CN1005182B - 在管座之间固定管子的方法 - Google Patents

Abstract

一种在换热器的管座之间固定管子的方法。其中，管子和／或管座由经过一道焊接工序后必须退火以消除应力的钢材制成。管子在一端通过焊接一个由一种无需热处理而可焊接的材料制成的管段加长。在两个管座之一个的外侧焊接上由一种无需热处理而可焊接的材料制成的套管。最晚在进行了所有要求热处理的焊接工序后进行一次最终热处理，这时。这些管子充其量只是将其一端固定在有关的管座上。最后，装入的管子仅通过其延长管段和套管的自由端间接地与管座焊接在一起。

Description

在管座之间固定管子的方法

本发明涉及一种在换热器的管座之间固定管子的方法。管座通过一个最好为刚性的外壳联结起来。其中，管子和/或管座由一种钢制成，这种钢材经过一道焊接工序后必须退火，以消除应力。当带有在两个管座之间的多根管子的换热器作这种热处理时，不可避免地会有局部性的温度区别，因此，即使非常小心地进行热处理，也还是会在换热器中产生应力。这种应力对于在换热器中分隔要加热或要冷却的介质的管子和管座之间的焊缝非常不利。除此以外，这种已知结构的修理费工、费时，而且昂贵。

迄今为止，为了在换热器的管座之间固定管子，一般均将管端与管座直接焊接，这样，由于管子和/或管座的材料要求在一道焊接工序后必须退火消除应力，因此至少在换热器的焊缝区进行热处理，以消除由于焊接造成的局部应力和脆化。

德国908819号专利公开了一种在换热器管座之间固定管子的方法。在管座的一侧焊上套管，套管内径相应于用以接装管子的管孔的直径。在焊上套管后，将管子引入套管并将管子的外端与套管的端面焊合。再对管子进行扩口以加强管座和管子之间的联结。由于在这种方法中对这种关键性的焊接不是直接在管座和管子之间进行的，而是间接地在管子和加接的套管之间进行的，因而避免了在焊接中所产生的管子和管座之间的有害应力。在这种方法中所用材料不要求焊后退火处理以消除焊接所产生的应力。

日本57-115993号专利公开了一种在管座上固定管子的方法，在这种方法中，在管座上设有管状凸肩，将管子焊在此凸肩上。这种管状凸肩也可由焊在管座上的管段构成。如在这种方法中采用焊后要求对焊缝进行热处理的材料，由于已经将管子的两端焊在管座上，因而会难以控制地导致有害的应力集中。

此外已知，用于生产换热器的管座外侧覆以一种金属包覆层。在这种情况下，当管子由一种在焊接后必须进行热处理以消除局部应力和脆化的钢材制成时，也必须对管子和金属包覆层之间的焊缝进行热处理。在这种情况下，修理时可以通过在包覆的金属中塞入栓塞的办法来堵塞一根或几根管子，栓塞由与包覆的金属层相同的材料，或一种与之等效的材料制成。因为栓塞只与包覆的金属相焊接，所以在修理时不需要后续的热处理。这些用栓塞堵住的管子当然不再起热交换的作用。

本发明的目的是提出一种换热器管座之间固定管子的方法，用这种方法可以使管子和管座之间的连接不产生内应力，并可简单修理，即使管子和/或管座是由一种在焊接后须退火消除应力的钢材制成的。本发明达到这一目的的方法所具有的特征是，管子至少在一端通过焊接一个管段来加长，加长的管段由一种无需热处理可以焊接的材料制成;至少在两个管座中的一个的外侧，焊接加长安装管子的孔的套管，套管至少在自由端是由一种无需热处理而可焊接的材料制成;最晚在进行了所有要求热处理的焊接工序后进行一次最终热处理，这时，这些管子充其量只是将其一端固定在有关的管座上;插入的管子仅通过其延长管段和套管的自由端间接地与管座焊接在一起。

由于管子和管座的焊接仅仅经由延长管段和套管的自由端，而它们的材料不要求随后进行热处理，因此排除了将换热器在两个管端均固定在管座上之后再次进行热处理的必要性，而这种热处理导致产生不可控制和不可避免的应力。管子和延长管段以及套管与管座之间的焊缝事先进行的热处理，可以分别进行，或与整个换热器的热处理合起来一起进行，在后面这种情况下，管子至多只有一端固定在有关的管座上，因此管子的另一端在热处理过程中可以自由地在另一个管座的孔中伸长。于是避免产生不可控制的应力。

按本发明的方法制造的在管子、延长管段和套管上的焊缝，都是完全可以检验的，它们均处于换热器工作中不出现应力的区域。因此不会在工作中使焊缝损坏。如果一根或几根管子出现损坏，可以按本发明的方法来修理，或更换个别管子，而且没有必要进行后续的热处理。此外所有在这种修理中形成的焊缝都是完全可以检验的。

在本发明方法的一个最佳设计中，管子通过现有的方法进行液压扩张以固定在管座中，这时，液压扩张亦在延长管段和套管的区域中进行。因此，在延长管段和套管之间可能存在的间隙被闭合，所所以在其他地方密封不好的情况下亦不会有介质流入延长管段和套管之间。以这种方式防止了在换热器工作时在该区出现损坏或泄漏。

本发明的方法可借助于附图详细说明。其中：

图1通过按本发明的方法在两个管座之间要加以固定的一根管子的纵剖面图，这是在进行固定之前但已完成准备工作后的情况，以及

图2按本发明的方法完成连接后的相应的纵剖面图。

图中只表示了两个管座1和2的局部，它们有孔1a和2a，在孔中固定直管3的端头。在图1和2中表示了一根这样的管子3和有关的管座1和2的局部。管座1和2以及管子3总合在一起构成了换热器的核心部分。

一个这样的换热器用来加热或冷却一种介质，这种介质或者通过管子3流动，或者在管子3的外部流动。因此，换热是通过管子3的管壁进行的。为此目的，在管座1和2之间的管子3被一个图上未表示的外壳所包围，外壳将管座1和2彼此连接起来。

在所表示的这个实施例中，无论是管座1和2，还是管子3均由焊接后必须退火消除应力的钢材制成，退火处理是为了消除焊接所带来的局部应力和脆化。在管座1的外侧设金属包覆层4，它是采用一种不作事后热处理而可焊接的材料制成的，例如是一种高级合金钢。尽管金属包覆层4具有这种材料性质，但仍有必要在管子3的端头与金属包覆层4焊接后进行一次热处理，因为在管子3中的应力和脆化必须经过这种热处理来消除。

在图1和2所表示的实施例中，首先对管座1覆以金属包覆层＊。接着给两个管座1和2钻孔，以便制造出彼此对齐的孔1a和2a，用于晚些时候装入管子3。然后，钻了孔的管座1和2与图上未表示的外壳彼此有一定刚性地联接在一起。

现在，在每根管子3上焊一个延长管段5，它与金属包覆层4一样，用一种无需热处理可以焊接的材料制成。紧接着检验由此而形成的焊缝6。

现在来制造套管7，它的内径稍大于具有延长管段5的管子3的外径。套管7可整个由一种不作热处理可以焊接的材料制成。不过在此实施例中，套管7是由一种在焊接后必须热处理的钢制成的。在这种情况下，套管7上焊接了一个延长段7a，它是由一种无需热处理而可焊接的材料所制成的。焊缝8在制造后同样要加以检验。

在管子3和套管7作了这些准备工作以后，应将套管7焊在经过车制槽2b准备好的管座2的外侧，在接着将管子3装入管座1和2的孔1a和2a中之前，要检验由此而产生的焊缝9。

在本实施例中，通过液压扩张将各管子3的同一端固定在管座1上。为了使管子3在管座1上牢固配合。由图可见，管座1在它的孔1a所在区域加工成圆形槽。管座1中的管端经液压扩张后，将此管端与金属包覆层4焊接起来。由此而形成的焊缝10接着应加以检验。

至此，制造的所有焊缝6、8、9和10至少有一部分是涉及在经过一道焊接工序后必须退火以消除应力的材料，所以要对整个部件进行热处理，这包括两个通过外壳彼此联结在一起的管座1和2，以及在一端即在管座1中被固定的管子3。在此热处理过程中，管子3设有延长管段5的端头在管座2的孔2a中自由移动，因为管子3在这一端尚未与管座2相连接。因此，由于温度不同所引起的长度变化不会在管子3内部，或在管座1和2中造成应力。以此方式特别可以避免在事先制造好的焊缝6、8、9和10中产生应力，这种应力会引起损坏焊缝。因而整个部件的热处理比较简单和无困难地进行。

在热处理结束后的情况正如图1中所示。现在将管子3的迄今尚为自由的一端在管座2中进行液压扩张。之后便将此管子3迄今尚为自由的一端紧靠在按本实施例同样具有圆形槽的管座2的孔2a上，如图2右部所示。在本实施例中，液压扩张亦在套管7和延长段7a的区域进行，所以原先在管子3从管座2伸出的部分和设有延长段7a的套管7之间形成的间隙（见图1）被消除。间隙被消除的情况也可由图2看出，液压扩张区的大小在图中用字母E来表示。这些目前在管座1和2中两端固定的管子3只是在其延长管段5的地方与有关的套管7的延长段7a焊接起来。由此而形成的焊缝11不须热处理，因为无论是延长管段5，还是延长段7a均由一种无需热处理可以焊接的材料制成。因此不管是在热处理后将自由管端通过液压扩张在管座2上的固定，还是随后的经由套管7间接地进行管子与管座2的焊接均不要求后续的热处理，而这种热处理会在已加工好的部件中产生内应力。此外在现加工好的部件进行压力试验之前，此可自由接近的焊缝11可无困难地检验。

如果按前述方法制造的换热器在工作过程中有一根管子3损坏了，则没有什么困难地可以将此管子3堵塞。为此目的可将一个栓塞插入延长管段5，并与之焊接起，此栓塞同样是由不需热处理可焊接的材料制成。在另一端用一个由无需热处理可以焊接的材料制成的盖子覆盖此管口，并将它与金属包覆层4焊接起来。在这两种情况下均不必进行后续热处理。

但是，修理时不仅可以通过堵塞该损坏了的管子3，而且也可以更换一根新的管子。这根管子在两端设有由不需热处理可以焊接的材料制成的延长管段5，所以两个管端可不进行随后的热处理而与套管7的延长段7a和金属包覆层4焊在一起。如果焊缝11不密封，则只需要重新焊接。这里同样不要求进行热处理。

Claims (1)

1、一种在换热器管座（1、2）之间固定管子（3）的方法，最好用刚性的外壳使两个管座（1、2）彼此相互联结，在此方法中，在两个管座（1、2）中至少在其一个管座（2）的外侧焊上套管（7、7a）以延长用以接装管子（3）的孔（2a），通过套管（7、7a）的自由端使引入的管子（3）间接地与管座（2）焊接，此方法的特征是：管子（3）和（或）管座（1、2）由焊接后需退火消除应力的钢制成;至少在管子（3）的一端焊上管段（5）以延长管子（3），管段（5）和套管（7a）的自由端由焊后不需热处理的材料构成，并在完成全部需焊后热处理的焊接工序之后，再进行最后热处理，在热处理的过程中，管子（3）至多仅一端固定在相应的管座（1）上;管座（2）和引入的管子（3）通过使管段（5）固定在套管（7a）上的焊缝（11）作间接焊合。

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