CN1032387A - 管子与管板的连接方法 - Google Patents

Abstract

本发明为压力容器中管子与管板的连接方法。 采用卡套2和螺套3将管板1与管子4连接。卡套 2的锥面与管板阶梯孔间的圆锥面R接触。螺纹套 3通过螺纹与管板1连接。当拧紧螺纹套时，顶住卡 套2，卡套2的锥面与圆锥面R挤压产生塑性变形 刃口卡进管壁。起到密封和连接作用。本发明用冷 加工替代传统的焊接方法。提高了接头的抗蚀能 力。安全可靠，而且节省材料。降低生产成本，改善 劳动条件。

Description

本发明涉及压力容器制造。

当前。管子与管板接头的连接技术是压力容器制造的难题之一，尤其是高温高压容器的制造，管子与管板的连接要求更严格。如大型氨厂的换热器，接头有数千个，既要易于加工，不易损坏，又要保证高压密封性（高压作用在管子内部或作用在管子外部）。目前管子与管板的连接主要采用焊接方法。

焊接有内焊接和外焊接两种。内焊接是采取将管板背面加工成与管子数目相同。并与管子内径和外径相等的接管，然后与管子对接，加工量大，焊接很复杂，而且对管板表面材质质量要求严格。故一般压力容器都采用外焊接加胀接的方法，即在管板上加工若干和管子外径相同的孔。管子穿过孔，在管板的正面胀接和焊接，根据工况条件，有的还要在管板上先设置堆焊层。图4为大型合成氨厂换热器的换热管与管板连接的结构图。

采用外焊法，由于管板孔与管外径相等，在制造中，为了保证管板的强度和刚度满足工艺需要，往往使得管板的厚度大大增加，如图4示出的管板厚度达430mm。重量近4吨。而最重要的是，接头的焊缝处在高温高压、腐蚀介质存在的条件下。容易产生泄漏，经对大型合成氨厂高温高压U型管换热器测试表明。焊缝中氢的渗入量是基体金属的40倍。

本发明的目的，是提供一种用于压力容器中管子与管板连接的方法，采用冷加工根除了焊接方法的缺陷，保证整个设备的密封性，而且减少管板厚度，节省原材料，降低制造费用。

图1    本发明的结构图

图2    螺套简图

图3、板手示意图

图4、大型合成氨厂换热器换热管与管板焊接结构。

附图1是表明本发明的结构形式示意图

1、管板

2、卡套

3、螺纹套

4、管子

R-园锥面

本发明采用卡套2和螺纹套3连接管板1与管板4，管子4插入管板孔中一部分，在离管子端部一定距离的管板孔壁上设有一园锥面R，螺纹套3通过螺纹与管板1连接，当螺纹套3拧紧时，顶住卡套2，使卡套2的锥面与园锥面R挤压产生塑性变形，卡套刃口卡进管壁，将管子与管板连接起来。

按照本发明的方法，在管板1上加工有阶梯孔。阶梯孔的小孔直径小于管子4外径，可以和管子4内径相等，大孔直径比管子4外径略大，以光滑的管子能刚好穿进为限。阶梯孔大孔长度可根据生产工艺需要确定，但不宜过长，以免影响管板强度。也不宜过短，过短则会影响连接接头的强度。

为了有效地密封及固定管子4，需在阶梯大孔的一定长度上进行扩孔，并加工有螺纹，以便与螺纹套3连接，螺纹孔顶端与阶梯大孔（管孔）间有一光洁度较高的园锥面R，所使用的卡套2的锥面与园锥面R接触，当螺纹套3拧紧挤压卡套2时，卡套2的锥面在园锥面R的挤压下产生塑性变形，卡套刃口卡进管壁。

本发明采用的卡套2系标准件（江苏阜宁阀门厂生产），其内径可根据管子的不同外径选取。

本发明采用的螺纹套3可根据不同的管径制作，其内径略大于管子外径，一般以能刚好套进光滑的园管为限，螺纹套的一端外壁有螺纹，与管板的螺纹孔匹配，另一端外壁有直纹滚花，也可以是轴向型的细密的小齿槽，便于安装时板手拧紧。

实施本发明所用的板手是根据压力容器中管子排布比较密的特点所设计的钢带式板手，钢带上设置有与螺纹管外壁匹配的直纹或小齿槽。结构如图3所示。1、活动销    2、固定销    3、带齿钢带    4、销钉    5、齿圈    6、活动块    7、手柄

在压力容器中使用本发明比焊接有明显的优点。

由于采用锻钢材料，晶粒细密，组织均匀，不存在焊接时产生的残余应力和缺陷，提高了接头部分的抗蚀能力。消除了因腐蚀而产生的泄漏，增加了接头的安全可靠性。

工艺路线短，节省材料。降低了制造成本，如以年产三十万吨合成氨厂的高温高压U型管换热器为例。采用本发明在保证刚度和强度相等的条件下，管板材料可节省一半。约2吨左右;节省管材约600M，并减少大量的深孔加工工时。用冷加工替代热加工，无须堆焊层、焊接、胀管等工艺过程，劳动条件大大改善。

下面通过用本发明试验的管束的例子，进一步详细说明本发明，但本发明不受该实施例的影响。

在厚度为200mm的管板上加工七个阶梯孔。穿透管板，阶梯孔每段内径分别为φ22，38，φ18^+0.2和φ12，φ22，38孔距管板1的背面深21mm。φ18^+0.2孔距板背面深30mm。将φ22，38孔与φ18^+0.2孔的阶梯加工成夹角为24°±^30′的园锥面R，在φ22，38孔壁上。加工M24×1.5的螺纹。

选择的螺纹套3内径为φ18^+0.2，外径为φ24，长65mm，在一端外壁上加工长25mm的M24×1.5螺纹，内径倒出90°倒角。（与卡套2底部倒角相同）。另一端外壁滚压长45mm的直纹。选择内径为φ18的卡套2。

将φ20×2.9管子4在端部100mm内缩到φ18（根据工艺需要，如果管间距比较大，螺纹孔间壁厚大于2mm，可不必缩管，），先后将螺纹套3和卡套2套进管子4（卡套刃口朝管口），用予装模具将卡套2的刃口卡在管壁上，然后将管子4插入φ18孔中，用带齿纹的钢带板手（齿纹与螺纹套3的齿纹匹配），把螺纹套3旋进螺纹孔，拧紧。

其它六根管子，采用上述同样方法安装连接。

本发明的机械加工均为公知的方法。

对本实施例进行检验：

静压，550kgf/cm²，保压半小时不漏;加载荷±500kgf，温度300℃，循环频率1HZ，循环次数10⁵，经30小时试验后，使用JLH-1型氦质谱检漏仪测试，管口泄漏率低于5×10^-7托·升/秒。

Claims (4)

1、一种管子与管板的连接方法。其特征在于管子4插入管板孔中一部分。孔壁有一园锥面R，管子4上装有螺纹套3和卡套2，拧紧螺纹套3，顶住卡套2，可使卡套2的锥面与园锥面R挤压产生塑性变形。卡套刃口卡进管壁。

2、根据权利要求1所述的连接方法，其特征在于管板孔是一阶梯孔。管子4插入与其直径相对应的孔中。

3、根据权利要求1所述的连接方法，其特征在于园锥面R位于螺纹孔与阶梯管孔之间。

4、根据权利要求1所述的连接方法，其特征在于螺套3的一端外壁有与管板螺纹孔相匹配的螺纹，另一端外壁有便于板手紧固螺纹套3的齿纹。

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