dụng áp suất trung bình đến thấp cần tháo rời và bảo trì. Hàn sử dụng phương pháp hàn hồ quang argon tự động hoặc bán tự động để tạo thành các mối hàn phi lê hoặc mối hàn cường độ ở đầu ống, mang lại khả năng bịt kín và chịu áp suất cao hơn, thường được sử dụng trong môi trường có áp suất cao hoặc có tính ăn mòn cao. Quá trình hàn yêu cầu kiểm soát chính xác dòng điện, điện áp và tốc độ di chuyển để ngăn chặn hiện tượng cháy-, biến dạng hoặc ăn mòn giữa các hạt trong vùng-bị ảnh hưởng nhiệt. Cần phải kiểm tra bằng tia X hoặc siêu âm sau{9}}mối hàn-để đảm bảo không có khuyết tật.
Việc tạo hình các vách ngăn đòi hỏi phải cắt và tạo hình theo thiết kế động lực học chất lỏng, đồng thời các rãnh dẫn hướng dòng chảy và các lỗ cố định được gia công trên bề mặt. Khoảng hở lắp ráp giữa các vách ngăn và vỏ và bó ống phải được kiểm soát chặt chẽ để đảm bảo dòng chất lỏng đồng đều qua bó ống mà không bị cộng hưởng hoặc mài mòn. Việc tạo hình tấm đỡ và miếng đệm phải đảm bảo độ cứng và độ chính xác định vị để duy trì sự liên kết bó ống ổn định trong quá trình vận hành.
Việc tạo hình các nắp đầu và mặt bích bao gồm cắt, gia công các bề mặt bịt kín và khoan/khai thác. Các bề mặt bịt kín phải đạt được độ phẳng và độ nhám bề mặt được thiết kế để đảm bảo độ nén của miếng đệm đồng đều và độ kín đáng tin cậy. Việc hàn các mặt bích vào vỏ phải đảm bảo độ đồng trục và độ xuyên thấu; sau{2}}mối hàn, thử nghiệm không-phá hủy và xử lý nhiệt cũng được thực hiện.
Sau khi tạo hình tổng thể, cần phải kiểm tra độ kín khí và thủy tĩnh để xác minh độ kín và độ bền của vỏ, ống và mặt vỏ dưới áp suất định mức; nếu cần, các thử nghiệm hiệu suất nóng sẽ được tiến hành để xác minh xem hệ số truyền nhiệt và độ giảm áp suất có đáp ứng các thông số kỹ thuật thiết kế hay không. Phải lập hồ sơ thông số quy trình hoàn chỉnh và hồ sơ kiểm tra chất lượng cho từng giai đoạn của quy trình tạo hình để đảm bảo khả năng truy xuất nguồn gốc sản phẩm và cải tiến liên tục.
Tóm lại, quá trình tạo hình của bộ trao đổi nhiệt vỏ-và-ống là một dự án kỹ thuật có hệ thống tích hợp xử lý vật liệu, kiểm soát tạo hình, công nghệ hàn và các phương pháp thử nghiệm. Nó nhấn mạnh đến độ chính xác, mật độ và độ tin cậy, đặt nền tảng cấu trúc vững chắc cho hoạt động hiệu quả và ổn định của thiết bị trong môi trường-nhiệt độ cao và áp suất cao{4}}phức hợp.
