2025-05-13 15:05
管板是管壳式换热器、锅炉等设备中的关键部件，用于固定换热管并分隔介质。其锻件工艺需保证高强度、耐腐蚀性、密封性及管孔精度。以下是详细的工艺流程及控制要点：
1. 材料选择
常用材料：
碳钢：SA-516 Gr.60/70（中低压）、SA-285 Gr.C；
低合金钢：SA-387 Gr.11/22（高温高压）；
不锈钢：SA-240 304/316（耐腐蚀）；
复合钢板：碳钢基层+不锈钢覆层（如SA-263）。
坯料要求：
钢锭或轧制板材需经UT检测，确保无夹层、气孔等缺陷；
复合板需结合率≥99%（通过UT检测）。
2. 锻造工艺
（1）加热与成型
加热温度：
碳钢：1100~1200℃；不锈钢：1000~1150℃；
控温精度±20℃，避免过热（晶粒粗化）或欠热（锻造裂纹）。
成型方法：
自由锻（适用于中小型管板）：
镦粗坯料至所需厚度（锻比≥3）；
冲孔（去除中心疏松缺陷）。
模锻（大型厚管板）：
采用多向模锻提高致密度，减少机加工余量。
轧制（复合管板）：
基层与覆层坯料叠放，热轧复合后锻造。
（2）关键控制点
厚度均匀性：锻后厚度公差控制在±5mm以内；
流线方向：金属流线需平行于板面，避免横向流线导致分层风险；
表面质量：锻后立即喷砂清理氧化皮，检查表面裂纹。
3. 热处理
正火+回火（碳钢/低合金钢）：
正火：900~950℃空冷，细化晶粒；
回火：600~650℃保温，消除应力。
固溶处理（不锈钢）：
1050~1100℃水淬，恢复耐蚀性。
去应力退火（复合管板）：
600℃保温后缓冷，防止覆层剥离。
4. 机械加工
粗加工：
车削端面及外圆，留2~3mm精加工余量；
钻预孔（管孔直径预留2~3mm，用于后续精铰）。
精加工：
管孔加工：
数控深孔钻+铰孔，孔径公差H7，孔距±0.3mm；
密封槽（如槽式管板）采用成型刀具加工。
密封面处理：
镜面车削（Ra≤1.6μm）或堆焊不锈钢层（如Inconel 625）。
5. 无损检测（NDT）
UT检测：
全板面100%扫查，检测分层、夹杂（按ASME Sec.V Art.4）；
复合板需额外检测结合界面缺陷。
MT/PT检测：
管孔内壁及密封面检查表面裂纹。
硬度测试：
管板分区检测（尤其焊缝周边），硬度差≤30HB。
6. 管孔特殊处理
胀接区强化：
局部高频淬火（碳钢管板），提高胀接强度；
不锈钢管板采用液压胀接，避免应力腐蚀。
防腐涂层：
管孔内壁喷涂铝层（高温工况）或镀镍（酸性介质）。
7. 性能测试与验收
水压试验：
1.5倍设计压力保压30分钟，无渗漏；
复合管板需额外检测覆层剥离。
管孔气密性测试：
通入0.6MPa压缩空气，检测胀接密封性。
尺寸验收：
管孔中心距偏差≤±0.5mm；
平面度≤0.1mm/m（整体≤3mm）。
特殊工艺案例
深孔管板（L/D≥10）：
采用枪钻+珩磨工艺，保证孔直线度≤φ0.05mm/m；
加工时使用高压冷却液排屑。
钛管板：
锻造需在氩气保护下进行，避免氧化；
管孔加工采用硬质合金刀具，低速切削。
常见缺陷及对策
缺陷类型原因解决措施
管孔偏斜 钻头导向不良 使用数控深孔钻+导向套
覆层剥离 热应力过大 优化轧制温度，增加退火工序
胀接泄漏 孔壁粗糙度高 精铰后抛光至Ra≤0.8μm
符合标准
设计标准：ASME Sec.VIII、TEMA、GB/T 151；
材料标准：ASTM A266（锻件）、ASME SA-240（板材）；
检测标准：ASME Sec.V、NB/T 47013（中国）。
通过上述工艺控制，管板锻件可满足高压、高温或腐蚀性介质下的长期稳定运行。对于核电、石化等高端应用，需增加残余应力检测（X射线衍射法）和微观组织分析（金相检验）。
