CN104589000A - 一种双层套管加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机械加工制造领域，具体涉及一种双层套管加工工艺，依次包括下述步骤：（一）、分段制造：根据双层套管的设计结构进行分段制造，分段制造的组件包括：下连接件、内管、外管和上连接件；（二）、组接下连接件和内管；（三）、组接下连接件和外管；（四）、对内管进行加热；（五）、组接内管和上连接件；（六）、组接外管和上连接件；（七）、热处理。本发明的双层套管加工工艺，将双层套管分为多个组件，各个组件的加工制造方便，降低了加工难度，并且能够保证各个组件具有较高的加工精度；并且，可以方便的满足双层套管在急冷换热器中密封性和耐压性要求。

Description

一种双层套管加工工艺

技术领域

本发明涉及机械加工制造领域，具体涉及一种双层套管加工工艺。

背景技术

在乙烯生产过程中，急冷换热器能快速冷却高温裂解后的裂解原料，防止二次反应的发生，是裂解设备中的关键设备之一。目前，通常的急冷换热器由双层套管换热元件、联箱及连接件等组成，其中，双层套管换热元件，如附图1和附图2所示，包括有内管和套设在内管外部的外管，在内管和外管的两端分别封闭设置下连接件和上连接件，使内管与外管之间形成封闭的空间，在生产过程中，内管与外管之间的封闭空间内装满冷却介质，当高温裂解气体穿过内管时，实现对高温裂解气体的急速冷却，所以就双层套管而言，其密封性和耐高压方面的性能都具有较高的要求。

随着科学技术的进步，对各种机械设备的要求日益多样化，对与乙烯生产设备而言，随着生产规模的增大，各设备的规格也随之增大，如本申请所涉及的急冷换热器，其双层套管长度为18000mm，内管外径为88.8mm，外管的外径为141.7mm，其外管与内管之间间隙的精度必须控制在0.5mm内，由此可见，在套管长度如此之长的细长双层结构中，如何保证如此之高的加工精度，成为了目前生产过程中的难题。

所以，本申请的发明人经过深入的研究，设计出一种适用于该类长度长，并且制造精度要求高的双层套管的加工工艺。

发明内容

本发明的目的在于：针对目前加工工艺难以满足套管长度较长，制造精度要求较高的双层套管的加工要求，提供一种双层套管加工工艺。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种双层套管加工工艺，

依次包括下述步骤：

（一）、分段制造：根据双层套管的设计结构进行分段制造，分段制造的组件包括：下连接件、内管、外管和上连接件；

（二）、组接下连接件和内管：将步骤（一）中的下连接件和内管进行对位焊接，再将外管套设在内管上；

（三）、组接下连接件和外管：将外管与下连接件进行对位焊接；

（四）、对内管进行加热：通过设置加热装置对内管进行加热，使内管的长度伸长；

（五）、组接内管和上连接件：通过步骤（四）对内管进行加热，当内管伸长适当长度时，按照双层套管的设计结构对上连接件和内管进行对位焊接；

（六）、组接外管和上连接件：焊接外管与上连接件之间的焊缝；

（七）、热处理：将步骤（六）得到的整体的双层套管进行热处理，消除组装焊接过程中所产生的内应力。

本发明的双层套管加工工艺，首先将双层套管分为多个组件，然后再进行焊接组装为一整体，由于各个组件结构较双层套管结构而言更为简单，各个组件的加工制造方便，所以首先是降低了加工难度，并且能够保证各个组件具有较高的加工精度，在步骤（二）中，先组接下连接件和内管，此时，下连接件和内管之间的焊缝并未有其他结构阻挡，所以能够保证该焊缝具有良好的焊接质量，可以方便的满足在急冷换热器中密封性和耐压性要求；当外管套设在内管之上，并与下连接件对位焊接后，内管与上连接件之间的接缝被外管阻挡，所述通过设置步骤（四）对内管进行加热，由于热胀冷缩，内管的长度伸长，当内管与上连接件之间的接缝不再被外管阻挡时，焊接内管与上连接件之间的接缝，进而也保证了内管与上连接件之间焊缝的焊接质量；当内管与上连接件之间焊接完毕后，再焊接外管与上连接件之间的焊缝，最后得到整体的双层套管结构，最后再进行热处理消除组接过程中各个组件内部所产生的内应力。本发明的双层套管加工工艺，通过上述步骤，首先使得各个组件结构简单，加工制造方便，降低加工制造成本和制造工艺难度，进而能够保证各个组件具有较高的精度；同时，保证了各个组件之间的接缝在焊接过程中不被其他结构阻挡，具有良好的工况环境，进而良好的保证了焊缝的质量。

作为优选，所述步骤（五）与步骤（六）之间还设置有步骤（五a），所述步骤（五a）为：再次通过设置加热装置对内管进行加热，内管的长度伸长合适长度，使外管与上连接件之间松开；此时，步骤（六）中，通过加热装置所施予的温度控制内管的伸长量，进而控制外管和上连接件之间的间隙，当该间隙达到设计工艺要求，并且双层套管的长度为设计长度时，焊接外管与上连接件之间的间隙。当上连接件与内管组接完毕，内管冷却后，内管长度缩短，使上连接件直接压紧外管，此时，在外管与上连接件之间有可能会出现错位等或者过度挤压的问题，所以通过加热装置再次加热内管，使外管与上连接件之间脱离开，重新进行对外组接，消除上述缺陷；同时，由于内管与下连接件之间焊接有焊缝，所以，当内管完全冷却收缩后，可能会出现收缩过多而导致双层套管的长度小于设计长度的情况，所以通过加热装置再次对内管进行加热，当双层套管长度达到设计长度时，再焊接外管与上连接件之间的间隙，使双层套管的长度稳定为设计长度。

作为优选，所述步骤（一）中，所述外管还分段为长度较长的长套管和长度较短的短套管，所述短套管上设置有工艺孔，所述工艺孔与所述内管与上连接件之间的接缝相对应，在步骤（三）中，长套管和短套管都套设在内管上，先将长套管与下连接件对位焊接；在步骤（五）中，通过步骤（四）对内管进行加热，当内管伸长适当长度，使短套管可以绕轴线转动时，通过短套管上的工艺孔对内管与上连接件之间接缝进行对位焊接，在焊接改接缝过程中，通过旋转短套管，使通过工艺孔能够焊接该接缝的任意位置；在步骤（六）中，先焊接短套管与长套管之间的接缝，然后再焊接短套管与上连接件之间的接缝，最后再封闭工艺孔。将外管分段为长套管和短套管，并在短套管上设置焊接工艺孔，通过该工艺孔，焊接内管与上连接件之间的接缝，如此，使得在步骤（四）中，通过加热装置对内管进行加热，使内管长度伸长时，只需要使上连接件不压紧短套管即可，而不需要内管的长度伸长过多以使上连接与外管之间具有足够的间隙方便上连接件与内管之间的焊接操作，所以，首先是降低了对加热装置型号及功率方面的要求，降低了施工难度；同时，由于内管伸长量可以得到大幅减小，进而避免了加热过程中对内管本身材质的影响，所以也保证了内管的质量。

作为优选，所述步骤（二）中，先在下连接件内插入定位销，所述定位销沿下连接件内部向内管延伸，并伸入内管内部，通过所述定位销保证所述下连接件与内管之间的同轴度精度达到设计要求，然后再进行焊接工作，焊接完毕后，再取出定位销。通过设置定位销保证下连接件与内管之间的同轴度精度，进一步的提高双层套的质量。

作为优选，所述步骤（五）中，先在上连接件内插入定位销，所述定位销沿上连接件内部向内管延伸，并伸入内管内部，通过所述定位销保证所述上连接件与内管之间的同轴度精度达到设计要求，然后再进行焊接工作，焊接完毕后，再取出定位销。通过设置定位销保证上连接件与内管之间的同轴度精度，进一步的提高双层套的质量。

作为优选，所述定位销的外壁与所述上连接件、内管和下连接件的内壁相配合，所述定位销的外壁上设置有环形的环状凹槽，所述环状凹槽所处的平面垂直于所述定位销的中心轴线，所述定位销上还间隔设置有至少两根平行于所述定位销中心轴线的通槽，所述通槽一端与所述环状凹槽交接，另一端朝所述定位销的其中一个端部延伸，并贯通该端部；

在步骤（二）中，在定位销插入下连接件和内管时，使定位销上的环状凹槽与下连接件和内管之间的接缝对齐，并且使具有通槽的定位销部分位于内管之中，在焊接时，先对环状凹槽与通槽交接处对应接缝进行点焊，点焊完毕后，下连接件与内管之间的相对位置被固定，然后取出定位销，再满焊下连接件与内管之间的接缝；

在步骤（五）中，在定位销插入上连接件和内管时，使定位销上的环状凹槽与上连接件和内管之间的接缝对齐，并且使具有通槽的定位销部分位于内管之中，在焊接时，先对环状凹槽与通槽交接处对应的接缝进行点焊，点焊完毕后，上连接件与内管之间的相对位置被固定，然后取出定位销，再满焊上连接件与内管之间的接缝。在定位销上设置环状凹槽和通槽，在焊接过程中，先对环状凹槽与通槽交接处的接缝进行点焊，然后取出定位销后再满焊接缝，如此，避免在焊接过程中产生的焊瘤阻碍定位销的取出。

作为优选，每一道焊缝完成后都设置探伤检测工序。

作为优选，所述下连接件包括有下连接端部，所述下连接端部上与所述内管相对应的设置有下内管，所述下连接端部上还布置有与所述外管相对应的下外管，所述下内管的长度大于所述下外管的长度。在组件下连接件与内管时，避免下外管阻挡下内管与内管之间的接缝，进而方便的焊接工序，也保证了焊接质量。

作为优选，所述上连接件包括有上连接端部，所述上连接端部上布置有与所述内管相对应的上内管，所述上连接端部上还布置有与所述外管相对应的上外管，所述上内管的长度大于所述上外管的长度。使上内管与内管之间的接缝与上外管与外管之间的接缝错过，方便在外管上开设工艺孔，避免工艺孔设置在上外管与外管之间的接缝处，给后续加工带来困难。

作为优选，所述加热装置为电加热的热电偶，所述热电偶为细长结构。当热电偶长度较短时，若需要内管具有较大的伸长量，则需要热电偶提供较高的温度，如此，容易使内管局部温度过高而导致内管本身的材质发生变化，当内管冷却后内管不能够恢复原状，所以，将加热装置为细长结构的热电偶，可以对较长部分的内管进行加热，进而不需要提供较高的温度，避免了内管本身材料质变的危险。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、将双层套管分为多个组件，各个组件的加工制造方便，降低了加工难度，并且能够保证各个组件具有较高的加工精度；

2、可以方便的满足双层套管在急冷换热器中密封性和耐压性要求。

附图说明

图1为用于极冷换热器中的双层套管的结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为将双层套管分段后的结构示意图；

图4为图3的俯视图；

图5为定位销的结构示意图；

图6为图5的左视图；

图7为组接下连接件与内管时定位销布置的结构示意图；

图8为组接上连接件与内管时加热装置和定位销布置的结构示意图，

图中标记：1-下连接件，2-内管，3-外管，4-上连接件，5-定位销,6-加热装置，11-下连接端部，12-下内管，13-下外管，31-长套管，32-短套管，33-工艺孔，41-上连接端部，42-上内管，43-上外管，51-环状凹槽，52-通槽。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

具体实施例：

采用本发明的加工工艺制造用于急冷换热器的双层套管结构（如图1和2所示），双层套管的结构参数如图所示，具体工艺如下：

如图3-8所示：

（一）、分段制造：根据双层套管的设计结构进行分段，然后分段3制造，分段制造的组件包括：下连接件1、内管2、外管3和上连接件4；外管3还分段为长度较长的长套管31和长度较短的短套管32，短套管32上设置有工艺孔33，所述工艺孔33与所述内管2与上连接件4之间的接缝相对应；下连接件1包括有下连接端部11，下连接端部11上与内管2相对应的设置有下内管12，下连接端部11上还布置有与外管3相对应的下外管13，下内管12的长度大于下外管13的长度；上连接件4包括有上连接端部41，所述上连接端部41上布置有与所述内管2相对应的上内管42，所述上连接端部41上还布置有与所述外管3相对应的上外管43，所述上内管42的长度大于所述上外管43的长度；

（二）、组接下连接件1和内管2：将步骤（一）中的下连接件1的下内管12和内管2进行对位焊接，在焊接前，先在下连接件1的下内管12内插入定位销5，所述定位销5的外壁与所述上连接件4的上内管42的内壁、内管2内壁和下连接件1的下内管12的内壁相配合，所述定位销5的外壁上设置有环形的环状凹槽51，所述环状凹槽51所处的平面垂直于所述定位销5的中心轴线，所述定位销5上还间隔设置有至少两根平行于所述定位销5中心轴线的通槽52，所述通槽52一端与所述环状凹槽51交接，另一端朝所述定位销5的其中一个端部延伸，并贯通该端部，在下连接件1的下内管12内插入定位销5时，使定位销5上的环状凹槽51与下连接件1的下内管12和内管2之间的接缝对齐，并且使具有通槽52的定位销5的部分位于内管2之中，在焊接时，先对环状凹槽51与通槽52交接处对应的接缝进行点焊，点焊完毕后，下连接件1与内管2之间的相对位置被固定，然后取出定位销5，再满焊下连接件1的内管12与内管2之间的接缝；之后再将长套管31和短套管32套设在内管2上；

（三）、组接下连接件1和外管3：将长套管31与下连接件1的下外管13进行对位焊接；

（四）、对内管2进行加热：从下连接件1的下内管12插入电加热的加热装置6，使加热装置6位于内管2内部，加热装置6为细长结构热电偶，通过热电偶加热内管2使内管2的长度伸长；

（五）、组接内管2和上连接件4：通过步骤（四）对内管2进行加热，从上连接件4的上内管42内插入定位销5，使定位销5上的环状凹槽51与上连接件4的上内管42和内管2之间的接缝对齐，并且使具有通槽52的定位销5的部分位于内管2之中，当内管2在加热装置6加热而伸长适当长度，使短套管32可以旋转时，通过旋转短套管32，通过短套管32上的焊接工艺孔33，先对环状凹槽51与通槽52交接处对应的接缝进行点焊，点焊完毕后，上连接件4与内管2之间的相对位置被固定，然后取出定位销5，再通过旋转短套管32，通过短套管32上的焊接工艺孔33，满焊上连接件4的上内管42与内管2之间的接缝；

（六）、组接外管3和上连接件4：再次通过设置加热装置6对内管2进行加热，内管2的长度伸长合适长度，使外管3与上连接件4的上外管43之间松开，短套管32可以旋转，旋转短套管32与长套管31对位，然后焊接，然后通过加热装置6的加热温度控制内管2的伸长量，进而控制短套管32和上连接件4的上外管43之间的间隙，当该间隙达到设计工艺要求，并且双层套管的长度为设计长度时，焊接短套管32与上连接件4的上外管43之间的间隙，焊接完毕后，停止加热装置6，最后再封板工艺孔33。

（七）、热处理：将步骤（六）得到的整体的双层套管进行热处理，消除组装焊接过程中所产生的内应力。

在上述各个步骤中，每一道焊缝完毕之后都相应的焊缝的探伤检测，使各道焊缝的质量都能达到相应的质量要求。

通过上述加工工艺得到双层套管，其外管与内管之间间隙的精度小于0.5mm内。

凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双层套管加工工艺，其特征在于，依次包括下述步骤：

（一）、分段制造：根据双层套管的设计结构进行分段制造，分段制造的组件包括：下连接件、内管、外管和上连接件；

（二）、组接下连接件和内管：将步骤（一）中的下连接件和内管进行对位焊接，再将外管套设在内管上；

（三）、组接下连接件和外管：将外管与下连接件进行对位焊接；

（四）、对内管进行加热：通过设置加热装置对内管进行加热，使内管的长度伸长；

（五）、组接内管和上连接件：通过步骤（四）对内管进行加热，当内管伸长适当长度时，按照双层套管的设计结构对上连接件和内管进行对位焊接；

（六）、组接外管和上连接件：焊接外管与上连接件之间的焊缝；

（七）、热处理：将步骤（六）得到的整体的双层套管进行热处理，消除组装焊接过程中所产生的内应力。

2.根据权利要求1所述的加工工艺，其特征在于，所述步骤（五）与步骤（六）之间还设置有步骤（五a），所述步骤（五a）为：再次通过设置加热装置对内管进行加热，内管的长度伸长合适长度，使外管与上连接件之间松开；

此时，步骤（六）中，通过加热装置控制内管的伸长量，进而控制外管和上连接件之间的间隙，当该间隙达到设计工艺要求，并且双层套管的长度为设计长度时，焊接外管与上连接件之间的间隙。

3.根据权利要求1所述的加工工艺，其特征在于，所述步骤（一）中，所述外管还分段为长度较长的长套管和长度较短的短套管，所述短套管上设置有工艺孔，所述工艺孔与所述内管与上连接件之间的接缝相对应，在步骤（三）中，长套管和短套管都套设在内管上，先将长套管与下连接件对位焊接；在步骤（五）中，通过步骤（四）对内管进行加热，当内管伸长适当长度，使短套管可以绕轴线转动时，通过短套管上的工艺孔对内管与上连接件之间接缝进行对位焊接，在焊接改接缝过程中，通过旋转短套管，使通过工艺孔能够焊接该接缝的任意位置；在步骤（六）中，先焊接短套管与长套管之间的接缝，然后再焊接短套管与上连接件之间的接缝，最后再封闭工艺孔。

4.根据权利要求1所述的加工工艺，其特征在于，所述步骤（二）中，先在下连接件内插入定位销，所述定位销沿下连接件内部向内管延伸，并伸入内管内部，通过所述定位销保证所述下连接件与内管之间的同轴度精度达到设计要求，然后再进行焊接工作，焊接完毕后，再取出定位销。

5.根据权利要求1所述的加工工艺，其特征在于，所述步骤（五）中，先在上连接件内插入定位销，所述定位销沿上连接件内部向内管延伸，并伸入内管内部，通过所述定位销保证所述上连接件与内管之间的同轴度精度达到设计要求，然后再进行焊接工作，焊接完毕后，再取出定位销。

6.根据权利要求4或5所述的加工工艺，其特征在于，所述定位销的外壁与所述上连接件、内管和下连接件的内壁相配合，所述定位销的外壁上设置有环形的环状凹槽，所述环状凹槽所处的平面垂直于所述定位销的中心轴线，所述定位销上还间隔设置有至少两根平行于所述定位销中心轴线的通槽，所述通槽一端与所述环状凹槽交接，另一端朝所述定位销的其中一个端部延伸，并贯通该端部；

在步骤（二）中，在定位销插入下连接件和内管时，使定位销上的环状凹槽与下连接件和内管之间的接缝对齐，并且使具有通槽的定位销部分位于内管之中，在焊接时，先对环状凹槽与通槽交接处对应接缝进行点焊，点焊完毕后，下连接件与内管之间的相对位置被固定，然后取出定位销，再满焊下连接件与内管之间的接缝；

在步骤（五）中，在定位销插入上连接件和内管时，使定位销上的环状凹槽与上连接件和内管之间的接缝对齐，并且使具有通槽的定位销部分位于内管之中，在焊接时，先对环状凹槽与通槽交接处对应的接缝进行点焊，点焊完毕后，上连接件与内管之间的相对位置被固定，然后取出定位销，再满焊上连接件与内管之间的接缝。

7.根据权利要求1所述的加工工艺，其特征在于，每一道焊缝完成后都设置探伤检测工序。

8.根据权利要求1-5任意一项所述的加工工艺，其特征在于，所述下连接件包括有下连接端部，所述下连接端部上与所述内管相对应的设置有下内管，所述下连接端部上还布置有与所述外管相对应的下外管，所述下内管的长度大于所述下外管的长度。

9.根据权利要求1-5任意一项所述的加工工艺，其特征在于，所述上连接件包括有上连接端部，所述上连接端部上布置有与所述内管相对应的上内管，所述上连接端部上还布置有与所述外管相对应的上外管，所述上内管的长度大于所述上外管的长度。

10.根据权利要求2-5任意一项所述的加工工艺，其特征在于，所述加热装置为电加热的热电偶，所述热电偶为细长结构。