CN108662296B - 胀贴式气化器衬管连接工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种胀贴式气化器衬管连接工艺。气化器包括换热管、内衬管和连接弯管。连接工艺主要包括以下步骤：批量将内衬管伸入换热管中，使内衬管在换热管的轴向方向上贯穿换热管且内衬管凸出换热管的两端设置；连通换热管和液压膨胀装置的出液口，密封换热管的总出口；启动液压膨胀装置，在0.5‑1.5分钟内向换热管内部打压液体，并保持换热管注满状态2‑4小时；间隔25‑35分钟，重复步骤S3，2‑5次，膨胀内衬管和换热管的内表面接触的部分，过盈连接内衬管和换热管；焊接内衬管和连接弯管，使换热管通过连接弯管相互连通。本工艺大大提高了气化器的组装效率。液压膨胀的方式保护了内衬管的内表面，不会造成表面伤痕，保证了管内液体的流动顺畅性。
Description
技术领域
本发明涉及气化器组装领域，尤其涉及一种胀贴式气化器衬管连接工艺。
背景技术
气化器内的换热管一般使用导热性能较佳的铝质材料。换热管的顶端和底端与相邻换热管之间通常使用不锈钢材质的弯管进行连接。
具体地，连接弯管和换热管时，一般先逐个将弯管伸入对应的换热管中，使用膨胀工具通过冲压的方法，将冲压件伸入连接弯管，利用压力强迫连接弯管和换热管接触的弯管部分逐个膨胀外扩，和换热管紧密贴合在一起，再逐个焊接换热管和弯管，从而稳定连接换热管和弯管。
这种连接方法在膨胀、外扩弯管的时候，膨胀工具容易对弯管的内壁造成损伤，影响弯管的密封性或者管内液体的流速，进而降低气化效率。同时，这种连接工艺需要逐个紧密连接弯管和换热管，再逐个焊接，严重影响了气化器的组装效率。
发明内容
本发明实施方式提供的一种胀贴式气化器衬管连接工艺，所述气化器包括换热管、内衬管和连接弯管，所述内衬管的长度大于所述换热管的长度，所述内衬管的外径小于所述换热管的内径，
所述连接工艺主要包括以下步骤：
S1：批量将所述内衬管伸入所述换热管中，使所述内衬管在所述换热管的轴向方向上贯穿所述换热管且所述内衬管凸出所述换热管的两端设置；
S2：连通所述换热管和液压膨胀装置的出液口，密封所述换热管的总出口；
S3：启动所述液压膨胀装置，在0.5-1.5分钟内向所述换热管内部打压液体，并保持所述换热管注满状态2-4小时；
S4：间隔25-35分钟，重复步骤S3，2-5次，膨胀所述内衬管和所述换热管的内表面接触的部分，过盈连接所述内衬管和所述换热管；
S5：焊接所述内衬管和所述连接弯管，使所述换热管通过所述连接弯管相互连通。
本发明实施方式的连接工艺通过液体膨胀的方式使所述内衬管和换热管在较短时间内，批量、迅速紧贴在一起，再通过焊接连接弯管和内衬管，完成气化器的组装工作，大大提高了气化器的组装效率。同时，液压膨胀的方式保护了内衬管的内表面，避免使用工具撑压时在内衬管的内表面留下伤痕，保证了换热管内液体流动的顺畅性。
在某些实施方式中，所述连接弯管采用蒙耐尔合金材质制成，所述内衬管采用不锈钢材质制成，所述换热管采用铝合金材质制成。
在某些实施方式中，所述步骤S1中，所述内衬管凸出所述换热管的两端的长度相同。
在某些实施方式中，所述步骤S2中，通过胶皮头密封所述换热管。
在某些实施方式中，所述步骤S3中，所述液体为高压水。
在某些实施方式中，所述高压水为高温高压水。
在某些实施方式中，所述换热管的壁厚和外径保持不变，所述液体的质量、液压、注满持续时间和所述换热管的长度、所述内衬管的内径呈正相关的关系。
在某些实施方式中，所述步骤S4中，焊接采用氩弧焊的方式。
在某些实施方式中，所述氩弧焊操作采用手工钨极氩弧焊，100-120A的焊接电流，10-11V的焊接电压，2.5mm的焊丝直径，相对于换热管端面65度的焊接角度，以每分钟5-7L的气体流量、每分钟200-300mm的焊接速度进行焊接。
在某些实施方式中，所述氩弧焊操作具体包括以下步骤：
清洁所述内衬管和所述连接弯管连接的位置；
按顺时针方向焊接所述内衬管和所述连接弯管的连接处并重复3次；
沿之字形焊接所述内衬管和所述连接弯管的连接处一圈。
本发明实施方式的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明实施方式的胀贴式气化器衬管连接工艺的流程示意图；
图2是本发明实施方式的气化器的结构示意图；
图3是本发明实施方式的换热管和连接弯管的连接结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
请参阅图1-图3，本发明实施方式提供的一种胀贴式气化器衬管连接工艺，气化器100包括换热管10、内衬管30和连接弯管20，内衬管30的长度大于换热管10的长度，内衬管30的外径小于换热管10的内径，连接工艺主要包括以下步骤：
S1：批量将内衬管30伸入换热管10中，使内衬管30在换热管10的轴向方向上贯穿换热管10且内衬管30凸出换热管10的两端设置；
S2：连通换热管10和液压膨胀装置(图未示)的出液口，密封换热管10的总出口；
S3：启动液压膨胀装置，在0.5-1.5分钟内向换热管10内部打压液体，保持换热管注满状态2-4小时；
S4：间隔25-35分钟，重复步骤S3，2-5次，膨胀连接内衬管30和换热管10的内表面接触的部分，过盈连接内衬管30和换热管10；
S5：焊接内衬管30和连接弯管20，使换热管通过连接弯管相互连通。
本发明实施方式的连接工艺通过液体膨胀的方式使内衬管30和换热管10在较短时间内，批量、迅速紧贴在一起，再通过焊接连接弯管20和内衬管30，完成气化器100的组装工作，大大提高了气化器的组装效率。同时，液压膨胀的方式保护了内衬管的内表面，避免使用工具撑压时在内衬管的内表面留下伤痕，保证了换热管内液体流动的顺畅性。
此外，本发明实施方式中液压膨胀连接的方式无需使用冲压件或模具，生产成本能降低15％～20％。其次，液压膨胀连接的方式大大提高了换热管10和内衬管30的尺寸精度，加工误差降低50％左右。液压膨胀连接工艺加工的换热管10的整体性能也更好，管体的疲劳强度得到加强，能经受更严峻的使用环境，延长了气化器100的使用寿命。
具体地，本发明实施方式中的胀贴式气化器衬管连接工艺适用于多种类型的气化器100，比如空温式气化器100。
空温式气化器100是利用空气自然对流来加热低温液态流体使其气化成常温气体的换热设备。空温式气化器100一般包括换热管10、翅片和连接弯管20。多组翅片密集安装在换热管10上，通过翅片和空气的接触传导热量，加热换热管10内的液态流体，使之气化为气体。翅片按一定的间距连接而成，一般为单程式，常用的是8翅片结构，还有12翅片和4翅片结构。换热管10一般竖直设置，相邻换热管10之间通过连接弯管20连接，以控制气化器100的整体高度，减小气化器100的制造、组装和维修的难度。
多次向换热管10内打压液体，使得内衬管30和换热管的内表面接触的部分外扩后，能得到巩固，防止内衬管和换热管的内壁胀贴后回复到原始形状，内衬管30和换热管10之间贴合不紧密，影响气密性。
在某些实施方式中，连接弯管20采用蒙耐尔合金材质制成，内衬管30采用不锈钢材质制成，换热管10采用铝合金材质制成。
蒙耐尔合金具有高强度、高耐蚀、耐磨损的优良的物理特性，在氢氟酸、碱、海水、H2S、H2SO4、H3PO4、有机酸等许多腐蚀介质中稳定性较好，尤其是在氢氟酸和碱溶液中的稳定性也较为突出。
最重要的是，蒙耐尔合金具有一定的SCC敏感性，制成的连接弯管20在面对残余或外加应力导致的应变和腐蚀联合作用所产生的局部性金属腐蚀时，比不锈钢等材质更加出色，因此蒙耐尔合金制成的连接弯管20的使用效果更加，使用寿命也得到了延长。
本实施方式中的换热管10采用铝质合金制成。如此，换热管10的强度和可靠性都得到保证，稳定性也得到加强。
在某些实施方式中，步骤S1中，内衬管30凸出换热管10的两端的长度相同。
如此，换热管10和内衬管30均匀连接，保证气化器100的尺寸精准和外观美观。
具体地，内衬管分别突出换热管的两端0.5-1.5米。
在某些实施方式中，步骤S2中，通过胶皮头密封换热管10。
拼接完成所有连接弯管20和换热管10后，用胶皮头密封换热管10的开口，使换热管10内部形成相对较封闭的空间，以保证液压膨胀装置向换热管10内注满液体时，换热管10内部保持高压环境。同时，胶皮头易于安装和取下，给操作带来了便利。
在某些实施方式中，步骤S3中，液体为高压水。
具体地，本发明实施方式中使用的液压膨胀装置为水压机。
如此，液体原料丰富，获取容易，降低了生产成本，同时，本实施方式中的高压水能反复利用，实现了资源节省的效果。
在某些实施方式中，高压水为高温高压水。
具体地，水的p-V-T关系是水的基本的物理化学性质，也就是说，水的密度随着温度和压力变化而变化。
当压力增高时，水的密度可以从水蒸气的密度值连续地变化到液体水的密度值。在高温，如200℃、500℃和1000℃时，要维持常温常压下水的密度(1g/cm3)，所需外部压力分别要达到0.3GPa、0.8GPa、1.82GPa。换句话说，将充满水的(即充填度为100％)封闭的换热管10分别加热到200℃、500℃和1000℃，管内高温水将会产生约0.3GPa、0.8GPa、1.82GPa的压力，并均匀作用于连接弯管20的内壁上。
本发明实施方式中，将充满水或充填一定量水的换热管10，加以密封，然后通过间接的热传导的方式对管内的水进行加热。随着水温的升高，管中高温高压水产生的压力亦随之增加，当此水压超过内衬管30的管壁所能承受的张力时，内衬管30发生膨胀，外扩并和外面的连接弯管20紧密贴合在一起。
在某些实施方式中，换热管的壁厚和外径保持不变，液体的质量、液压、注满持续时间和换热管的长度、内衬管的内径呈正相关的关系。
具体地，本发明实施方式中，多次试验测得的数据记录如下：
(1)液体的质量、注满时间、注满持续时间和内衬管壁厚的关系：
需要说明的是，由于换热管的壁厚和外径固定，当改变内衬管的壁厚时，内衬管的内径相应变化。
需要注意的是，上述实验中，内衬管的壁厚为2毫米时，液压为80-85Mpa都能实现紧密连接换热管和内衬管的目的；内衬管的壁厚为2.5毫米时，液压为120-130Mpa都能实现紧密连接换热管和内衬管的目的；内衬管的壁厚为3毫米时，液压为160-170Mpa都能实现紧密连接换热管和内衬管的目的。
(2)液体的质量、液压、注满持续时间和换热管10长度的关系：
由上述实验记录可以看出，换热管10的长度越大，内衬管30的内径越大，实现胀贴式工艺连接内衬管和换热管10所需的液体的质量就越大，液压越高，注满持续时间也越长。
在某些实施方式中，步骤S4中，焊接采用氩弧焊的方式。
如此，氩气保护层可隔绝空气中氧气、氮气、氢气等对电弧和熔池产生的不良影响，减少蒙耐尔合金的烧损，得到致密、无飞溅、质量高的连接弯管20和换热管10的焊接接头；同时，氩弧焊的电弧燃烧稳定，热量集中，弧柱温度高，焊接生产效率高，热影响区窄，连接弯管20和内衬管之间的焊件应力、变形、裂纹倾向小，焊接质量更高，保证了连接弯管20和内衬管之间密封连接。
在某些实施方式中，氩弧焊操作采用手工钨极氩弧焊，100-120A的焊接电流，10-11V的焊接电压，2.5mm的焊丝直径，相对于换热管端面65度的焊接角度，以每分钟5-7L的气体流量、每分钟200-300mm的焊接速度进行焊接。
在某些实施方式中，氩弧焊操作具体包括以下步骤：
清洁内衬管和连接弯管连接的位置；
按顺时针方向焊接内衬管30和连接弯管的连接处并重复3次；
沿之字形焊接内衬管30和连接弯管的连接处一圈。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种胀贴式气化器衬管连接工艺，所述气化器包括换热管、内衬管和连接弯管，所述内衬管的长度大于所述换热管的长度，所述内衬管的外径小于所述换热管的内径，
其特征在于，所述连接工艺主要包括以下步骤：
S1：批量将所述内衬管伸入所述换热管中，使所述内衬管在所述换热管的轴向方向上贯穿所述换热管且所述内衬管凸出所述换热管的两端设置；
S2：连通所述内衬管和液压膨胀装置的出液口，密封所述内衬管的总出口；
S3：启动所述液压膨胀装置，在0.5-1.5分钟内向所述内衬管内部打压液体，并保持所述内衬管注满状态2-4小时，所述液体为高温高压水；
S4：间隔25-35分钟，重复步骤S3，2-5次，膨胀所述内衬管和所述换热管的内表面接触的部分，过盈连接所述内衬管和所述换热管；
S5：焊接所述内衬管和所述连接弯管，使所述内衬管通过所述连接弯管相互连通，焊接采用氩弧焊的方式，所述氩弧焊操作采用手工钨极氩弧焊，100-120A的焊接电流，10-11V的焊接电压，2.5mm的焊丝直径，相对于内衬管端面65度的焊接角度，以每分钟5-7L的气体流量、每分钟200-300mm的焊接速度进行焊接。
2.根据权利要求1所述的胀贴式气化器衬管连接工艺，其特征在于，所述连接弯管采用蒙耐尔合金材质制成，所述内衬管采用不锈钢材质制成，所述换热管采用铝合金材质制成。
3.根据权利要求1所述的胀贴式气化器衬管连接工艺，其特征在于，所述步骤S1中，所述内衬管凸出所述换热管的两端的长度相同。
4.根据权利要求1所述的胀贴式气化器衬管连接工艺，其特征在于，所述步骤S2中，通过胶皮头密封所述内衬管。
5.根据权利要求1所述的胀贴式气化器衬管连接工艺，其特征在于，所述换热管的壁厚和外径保持不变，所述液体的质量、液压、注满持续时间和所述换热管的长度、所述内衬管的内径呈正相关的关系。
6.根据权利要求1所述的胀贴式气化器衬管连接工艺，其特征在于，所述氩弧焊操作具体包括以下步骤：清洁所述内衬管和所述连接弯管连接的位置；按顺时针方向焊接所述内衬管和所述连接弯管的连接处并重复3次；沿之字形焊接所述内衬管和所述连接弯管的连接处一圈。
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