液压胀接的管翅式散热器在不同的胀接液压力加载条件下会导致铜管与翅片之间产生不同的界面贴合情况,从而对传热效率产生影响。为得到不同胀接压力对传热效率影响的规律,针对管翅式散热器单管模型提出了一种无损伤的检测方式。设置恒定的输入热流量对散热器单管进行加热,通过测量散热器单管表面温度分布情况计算散热器的实际散热量,从而得到整体传热效率。在仿真中对提出的检测方法原理和检测过程进行验证,仿真结果表明,在输入热流量为4 W并达到稳定状态时,铜管表面温度与实际使用温度相近,温度梯度只发生在轴向上,符合一维稳态传热。在胀接液压力为12 MPa~18 MPa时翅片与铜管能完成胀接并且保持完整连接,因此搭建测试平台对12 MPa、14 MPa、16 MPa、18 MPa胀接压力下的散热器进行传热效率检测,检测结果显示12 MPa~16 MPa间胀接压力和传热效...

胀接压力适宜控制范围的确定,关键在于准确计算胀接后换热管与管板间的残余接触压力。现有残余接触压力理论计算方法忽视换热管反向屈服问题,导致残余接触压力计算值与实际不符。文中基于材料理想弹塑性和平面应变假设,给出了Mises屈服准则下胀接残余接触压力理论计算方法详细推导过程,讨论分析了换热管弹性模量、屈服强度、壁厚等变化对残余接触压力的影响,该方法可适用于先焊后胀胀接工艺下胀接残余接触压力预测。

为提高管翅式油冷却器换热管内壁清洁度,在对现有4种胀接技术分析的基础上,提出了一种液压胀接新方法,将其应用于薄翅片、薄管壁、小口径、胀接区较长的管翅式油冷却器的胀接加工,在满足管翅式油冷却器制造工艺要求的同时,简化了加工工艺,提高了生产效率。

胀接残余拉伸应力是造成核岛换热设备换热管应力腐蚀开裂的主要原因。选取SB-163UNS N06690镍基合金换热管开展胀接试验,检测分析换热管胀接残余应力。研究结果表明换热管胀接过渡区残余拉应力最大,胀接区域次之,未胀接区域最小;机械胀接工艺使管子变形量明显大于液压胀接,过渡区域残余拉应力相对较大,且随壁厚减薄率的增加而变大。

全深度液压胀接技术是核电机组蒸汽发生器及其他换热器管子-管板接头普遍采用的制造工艺。液压胀接具有操作简单、胀后变形均匀、壁厚减薄率低、残余应力小等优点,但也会产生管内划伤、胀接长度超差等管内缺陷,薄壁管厚管板胀接时胀接过渡区的管子内部缺陷产生的几率更高。对液压胀接时管子长度缩短量、壁厚减薄率进行了理论计算和测量,对过渡区胀接芯轴和管子受力进行分析,表明过渡区管子内部缺陷是由于管子长度缩短效应及管子受力共同作用产生的,胀接区的划痕缺陷主要是由于芯轴损伤及金属颗粒残留引起的,未胀区胀接长度超差主要是由于芯轴设定失误引起的。通过改进胀接芯轴密封形式和限位止环的设计,证明采用芯轴保护套及非膨胀式的限位止环等工艺措施能够有效避免管内缺陷的发生。

换热器在运行时受介质作用力、温差应力、振动及腐蚀等作用,常发生换热管与管板连接接头失效泄露事故。胀接是换热器制造的重点工序,提高胀接质量是提高换热器管头强度和密封性能的有效途径。在普遍采用的液压胀接中,胀紧压力值的合理选取对换热管与管板接头的质量起着决定性的作用。本文结合实际胀管评定试验对胀紧压力计算程序,胀管评定试样数据测量、统计、分析和取值原则,胀管评定剖切试样判定要点,拉脱试验评定方式及液压压力试验评定方法进行分析。

本文介绍了利用ANSYS对换热管与管板液压胀接进行有限元数值模拟分析的研究过程,详细阐述了从建立模型到计算求解的应力分析过程,并通过数值模拟结果与实验结果相对比的方法,验证数值模拟分析过程和结果的正确性。利用有限元数值模拟分析方法对新产品的液压胀接进行应力分析,为胀接工艺提供可靠的胀接参数。

为研究换热管与管板胀接顺序对换热器胀接质量的影响。采用胀接参数化模拟研究方法对液压胀接进行可靠性研究,建立换热管-管板胀接的弹塑性参数化几何模型,对换热管-管板不同的胀接顺序进行研究,得到换热管残余等效应力、残余接触面应力大小及分布规律。研究表明保压阶段胀接顺序为外-中-内的等效应力最小;完全卸载后,胀接顺序为外-中-内的残余等效应力最小,残余接触面应力最大;胀接顺序为外-中-内时的胀接质量最好;胀接顺序不同时,同一结点处胀接压力卸载以后,对相邻换热管的紧密性和拉脱强度影响较大,距离管板越近,残余等效应力越大。研究结果为换热器最佳胀接性能优化及胀接质量的提高提供依据。

针对核电机组蒸汽发生器管子-管板接头的制造过程,介绍了液压胀接原理。对未胀合缝隙长度过大(欠胀)、胀过、漏胀、重复胀接,以及造成换热管划痕等典型胀接事故进行原因分析,结合工程经验提出预防和纠正措施。

采用弹塑性理论，分析双层复合管液压胀接过程中内外管壁应力应变状态，得出了液压力与残余接触压力之间的关系式，并给出了外管只发生弹性变形时的液压力范围；通过分析液压力与残余接触压力关系式，得出液压胀接后内外管之间的残余接触压力随着液压力、内外管弹性模量比值的增加而增大，随着内外管之间初始间隙的增加而减小。