CN101596668A - 一种高效紧凑余热换热设备的制作方法 - Google Patents
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Abstract
一种高效紧凑余热换热设备的制作方法，其特征在于：所述的高效紧凑余热换热设备的制作方法包括小直径管与厚管板的液压胀接方法；具有空间复杂尺寸的换热管用支撑板的制作方法和装配工艺；复杂空间尺寸换热管的制作方法及设备；余热换热设备用换热管与管板的精确装配方法。本发明的优点：本发明所述的制作方法为特殊环境下、特殊空间用特殊结构的高效紧凑换热设备制造开辟了一条新的途径。本发明的质量符合设计要求，管板焊缝经氦气检漏试验表明其总漏率为9.8x10－8PaM3/S，符合核设备渗漏标准要求，开发制造的具有体积小、重量轻、换热效果好的换热设备特别适合于海洋核动力装置反应堆余热排除系统中应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种高效紧凑余热换热设备的制作方法领域，特别提供了一种高效紧凑余热换热设备的制作方法。
背景技术
为实现社会经济的可持续发展，能源安全、能源效率的提高、城市环境污染及全球气候变化问题称为能源发展必须面临的问题。核能是一种清洁能源已为世人所共识，它是目前最有希望能够大规模替代化石能源的一次能源，为了弥补未来能源供应的巨大缺口，随着国家能源政策和能源安全的要求，发展核能是一个值得优先选择的途径之一。另外，核潜艇、核动力推进的水面舰船，具有隐蔽性好、潜航时间长和高速航下续航能力大等优点，因此，核动力反应堆装置发展也异常迅速，而反应堆也逐渐换成高温气冷堆。因此，高温气冷堆是反应堆发展的方向，由于它具有系统简单；发电效率高，加上模块式高温堆的固有安全性特点，使之成为非常有竞争力的新堆型，许多国家投入相当的人力物力进行研究开发。但高温气冷堆的发展也存在着一系列的技术难点和挑战，其中之一就是高效紧凑式换热器的研制。
无论在核电还是在核动力反应堆装置中，余热排除系统是保障核安全的重要措施，它的作用是当反应堆发生失水事故时，冷却水必须经过余热冷却系统热交换设备冷却后注入，从而保证反应堆迅速补水并加以循环，才能使堆芯燃料元件保持安全状态。换热设备在核能反应堆装置中起到了至关重要的作用，由于它是在高温、高压、腐蚀介质复杂的环境中运行的，特别在海洋核动力反应堆装置中，由于舱室内空间窄小，设备和管道布置的非常紧凑，从而决定了换热设备的结构和体积及重量受到了很大的局限性，因此，开发和制造体积小、重量轻、换热效果好适合海洋核动力装置要求的换热设备成为必要。
虽然这样的换热设备原理同普通的管壳式换热器是相同的，但其结构要复杂的多，因为，一般换热设备的换热管通常是直的，或具有平面结构的U形管式，但该环境用的换热设备的换热管在管板和支撑板上成长方形排列，在轴向是缩颈布置方式(即换热管在管板上的排布所占具横截面积与有效换热部分在支撑板部分的排布所占据横截面积之比为0.4)，由于结构特点决定了其制作工艺不同于常规换热设备的制造和检验。特别对于反应堆用换热设备来说，其质量的可靠性是极其重要的，它有可能直接关系到反应堆的安全性和可靠性。而换热设备的可靠性主要取决于制造工艺，它包括材料的可靠性，换热管与管板及封头的加工和焊缝焊接及胀接质量，换热设备装配质量，以及焊缝的探伤检查和整体的氦气检漏水压试验等。因此，该种换热设备的制作方法是保证其可靠性的最主要手段。
发明内容
本发明的目的是为了保证安全性和可靠性，提供一种高效紧凑余热换热设备的制作方法。
本发明提供了一种高效紧凑余热换热设备的制作方法，其特征在于：所述的高效紧凑余热换热设备的制作方法包括小直径管与厚管板的液压胀接方法；具有空间复杂尺寸的换热管2用支撑板1的制作方法和装配工艺；复杂空间尺寸换热管2的制作方法及设备；余热换热设备用换热管2与管板的精确装配方法。
所述的小直径管为Φ8x1mm的不锈钢管或钛管，厚管板的厚度为70mm；胀接方法采用残余应力小、胀接均匀、管壁减薄程度小、密封性能好的液压胀接方法，并采用与小直径管适合的胀管头。
所述的具有复杂空间尺寸的换热管2用支撑板1的制作方法和装配工艺的方法为采用线切割制成带有弧度的板条拼接而成，装配工艺的顺序是随着换热管2的装配同步进行。
所述的空间复杂尺寸换热管2的制作方法是采用能360°旋转、操作方便、角度定位准确的弯管工具进行空间尺寸的制作。
所述的余热换热设备用换热管2与管板的精确装配方法，是先将具有空间尺寸的并留有足够直线引导段的换热管2一端与两个管板的其中之一，即为固定管板，进行穿管并尽可能向前推进换热管2，换热管2插入相应的支撑板1位置后，再将留有足够长直引导段的另一端插入另一管板相应的管板孔，即为可动管板的管板孔，后退换热管2，调整相应的位置，完成一根管的穿管工作；完成整排换热管2的穿管工作后，点固固定管板端的换热管2，并将换热管2与三个支撑板1装配固定；所有换热管2穿完后，封闭固定支撑板1，采用适当的工装移动可动管板的位置，达到相应尺寸要求后将换热管2与可动管板点固，完成装配。
本发明的技术方案
1、根据Φ8x1管子与70mm厚度管板的胀接要求，进行胀接方法的分析选择。
2、进行机械胀接与液压胀接方法的试验对比，并进行胀接工艺评定，确定合适的胀接工艺参数。
3、选用合适尺寸的方钢型材配合适当的定位工装首先制作支撑板1的竖排托架，选用线切割方法加工适合管子外径圆滑过渡的支撑板1横排隔条。
4、首先进行能360°旋转的可弯曲复杂空间尺寸的弯管工具的选择与试验，并进行实际尺寸的样品试验，以确定弯管的回弹量并加以修订。
5、设计专用装配工装进行换热器的总装，由于两管板中心不在同一中心线上，故采用工装精确定位两管板的位置并同时固定三个支撑板1竖排托架，先将其中的一个管板定义为固定管板，另一管板定义为可动管板；事先编号的并弯好空间尺寸的换热管2与相应的事先编号的管板孔进行穿管，先穿换热管2与固定管板的一端，向前推进将该端的直线段全部穿过固定管板，尽可能地使换热管2伸出固定管板端为最长，然后再穿换热管2另一端与可动管板的管孔位置，后退换热管2，使换热管2伸出固定管板端2-3mm完成一根管的穿管工作；换热管2穿好一排后将支撑板1横排隔条与竖排托架相点固，保证换热管2既不受过大的压紧力，也不许管子有串动；依此类推穿完最后一排换热管2后用支撑板1横排隔条封闭固定形成完整的支撑板1；移动可动管板与换热管2的位置，保证相关尺寸要求后固定管子与管板位置，削平伸出多余长度的每一根管子并点固。
6、装配结束后进行管板与管子的焊接与胀接，焊接与胀接工艺均按照评定后的焊接与胀接工艺进行。
7、焊接与胀接结束后进行氦气检漏，检验管子与管板的焊接与胀接质量。
8、管板与封头焊接。
9、进行水压试验检验管程、封头及接管焊缝质量。
本发明的优点：
本发明所述的制作方法为特殊环境下、特殊空间用特殊结构的高效紧凑换热设备制造开辟了一条新的途径。本发明的质量符合设计要求，管板焊缝经氦气检漏试验表明其总漏率为9.8×10-8PaM3/S，符合核设备渗漏标准要求，开发制造的具有体积小、重量轻、换热效果好的换热设备特别适合于海洋核动力装置反应堆余热排除系统中应用。
附图说明
下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1为高效紧凑余热换热设备的总体结构示意图。
具体实施方式
实施例1
本发明提供了一种高效紧凑余热换热设备的制作方法，其特征在于：所述的高效紧凑余热换热设备的制作方法包括小直径管与厚管板的液压胀接方法；具有空间复杂尺寸的换热管2用支撑板1的制作方法和装配工艺；复杂空间尺寸换热管2的制作方法及设备；余热换热设备用换热管2与管板的精确装配方法。
所述的小直径管为Φ8x1mm的不锈钢管或钛管，厚管板的厚度为70mm；胀接方法采用残余应力小、胀接均匀、管壁减薄程度小、密封性能好的液压胀接方法，并采用与小直径管适合的胀管头。
所述的具有复杂空间尺寸的换热管2用支撑板1的制作方法和装配工艺的方法为采用线切割制成带有弧度的板条拼接而成，装配工艺的顺序是随着换热管2的装配同步进行。
所述的空间复杂尺寸换热管2的制作方法是采用能360°旋转、操作方便、角度定位准确的弯管工具进行空间尺寸的制作。
所述的余热换热设备用换热管2与管板的精确装配方法，是先将具有空间尺寸的并留有足够直线引导段的换热管2一端与两个管板的其中之一，即为固定管板，进行穿管并尽可能向前推进换热管2，换热管2插入相应的支撑板1位置后，再将留有足够长直引导段的另一端插入另一管板相应的管板孔，即为可动管板的管板孔，后退换热管2，调整相应的位置，完成一根管的穿管工作；完成整排换热管2的穿管工作后，点固固定管板端的换热管2，并将换热管2与三个支撑板1装配固定；所有换热管2穿完后，封闭固定支撑板1，采用适当的工装移动可动管板的位置，达到相应尺寸要求后将换热管2与可动管板点固，完成装配。
通过分析在充分论证及试验的基础上，现已制造出符合设计要求的换热设备样机一台，其制造工艺如下：换热器设备主要部件的采购制作包括换热管2的采购、检漏试验、下料、划线、弯管；管板毛坯的锻造、车加工、划线、钻孔；支撑板1的下料、装配、线切割；封头的压制、加工检验换热管；装配工装的制作；换热管2与管板、支撑板1间穿管；换热管2与管板的固定；换热管2与管板焊缝的焊接；换热管2与管板的胀接；管板焊缝的PT探伤检查；管板焊缝的氦气检漏；封头与管板的焊接；封头与管板焊缝的射线探伤；管程的水压试验及检查。
经过检查及检验，按上述工艺制作的换热器样机的质量符合设计要求，管板焊缝经氦气检漏试验表明其总漏率为9.8×10-8PaM3/S，符合核设备渗漏标准要求。
Claims (5)
1、一种高效紧凑余热换热设备的制作方法，其特征在于：所述的高效紧凑余热换热设备的制作方法包括小直径管与厚管板的液压胀接方法；具有空间复杂尺寸的换热管(2)用支撑板(1)的制作方法和装配工艺；复杂空间尺寸换热管(2)的制作方法及设备；余热换热设备用换热管(2)与管板的精确装配方法。
2、按照权利要求1所述的高效紧凑余热换热设备的制作方法，其特征在于：所述的小直径管为Ф8x1mm的不锈钢管或钛管，厚管板的厚度为70mm；胀接方法采用残余应力小、胀接均匀、管壁减薄程度小、密封性能好的液压胀接方法，并采用与小直径管适合的胀管头。
3、按照权利要求1所述的高效紧凑余热换热设备的制作方法，其特征在于：所述的具有复杂空间尺寸的换热管(2)用支撑板(1)的制作方法和装配工艺的方法为采用线切割制成带有弧度的板条拼接而成，装配工艺的顺序是随着换热管(2)的装配同步进行。
4、按照权利要求1所述的高效紧凑余热换热设备的制作方法，其特征在于：所述的空间复杂尺寸换热管(2)的制作方法是采用能360°旋转、操作方便、角度定位准确的弯管工具进行空间尺寸的制作。
5、按照权利要求1所述的高效紧凑余热换热设备的制作方法，其特征在于：所述的余热换热设备用换热管(2)与管板的精确装配方法，是先将具有空间尺寸的并留有足够直线引导段的换热管(2)一端与两个管板的其中之一，即为固定管板，进行穿管并尽可能向前推进换热管(2)，换热管(2)插入相应的支撑板(1)位置后，再将留有足够长直引导段的另一端插入另一管板相应的管板孔，即为可动管板的管板孔，后退换热管(2)，调整相应的位置，完成一根管的穿管工作；完成整排换热管(2)的穿管工作后，点固固定管板端的换热管(2)，并将换热管(2)与三个支撑板(1)装配固定；所有换热管(2)穿完后，封闭固定支撑板(1)，采用适当的工装移动可动管板的位置，达到相应尺寸要求后将换热管(2)与可动管板点固，完成装配。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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