如何选择换热器管－－选用焊管还是无缝管？
关于换热器选用无缝管还是焊管的争论，一般围绕在管材的结构完整性、焊缝与非焊缝的耐腐蚀性、服务工况的苛刻程度、非破坏性试验(NDE)以及验收要求和交货时间上。本文从实践性角度阐述了换热器管的生产过程、耐腐蚀性及焊管与无缝凯时娱乐城管机械完整性方面的内容。同时，也从最终用户的角度，从非破坏性试验（NDE）要求、耐腐蚀性评估和故障后果等方面论述了在某一特定应用下，如何确定使用何种换热器管是最合适的。
采用焊管还是无缝管制造新的换热器或更换原有的换热器管路系统，是化工企业经常面临的问题。虽然二者在成本和交货时间上的差异很大，但是讨论的核心主要集中在焊管的焊接完整性上，是否与无缝管锻造基材的完整性一样好或一样可靠。人们经常提出这样的疑问：“焊缝是否存在引起泄漏的隐患？”或“焊缝是不是总要比管材的其他部位更容易被腐蚀？”
同样也会有关于进行多少非破坏性试验（NDE）、无缝管与焊管的成本及交货期等问题的争论，尤其是当发生意外故障而需要紧急更换现有换热器管的情况出现时。本文根据作者的实践经验，从最终用户的角度进行阐述如何选择换热器管。文章包括换热器管的一般生产过程，耐腐蚀性试验的效果以及典型的非破坏性试验（NDE）和附加的非破坏性试验（NDE）的效果。本文也将介绍作为质量鉴定技术的耐腐蚀性试验的作用，以及在选择过程中应该考虑到的换热器管出现故障而带来的后果。
图1 焊管是由钢带滚动成型的。
换热器管的生产
焊接的换热器管是将一条薄金属带卷成管状，然后将它们的边缘部分纵向焊接在一起制成的。这是一个连续的生产过程，辊压和焊接都是在同一台设备上进行的。通常使用的焊接工艺采用钨极惰性气体保护焊、等离子弧焊和电阻焊。但是，根据管材的规格和客户的偏好，也可以通过加入焊料来焊接。
无缝管通过热挤压形成空心管坯，经过多道工序生产制造而成。挤压过程是将带有一个孔的热金属块（最初是挤压钢坯）推入并通过一个挤压模和一个心轴。一般只有一些标准内径尺寸的管材可以由钢坯直接制成。定制尺寸的管材要通过冷拔、摇杆轧辊或者冲模制成，然后再冷拔成最后所需的表面要求和尺寸大小。
通常无缝管和焊管都会在制造过程结束后进行表面处理和热处理。对于不同的合金，可能包括以下一种或者几种处理过程：热精扎、冷精扎、整个管材的冷轧、仅对焊缝的冷轧、退火、亚临界退火或固溶退火、酸洗（清洗）以及最后的尺寸调整和拉直。例如，对于用于一般工况的标准规格的无缝和焊管，按照ASTM A269规定，该管材可以进行热轧或冷轧，并且规定所有管材都应该在进行热处理之后交货，热处理所需的温度根据指定合金的种类而不同。热处理极其重要，因为大多数（即使不是所有）的耐腐蚀合金会因为热处理不当而使耐腐蚀性能受到不利的影响。
值得注意的是，焊管和无缝管之间会存在一些重要的质量差异。一般来说，由于挤压加工及在钢模上的金属变形，无缝管比焊管的壁厚公差更大。也是由于这些加工难度，无缝管存在着同心度和椭圆度的问题。相反，由于焊管的加工是对原始带材的滚动、卷起，因此焊管具有非常一致的壁厚和同心度及焊接的精准重复的过程。
焊管和无缝管的可用性取决于合金和管材制造商。现有的无缝管和焊管的合金有碳钢、奥氏体不锈钢、双相不锈钢以及镍合金。锆、铜和铝合金通常出现在无缝管中。焊管还有钛材，无缝管也有。然而，焊接钛管和无缝钛管的成本和供货时间之间的差异非常大，无缝钛管的价格很高并且供货时间长。
图2 无缝管的生产。
冷轧和焊缝冷轧的比较
冷轧是指通过拉拔或冷轧管机对整个管材进行轧制。通常，有超过5%的管壁减薄是在冷轧过程中完成的。冷轧的优点是可以更加可靠地生产出具有稳定、一致的耐腐蚀性的管材产品。冷轧的缺点是比焊缝冷轧更加昂贵和耗费时间，导致成本更高，交货时间更长。这种差别在碳钢和不锈钢材质中尤为突出，因此，很多生产商不采用冷轧加工生产这类合金管材。他们通常都没有冷轧设备，如果用户有这方面要求的话，他们通常需要外包。值得注意的是，冷轧和焊缝冷轧管材的成本差别在镍合金管材中并不明显，因为一些镍合金管材供应商已经拥有冷轧设备了。
焊缝冷轧是仅对管材的纵向焊缝部分进行的冷轧处理。焊缝周围的母材并不进行冷轧处理。焊缝冷轧加工可以通过几种方法来进行，包括滚轴模具和摇杆轧辊。焊缝冷轧处理的优势在于它是美国焊管制造商的标准生产方法，与对整个管材冷拔相比，成本低，供货时间短。缺点是如果加工不当的话，焊缝冷轧加工将造成管材的焊缝比母材的耐腐蚀性差很多。同样，焊缝冷拔加工的效果受形状、剖面及焊接质量的影响很大。所有这些都可导致不充分或不平整的冷轧，例如焊缝的端部折叠或咬边，这可导致焊缝过早出现腐蚀。
事实上，无论对整个管材的冷轧还是仅对焊缝冷轧都可以使焊管具备良好的耐腐蚀性。使某种特定合金具有良好耐腐蚀性的关键，是要将充分的冷轧和紧接的在适当温度下进行适当时间的热处理有机地结合起来。
换热器管的耐腐蚀试验
由于生产制造存在不确定性，以及最终用户几乎对管材加工过程无法控制，因此最终用户应该采用额外的措施来确保管材、焊缝及母材具有足够的耐腐蚀性能。
典型的奥氏体不锈钢耐腐蚀性评估试验可以在ASTM A262中找到，ASTM A262给出了许多用于换热器管的ASTM规范的补充要求。ASTM A262试验也被大多数焊管制造商共同采用。ASTM A262也可以用来对镍合金进行耐腐蚀性评估或采用ASTM G28。双相不锈钢可以用ASTM A923来进行耐腐蚀性评估，ASTM A923可以确定经过不恰当热处理所造成的sigma相的形成。
耐腐蚀性评估试验是将经过冷轧或焊缝冷轧、热处理或依需要进行敏化处理后的成品管材的样品，暴露在几种不同酸溶液或者腐蚀性溶液中一定的时间。在ASTM A262中，有6种不同的试验方法，在ASTM G28中有两种。管材耐腐蚀性试验包括晶间腐蚀、一般腐蚀和焊缝优先腐蚀试验。
如果焊缝未出现优先腐蚀，整个样品的腐蚀率在可以接受的范围，那么可以确定对焊缝的冷轧和热处理是充分的足以具有良好的耐腐蚀性能。
一个好的耐腐蚀性试验方法是选取最接近管材安装现场的工作环境的试验溶液。在很多情况下，通过指定将一种耐腐蚀性试验方法作为管材采购规格的一部分，可以更容易节约成本；选用质量合格却更便宜的焊缝冷轧管而不是冷拔管可以缩短采购时间。
图3 焊缝冷轧。
工况苛刻性与事故后果的考虑
如果不评估工况的苛刻性以及管材泄漏事故的后果，对焊管和无缝管的选择就不完全。应该考虑到整个工况的腐蚀性、潜在焊缝腐蚀、潜在的工艺风险、工艺质量和泄漏事故对时间与/或产能的影响。对这些因素的评估将会影响对使用焊管还是无缝管的选择，以及进行非破坏性试验（NDE）的数量和进行耐腐蚀性评估的必要性。
对于工况条件非常好的情况，我们可以认为是低风险的环境。这意味着即便有泄漏事故发生，都不会对人员安全、生产质量或产量产生有害影响，包括能够承受进水或交叉污染的过程或者即使换热器不能使用也不影响整个系统运行的情况。另外一个较好的低风险例子经常被忽略，就是在换热器管板和管子完全一样的情况，泄漏很少发生。在这些应用中，最有成效且不牺牲安全和效用的选择是，选用进行过ASTM规范中所要求的标准非破坏性试验（NDE）的焊管。
对于工艺条件很苛刻以及不能发生故障的情况，我们称之为中等风险。应考虑进行额外的非破坏性试验（NDE）或管材耐腐蚀性评估。
最后，高风险的情况就是换热器的泄漏会对加工设备、加工质量以及环境和人员安全造成危险。在加工过程中，水或蒸汽的侵入可导致立即停工并可能损坏下游设备。在这些情况下，许多人偏向选择无缝而不是焊管。如果要选择焊管的话，应最好指定高于ASTM规范要求的非破坏性试验（NDE），如气压试验或者补充的涡流试验或超声波试验及耐腐蚀性评估试验。
这里有必要指出，一些缺陷不仅会出现在焊管中，无缝管也会有由于制造过程产生母材的缺陷。这些包括折叠、擦伤、撕裂或层叠。我遇到过几次无缝管由于制造缺陷而造成的故障和泄漏。这说明无缝管并不是万无一失的，应该对无缝管进行和焊管一样的检查，并将其作为质量控制过程的一部分。通常，无缝管使用超声波试验及气压试验。
总结
有关无缝管和焊管谁更好，谁更可靠的争论还会继续下去，并且可能成为一个没有答案的问题。事实上，两种管材都可以提供合适的使用寿命、耐腐蚀性能及可靠性。关键是要花时间评估工况条件和管材发生事故的因果关系。需要谨慎地选择焊管还是无缝管以及质量控制试验规范，例如非破坏性试验（NDE）、气压试验以及追加的耐腐蚀性评估，这将确保管材具备必要的耐腐蚀性能及预期的使用寿命。
