CN104690524B - 一种用于换热器的换热装置的加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机械加工制造领域，具体涉及一种用于换热器的换热装置的加工工艺，其特征在于，依次包括下述步骤：（一）、分段制造：根据换热装置的设计结构进行分段制造，分段制造的组件包括：管座和与所述管座连接的若干根换热管，所述管座包括有管板和若干与所述换热管相对应的接头，所述接头与所述管板为一体式结构；（二）、组接接头与换热管：将若干根换热管分别与各自对应的接头焊接，全部焊接完毕后得到换热器的换热装置，本发明的加工工艺，不仅能够大幅的简化换热装置的加工工序，节约加工成本，而且，得到的换热装置的质量和可靠性也得到了大幅提升。

Description

一种用于换热器的换热装置的加工工艺

技术领域

本发明涉及机械加工制造领域，具体涉及一种换热器的换热装置的加工工艺。

背景技术

换热器是进行热交换的常用设备，广泛应用于化工、石油、石油化工、电力、轻工、冶金、原子能、造船、航空、供热等行业中。列管式换热器因具有结构坚固、可靠性高、适应性大、材料范围广等优点而被广泛应用，其结构主要包括有壳体和设置在壳体内的换热装置，换热装置主要包括有若干根换热管和设置在换热管两端的管板，由于换热管数量众多，使得换热管与管板之间的连接成为换热器制造过程中最为繁琐的工序；并且，由于换热装置位于换热器壳体内，而在工作状态下，换热器的壳体内部处于大温差和高压力的状态，所以对换热装置的加工制造要求非常高；而且，目前大多被进行热交换的物质通常都具有一定腐蚀性，所以也进一步的提高了对加工制造的要求。

目前，换热管与管板之间连接方式通常为焊接，即先在管板上开始与换热管相配合的通孔，然后将若干根的换热管逐根的焊接在管板上，由于施焊工艺比较简便，一般的制造单位可方便的施工，所以目前应用极广。

但是，由于焊缝设置在管板上，在焊缝处换热管与管板之间容易出现间隙，所以在焊缝处容易出现间隙腐蚀的情况；另外，由于在整个焊接过程中，管板上多个局部反复出现高温，使得管板的内应力复杂，出现应力集中，容易造成管板变形，而降低管板的抗疲劳强度、耐腐蚀、耐高温以及耐高压等能力，也使得在后续焊接过程中容易拉扯在先焊接的接头，使在先焊接的接头处出现被拉裂的情况，进而也进一步的降低了接头处的可靠性；另外，由于管板上的焊缝众多，而且一侧具有若干的换热管，所以对这些焊缝进行探伤检索并不方便，也进一步的增加了换热装置的制造难度。

所以，基于上述这些原因，本发明的发明人经过深入的研究，设计出一种适用于换热器的换热装置的加工工艺。

发明内容

本发明的目的在于：针对目前换热器的换热装置在生产加工中存在的上述问题，提供一种用于换热器的换热装置的加工工艺。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种用于换热器的换热装置的加工工艺，

依次包括下述步骤：

（一）、分段制造：根据换热装置的设计结构进行分段制造，分段制造的组件包括：管座和与所述管座连接的若干根换热管，所述管座包括有管板和若干与所述换热管相对应的接头，所述接头与所述管板为一体式结构；

（二）、组接接头与换热管：将若干根换热管分别与各自对应的接头焊接，全部焊接完毕后得到换热器的换热装置。

本发明的换热装置加工工艺，首先将换热装置分为管座和换热管，而管座包括管板和与换热管相对应的接头，然后再将换热管与接头对接，最后得到换热装置。较目前的换热装置加工工艺而言，本发明的加工工艺中，换热管与管板之间的焊缝并不在管板上，而是换热管与接头处，所以，在换热管的整个焊接过程中，并不会对管板带来影响，首先是避免了在管板上形成缝隙，进而避免了在换热器工作过程中，在换热装置的管板处出现间隙腐蚀的情况；另外，由于整个焊接过程并不会对管板造成影响，所以管板本身的材质和形状都不会发生改变，管板的强度和刚度都能够得到良好的保障，所以也使得，在后焊接的焊缝不对拉扯在先焊接的焊缝；而且，在每一道焊缝完毕后，都可以进行探伤检索，进而也保证了换热装置质量的可靠性。所以基于上述，通过本发明的加工工艺，不仅能够大幅的简化换热装置的加工工序，节约加工成本，而且，得到的换热装置的质量和可靠性也得到了大幅提升。

作为优选，所述步骤（一）中，所述接头的长度保证在所述步骤（二）中能够从管板的开口伸入焊条对从接头和换热管的内壁施焊，所述步骤（二）中，在焊接接头与换热管时，焊条由管板的开口伸入接头内部，从接头与换热管接缝的内壁施焊。由接头和换热管接缝的内壁施焊，首先是减小了焊缝的长度，节约了焊接成本和焊接时间；同时，由于目前的换热器中，换热装置的结构各有不同，若干换热管并列在管板的一侧，当换热管之间的间隙较小时，若采用传统对接方式，先焊接的换热管必然会阻碍再后焊接的换热管的焊接 ，给后续焊接带来不便，所以在本发明的加工工艺中，焊条由管板开口伸入接头内，由接头内壁进行焊接，使得在先焊接的换热管不会阻碍后续的焊接施工，进而极大的方便了焊接工序，降低了焊接难度。

作为优选，所述步骤（二）中，在对若干根换热管与管板之间进行焊接时，先确定管板中心部位的接头位置，然后以中心接头的位置为圆心，对其他接头按照距离中心接头的距离逐圈的进行划分，再从中心接头开始，由内向外逐圈的进行换热管与接头之间焊接。由内向外的逐圈焊接，首先是方便了换热管在焊接时的安装夹持固定工作，同时也使得在整个焊接过程中，已焊接的换热装置结构近似为对称结构，具有良好的结构稳定性，保证焊接过程中的可靠性。

作为优选，所述接头上与所述换热管配合的端部设置有环状台阶，所述环状台阶的内壁与所述换热管的外壁相配合，在所述步骤（二）中，进行换热管与接头对接时，先将换热管的端部放置在环状台阶内，然后在进行焊接工作。环状台阶与换热管的外壁相配合，接头与换热管之间形成沉插结构，不仅方便了焊接过程中，换热管的定位，提高换热管与接头之间的对位精度，而且，由于环状台阶包覆与换热管外部，在焊接时，更有利于焊缝的完全封闭，提高接头与换热管之间的封闭连接质量。

作为优选，所述接头的内壁与所述环状台阶交接部位还设置有第一坡口。

作为优选，所述换热管与所述接头配合的端部还设置有与所述第一坡口相配合的第二坡口。

作为优选，所述第一破口的角度大于所述第二坡口的角度。

作为优选，所述来为第一坡口的倾斜角度为60～70°，所述第二坡口的倾斜角度为25～35°。

作为优选，所述环状台阶的厚度为1～2mm，所述环状台阶的长度为2～3mm。

本发明的换热装置加工工艺中，通过设置坡口，保证了接头与换热管之间的接缝被焊透，进而保证了焊接质量；由于在焊接过程中，第一坡口朝向施焊人员，所以将第一坡口的倾斜角度设置为大于第二坡口的倾斜角度，首先是便于施焊人员的观测，以此控制焊接过程中的焊接质量，其次，由于第二坡口的倾斜角度较小，能够有效的控制焊接过程中熔池的大小和位置，也进一步提高了焊接质量。

作为优选，所述步骤（二）中，在进行所述接头与换热管焊接时，每一道焊缝沿所述换热管的径向进行分层焊接，每完成一层，先进行探伤检测，当检测合格后再进行下一层的焊接，即，当换热管与接头对位后，先焊接第一坡口与第二坡口相配合的底部位置形成第一层，然后进行探伤检测，探伤检测合格后再沿所述换热管的径向由外向内逐层焊接，并相应的设置探伤检测工序，如此重复，直至所述换热管与接头之间的接缝被焊满。将接头与换热管之间的焊缝设置为多层焊接，在每一层焊缝完成后都设置探伤检测，检测合格后再进行下一层的焊接，保证了换热管与接头之间的焊接质量，特别是在每一层完成后都进行探伤检索，能够及时的发现焊接缺陷，使在加工过程中能够及时的补救，进一步的提高了加工质量。

作为优选，以所有焊缝而言的以管板的中心接头为中心成圈布置的焊缝，以及就具体的每道焊缝而言的以换热管径向由外向内的呈层布置的焊缝，每一道焊缝的各层焊缝，由外向内的焊接速度逐渐减小，不同焊缝的同一层的焊接速度沿距离所述中心接头的距离增大而减小。每一道焊缝的各层焊缝，由外向内的焊接速度逐渐减小，由于各层焊缝由外向内逐渐增宽，所以适当降低焊接速度，在保证焊接质量和焊接速度的同时，又避免将接缝焊穿形成空洞而难以补救。

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、能够大幅的简化换热装置的加工工序，节约加工成本；

2、提高换热装置质量的可靠性。

附图说明

图1为换热器的换热装置的结构示意图；

图2为焊接时焊条布置的示意图；

图3为换热管与管座的接头连接的结构示意图；

图4为换热管与接头焊接时焊缝分层布置的示意图；

图5为换热管与接头焊接顺序的布置示意图；

图6为焊缝的焊接速度表格，

图1、2、3和4中标记：1-管座，2-换热管，3-管板，4-接头，5-环状台阶,6-第一坡口，7-第二坡口，8-焊条。

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换热器的换热装置（如图1所示），具体工艺如下：

（一）、分段制造：根据换热装置的设计结构进行分段制造，分段制造的组件包括：管座1和与所述管座1连接的若干根换热管2，所述管座1包括有管板3和若干与所述换热管2相对应的接头4，所述接头4与所述管板3为一体式结构，所述接头4上与所述换热管2配合的端部设置有环状台阶5，所述环状台阶5的厚度为1mm，所述环状台阶5的长度为2mm，所述环状台阶5的内壁与所述换热管2的外壁相配合，所述接头4的内壁与所述环状台阶5交接部位还设置有第一坡口6，所述换热管2与所述接头4配合的端部还设置有与所述第一坡口6相配合的第二坡口7，所述来为第一坡口6的倾斜角度为65°，所述第二坡口7的倾斜角度为30°。

（二）、组接接头4与换热管2：先按照步骤（1）中管座1的结构确定管板3中心部位的接头4的位置，然后以中心接头4的位置为圆心，对其他接头按照距离中心接头4的距离逐圈的进行划分，再从中心接头4开始，由内向外逐圈的进行换热管2与接头4之间焊接，在焊接前，先将换热管2的端部放置在环状台阶5内，调整位置达到设计的结构要求，在焊接时，焊条8由管板3的开口伸入接头4内部，从接头4与换热管2接缝的内壁施焊，每一道焊缝沿所述换热管2的径向进行分层焊接，每完成一层，先进行探伤检测，当检测合格后再进行下一层的焊接，即，当换热管2与接头4对位后，先焊接第一坡6口与第二坡口7相配合的底部位置形成第一层，然后进行探伤检测，探伤检测合格后再沿所述换热管2的径向由外向内逐层焊接，并相应的设置探伤检测工序，如此重复，直至所述换热管2与接头4之间的接缝被焊满，最后得到换热器的换热装置。

本实施例中，换热管的尺寸如图3所示，每一道焊缝的分层划分如图4所示，换热管布置的成圈划分以及各焊缝的焊接顺序如图5所示，其中就每一道焊缝而言，第一层采用的焊接电流为75A，电压为80V，第二至第五层采用的电流为120A，电压为80V，焊接过程中，各圈焊缝、各层的焊缝的焊接速度如图6所示。

通过上述加工工艺，在加工过程中降低了加工难度，节约了加工时间和成本，并且加工得到的换热装置还具有优异的质量可靠性和稳定性。

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 (9)

1.一种用于换热器的换热装置的加工工艺，其特征在于，依次包括下述步骤：

（一）、分段制造：根据换热装置的设计结构进行分段制造，分段制造的组件包括：管座和与所述管座连接的若干根换热管，所述管座包括有管板和若干与所述换热管相对应的接头，所述接头与所述管板为一体式结构；

（二）、组接接头与换热管：将若干根换热管分别与各自对应的接头焊接，全部焊接完毕后得到换热器的换热装置；

所述接头的长度保证在所述步骤（二）中能够从管板的开口伸入焊条对从接头和换热管的内壁施焊，所述步骤（二）中，在焊接接头与换热管时，焊条由管板的开口伸入接头内部，从接头与换热管接缝的内壁施焊。

2.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，在对若干根换热管与管板之间进行焊接时，先确定管板中心部位的接头位置，然后以中心接头的位置为圆心，对其他接头按照距离中心接头的距离逐圈的进行划分，再从中心接头开始，由内向外逐圈的进行换热管与接头之间焊接。

3.根据权利要求1所述的加工工艺，其特征在于，所述接头上与所述换热管配合的端部设置有环状台阶，所述环状台阶的内壁与所述换热管的外壁相配合，在所述步骤（二）中，进行换热管与接头对接时，先将换热管的端部放置在环状台阶内，然后在进行焊接工作。

4.根据权利要求3所述的加工工艺，其特征在于, 所述接头的内壁与所述环状台阶交接部位还设置有第一坡口。

5.根据权利要求4所述的加工工艺，其特征在于，所述换热管与所述接头配合的端部还设置有与所述第一坡口相配合的第二坡口。

6.根据权利要求5所述的加工工艺，其特征在于，所述第一破口的角度大于所述第二坡口的角度。

7.根据权利要求6所述的加工工艺，其特征在于，所述第一坡口的倾斜角度为60～70°，所述第二坡口的倾斜角度为25～35°。

8.根据权利要求3所述的加工工艺，其特征在于，所述环状台阶的厚度为1～2mm，所述环状台阶的长度为2～3mm。

9.根据权利要求4述的加工工艺，其特征在于，所述步骤（二）中，在进行所述接头与换热管焊接时，每一道焊缝沿所述换热管的径向进行分层焊接，每完成一层，先进行探伤检测，当检测合格后再进行下一层的焊接。