胀接的结构形式与胀管器

一、胀接的结构形式与胀管器

1．胀接的结构形式(图8－19)

(1)光孔胀接一般用于工作压力小于60N/cm²，温度低于300℃，胀接长度小于50mm的场合。

(2)翻边胀接。

①扳边。管端扳边成喇叭口，用以提高接头的胀接强度，管端扳边的拉脱力增加1.5倍。一般扳边角度取12°～15°。扳边时，喇叭口的根部最好伸入管孔内部1～2mm。如果喇叭口根部在管孔外，就起不到加强连接的作用。

②翻边。管端翻边(拔头)，是使管端已扳边的管口翻打成图8－19(c)所示的半圆形。这种形式多用于火管锅炉的烟管，其目的主要是为了防止管端被高温烟气烧坏，并减少烟气流动阻力及增加接头强度。

图8－19　胀接接头

(3)开槽胀接。

开槽胀接用于胀接长度大于25mm，温度小于300℃，压力小于390N/cm²的容器设备上。由于工作压力较高，管子的轴向拉力较大，故采取加大胀接长度并开槽的方法，使管子金属在胀接时能镶嵌到槽中去，以提高接头的抗拉脱力。

(4)胀焊并用。

当温度和压力较高，且换热管与管板连接接头在操作中受到反复热变形、热冲击和腐蚀的作用时，换热管与管板连接处容易受到破坏，单靠胀接方法是不能满足要求的。为保证连接接头处不泄漏，减少间隙腐蚀和减弱管子因振动而引起的破坏，常采用胀焊并用的连接方法，提高接头的密封性能。

根据胀接接头工作压力和温度的高低，胀焊并用有以下两种。

①光孔胀接加端面焊。一般用在工作压力低于700N/cm²，温度低于350℃或介质极易渗透的场合，此时胀接强度虽能达到要求，但密封性能达不到要求，因此，接头端面还要增加密封焊，以达到其密封性能。

②开槽胀接加端面焊。当温度进一步提高后，如果仍旧采用光孔加端面焊，由于温度升到400℃以上，会引起金属蠕变，使胀管所造成的径向压力松弛，导致胀接接头失效。所以，用开槽的方法，在胀接时让金属镶嵌到槽中，此时虽然高温蠕变能使胀接失效，但由于开槽的结果，镶嵌在槽中的凸缘有足够的抗拉脱力，再加上端面焊，则密封性能得到进一步的提高。

如采用先胀后焊，最大的缺点是胀管时作润滑剂用的油往往会流入管与管板的间隙内，胀管后即使用酒精、丙酮等也难以把它们彻底清除。这些残存油类物质，在焊接的高温下会产生气体，造成焊缝气孔而影响质量。先胀后焊，还会使已贴胀的管壁松弛。采用先焊后胀则可消除上述的气孔，提高连接质量。实践证明，对低碳钢和一般不锈钢，只要胀管过程控制得当，是不会产生焊缝开裂的。因此，采用先焊后胀比较好。

2．胀管器

胀管器的种类很多，有螺旋式、前进式、后退式，还有自动停止式胀管器和自动胀管器等，由于它们的结构不同，因此，使用方法与特点也就不同，最常用的是前进式胀管器。

前进式胀管器有两种类型:一种是只能胀管不带扳边的;另一种既能胀管同时还能进行扳边。它们由一个胀壳、一根胀杆、三个或三个以上的胀珠所组成。在前进式扳边胀管器中，还多一个扳边滚子。如图8－20所示。

图8－20　前进式胀管器

胀管器零件的几何形状正确与否，以及加工精度的高低，将直接影响到胀接接头的质量，因此必须掌握主要零件的结构和特点，便于正确选用合适的胀管器，以保证胀接接头质量。

(1)胀珠。

胀珠呈锥形，胀珠粗细的选用，一般以胀珠的大头直径为准，而d₁=0.32D_n(管子内径)。如果选用较粗的胀珠，它与管子内壁的接触面积虽然增大，管子的变形比较均匀，但对于一定直径的管子来说，胀杆直径必然要变细，因此强度不够，很容易折断。

胀接的工作长度应为L₁=L+Δ，即为管板厚度L和管子伸出管板的长度再加上伸入管板3～5mm长的总和。

胀珠的硬度应为55～58HRC。胀珠锥度K₁一般取1∶50，D_n小于φ12mm时，取1∶60。

(2)胀杆。

选用胀杆的粗细，是以胀杆小头直径d=0.3D_n为准，其锥度K等于2倍胀珠的锥度K₁，即K=2K₁，其长度为:

式中:c为管子与管单侧孔间隙，mm;a为系数，按表8－8选取。

胀杆的硬度一般为58～60HRC。

表8－8　系数a值

(3)胀壳。

胀壳结构由胀管器的类型所决定，它是用于把胀珠安放在胀壳槽内，胀壳槽与胀壳轴线倾斜成一个左旋α角，α角的大小直接影响胀接时胀杆的进给速度。D_n＜12mm时，α=－1°;12mm＜D_n＜40mm时，α=1°30';D_n＞40mm时，α=2°。

当胀壳直径较大或结构许可时，可以增加胀壳槽数，使管子胀时更为均匀，但会给制造带来困难及增加成本。

胀壳槽长度为胀珠总长加上0.1～0.15mm的间隙。

小头宽度b₁=d₁－(0.2～0.3)

大头宽度b₂=d₂－(0.2～0.3)

胀壳内径d₄=d₃(胀杆大头直径)

胀壳外径d₅=d+2d₁(胀杆小头直径)

(4)前进式胀管器的工作原理。

前进式胀管器的胀杆和胀珠都是圆锥形的，只是其锥度不同，胀杆锥度K为2倍胀珠锥度K₁，这样配合起来的外侧面正好为圆柱形。胀杆向前推进(进给)一个距离，则胀珠外侧直径由D_n增加到D_n'。胀杆进给越多，则胀珠外侧直径增加越大。胀管时，将胀管器塞入管内，始胀时留有适当的装置距离，然后推进胀杆，使胀杆、胀珠、管子内壁都相互贴紧后，用扳手或胀管机带动胀杆，作顺时针方向旋转，则胀珠作反向转动，在管子内壁进行碾压，迫使管壁金属延展，管径增大。

胀杆有自动进给功能，胀管器旋转时，除向管内前进外，胀珠的外侧不断增大，直到胀接终止。胀接结束时，胀壳与管端之间还得留有2～3mm的间隙，以避免发生摩擦。胀管器退出时，只要将胀杆作逆时针旋转，胀杆就会自动退出。胀杆的自动进给是通过胀壳槽与胀壳中心线倾斜一个左旋角α而实现的，因此，它使槽中的胀珠与配合的胀杆也相交成一α角。由于胀珠被限制在胀壳斜槽内，所以不能向后移动，反而推动胀杆前移来实现胀壳自动进给，达到胀紧的目的。