CN103983135B - 一种核级不锈钢高翅化比换热管及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种核级换热管，尤其是涉及一种核级不锈钢高翅化比换热管及其制造方法。其主要是解决现有技术所存在的不锈钢低翅换热管的制造过程较为繁杂换热性能差，制造出来的不锈钢低翅换热管的生产成本较高等的技术问题。本发明包括光管（1），其特征在于所述的光管（1）由不锈钢制成，光管平直的管身外表面设有若干环形的鳍片（2），鳍片的断面为T形，鳍片垂直设立在管体上。
Description
技术领域
本发明涉及一种核级换热管，尤其是涉及一种核级不锈钢高翅化比换热管及其制造方法。
背景技术
由于核电厂使用的汽轮机组为饱和蒸汽机组。蒸汽发生器产生的饱和蒸汽被送到高压缸作功，高压缸末级的排汽湿度达到了15%左右，如果此种蒸汽仍被送往低压缸，将对低压缸产生汽蚀、水锤，将大大缩短汽轮机组的使用寿命。为避免出现这种情况，专门设计了汽水分离再热器系统。高压缸的蒸汽作完功后，被送入到汽水分离再热器MSR（MoistureSeparatorandReheater)。在MSR中进行分离和再热，使进入低压缸的蒸汽为过热蒸汽，减低了对低压缸叶片的冲蚀。同时，汽水分离再热系统还起到了合理分配低压缸负荷，减轻高压缸负载的功能，而不锈钢高翅化比换热管是核级汽水分离再热器最核心的部件。而目前不锈钢高翅化比换热管的制造过程较为繁杂，制造出来的不锈钢高翅化比换热管的生产换热性能不高且成本较高。
发明内容
本发明是提供一种核级不锈钢低翅换热管及其制造方法，其主要是解决现有技术所存在的不锈钢低翅换热管的制造过程较为繁杂换热性能差，制造出来的不锈钢低翅换热管的生产成本较高等的技术问题。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
本发明的一种核级不锈钢高翅化比换热管，包括光管，所述的光管弯曲成U型，光管平直的管身外表面设有若干环绕的鳍片，鳍片的断面为T形，鳍片垂直设立在管体上。鳍片设计为T形，其与介质的接触面积较大，核级高精密高翅化不锈钢换热管长达40多米，翅片轧制加工时，本发明的采用不破坏金相组织结构，以固态金属挤压形成液态流动方法，制得高精密高翅化的鳍片管，鳍片的表面光洁度、翅化比、翅片圆心度等远远高于国家机械手册中要求，精度能做到翅片厚度0.1mm-0.2mm、翅片高度1.3mm-1.8mm,使得新型鳍片结构获得最佳的换热性能。
作为优选，所述的相邻鳍片之间设有U形槽。鳍片与光管之间都是圆弧过渡，因此增强了鳍片与光管之间的连接强度，防止其被折断。
作为优选，所述的光管弯曲成U型或S形，或者是所需的其它形状。
一种核级不锈钢高翅化比换热管的制造方法，所述的方法包括：
a．采用一根平直的核级不锈钢管，对其进行800-1200℃左右的热处理，形成换热管用的光管；热处理是为了提高不锈钢管的机械性能；（2）为了改善金属的塑性；（3）为了获得一定的组织状态；（4）为了消除焊接后的残余应力等。
b．对光管进行涡流探伤，保证光管焊接后内表面无裂纹，再对光管进行超声波探伤，保证光管无气孔、夹渣、未焊透、未融合、裂纹现象存在，并且保证光管不粘有金属屑、污染物、颗粒物质，光管上没有明显的划痕；
c．通过轧机在光管的外表面用多组刀片进行轧制，轧制出若干环形的鳍片，鳍片的断面为T形，从而形成高翅化比管，经清洗后去除油污等杂质；采用不破坏金相组织结构，以固态金属挤压形成液态流动方法，制得高精密高翅化比的鳍片管，鳍片的表面光洁度、翅化比、翅片圆心度等远远高于国家机械手册中要求，本发明在轧机装刀片的三根轴上加装限位块进行定位，精确地确定刀片的位置，保证了不同批次的尺寸的正确性、翅片的圆心度等，大大提高轧机的加工精度。
鳍片挤压的方式，我们采用单片多组叠合，从而形成整套滚翅模具，为达到高精密高翅化的鳍片管，模具增加到至少15组，第一组模具对管件定位，随着模具旋转，管件旋转前进，模具直径按循序逐渐增大，模具压入管件深度逐步增大，直至到后几组，鳍片轧制成型，末端几组模具对鳍片进行校正，确保鳍片的结构尺寸和外观质量要求。
可根据不同尺寸的技术要求，调整模具的直径以及多组模具的排列距离，轧制出高精度高标准的换热管。
核级不锈钢高翅化比换热管对尺寸、精度等要求非常高，所以需要轧机和模具等加工设备非常精密。普通轧机调试过程中，通过试验轧制，测绘轧制成型后翅片管的尺寸，确定轧机模具的位置，这样操作，不同批次的轧制尺寸有偏差，并且翅片直径的圆心度不准等。我们对轧机进行改进，在装模具的三根轴上加装限位块进行定位，精确地确定模具的位置，保证了不同批次的尺寸的正确性、翅片的圆心度等，大大提高轧机的加工精度。
在轧机的模具与出管端中间加装翅片管限位固定座，根据需轧制的不锈钢管外径为φ19，翅片管限位固定座采用两个内径φ22的轴承镶套在长约30mm的钢管中，加装固定座，并保证与三组模具的中心同心，保证尺寸的偏差以及翅片管的直线度等。同时将芯棒穿入被轧管件内，模具对准芯棒，让芯棒和被轧管件同步旋转达到不磨损管件的目的并能达到管件的技术指标，确保轧制过程中管件不变形，并避免轧制过程中不锈钢管过度的摆动。
本发明对轧机动力部分进行了改进，将普通电机换成了电磁调速电机，根据各种不同规格钢管，调试出刀片最佳角速度，极大地提高了生产效率和产品质量。根据技术要求，我们对模具的等边三角的度数和进入率不断进行实际操作，根据实际得出的数据不断修改三角函数和进入率还有每组模具的相互比例，最终得出了完整最佳的模具数据。
d．对翅片管进行尺寸检查，轧制后的光管尺寸变化在±5mm以内,精度做到翅片厚度0.1mm-0.2mm、翅片高度1.3mm-1.8mm，使得新型鳍片结构获得最佳的换热性能；
e．对翅片管进行800、1000℃左右的退火处理；（1）为了提高翅片管的机械性能；（2）为了改善金属的塑性；（3）为了获得一定的组织状态；（4）为了消除轧制后的残余应力等。
f．对翅片管进行涡流探伤，保证翅片管轧制后内表面没有裂纹；
g．通过折弯机对翅片管进行弯制，翅片管被弯制成U形，在U形的翅片管两端加工出螺纹；
h．将弯制好后的U形翅片管均应用A级水进行水压试验，试验压力在21.42-22.49MPa，保压时间为8-12s，管子不允许出现渗漏，水压试验后，去除管子上残留的水并干燥，即得到成品核级不锈钢高翅化比换热管。
不锈钢管的耐腐性能好，材质稳定是目前做核级蒸汽发生器的理想材料，但是不锈钢管的硬度很高，在价格翅片是的难度很高，一般的刀片只能价格到五金手册以内的翅片，还不能够稳定，我们根据不锈钢管的特性，研发了相应的轧机和面向对象的特制模具克服了不锈钢管的加工翅片难的问题。
作为优选，所述的步骤c中轧制形成高翅化比管后，经NaOH溶液进行清洗。
作为优选，所述的刀片为17组以上，每组刀片为3-4个；单个刀片的外径为90-95mm，其外径从前道工序到后道工序逐渐减小；单个刀片的顶宽为0.3-0.5mm，其顶宽从前段工序、中段工序到后段工序逐渐减小；单个刀片的角度为3-10°，其角度从前段工序、中段工序到后段工序逐渐减小；单个刀片的台阶厚度为0-0.1mm，其台阶厚度从前段工序、中段工序到后段工序逐渐增大。刀片的内孔直径可以使45-45.03mm，键槽直径12mm，刀片的备用垫块为80，垫块厚度为0.075mm。这样对鳍片的加工更加精确。
因此，本发明的不锈钢高翅化比换热管的加工精度较高，鳍片的圆心度较为准确，翅片管的直线度较好，换热管的生产效率和产品质量较高，生产成本较低。
附图说明
附图1是本发明的一种结构示意图；
附图2是本发明鳍片的一种结构示意图；
附图3是本发明刀片的一种结构示意图；
附图4是图3的侧面结构示意图。
图中零部件、部位及编号：光管1、鳍片2、U形槽3、螺纹连接头4。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：本例的一种核级不锈钢高翅化比换热管，如图1，包括光管1由核级TP439铁素体不锈钢不锈钢管制成，平直的光管外表面设有若干环形的鳍片2，如图2，鳍片的断面为T形，鳍片垂直设立在管体上。相邻鳍片之间设有U形槽3。光管的端部设有螺纹连接头4。
一种核级不锈钢高翅化比换热管的制造方法，其步骤为：
a．采用一根平直的核级不锈钢管，对其进行800、1000℃左右的热处理，形成换热管用的光管；
b．对光管进行涡流探伤，保证光管焊接后内表面无裂纹，再对光管进行超声波探伤，保证光管无气孔、夹渣、未焊透、未融合、裂纹现象存在，并且保证光管不粘有金属屑、污染物、颗粒物质，光管上没有明显的划痕；
c．通过轧机在光管的外表面用多组刀片进行轧制，轧制出若干环形的鳍片，鳍片的断面为T形，从而形成高翅化比管，经NaOH溶液清洗后去除油污等杂质；其中刀片为17组，其结构如图3、图4所示，其尺寸如下表（长度、厚度单位：mm）：
| 序号 | 外径 | 顶宽 | 角度 | 片数 | 台阶 | 备用垫块 | 垫块厚 | |
| 1 | 94 | 0.5 | 9° | 4 | 0 | 80 | 0.075 | |
| 2 | 94 | 0.5 | 9° | 4 | 0 | 80 | 0.075 | |
| 3 | 94 | 0.5 | 9° | 4 | 0 | 80 | 0.075 | |
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| 8 | 93.5 | 0.45 | 7° | 3 | 0.02 | 80 | 0.075 | |
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| 11 | 93.2 | 0.4 | 7° | 3 | 0.04 | 80 | 0.075 | |
| 12 | 93.1 | 0.4 | 5° | 3 | 0.04 | 80 | 0.075 | |
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| 17 | 92.2 | 0.4 | 5° | 3 | 0.09 | 80 | 0.075 |
d．对翅片管进行尺寸检查，轧制后的光管尺寸变化在±5mm以内；
e．对翅片管进行800-1200℃的退火处理；
f．对翅片管进行涡流探伤，保证翅片管轧制后内表面没有裂纹；
g．通过折弯机对翅片管进行弯制，翅片管被弯制成U形，在U形的翅片管两端加工出螺纹；
h．将弯制好后的U形翅片管均应用A级水进行水压试验，试验压力在21.42-22.49MPa，保压时间为8-12s，管子不允许出现渗漏，水压试验后，去除管子上残留的水并干燥，即得到成品核级不锈钢高翅化比换热管。
以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的结构特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。
Claims (3)
1.一种核级不锈钢高翅化比换热管的制造方法，其特征在于所述的方法包括：
a.采用一根平直的核级不锈钢管，对其进行800-1200℃的热处理，形成换热管用的光管；
b.对光管进行涡流探伤，保证光管焊接后内表面无裂纹，再对光管进行超声波探伤，保证光管无气孔、夹渣、未焊透、未融合、裂纹现象存在，并且保证光管不粘有金属屑、污染物、颗粒物质，光管上没有明显的划痕；
c.通过轧机在光管的外表面用多组刀片进行轧制，轧制出若干环绕的鳍片，鳍片的断面为T形，从而形成不锈钢高翅化比换热管，经清洗后去除油污杂质；所述的刀片为17组以上，每组刀片为3-4个；单个刀片的外径为90-95mm，其外径从前道工序到后道工序逐渐减小；单个刀片的顶宽为0.3-0.5mm，其顶宽从前段工序、中段工序到后段工序逐渐减小；单个刀片的角度为3-10°，其角度从前段工序、中段工序到后段工序逐渐减小；单个刀片的台阶厚度为0-0.1mm，其台阶厚度从前段工序、中段工序到后段工序逐渐增大；
d.对翅片管进行尺寸检查，轧制后的光管尺寸变化在±5mm以内，精度做到翅片厚度0.1mm-0.2mm、翅片高度1.3mm-1.8mm；
e.对翅片管进行800-1000℃的退火处理；
f.对翅片管进行涡流探伤，保证翅片管轧制后内表面没有裂纹；
g.通过折弯机对翅片管进行弯制，翅片管被弯制成U形；
h.将弯制好后的U形翅片管均应用A级水进行水压试验，试验压力在21.42-22.49MPa，保压时间为8-12s，管子不允许出现渗漏，水压试验后，去除管子上残留的水并干燥，即得到成品核级不锈钢高翅化比换热管。
2.根据权利要求1所述的一种核级不锈钢高翅化比换热管的制造方法，其特征在于，在步骤c中轧制形成不锈钢高翅化比换热管后，经NaOH溶液进行清洗。
3.一种由权利要求1或2所述方法制造的核级不锈钢高翅化比换热管，包括光管(1)，其特征在于所述的光管(1)由不锈钢制成，光管平直的管身外表面设有若干环形的鳍片(2)，鳍片的断面为T形，鳍片垂直设立在管体上；相邻鳍片(2)之间设有U形槽(3)；所述的光管(1)弯曲成U形，并且光管的端部设有螺纹连接头。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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Owner name: LIANSHUI MIAOTONG METAL PRODUCTS CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: ZHEJIANG RUNQI ENERGY SAVING TECHNOLOGY CO., LTD. Effective date: 20141203 |
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| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 311502 HANGZHOU, ZHEJIANG PROVINCE TO: 223463 HUAIAN, JIANGSU PROVINCE |
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Effective date of registration: 20141203 Address after: 223463, Jiangsu City, Huaian province Lianshui County yards Office Applicant after: Lianshui County Miaotong Metal Products Co.,Ltd. Address before: 311502, No. 588, West Ring Road, Cross Village, Tonglu County, Hangzhou, Zhejiang Applicant before: ZHEJIANG RUNQI ENERGY-SAVING TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
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| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20160415 Address after: 223400, Liu Zhuang, group 44, yards village, time code office, Lianshui County, Jiangsu Applicant after: Qi Tonggang Address before: 223463, Jiangsu City, Huaian province Lianshui County yards Office Applicant before: Lianshui County Miaotong Metal Products Co.,Ltd. |
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Date of cancellation: 20180213 Granted publication date: 20160518 |
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Effective date of registration: 20201229 Address after: No. 588, West Ring Road, hengcun Town, Tonglu County, Hangzhou City, Zhejiang Province 310000 Patentee after: ZHEJIANG RUNQI ENERGY-SAVING TECHNOLOGY Co.,Ltd. Address before: 223400 No.44, Liuzhuang group, Shima village, Shima office, Lianshui County, Jiangsu Province Patentee before: Qi Tonggang |
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| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20220107 Address after: No. 588, West Ring Road, hengcun Town, Tonglu County, Hangzhou City, Zhejiang Province Patentee after: Zhejiang Rundu Energy Technology Co.,Ltd. Address before: No. 588, West Ring Road, hengcun Town, Tonglu County, Hangzhou City, Zhejiang Province 310000 Patentee before: ZHEJIANG RUNQI ENERGY-SAVING TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160518 |