CN108426102A - 钛-钢复合接管及采用钛-钢复合接管的设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种钛‑钢复合接管，还涉及一种采用这种复合接管的设备，所述复合连接管包括钢质的接管本体、钛质的衬筒和钛质的碗形角接环，所述衬筒套设在所述接管本体内，所述碗形角接环包括与所述接管本体的内壁贴合的角接环管部以及与所述接管本体的底端端面贴合的角接环环部；所述设备采用上述复合接管，所述复合接管的底端焊接在所述设备本体的接管孔的孔壁上，所述碗形角接环的角接环环部延伸至位于所述接管孔四周的设备本体的内壁内侧并与设备本体的内壁贴合。本发明能够减轻或消除接管钛衬筒与设备本体钛垫环焊接处应力过度集中的现象，减少或避免焊缝开裂，可广泛适用于有外部接管及法兰的钛‑钢复合板石油化工设备。

Description

钛-钢复合接管及采用钛-钢复合接管的设备

技术领域

本发明涉及一种钛-钢复合接管，还涉及一种采用这种钛-钢复合接管的设备，属于石油化工设备技术领域。

背景技术

由于介质特性需要，石油化工设备领域经常使用钛-钢复合板设备，为满足工艺要求及制造安装检修等需要，在钛-钢复合设备上需要配备接管及法兰。在这些设备中，由于钛-钢复合板设备本身的焊接特性，应采用不同于单纯钢制结构的焊接方式。

钛-钢复合接管主要包括接管本体和套设在接管本体内的衬筒，其中接管本体为钢质，衬筒为钛质，通过衬筒在接管本体内形成钛保护层，以保证在相应使用条件下的防腐蚀性能等，现有钛-钢复合接管及相应设备存在以下不足：

1、由于钛衬筒与设备本体内侧的钛垫环的焊接接头是角接焊缝，此处有较大的结构突变，因此有较大的应力集中，温度和压力越高，此处焊缝越容易开裂；

2、密封钛板周边银钎焊开裂，由于本身银钎焊自身只起到密封作用，而不能承受拉伸、弯曲等应力，而在钢法兰的预紧力以及操作时管道力、温差应力等作用下，密封面易开裂；

3、密封面易受损，设备安装过程中，现有结构密封钛板一般都比较薄，焊缝薄弱且承受弯曲和剪切应力，尤其进出人孔时、或管口与搅拌器连接时密封面易受损。

发明内容

本发明的目的是减轻或消除接管钛衬筒与设备本体钛垫环焊接处应力过度集中的现象，减少或避免焊缝开裂。

本发明的技术方案是：

一种钛-钢复合接管，包括钢质的接管本体、钛质的衬筒和钛质的碗形角接环，所述衬筒套设在所述接管本体内，其外壁（筒状的外侧面）与所述接管本体的内壁（管孔表面）贴合，所述碗形角接环包括与所述接管本体的内壁贴合的角接环管部以及与所述接管本体的底端端面贴合的角接环环部，所述衬筒位于所述角接环管部的上方，其底端端面与所述角接环管部的顶端端面对合并密封焊接。

所述接管本体的内壁与底端端面之间优选采用能够实现平滑过渡的平滑过渡面，相应地，所述角接环管部与所述角接环环部之间优选为与所述管底平滑过渡面贴合的角接环平滑过渡部。

所述角接环管部的内、外径可以分别与所述衬筒的内、外径一致。

所述角接环管部与所述衬筒之间的焊接方式优选为对焊。

所述接管本体的顶部通常可以设有径向外凸的法兰结构，用于与外部管道之间的法兰式连接，所述法兰结构和所述接管本体可以一体成型，也可以通常焊接等方式固定安装在接管本体上。

所述接管本体为钢制厚壁管，以形成足够的强度。

所述接管本体的顶端可以设有环形的管端密封板。

所述管端密封板优选采用钛-钢复合板，其下层为钢质的基层，上层为钛质的密封面层。

所述管端密封板中的基层可以与所述接管本体的顶端密封焊接，可以从内外两侧进行焊接，以保证焊接强度。

所述管端密封板中的密封面层可以与所述衬筒的顶端密封焊接。其中一种优选的焊接方式为：所述钛-钢复合板的中孔孔壁内设有环形内槽，所述环形内槽位于所述钛-钢复合板的上层和下层之间的连接处（包含部分上层区域和部分下层区域），所述环形内槽内设有钛质的衬环，所述环形密封垫可以采用在轴向上或者在轴向和径向上过盈配合或过渡配合的方式嵌装于所述环形内槽，也可以采用其他设置方式，所述衬环的内壁与所述衬筒的外壁贴合，所述管端密封板的中孔呈阶梯状，分为上通孔段和下通孔段两部分，所述上通孔段的内径与所述衬筒的内径一致，位于所述衬筒的上方，所述衬筒的顶端端面与所述上通孔段和下通孔段之间的变径端面（环形阶梯端面）之间留有焊接用间隙，由此在所述管端密封板的中孔内的变径端面、所述衬筒的顶端端面和所述衬环的未被衬筒遮蔽的内壁之间形成焊接槽，通过该焊接槽，以满焊或其他焊料填充焊接槽的焊接方式，以一条焊缝同时实现所述管端密封板、衬筒和衬环之间的密封和固定连接。

所述接管本体的中部可以设有第一检漏孔以及与所述第一检漏孔配套的第一检漏嘴，可以将所述第一检漏嘴固定在所述接管本体上的外侧壁上，其检测孔与所述第一检漏孔同轴且连通，以便通过第一检漏嘴和第一检漏孔进行接管本体的检漏。

一种采用钛-钢复合接管的设备，包括设备本体，所述设备本体上设有接管，所述接管的底端焊接在所述设备本体的接管孔的孔壁上，所述接管采用本发明的任意一种钛-钢复合接管，所述接管的底端在所述接管孔的孔壁上的焊接方式为所述接管本体的底端与所述接管孔的孔壁焊接，所述碗形角接环的角接环环部延伸至位于所述接管孔四周的设备本体的内壁内侧并与设备本体的内壁贴合，所述角接环环部的外边缘与所述设备本体的内壁密封焊接。

所述设备本体的内侧优选设有围绕所述接管孔的钛质的环形垫板，所述环形垫板与所述设备本体的内壁紧密贴合并填平设备本体在与接管本体焊接处的厚度差，通常应与设备本体相应区域的钛衬厚度相等，所述设备本体上设有第二检漏孔以及与所述第二检漏孔配套的第二检漏嘴，所述第二检漏嘴通常可以固定安装在所述设备本体的外侧壁上，其检测孔与所述第二检漏孔同轴且连通，以便通过第二检漏嘴和第二检漏孔进行设备本体的检漏。

本发明的有益效果为：

通过设置碗形角接环，改变了相关的焊接位置，通过焊接部位的变化，使之前应采用的角接焊缝形式改变为现有位置下应采用的对接焊缝形式，同时还可以实现衬筒内壁与底端端面之间的圆滑过渡，由此解决了衬筒内部与钛垫环角接焊缝的应力集中问题，消除了结构突变，提高了焊接强度和焊接可靠性；所有适应位置的焊接都可以采用强度焊结构，焊接牢固，能承受更大的管道力和力矩及螺栓预紧力，有效的避免现有管端密封件开裂的问题；由于管端密封板采用钛-钢复合板，例如钛-钢爆炸复合板，增加管端密封板的厚度和强度，改变现有管端密封板直接采用薄钛板的状况，形成了密封板各层与接管本体与衬筒的不同焊接，由此保证了密封性能和强度要求，保证焊接质量，变弯曲剪切应力为拉伸压缩应力，解决了现有技术下管端密封面易受损的问题。

附图说明

图1是本发明复合接管及其与设备本体连接构造的示意图；

图2是本发明衬筒与碗形角接环对焊连接处的局部示意图；

图3是本发明复合接管与设备本体连接处的局部示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

如图1-3所示，本发明提供了一种钛-钢复合接管，适用于有外部接管及法兰的钛-钢复合板石油化工设备，这种复合接管可以减小钛质的衬筒在设备上因角接焊缝及其他相应构造导致的应力过度集中，其用于形成密封面的管端密封板及其焊接结构牢固，不易受损，有助于避免出现密封板开裂等问题。

所述的钛-钢复合接管的接管本体采用钢制的厚壁加强接管4，钢制的厚壁加强接管4内部贴衬钛制的衬筒2组成复合接管，衬筒2与碗形角接环7之间连接处通过对焊过渡，钢制厚壁加强接管4与设备本体的角焊缝处使用钛质的环形垫板6填平。

管端密封板1中的基层与钢制厚壁加强接管4焊接，钢制厚壁加强接管4的内槽填充钛质的衬环3后，一侧焊接衬筒2，另一侧焊接钛-钢复合板中的钛质密封面复层（密封面层）。

检漏系统的数量为两个，各由一个检漏嘴5及其对应的检漏孔组成。其中一个设置于钢制厚壁加强接管4与衬筒2中部，另一个设置于钢制厚壁加强接管4附近的设备本体8上。

所述管端密封板1的基层与接管本体（钢制厚壁加强接管4）采用强度焊结构，焊接牢固，能承受更大的管道力和力矩及螺栓预紧力，有效的避免密封面开裂的问题。

所述的钛-钢复合接管可以由钢制长颈法兰锻件按需加工成钢制厚壁加强接管4所需要的形状尺寸，内部贴衬钛质的衬筒2，衬筒2需要与钢制厚壁加强管4内壁紧密贴合，尽可能减小两筒之间的间隙。

衬筒2与碗形角接环7对接焊接。

设备本体8的内壁上设有钛质的复层，钢制厚壁加强管4与设备本体8采用角焊缝连接，需要调整钛质的垫板6填平设备本体复层的厚度差，垫板6要与设备本体紧密贴合，且不能高于原复层的高度，以保证碗形角接环7焊接后的平整度。

钢制厚壁加强接管4与设备本体8的角接焊缝处加工打磨成圆角，尽可能满足碗形角接环7最小的弯曲半径要求。

环形的管端密封板1可以由钛-钢爆炸复合板爆炸复合后，按实际需要加工成所需的形状尺寸，管端密封板1的内部开槽，以填充钛衬环3，防止衬筒2与钛质的密封面层焊接时受铁离子污染。

管端密封板1的基层与钢制厚壁加强接管4焊接，其内槽中填充适当厚度的钛质衬环3，与衬筒2调平后进行焊接。

检漏系统的数量通常可以为两个，各由一个检漏嘴5及相应的检漏孔组成。检漏嘴中的检测孔略大于检漏孔，检漏嘴5与设备本体8或钢制厚壁加强接管4焊接，为设备焊缝试验及设备运行后检漏使用。

其中一个检漏系统位于钢制厚壁加强接管4的中部，出厂前可通过此检漏系统检查钛-钢复合板1与接管本体及衬筒2缝隙的密闭情况，消除设备运行或停车时内部难以消除的部分空气产生的热胀冷缩现象，有利于保护焊缝。

另一个检漏系统位于钢制厚壁加强接管4与碗形角接环7连接处附近的设备本体8上，出厂前可通过此检漏系统检查钢制厚壁加强接管4与设备本体及碗形角接环7缝隙的密闭情况，消除设备运行或停车时内部难以消除的部分空气产生的热胀冷缩现象，有利保护焊缝。

本发明将现有技术下衬筒涉及的角接焊缝方式改变为对接焊缝方式，并实现了相应区域结构的圆滑过渡，提高了焊接可靠性，解决了钛衬筒内部与设备复层表面钛垫环角接焊缝的应力集中问题；管端密封板采用钛-钢复合板，加大密封板的厚度，改变现有结构中密封板与衬筒之间的焊接形式，可保证焊接质量，改变弯曲剪切应力为拉伸压缩应力，解决了现有技术管端密封面易受损的问题。

本发明可广泛适用于有外部接管及法兰的钛-钢复合板石油化工设备，具有良好的应用前景。

Claims (10)

1.一种钛-钢复合接管，包括钢质的接管本体和钛质的衬筒，所述衬筒套设在所述接管本体内，其外壁与所述接管本体的内壁贴合，其特征在于还包括钛质的碗形角接环，所述碗形角接环包括与所述接管本体的内壁贴合的角接环管部以及与所述接管本体的底端端面贴合的角接环环部，所述衬筒位于所述角接环管部的上方，其底端端面与所述角接环管部的顶端端面对合并密封焊接。

2.根据权利要求1所述的复合接管，其特征在于所述接管本体的内壁与底端端面之间采用能够实现平滑过渡的平滑过渡面，所述角接环管部与所述角接环环部之间为与所述管底平滑过渡面贴合的角接环平滑过渡部。

3.根据权利要求2所述的复合接管，其特征在于所述角接环管部的内、外径分别与所述衬筒的内、外径一致。

4.根据权利要求3所述的复合接管，其特征在于所述接管本体的顶部设有径向外凸的法兰结构，用于与外部管道之间的法兰式连接。

5.根据权利要求1-4任一所述的复合接管，其特征在于所述接管本体为钢制厚壁管。

6.根据权利要求5所述的复合接管，其特征在于所述接管本体的顶端设有环形的管端密封板，所述管端密封板采用钛-钢复合板，其下层为钢质的基层，上层为钛质的密封面层，所述管端密封板中的基层与所述接管本体的顶端密封焊接，所述管端密封板中的密封面层与所述衬筒的顶端密封焊接。

7.根据权利要求6所述的复合接管，其特征在于所述钛-钢复合板的中孔孔壁内设有环形内槽，所述环形内槽位于所述钛-钢复合板的上层和下层之间的连接处，包含部分上层区域和部分下层区域，所述环形内槽内设有钛质的衬环，所述环形密封垫可以采用在轴向上或者在轴向和径向上过盈配合或过渡配合的方式嵌装于所述环形内槽，所述衬环的内壁与所述衬筒的外壁贴合，所述管端密封板的中孔呈阶梯状，分为上通孔段和下通孔段两部分，所述上通孔段的内径与所述衬筒的内径一致，位于所述衬筒的上方，所述衬筒的顶端端面与所述上通孔段和下通孔段之间的变径端面之间留有焊接用间隙。

8.根据权利要求7所述的复合接管，其特征在于所述接管本体的中部设有第一检漏孔以及与所述第一检漏孔配套的第一检漏嘴。

9.一种采用钛-钢复合接管的设备，包括设备本体，所述设备本体上设有接管，所述接管的底端焊接在所述设备本体的接管孔的孔壁上，其特征在于所述接管采用权利要求1-8任一所述的钛-钢复合接管，所述接管的底端在所述接管孔的孔壁上的焊接方式为所述接管本体的底端与所述接管孔的孔壁焊接，所述碗形角接环的角接环环部延伸至位于所述接管孔四周的设备本体的内壁内侧并与设备本体的内壁贴合，所述角接环环部的外边缘与所述设备本体的内壁密封焊接。

10.如权利要求9所述的设备，其特征在于所述设备本体的内侧设有围绕所述接管孔的钛质的环形垫板，所述环形垫板与所述设备本体的内壁紧密贴合并填平设备本体在与接管本体焊接处的厚度差，所述设备本体上设有第二检漏孔以及与所述第二检漏孔配套的第二检漏嘴。