換熱設(shè)備在石油、化工、電力、航空航天以及海洋工程等眾多領(lǐng)域有著非常廣泛應用，管殼式換熱器的換熱管穿管是換熱設(shè)備制造的重難點和關(guān)鍵工序。針對穿管導向過程中存在具體問題進行技術(shù)攻關(guān)，設(shè)計、制造了內(nèi)脹、自鎖式導向頭，并通過實踐進行優(yōu)化，實現(xiàn)了導向頭使用的規(guī)范化和自動化，大大提升了穿管的作業(yè)質(zhì)量和工作效率。

1現(xiàn)狀

前期在換熱設(shè)備穿管導向時常使用的導向頭結(jié)構(gòu)如圖1，頭部為圓錐狀；過渡段為臺階，用于插入換熱管內(nèi)孔（間隙配合）；臺階尾部焊接長條狀薄鋼板，在導向頭安裝進入換熱管內(nèi)空前將鋼板折彎，通過鋼板變形與換熱管內(nèi)壁進行固定。該方式工裝設(shè)計原理簡單、加工制造成本低，但實際使用過程中存在問題：導向頭安裝精度低，其外壁與換熱管外壁易出現(xiàn)錯邊，導致穿管過程卡頓；導向頭通過尾部變形的薄鋼板進行固定，鎖緊效果差，無法量化，操作過程中導向頭脫落的風險大；導向頭尾部薄鋼板易對換熱管內(nèi)壁表面造成傷害，導致?lián)Q熱管內(nèi)表產(chǎn)生明顯的劃傷。

2內(nèi)脹自鎖式導向頭結(jié)構(gòu)設(shè)計

為解決換熱管穿管過程中存在問題，研制了內(nèi)脹自鎖式穿管導向頭，該導向頭的結(jié)構(gòu)見圖2所示。內(nèi)脹自鎖式導向頭由導頭、擋圈、芯軸、擋環(huán)和膨脹圈等部分組成，各部分的結(jié)構(gòu)和功能：①導頭，選擇不銹鋼材質(zhì)，頂部為球狀，中心開內(nèi)六角沉孔，靠近端部有橫向通孔，大端為臺階孔和內(nèi)螺紋結(jié)構(gòu)；整體外形呈錐狀平滑過渡。②擋圈，選擇不銹鋼材質(zhì)，一端通過臺階與導頭配合，另一端通過臺階與換熱管內(nèi)孔連接。③膨脹圈，材質(zhì)為橡膠，具有較好的彈性。橡膠圈之間使用擋環(huán)進行隔離。膨脹圈與芯軸和換熱管內(nèi)孔采用過盈配合，橡膠圈通過軸向壓縮膨脹進行導向頭與換熱管的相對固定。④擋環(huán)，為材質(zhì)為金屬銅，放置于膨脹圈兩端，起到隔離作用。⑤芯軸，是用于將擋圈、膨脹圈、擋環(huán)與導頭進行串聯(lián)固定的模塊，為金屬材質(zhì)，芯軸與導頭采用螺紋連接方式進行固定。

3內(nèi)脹自鎖式導向頭使用

3.1導向頭組裝

首先將膨脹圈、擋環(huán)和擋圈按照圖示順序進行組裝，然后將芯軸與導頭通過螺紋連接方式進行連接。在導向頭安裝進入換熱管前不需要擰緊使膨脹圈發(fā)生膨脹。

針對于批量化穿管作業(yè)，可制備多組導向頭同時進行組裝和使用。

3.2導向頭與換熱管安裝

將導向頭按照圖紙要求安裝進入換熱管內(nèi)孔，由于導向頭的橡膠圈與芯軸和換熱管內(nèi)孔均為過盈配合，使用內(nèi)六角扳手或動力工具旋轉(zhuǎn)導頭。芯軸和膨脹圈、擋圈及擋環(huán)由于摩擦力將與換熱管保持相對靜止，導頭通過螺紋連接將芯軸拉緊，進而擠壓膨脹圈，使整個導向頭與換熱管脹接鎖緊固定。

3.3導向頭安裝檢查

檢查導向頭與換熱管同軸度、端部間隙，通過拉脫測試確定導向頭安裝牢固。批量化作業(yè)時可通過擰緊力矩參數(shù)固化進行控制。

3.4穿管導向

按照工藝要求進行穿管，穿管過程應調(diào)整好推進方向，平穩(wěn)進行操作，避免方向偏轉(zhuǎn)和不利沖擊。

3.5導向頭拆除

當導向頭和換熱管順利從管板穿出后，使用內(nèi)六角扳手或動力工具將導向頭松脫，此時橡膠圈處于松弛狀態(tài)，將導向頭從換熱管孔拉出即可。

3.6導向頭檢驗和重復使用

對取出的導向頭金屬表面狀態(tài)、橡膠材質(zhì)情況、鎖緊連接情況進行檢查，確認合格后按照上述方式反復、循環(huán)使用和檢查。

4內(nèi)脹自鎖式導向頭優(yōu)點

內(nèi)脹自鎖式穿管導向頭根據(jù)換熱管穿管技術(shù)研究進行設(shè)計、制造和優(yōu)化、固化，其優(yōu)點是：導向頭安裝精度高，通過內(nèi)脹式結(jié)構(gòu)，很好地保證了導向頭與換熱管的同心度，避免了由于錯邊產(chǎn)生的穿管卡頓；導向頭采用橡膠圈脹接方式進行固定，使用螺紋結(jié)構(gòu)進行脹接，可通過實驗確定的擰緊力和膨脹后拉脫力之間的關(guān)系，并確定合理的參數(shù)范圍，避免導向頭意外脫落。

5結(jié)語

通過對換熱管穿管技術(shù)進行深入的分析和研究，結(jié)合長期制造技術(shù)經(jīng)驗積累，設(shè)計、制造了內(nèi)脹自鎖式換熱管穿管導向頭，并在產(chǎn)品制造過程中進行應用和優(yōu)化改進，最終對導向頭工裝結(jié)構(gòu)和制造工藝進行固化。內(nèi)脹自鎖式換熱管穿管導向頭很好地解決了傳統(tǒng)導向頭在裝配精度、定位鎖緊效果、產(chǎn)品表面防護和標準化操作等多方面存在的問題，為換熱管穿管導向技術(shù)改進提供支持和保障。