CN108680051A - 换热器管子-管板装配结构及其焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种换热器管子‑管板装配结构及其焊接方法。目前产品管子‑管板装配、焊接存在换热管定位困难，翻转及转运过程易变形，装配难度大，焊接过程产生翘曲变形，管子‑管板焊接机头定位困难，用全位置焊接，焊接操作困难。本发明组成包括：换热管（2），所述的换热管为1组单管组成的槽型结构，所述的换热管两端分别安装有管板（1），所述的换热管与所述的管板端面伸出长度为1.5mm，所述的管板坡口为2×45℃；焊枪（4）中心轴与换热管垂直中心线成15℃夹角，所述的管板材料为022Cr19Ni10，其厚度为5‑32.1mm，换热管单管材质为022Cr19Ni10，直径为Φ38×2mm，所述的换热管通过夹具（3）上的一组槽型板固定在所述的夹具的水平位置上。本发明用于换热器管子‑管板装配结构。

Description

换热器管子-管板装配结构及其焊接方法

技术领域：

本发明涉及一种换热器管子-管板装配结构及其焊接方法。

背景技术：

某核电ACP1000压水堆核电机组非能动安全壳热量导出系统热交换器，该设备为立式单程双管板U型管式结构，与常规管壳式换热器产品结构有很大差异，是无壳体包覆式结构，管板为“月牙”型结构，管板长度约2m，上下管板间距离约5m，换热器对密封性要求较高，且使用在承受振动、疲劳载荷及间隙腐蚀等场合，因此管子-管板焊接接头质量直接影响核电机组整体运行的经济性和安全性。

目前产品管子-管板装配、焊接存在换热管定位困难，翻转及转运过程中易变形，装配难度大；管板厚度最大处32.1mm，自身刚性差，在焊接过程中极易产生翘曲变形；管板平面宽度仅为128.8mm，管子-管板焊接机头定位困难；上、下管板间距大，如采用全位置焊接，焊接操作困难。

发明内容：

本发明的目的是提供一种换热器管子-管板装配结构及其焊接方法。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种换热器管子-管板装配结构，其组成包括：换热管，其特征是：所述的换热管为1组单管组成的槽型结构，所述的换热管两端分别安装有管板，所述的换热管与所述的管板端面伸出长度为1.5mm，所述的管板坡口为2×45℃；焊枪中心轴与换热管垂直中心线成15℃夹角，所述的管板材料为022Cr19Ni10，其厚度为5-32.1mm，换热管单管材质为022Cr19Ni10，直径为Φ38×2mm，所述的换热管通过夹具上的一组槽型板固定在所述的夹具的水平位置上。

一种换热器管子-管板装配结构及其焊接方法，该方法包括如下步骤：将换热管安装在夹具上，并通过所述的夹具上的一组槽型板两端的螺栓压紧，在所述的换热管两端安装有管板，所述的换热管采用伸出式结构，伸出长度距离所述的管板为1.5mm，具体焊接步骤如下：

（1）焊接位置：基于换热器结构特点，采用先定位全部换热管后套装管板的方式，将管子-管板焊缝置于平焊位置；设计柔性与刚性相结合的定距装配所述的夹具，所述的夹具兼具定位及起吊支撑功能，中间层采用橡胶类材质，避免在换热管表面产生压痕；在平台上布置定距装配夹具，依次排列布置换热管，通过装配夹具控制间距；

（2）调整管板：通过夹具的定位夹持实现换热管的组立，增加换热管刚性，换热管安置引导头，将换热管引入管孔内，调整管板套入换热管，保证管板之间的空间尺寸；

（3）焊接过程：采用铈钨极自动脉冲旋转氩弧焊，为保证根部熔合良好，首层采用TIG自熔方法打底，再两遍TIG填丝盖面保证焊缝厚度，焊接过程中，注意观察电弧作用位置、熔池形态和内淌情况；首层自熔打底焊时，应将钨极尖端贴近坡口边缘并尽量深入坡口，以保证根部熔透；

控制变形，将一块管板上的66个管孔按图2规则编号，按照1～66编号依次、交替错位焊接，避免相邻焊缝之间的热影响以及应力过度集中情况；

（4）焊接环境：在清洁室内施工，不锈钢焊接的各个阶段，即焊前、焊接过程中及焊后，均采取有效措施使之与碳钢隔离，以防止任何对不锈钢的污染；

焊前检验进行检验，并进行焊接模拟，在焊接产品前，每个焊工应使用与焊接产品同样的焊接参数和相同型号的设备在焊接见证件上焊接一个见证焊缝，表面质量和接头尺寸符合要求；焊中进行检验，焊接起弧与收弧点、焊接过程的熔融成型；焊后进行检验，焊缝的外观与成型检验、表面PT检验、气密性试验、氦检漏。

有益效果：

1.本发明是一种换热器管子-管板装配结构及其焊接方法，主要通过换热器管子-管板的结构优化了焊接位置及工艺，将管子-管板焊缝置于平焊位置，在平台上布置定距装配工装，解决了管子-管板装配、焊接存在换热管定位困难，翻转及转运过程中易变形，装配难度大的问题，同时平焊位置过程稳定，焊缝每一点熔深及厚度都是均匀的，因此该焊接方法大大降低了组立换热管的难度，能够使管子-管板焊接有更好的操作空间，易于观察熔池形态。

本发明采用将一块管板上的66个管孔按图2规则编号，按照1～66编号依次、交替错位焊接，避免相邻焊缝之间的热影响以及应力过度集中情况，有效解决了焊接过程中翘曲变形的问题。

本发明通过焊接坡口、焊接位置、焊接参数设定以及保证焊接质量的各项措施，形成系统、可操作的管子-管板焊接技术，并总结出管子-管板焊接过程中的关键控制点，解决了该换热器管子-管板焊接技术的难题。

本发明创造实用可靠，操作方便的施焊条件，解决定位、装配、穿管等难题，有效控制管板焊接变形。

附图说明：

附图1是本发明的结构示意图。

附图2是本申请换热管单孔依次、交替错位焊接操作示意图。

附图3是本申请管子-管板坡口示意图。

附图4是本申请管子-管板焊接时焊枪位置示意图。

具体实施方式：

实施例1：

一种换热器管子-管板装配结构，其组成包括：换热管2，所述的换热管为1组单管组成的槽型结构，所述的换热管两端分别安装有管板1，所述的换热管与所述的管板端面伸出长度为1.5mm，所述的管板坡口为2×45℃；焊枪4中心轴与换热管垂直中心线成15℃夹角，所述的管板材料为022Cr19Ni10，其厚度为5-32.1mm，换热管单管材质为022Cr19Ni10，直径为Φ38×2mm，所述的换热管通过夹具3上的一组槽型板固定在所述的夹具的水平位置上。

实施例2：

一种利用实施例1所述的换热器管子-管板装配结构的焊接方法，该方法包括如下步骤：将换热管安装在夹具上，并通过所述的夹具上的一组槽型板两端的螺栓压紧，在所述的换热管两端安装有管板，所述的换热管采用伸出式结构，伸出长度距离所述的管板为1.5mm，具体焊接步骤如下：

（1）焊接位置：基于换热器结构特点，采用先定位全部换热管后套装管板的方式，将管子-管板焊缝置于平焊位置；设计柔性与刚性相结合的定距装配所述的夹具，所述的夹具兼具定位及起吊支撑功能，中间层采用橡胶类材质，避免在换热管表面产生压痕；在平台上布置定距装配夹具，依次排列布置换热管，通过装配夹具控制间距；

（2）调整管板：通过夹具的定位夹持实现换热管的组立，增加换热管刚性，换热管安置引导头，将换热管引入管孔内，调整管板套入换热管，保证管板之间的空间尺寸；

（3）焊接过程：采用铈钨极自动脉冲旋转氩弧焊，为保证根部熔合良好，首层采用TIG自熔方法打底，再两遍TIG填丝盖面保证焊缝厚度；

具体参数见下表：

焊接过程中，注意观察电弧作用位置、熔池形态和内淌情况；首层自熔打底焊时，应将钨极尖端贴近坡口边缘并尽量深入坡口，以保证根部熔透；

控制变形，将一块管板上的66个管孔按图2规则编号，按照1～66编号依次、交替错位焊接，避免相邻焊缝之间的热影响以及应力过度集中情况；

（4）焊接环境：在清洁室内施工，不锈钢焊接的各个阶段，即焊前、焊接过程中及焊后，均采取有效措施使之与碳钢隔离，以防止任何对不锈钢的污染；

焊前检验进行检验，并进行焊接模拟，在焊接产品前，每个焊工应使用与焊接产品同样的焊接参数和相同型号的设备在焊接见证件上焊接一个见证焊缝，表面质量和接头尺寸符合要求；焊中进行检验，焊接起弧与收弧点、焊接过程的熔融成型；焊后进行检验，焊缝的外观与成型检验、表面PT检验、气密性试验、氦检漏。

Claims (2)

1.一种换热器管子-管板装配结构，其组成包括：换热管，其特征是：所述的换热管为1组单管组成的槽型结构，所述的换热管两端分别安装有管板，所述的换热管与所述的管板端面伸出长度为1.5mm，所述的管板坡口为2×45℃；焊枪中心轴与换热管垂直中心线成15℃夹角，所述的管板材料为022Cr19Ni10，其厚度为5-32.1mm，换热管单管材质为022Cr19Ni10，直径为Φ38×2mm，所述的换热管通过夹具上的一组槽型板固定在所述的夹具的水平位置上。

2.一种利用权利要求1所述的换热器管子-管板装配结构的焊接方法，其特征是：将换热管安装在夹具上，并通过所述的夹具上的一组槽型板两端的螺栓压紧，在所述的换热管两端安装有管板，所述的换热管采用伸出式结构，伸出长度距离所述的管板为1.5mm，具体焊接步骤如下：

（1）焊接位置：基于换热器结构特点，采用先定位全部换热管后套装管板的方式，将管子-管板焊缝置于平焊位置；设计柔性与刚性相结合的定距装配所述的夹具，所述的夹具兼具定位及起吊支撑功能，中间层采用橡胶类材质，避免在换热管表面产生压痕；在平台上布置定距装配夹具，依次排列布置换热管，通过装配夹具控制间距；

（2）调整管板：通过夹具的定位夹持实现换热管的组立，增加换热管刚性，换热管安置引导头，将换热管引入管孔内，调整管板套入换热管，保证管板之间的空间尺寸；

（3）焊接过程：采用铈钨极自动脉冲旋转氩弧焊，为保证根部熔合良好，首层采用TIG自熔方法打底，再两遍TIG填丝盖面保证焊缝厚度，焊接过程中，注意观察电弧作用位置、熔池形态和内淌情况；首层自熔打底焊时，应将钨极尖端贴近坡口边缘并尽量深入坡口，以保证根部熔透；

控制变形，将一块管板上的66个管孔按图2规则编号，按照1～66编号依次、交替错位焊接，避免相邻焊缝之间的热影响以及应力过度集中情况；

（4）焊接环境：在清洁室内施工，不锈钢焊接的各个阶段，即焊前、焊接过程中及焊后，均采取有效措施使之与碳钢隔离，以防止任何对不锈钢的污染；

焊前检验进行检验，并进行焊接模拟，在焊接产品前，每个焊工应使用与焊接产品同样的焊接参数和相同型号的设备在焊接见证件上焊接一个见证焊缝，表面质量和接头尺寸符合要求；焊中进行检验，焊接起弧与收弧点、焊接过程的熔融成型；焊后进行检验，焊缝的外观与成型检验、表面PT检验、气密性试验、氦检漏。