CN108015461B - 一种金属管道焊接换热装置 - Google Patents

Abstract

本发明介绍了一种金属管道焊接换热装置，包括多节弧形板式换热片、节间连接销、节间连接管和调节螺栓；弧形板式换热片包括弧形紫铜板、泡沫铜、密封圈、弧形不锈钢外壳和压紧螺栓；节间连接销分别将多节弧形板式换热片链式连接；节间连接管分别设置在各个相邻的弧形不锈钢外壳的进出水口处；调节螺栓设置在链式连接后的最后一节弧形板式换热片上，与首节弧形板式换热片连接，将整个金属管道焊接换热装置固定在管道外壁上。本发明具有以下的有益效果：弧形紫铜板与管道外壁紧密贴合，接触面大换热效率高；可适应多种不同直径的管道焊接，适用范围广，拆装方便，节省了设备成本，提高了生产效率。

Description

一种金属管道焊接换热装置

技术领域

本发明涉及管道焊接技术领域，特别是一种金属管道焊接换热装置。

背景技术

金属管道焊接时，为了保证焊接质量、减少焊接裂纹，很多情况下对焊接温度有严格要求：如碳钢和低合金钢的壁厚大于一定厚度时焊前必须预热；奥氏体不锈钢、铝及铝合金、钛及钛合金、镍基镍合金、锆及锆合金焊接时必须严格控制道间温度（道间温度≤100℃或150℃）等。传统的管道预热方法有火焰加热和电加热，但存在预热不均匀和成本较高的缺点；传统的道间温度控制大多出是采用自然冷却或用湿抹布降温的方式，采用自然冷却时存在等待时间长、焊接效率低，人员窝工等缺点，采用湿抹布降温时存在降温效果差、影响焊缝金属组织等缺点。为了克服上述管道焊接时预热和道间温度控制时传统做法的缺点，我们经过大量试验研究，发明了一种金属管道焊接换热装置，该装置可以用于管道焊接时的焊前预热（100℃以下）和道间快速降温，经试验对比，其施工效率比传统的方式提高50%以上。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种金属管道焊接换热装置，可适应多种外径的管道，既可用于管道焊前预热（100℃以下），又可用于管道焊接时层间温度的快速冷却；在保证焊接质量的同时，大大提高了焊接效率，降低了施工成本，增加了经济效益。

为了实现解决上述技术问题的目的，本发明采用了如下技术方案：

一种金属管道焊接换热装置，包括多节弧形板式换热片、节间连接销、节间连接管和调节螺栓；

所述弧形板式换热片包括弧形紫铜板、泡沫铜、密封圈、弧形不锈钢外壳和压紧螺栓；弧形紫铜板外弧面中心区域设置有水槽，水槽内部沿弧度方向设置有加强筋；水槽的边框上设置有密封槽，密封圈设置在密封槽内；泡沫铜设置在水槽内；弧形不锈钢外壳对应水槽长度方向中心线两端处设置有进出水口；弧形不锈钢外壳与弧形紫铜板弧度互相配合，设置在弧形紫铜板外侧；压紧螺栓将弧形不锈钢外壳和弧形紫铜板压紧连接，使得不锈钢外壳和弧形紫铜板中心区域的水槽密封，形成每节弧形板式换热片；

节间连接销分别将多节弧形板式换热片链式连接；节间连接管分别设置在各个相邻的弧形不锈钢外壳的进出水口处，与水槽共同形成串联通路；链式连接后的首末两节的弧形板式换热片的进出水口作为整个金属管道焊接换热装置的进出水口；

调节螺栓设置在链式连接后的最后一节弧形板式换热片上，首节弧形板式换热片上设置有螺栓连接板，螺栓连接板上设置有相对应的卡槽，调节螺栓通过卡槽与螺栓连接板固定，将整个金属管道焊接换热装置固定在管道外壁上。

具体的，所述的节间连接销将多节弧形板式换热片链接的具体方式为：弧形紫铜板两端设置有齿状结构的突出部，两端的突出部相互啮合设置，突出部的中心设置有连接销孔；节间连接销分别穿过相啮合的弧形板式换热片的连接销孔，将多节形板式换热片链接。

具体的，所述金属管道焊接换热装置的进出水口通过软管与外部的换热介质循环设备相连。

更具体的，所述的换热介质循环设备包括进出水口、循环水泵、介质加热或冷却装置、水箱和阀门；换热介质循环设备能够控制其进出水的流量和流速。

具体的，所述的进出水口为宝塔形快速接头，材质为不锈钢。

具体的，所述的每节弧形板式换热片的弧形不锈钢外壳上设置有排气孔。

更具体的，所述的排气孔的孔口上设置有密封堵头。

具体的，所述的泡沫铜为片状泡沫铜。

使用时，首先，根据管径大小选择合适的弧形板式换热片，利用节间连接销将多节弧形板式换热片进行链接；将节间连接管连接各弧形板式换热片的进出水口，使其形成串联，预留首末两节的弧形板式换热片的进出水口与换热介质循环设备的进出水口通过软管相连；通过调节螺栓将整个金属管道焊接换热装置固定在管道外壁，在焊缝两侧的管道上均设置有金属管道焊接换热装置；根据预热或降温的需要，选择合适的换热介质，启动换热介质循环设备，使换热介质在循环设备与换热装置间进行循环，通过调整换热介质的温度和流速，控制焊缝及其两侧管道的升降温速度和最终预热温度及层间温度，到达管道焊缝及其两侧预热或降温的目的；焊接完成后松开调节螺栓后将换热装置从管道上取下即可。

这些技术方案，包括改进的技术方案以及进一步改进的技术方案也可以互相组合或者结合，从而达到更好的技术效果。

通过采用上述技术方案，本发明具有以下的有益效果：

1、利用紫铜优良的导热性，通过换热介质在水槽内流动，实现管道焊缝与换热装置内介质的热量迅速交换，达到管道焊缝预热和降温的目的；且弧形紫铜板与管道外壁紧密贴合，接触面大，故换热面积大，换热效率高；通过试验，在不锈钢焊接时，使用本装置对焊缝进行降温后，焊接效率可提高50%以上。

2、加强筋的设置可保证弧形紫铜板在加工和使用过程中不会产生较大变形，实现弧形紫铜板与管道外壁贴合面积最大化。

3、采用多节链式组装方式，每种规格的弧形板式换热片可适应多种不同直径的管道焊接，适用范围广，拆装方便，节省了设备成本，提高了生产效率；而且，在管道的直径相差不大时，由于弧形板式换热片各节之间可以通过链式结构与管道相对紧贴，使得同一个金属管道焊接换热装置可以使用不同直径的管道。

4、在弧形板式换热片的水槽内使用泡沫铜，改善了介质在水槽内的流动状态，由于泡沫铜对水具有良好的侵润作用，可以实现无论换热片处于什么位置，水槽内的水均可以充满整个水槽，并使热量分布均匀，提高换热效率。

5、在不锈钢外壳上设置排气孔，在装置充水过程中能够彻底排净内部空气，避免存在气体影响换热效果的情况。

6、所有进出水口均采用宝塔式快速接头，在保证密封的情况下便于快速拆装。

附图说明

图1是本专利在焊缝两侧的使用示意图。

图2是本专利的整体示意图。

图3是本专利的弧形紫铜板的内部示意图。

图4是本专利的弧形紫铜板填充泡沫铜后的示意图。

图5是本专利的单节弧形板式换热片的整体示意图。

图中，1-弧形紫铜板，2-泡沫铜，3-密封圈，4-弧形不锈钢外壳，5-压紧螺栓，6-进出水口，7-排气孔，8-节间连接销，9-节间连接管，10调节螺栓，11-加强筋。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本专利进一步解释说明。但本专利的保护范围不限于具体的实施方式。

实施例1

以公称直径为DN100～DN150的管道为例：

如附图1-5所示，本专利的一种金属管道焊接换热装置，包括多节弧形板式换热片、节间连接销8、节间连接管9和调节螺栓10。

弧形板式换热片包括弧形紫铜板1、泡沫铜2、密封圈3、弧形不锈钢外壳4和压紧螺栓5；弧形不锈钢外壳4与弧形紫铜板1弧度相互配和，设置在弧形紫铜板1外侧；弧形紫铜板1宽度为80mm，弧直径为ø140、弧长为86mm。

弧形紫铜板1外弧面中心区域设置有水槽，水槽内部沿弧度方向设置有2㎜的加强筋11；水槽的边框上设置有密封槽，密封圈3设置在密封槽内；泡沫铜2设置在水槽内；弧形不锈钢外壳4对应水槽长度方向中心线两端处设置有进出水口6，进出水口6为宝塔形快速接头，宽度方向中心线两端设置有带密封堵头的排气孔7；压紧螺栓5将弧形不锈钢外壳4和弧形紫铜板1压紧连接，使得不锈钢外壳和弧形紫铜板1中心区域的水槽密封，形成每节弧形板式换热片。

弧形紫铜板1两端设置有齿状结构的突出部，两端的突出部相互啮合设置，突出部的中心设置有连接销孔；节间连接销8分别穿过相啮合的弧形板式换热片的连接销孔，将多节形板式换热片链式连接；节间连接管9分别设置在各个相邻的弧形不锈钢外壳4的进出水口6处，与水槽共同形成串联通路；预留链接后的首末两节的弧形板式换热片的进出水口6作为整个金属管道焊接换热装置的进出水口6，通过软管与外部的换热介质循环设备相连。换热介质循环设备包括进出水口、微型循环水泵、介质加热或冷却装置、水箱和阀门；换热介质循环设备能够控制其进出水的流量和流速。

调节螺栓10设置在链式连接后的最后一节弧形板式换热片上，首节弧形板式换热片上设置有螺栓连接板，螺栓连接板上设置有相对应的卡槽，调节螺栓10通过卡槽与螺栓连接板固定，将整个金属管道焊接换热装置固定在管道外壁上。

使用时，首先，根据管径大小选择合适片数的弧形板式换热片，利用节间连接销8将多节弧形板式换热片进行链式连接；将节间连接管9连接各弧形板式换热片的进出水口6，使其形成串联，预留首末两节的弧形板式换热片的进出水口6与换热介质循环设备的进出水口通过软管相连；通过调节螺栓10将整个金属管道焊接换热装置固定在管道外壁，分别在焊缝两侧距坡口边缘约20mm的管道上设置金属管道焊接换热装置；根据预热或降温的需要，选择合适的换热介质，启动换热介质循环设备，使换热介质在循环设备与换热装置间进行循环，通过调整换热介质的温度和流速，控制焊缝及其两侧管道的升降温速度和最终预热温度及层间温度，到达管道焊缝及其两侧预热或降温的目的；焊接完成后松开调节螺栓10后将换热装置从管道上取下即可。

实施例2

实施例2与是实施例1中技术方案相同，但采用弧直径为ø325、弧长为85mm的弧形紫铜板1，适应公称直径为DN200～DN350的管道。

实施例3

实施例3与实施例1的技术方案也相同，采用弧直径为ø508、弧长为159mm的弧形紫铜板1，适应公称直径为DN400以上的管道。

Claims (8)

1.一种金属管道焊接换热装置，其特征是：包括多节弧形板式换热片、节间连接销、节间连接管和调节螺栓；

所述弧形板式换热片包括弧形紫铜板、泡沫铜、密封圈、弧形不锈钢外壳和压紧螺栓；弧形紫铜板外弧面中心区域设置有水槽，水槽内部沿弧度方向设置有加强筋；水槽的边框上设置有密封槽，密封圈设置在密封槽内；泡沫铜设置在水槽内；弧形不锈钢外壳对应水槽长度方向中心线两端处设置有进出水口；弧形不锈钢外壳与弧形紫铜板弧度互相配合，设置在弧形紫铜板外侧；压紧螺栓将弧形不锈钢外壳和弧形紫铜板压紧连接，使得不锈钢外壳和弧形紫铜板中心区域的水槽密封，形成每节弧形板式换热片；

节间连接销分别将多节弧形板式换热片链式连接；节间连接管分别设置在各个相邻的弧形不锈钢外壳的进出水口处，与水槽共同形成串联通路；链式连接后的首末两节的弧形板式换热片的进出水口作为整个金属管道焊接换热装置的进出水口；

调节螺栓设置在链式连接后的最后一节弧形板式换热片上，首节弧形板式换热片上设置有螺栓连接板，螺栓连接板上设置有相对应的卡槽，调节螺栓通过卡槽与螺栓连接板固定，将整个金属管道焊接换热装置固定在管道外壁上。

2.根据权利要求1所述的金属管道焊接换热装置，其特征是：所述的节间连接销将多节弧形板式换热片链接的具体方式为：弧形紫铜板两端设置有齿轮状结构的突出部，两端的突出部相互啮合设置，突出部的中心设置有通孔；节间连接销分别穿过相啮合的弧形板式换热片的通孔，将多节形板式换热片链接。

3.根据权利要求1所述的金属管道焊接换热装置，其特征是：所述金属管道焊接换热装置的进出水口通过软管与外部的换热介质循环设备相连。

4.根据权利要求3所述的金属管道焊接换热装置，其特征是：所述的换热介质循环设备包括进出水口、微型循环水泵、介质加热或冷却装置、水箱和阀门；换热介质循环设备能够控制其进出水的流量和流速。

5.根据权利要求1所述的金属管道焊接换热装置，其特征是：所述的进出水口为宝塔形快速接头，材质为不锈钢。

6.根据权利要求1所述的金属管道焊接换热装置，其特征是：所述的每节弧形板式换热片的弧形不锈钢外壳上设置有排气孔。

7.根据权利要求6所述的金属管道焊接换热装置，其特征是：所述的排气孔的孔口上设置有密封堵头。

8.根据权利要求1所述的金属管道焊接换热装置，其特征是：所述的泡沫铜为片状泡沫铜。