一種大規(guī)格鎳合金雙管板換熱器的制作工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種大規(guī)格鎳合金雙管板換熱器的制作工藝，包括以下步驟：(1)外管板堆焊，(2)內(nèi)、外管板鉆孔加工，(3)殼程筒體與內(nèi)管板焊接，(4)穿裝換熱管，(5)積液層殼體與內(nèi)管板組對，(6)積液層殼體與外管板組對，(7)積液層殼體與內(nèi)、外管板焊接，(8)內(nèi)管板脹接，(9)換熱管與外管板焊接，(10)耐壓試驗(yàn)，所述步驟(1)中使用電渣帶極堆焊，堆焊前在管板周圍焊接定位塊，將管板與焊接工裝進(jìn)行固定連接，相鄰兩遍的堆焊方向相反，過渡層堆焊完畢后進(jìn)行消應(yīng)熱處理。本發(fā)明成功得完成了大規(guī)格鎳基合金雙管板換熱器設(shè)備制作。
【專利說明】
一種大規(guī)格鎳合金雙管板換熱器的制作工藝
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于雙管板換熱器的制備領(lǐng)域，尤其涉及一種大規(guī)格鎳合金雙管板換熱器 的制作工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 雙管板換熱器(結(jié)構(gòu)示意圖見圖1)采用外管板1和內(nèi)管板2的雙管板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，還 包括殼程筒體3、換熱管4和積液層殼體5等，管程和殼程分別采用各自的管板進(jìn)行連接，打 破傳統(tǒng)列管換熱器管程和殼程共用一個(gè)連接管板，最大限度的降低了管程與殼程介質(zhì)交叉 污染的風(fēng)險(xiǎn)，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)泄漏隱患，確保生產(chǎn)。
[0003] 國內(nèi)雙管板換熱器直徑一般小于2m，當(dāng)直徑較大時(shí)，制作過程中容易產(chǎn)生如下問 題：1、管板加工及雙管板同心度、平行度、扭曲度及脹接質(zhì)量控制等帶來極大的困難。2、當(dāng) 換熱器內(nèi)介質(zhì)對母材的耐腐蝕能力、耐高溫能力有要求時(shí)，為控制制作成本，管板一般采用 在低合金鍛件基礎(chǔ)上堆焊所需材質(zhì)來達(dá)到相應(yīng)使用效果。當(dāng)管板直徑較大時(shí)，管板在堆焊 時(shí)的焊接變形較難控制，同時(shí)傳統(tǒng)手工堆焊效率較低、埋弧焊絲堆焊融合比較大堆焊層成 分難以控制。3、與管板連接的環(huán)縫焊接及換熱管焊接時(shí)，若組焊順序不當(dāng)，會造出管板變 形，進(jìn)而導(dǎo)致設(shè)備尺寸不符工藝要求，同時(shí)會產(chǎn)生較大焊接應(yīng)力，影響設(shè)備使用壽命。
[0004] 鎳基合金換熱管的焊接，尤其是當(dāng)換熱管直徑在50mm以上時(shí)，業(yè)內(nèi)一般采用手工 氬弧焊進(jìn)行焊接。焊接效率較低，同時(shí)焊接質(zhì)量對焊工技能水平依賴程度較大，質(zhì)量不穩(wěn) 定。
[0005] 雙管板換熱器，內(nèi)管板采用強(qiáng)度脹的方式來連接換熱管與管板起到密封作用。鎳 合金換熱管與普通低合金鋼、不銹鋼換熱管相比硬度較大，脹接較困難。內(nèi)管板的脹接會造 成換熱管尺寸的變化，使換熱管與管板的連接焊縫產(chǎn)生應(yīng)力，影響焊縫壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題，提供一種大規(guī)格鎳合金雙管板換熱器的制 作工藝，具體為殼體直徑大于2m，換熱管外徑50~60mm、材質(zhì)為鎳基合金雙管板換熱器的制 作工藝。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0008] -種大規(guī)格鎳合金雙管板換熱器的制作工藝，包括以下步驟：（1)外管板堆焊，（2) 內(nèi)、外管板鉆孔加工，（3)殼程筒體與內(nèi)管板焊接，（4)穿裝換熱管，（5)積液層殼體與內(nèi)管板 組對，（6)積液層殼體與外管板組對，（7)積液層殼體與內(nèi)、外管板焊接，（8)內(nèi)管板脹接，（9) 換熱管與外管板焊接，（10)耐壓試驗(yàn)，所述步驟（1)中使用電渣帶極堆焊，堆焊前在管板周 圍焊接定位塊(優(yōu)選:所述固定塊為L形，優(yōu)點(diǎn)：通常采用筋板固定防變形法時(shí)，筋板需要與 管板進(jìn)行焊接連接，在去除固定筋板時(shí)容易損傷管板。選擇L形筋板，可避免筋板與管板相 焊，去除筋板時(shí)不會損傷到管板），將管板與焊接工裝進(jìn)行固定連接，相鄰兩遍的堆焊方向 相反，過渡層堆焊完畢后進(jìn)行消應(yīng)熱處理。
[0009] 優(yōu)選:所述步驟(2)中首先在內(nèi)、外管板的圓周上焊接定位塊，然后在內(nèi)外管板上 同時(shí)鉆孔。
[0010] 優(yōu)選:所述步驟(2)中內(nèi)管板環(huán)槽為4道開槽，采用"4+6+4-18-4+6+4"結(jié)構(gòu)，槽寬為 4mm，深度為0 ? 5mm。
[0011] 優(yōu)選:所述步驟(3)中焊前制作固定（圖5中用到的是固定拉桿，文字中為防變形拉 桿，統(tǒng)一名稱為固定拉桿。)拉桿，均勻穿裝、固定在內(nèi)管板上。
[0012] 優(yōu)選:所述步驟(3)中采用埋弧自動焊按工藝要求對殼程筒體與內(nèi)管環(huán)縫進(jìn)行焊 接。
[0013] 優(yōu)選:所述步驟(7)中焊前制作固定拉桿，均勻穿裝、固定在外管板上。
[0014] 優(yōu)選:所述步驟(7)中采用埋弧自動焊按工藝要求對積液層筒體與內(nèi)、外管板環(huán)縫 進(jìn)行焊接。
[0015] 優(yōu)選:步驟(8)中脹管前制備試件，對換熱管與管板進(jìn)行試脹，以脹后換熱管內(nèi)徑 擴(kuò)大1.2~1.7mm為合格，進(jìn)行脹接，脹接順序采取"十"字形
[0016] 優(yōu)選:步驟(9)中采用氬弧管板自動焊，首先用"十"字形順序進(jìn)行焊接，然后進(jìn)行 跳花焊接。
[0017] -種大規(guī)格鎳合金雙管板換熱器組裝制作的具體步驟如下：
[0018] 步驟(1):外管板堆焊
[0019] 1、堆焊前在管板周圓均勻焊接定位塊6,將管板7與焊接工裝8進(jìn)行固定連接，防止 管板堆焊過程中發(fā)生變形，定位塊6形狀要求為L形。（管板固定示意圖如圖2所示）
[0020] 2、選擇合適的焊材，嚴(yán)格按工藝參數(shù)進(jìn)行堆焊。堆焊時(shí)，要求前一遍與后一遍的堆 焊方向相反，即前一遍若從管板外周向內(nèi)周進(jìn)行堆焊，則后一遍堆焊時(shí)必須從管板內(nèi)周向 外周進(jìn)行堆焊。
[0021] 3、過渡層堆焊完畢后進(jìn)行消應(yīng)熱處理。
[0022]步驟(2):對內(nèi)外管板進(jìn)行鉆孔加工
[0023] 1、在內(nèi)、外管板的圓周上焊接固定若干定位塊，定位塊必須保證內(nèi)外管板同心，然 后在內(nèi)外管板上同時(shí)鉆孔，從而使得內(nèi)、外管板上的管孔一一對應(yīng)、且同心，按設(shè)計(jì)要求外 管板管孔進(jìn)行倒角加工。
[0024] 2、優(yōu)化內(nèi)管板環(huán)槽設(shè)計(jì)，將傳統(tǒng)的"3+6+3"結(jié)構(gòu)2道開槽(傳統(tǒng)管板孔開槽結(jié)構(gòu)如 圖3所示），即深度為0.8mm，寬度為3mm，兩槽間距為6mm，槽較深脹接時(shí)不易脹接至根部，存 在間隙，易發(fā)生泄漏；優(yōu)化為4道開槽，采用"4+6+4-18-4+6+4"結(jié)構(gòu)，即開四個(gè)槽，槽寬改變 為4mm，深度改變?yōu)?.5mm(本發(fā)明內(nèi)管板開槽結(jié)構(gòu)如圖4所示）。對開槽進(jìn)行加工。
[0025]步驟(3):殼程筒體與內(nèi)管板焊接
[0026] 1、焊前制作固定拉桿9,均勻穿裝、布置在內(nèi)管板上(拉桿結(jié)構(gòu)及固定示意圖詳見 圖5)，用螺栓固定拉緊，并對焊前筒體整體尺寸進(jìn)行測量。
[0027] 2、采用埋弧自動焊嚴(yán)格按工藝要求對殼程筒體與內(nèi)管環(huán)縫進(jìn)行焊接。
[0028] 3、焊接完畢后拆除固定拉桿，再對殼程整體尺寸進(jìn)行測量，確認(rèn)尺寸符合設(shè)計(jì)要 求。
[0029]步驟(4):穿裝換熱管
[0030] 1、對內(nèi)、外管板、換熱管進(jìn)行清理，清除油污、毛刺等，以不影響穿管、換熱管與管 板脹接、焊接為標(biāo)準(zhǔn)；
[0031] 2、依次將換熱管穿入換熱器。
[0032]步驟(5):積液層殼體與內(nèi)管板組對 [0033]步驟(6):積液層殼體與外管板組對
[0034] 步驟(7):積液層殼體與內(nèi)、外管板焊接
[0035] 1、焊前制作防變形拉桿，均勻穿裝、布置在外管板上(拉桿結(jié)構(gòu)及固定同圖5)，用 螺栓固定拉緊，并對焊前筒體整體尺寸進(jìn)行測量。
[0036] 2、采用埋弧自動焊嚴(yán)格按工藝要求對積液層筒體與內(nèi)、外管板環(huán)縫進(jìn)行焊接。
[0037] 3、焊接完畢后拆除固定拉桿，再對殼程整體尺寸進(jìn)行測量，確認(rèn)尺寸符合設(shè)計(jì)要 求。
[0038]步驟(8):換熱管與內(nèi)管板脹接
[0039] 1、采用千分尺對管板孔和換熱管內(nèi)徑、外徑、壁厚進(jìn)行測量、記錄。
[0040] 2、脹管前制備試件，對換熱管與管板進(jìn)行試脹，以脹后換熱管內(nèi)徑擴(kuò)大1.2~ 1.7mm為合格。
[0041 ] 3、進(jìn)行脹接，脹接順序采取"十"字形，并做好脹接記錄，避免漏脹。
[0042] 4、采用千分尺對脹后換熱管內(nèi)徑進(jìn)行測量、記錄，計(jì)算內(nèi)徑變化值，對達(dá)不到要求 的進(jìn)行補(bǔ)脹，補(bǔ)脹次數(shù)不易大于2次。
[0043] 5、管子脹后不得有裂紋;脹口內(nèi)壁由圓柱部分轉(zhuǎn)入翻邊部分，應(yīng)有明顯的翻邊角 線，但不得有切口或擠出現(xiàn)象；.脹完后的脹口不應(yīng)有過脹。
[0044] 步驟(9):換熱管與外管板焊接
[0045] 1、對換熱管兩端進(jìn)行平頭，保證換熱管伸出右端外管板5_。
[0046] 2、采用乙醇對管板表面進(jìn)行清理，確保管板表面及管孔坡口內(nèi)無油污、水漬等雜 質(zhì)。
[0047] 3、采用氬弧管板自動焊對換熱管與管板進(jìn)行焊接，選用與換熱管材質(zhì)相匹配的焊 材，焊材規(guī)格為①〇. 8mm，氬氣純度彡99.999 %。
[0048] 4、第一遍焊接：焊接電流160~200A，焊接電壓10~14V，送絲速度100~120mm/ min，旋轉(zhuǎn)速度170~180,旋轉(zhuǎn)角度375°，保護(hù)氣流量5~8L/min。
[0049] 5、第二遍焊接:焊接電流170~190A，焊接電壓10~14V，送絲速度140~160mm/ min，旋轉(zhuǎn)速度170~180,旋轉(zhuǎn)角度375°，保護(hù)氣流量5~8L/min。
[0050] 6、第三遍焊接：焊接電流170~190A，焊接電壓10~14V，送絲速度140~160mm/ min，旋轉(zhuǎn)速度170~180,旋轉(zhuǎn)角度375°，保護(hù)氣流量5~8L/min。
[0051] 7、焊接技術(shù)要求：
[0052] (1)采用"十"字形順序進(jìn)行焊接，然后進(jìn)行跳花焊接。
[0053] (2)每一遍焊接完成后必須進(jìn)行滲透檢測，并進(jìn)行氣密試驗(yàn)，檢測合格后才能進(jìn)行 下一遍的焊接。
[0054] 8、對換熱管與外管板進(jìn)行貼脹。
[0055] 步驟(10):耐壓試驗(yàn)
[0056] 1、對殼程進(jìn)行氣壓試驗(yàn)，無泄漏、無異聲、無異形為合格。
[0057] 2、將殼程抽真空，對聚液層進(jìn)行氦檢漏試驗(yàn)，漏率< 1.0 X l(T8Pa.m3/S為合格。
[0058] 3、對管程進(jìn)行液壓試驗(yàn)、氣密性試驗(yàn)。
[0059]本發(fā)明的有益效果：
[0060]本發(fā)明成功得完成了大規(guī)格鎳基合金雙管板換熱器設(shè)備制作任務(wù)，此設(shè)備制作工 藝與以往雙管板換熱器制作有以下技術(shù)改進(jìn)：
[0061] 1、大直徑管板堆焊，采用融合比較小的電渣帶極堆焊，焊前采用L形定位塊進(jìn)行固 定并交替焊接順序，并在過渡層焊接后進(jìn)行消應(yīng)熱處理，在保證堆焊成分的同時(shí)，有效地防 止管板堆焊產(chǎn)生的變形。
[0062] 2、優(yōu)化了雙管板換熱器換熱管與內(nèi)管板采用強(qiáng)度脹接形式，將傳統(tǒng)的"3+6+3"開 槽重新設(shè)計(jì)為"4+6+4-18-4+6+4"結(jié)構(gòu)。減小了開槽深度、增加了開槽數(shù)量，既能減少換熱管 與內(nèi)管板強(qiáng)度脹接時(shí)的損傷，又能保證脹接密封質(zhì)量。
[0063] 3、正式脹接前制備脹接試件，根據(jù)優(yōu)化后的開槽尺寸，試驗(yàn)最佳管徑擴(kuò)大1.2~ 1.7mm〇
[0064] 4、調(diào)整雙管板組焊順序，由兩管板連接在一起后進(jìn)行穿管，改為內(nèi)管板與殼程筒 體組焊完畢后再穿裝換熱管、外管板;并在殼程筒體與內(nèi)管板焊接、積液層與內(nèi)外管板焊接 前，設(shè)計(jì)制作了防變形固定拉桿，有效的避免了環(huán)縫焊接造成的管板變形。
[0065] 5、換熱管與管板焊接實(shí)現(xiàn)了氬弧管板自動焊，減小了焊縫質(zhì)量對焊工技能的依賴 性，提高了焊接質(zhì)量;同時(shí)焊接速度提高為手工焊的三倍，提高了施焊效率。
【附圖說明】
[0066]圖1為雙管板換熱器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0067]圖2為管板固定示意圖；
[0068] 圖3為傳統(tǒng)管板孔開槽結(jié)構(gòu)示意圖；
[0069] 圖4為本發(fā)明內(nèi)管板開槽結(jié)構(gòu)示意圖；
[0070] 圖5為本發(fā)明固定拉桿結(jié)構(gòu)及固定示意圖。
[0071 ]其中，1.外管板，2.內(nèi)管板，3.殼程筒體，4.換熱管，5.積液層殼體，6.定位塊，7.管 板，8.焊接工裝，9.固定拉桿。
【具體實(shí)施方式】
[0072]下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0073] 實(shí)施例1
[0074] 一種直徑為2800mm，換熱管規(guī)格為〇57 X 3.5、材質(zhì)為N06600，管板為16MnHI鍛 件堆焊N06600。
[0075] 1、管板堆焊:采用電渣帶極堆焊堆焊管板耐蝕層，焊絲牌號選用GDS-C3，焊劑牌號 選用GXN-600。焊前在管板圓周均勻焊接12塊L形定位塊，第一遍從管板外邊緣向管板中心 堆焊，堆焊后進(jìn)行消應(yīng)熱處理;第二遍從管板中心向管板邊緣堆焊，第三遍再從外向內(nèi)堆 焊，如此交替堆焊5遍，堆焊后機(jī)加工至復(fù)層厚度為10mm。
[0076] 2、內(nèi)、外管板孔加工:在內(nèi)、外管板的圓周上焊接固定24塊定位塊，保證內(nèi)外管板 同心，然后再內(nèi)外管板上同時(shí)鉆孔，從而使得內(nèi)、外管板上的管孔一一對應(yīng)、且同心。外管板 管孔進(jìn)行倒角加工。按"4+6+4-18-4+6+4"結(jié)構(gòu)加工內(nèi)管板環(huán)槽。
[0077] 3、設(shè)備筒體組焊制作:焊接殼程筒體與內(nèi)管板，焊前制作15支固定拉桿，均勻固定 在內(nèi)管板上，采用埋弧自動焊進(jìn)行焊接;拆除固定拉桿后測量筒體尺寸符合要求，將管板、 換熱管清理干凈后穿裝換熱管。依次將積液層殼體與內(nèi)、外管板組對，安裝固定15支固定拉 桿，對積液層殼體與內(nèi)、外管板焊接
[0078] 4、內(nèi)管板脹接:脹接順序采取"十"字形，并做好脹接記錄，避免漏脹。采用千分尺 對脹后換熱管內(nèi)徑進(jìn)行測量、記錄，以內(nèi)徑擴(kuò)大1.2~1.7_為合格。
[0079] 5、換熱管焊接:將換熱管兩端平頭至外伸5mm，采用管板自動焊進(jìn)行焊接，焊接工 藝如表1所示：
[0080] 表 1
[0082] 6、耐壓試驗(yàn):對殼程進(jìn)行氣壓試驗(yàn)，無泄漏、無異聲、無異形為合格。將殼程抽真 空，對聚液層進(jìn)行氦檢漏試驗(yàn)，漏率< 1.0 X l(T8Pa. m3/S為合格。對管程進(jìn)行液壓試驗(yàn)、氣密 性試驗(yàn)。經(jīng)試驗(yàn)合格。
[0083] 上述雖然對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行了描述，但并非對本發(fā)明保護(hù)范圍的限 制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付 出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種大規(guī)格鎳合金雙管板換熱器的制作工藝，其特征是:包括以下步驟：（1)外管板 堆焊，（2)內(nèi)、外管板鉆孔加工，（3)殼程筒體與內(nèi)管板焊接，（4)穿裝換熱管，（5)積液層殼體 與內(nèi)管板組對，（6)積液層殼體與外管板組對，（7)積液層殼體與內(nèi)、外管板焊接，（8)內(nèi)管板 脹接，（9)換熱管與外管板焊接，（10)耐壓試驗(yàn)，所述步驟（1)中使用電渣帶極堆焊，堆焊前 在管板周圍焊接定位塊，將管板與焊接工裝進(jìn)行固定連接，相鄰兩遍的堆焊方向相反，過渡 層堆焊完畢后進(jìn)行消應(yīng)熱處理。2. 如權(quán)利要求1所述的制作工藝，其特征是:所述步驟0中固定塊為L形。3. 如權(quán)利要求1所述的制作工藝，其特征是:所述步驟(2)中首先在內(nèi)、外管板的圓周上 焊接定位塊，然后在內(nèi)外管板上同時(shí)鉆孔。4. 如權(quán)利要求1所述的制作工藝，其特征是:所述步驟(2)中內(nèi)管板環(huán)槽為4道開槽，采 用"4+6+4-18-4+6+4"結(jié)構(gòu)，槽寬為4mm，深度為0 · 5mm。5. 如權(quán)利要求1所述的制作工藝，其特征是:所述步驟(3)中焊前制作固定拉桿，均勻穿 裝、固定在內(nèi)管板上。6. 如權(quán)利要求1所述的制作工藝，其特征是:所述步驟(3)中采用埋弧自動焊按工藝要 求對殼程筒體與內(nèi)管環(huán)縫進(jìn)行焊接。7. 如權(quán)利要求1所述的制作工藝，其特征是:所述步驟(7)中焊前制作固定拉桿，均勻穿 裝、固定在外管板上。8. 如權(quán)利要求1所述的制作工藝，其特征是:所述步驟(7)中采用埋弧自動焊按工藝要 求對積液層筒體與內(nèi)、外管板環(huán)縫進(jìn)行焊接。9. 如權(quán)利要求1所述的制作工藝，其特征是:步驟(8)中脹管前制備試件，對換熱管與管 板進(jìn)行試脹，以脹后換熱管內(nèi)徑擴(kuò)大1.2~1.7mm為合格，進(jìn)行脹接，脹接順序采取"十"字 形。10. 如權(quán)利要求1所述的制作工藝，其特征是：步驟(9)中采用氬弧管板自動焊，首先用 "十"字形順序進(jìn)行焊接，然后進(jìn)行跳花焊接。
【文檔編號】B23P15/26GK106002129SQ201610368385
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月27日
【發(fā)明人】黃孝鵬, 梁兆鵬, 周忠文, 鄒偉, 陳景利, 許文文, 劉吉祥
【申請人】魯西工業(yè)裝備有限公司