CN109570877B - 一种防止管板堆焊变形的装置及利用其进行堆焊的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防止管板堆焊变形的装置及利用其进行堆焊的方法，其中，所述装置包括底板组件(1)和多个侧压板组件(2)，所述底板组件(1)用于为管板提供面积支撑，防止堆焊时变形，所述多个侧压板组件(2)均布于底板组件(1)四周，用于将管板压于底板组件(1)上，使管板与底板组件压紧，进一步减小堆焊变形。采用本发明所述装置进行管板堆焊时，可有效减小堆焊对管板造成的变形，同时管板本身不需要任何焊接，又可以在堆焊过程中对管板实施火焰加热，实践中也很好完成了此类管板的堆焊。

Description

一种防止管板堆焊变形的装置及利用其进行堆焊的方法

技术领域

本发明属于核电设备领域，特别涉及蒸汽发生器中换热器的零部件管板堆焊变形，具体地，涉及一种防止管板堆焊变形的装置及利用其进行堆焊的方法。

背景技术

为提高蒸汽发生器中换热器使用寿命，常常需要对其主要零部件管板的一次侧表面进行不锈钢或镍基堆焊。而堆焊过程往往会造成管板变形，影响表面平面度。对于较厚管板而言，其堆焊过程造成的影响较小，可以忽略；但对于厚度较薄的管板，其堆焊过程产生的变形足以对后面的制造工序产生影响，尤其是一些要求较高的产品。

目前，对此变形的常规应对方法有：增大机械加工余量和两两对扣焊接法。对于增大机械加工余量的方法，即母材和堆焊层均留有较大余量，堆焊后通过机加来保证尺寸，缺点在于浪费材料，且对于厚度尺寸公差要求较高的管板堆焊则难以实现。使用两两对扣焊接法是将两块相同大小的管板背对背焊接在一起，形成一个整体，此整体两侧均进行堆焊，可在一定程度上抵消焊接变形；但此种方式受限于产品数量和生产计划影响较大，且后序进行拐角堆焊及机加堆焊层时均须提前将两块管板折开，防变形作用时间较短，效果有限。

随着产品设计要求及降低制造成本要求的不断提高，原有的防变形方式所受限制越来越大，必须研制一种新型的防变形方法来解决此防变形问题。

发明内容

为了克服上述问题，本发明人进行了锐意研究，提供了一种防止管板堆焊变形的装置，所述装置包括底板组件和侧压板组件，其中，将管板置于底板组件上，然后通过侧压板组件将管板紧压于底板组件，这样，可有效地防止管板堆焊变形，同时，所述装置还具有低成本、操作方便、可实现堆焊过程同时进行加热等优点，从而完成本发明。

本发明一方面提供了一种用于防止管板堆焊变形的装置，具体体现在以下：

（1）一种防止管板堆焊变形的装置，其中，所述管板5包括“H”形中部结构51和任选的环形边部结构52，所述装置包括底板组件1和多个侧压板组件2，其中，

所述底板组件1设置于所述“H”形中部结构51的下方；

所述侧压板组件2设置于所述底板组件1边缘处、且所述测压板组件2的上端抵接于所述环形边部结构52的上表面或所述“H”形中部结构51的上端，用于将管板5固定于底板组件1上。

（2）根据其中（1）所述的装置，其中，

所述底板组件1包括基板11和设置于基板11上的增强板12，其中，所述增强板12与所述“H”形中部结构51的下表面相抵接；和/或

所述侧压板组件2包括倒“L”形板21以及设置于所述倒“L”形板21上端的顶丝22和螺母23；和/或

所述多个侧压板组件2沿环形边部结构52的周向均匀分布。

（3）根据其中（1）或（2）所述的装置，其中，

所述基板11的中心到基板11的边缘的最小距离大于所述环形边部结构52的最大外径；和/或

所述增强板12为圆形钢板，其直径小于“H”形中部结构51的直径，优选小10~100mm。

（4）根据其中（1）至（3）之一所述的装置，其中，在所述基板11的底面、且中心位置设置有圆筒结构13，优选为钢管；

优选地，在基板11的底面、以所述圆筒结构13为中心，沿径向均匀地设置有多个加强筋14；

更优选地，所述加强筋14为矩形钢板条。

（5）根据其中（1）至（4）之一所述的装置，其中，自所述基板11和增强板12的中心至边缘，呈辐射状地开设有多个通孔15，优选地，所述多个通孔15沿增强板12的周向均匀分布。

（6）根据其中（1）至（5）之一所述的装置，其中，在所述增强板12上、沿其周向方向，设置有一个或多个环形槽16；

优选地，每个环形槽16均与多个通孔15沿增强板12的周向相接并连通。

（7）根据其中（1）至（6）之一所述的装置，其中，在所述增强板12上、沿其径向方向，设置有一个或多个条形槽17；

优选地，所述条形槽17均与多个通孔15沿径向相接并连通。

（8）根据其中（1）至（7）之一所述的装置，其中，所述装置还包括挡块3和挡板4；优选地，

所述挡块3设置于所述侧压板组件2一侧、抵接环形边部结构52的上表面，优选所述挡块3与侧压板组件2之间通过焊接连接；和/或

所述挡板4的一端设置于基板11之上，优选采用焊接固定，所述挡板4的另一端与变位机工作台连接，优选采用焊接连接。

（9）利用其中（1）至（8）之一所述装置进行管板堆焊的方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1、将管板固定于本发明第一方面所述装置中，形成待堆焊工装；

步骤2、对管板进行平面堆焊时，先将垫块置于底板组件1的下方，然后在待堆焊工装的下方进行加热，最后进行堆焊；

其中，先将待堆焊工装垫起一定高度，然后在工装下方进行加热，优选放置火焰加热器进行加热。

步骤3、对管板进行拐角堆焊时，去掉下方的垫块，将待堆焊工装放置于变位机工作台上；

步骤4、取挡板4，将其一侧焊接于待堆焊工装中基板11的边缘处，另一侧焊接于变位机工作台的上表面，然后翻转变位机即可进行拐角堆焊。

（10）根据其中（9）所述的方法，其中，步骤1包括如下子步骤：

步骤1.1、将基板11、增强板12、圆筒结构13和加强筋14通过焊接进行连接，得到底板组件1；

步骤1.2、将管板5置于底板组件1上，优选底板组件1的增强板12嵌入管板5的下端；

这样，增强板12紧贴管板5中“H”形中部结构的底面。

步骤1.3、将倒“L”形板21置于基板11的边缘处，并在倒“L”形板21与基板11的接触面进行焊接固定；

步骤1.4、先将螺母23焊接于所述倒“L”形板上端，然后将顶丝22拧入螺母23、抵达管板5中环形边部结构52的上表面，将管板5预固定于底板组件1上；

步骤1.5、将挡块3置于所述倒“L”形板21一侧、紧贴管板5中环形边部结构52的上表面，并对挡块3与倒“L”形板21之间的接触面进行焊接固定，形成所述待堆焊工装。

附图说明

图1-1示出本发明所述待焊接工装（包括装置和管板）实施方式之一的主视示意图；

图1-2示出本发明所述待焊接工装（包括装置和管板）实施方式之二的主视示意图；

图1-3示出本发明所述待焊接工装（包括装置和管板）实施方式之三的主视示意图；

图2示出本发明所述待焊接工装（包括装置和管板）的俯视示意图；

图3示出本发明所述底板组件的俯视示意图；

图4示出图3中A-A处的截面示意图；

图5示出图2中A-A处的截面示意图；

图6示出本发明所述侧压板组件的结构示意图。

附图标号说明：

1-底板组件；11-基板；12-增强板；13-圆筒结构；14-加强筋；15-通孔；16-环形槽；17-条形槽；18-吊耳；

2-侧压板组件；21-倒“L”形板；211-横板；212-竖板；22-顶丝；23-螺母；

3-挡块；4-挡板；5-管板；51-“H”形中部结构；52-环形边部结构；6-垫块。

具体实施方式

下面通过附图和实施方式对本发明进一步详细说明。通过这些说明，本发明的特点和优点将变得更为清楚明确。其中，尽管在附图中示出了实施方式的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图，尤其在本发明中，所述附图只是示意图，干燥器和波形板与所述调整装置的实际尺寸比例并不仅局限于本发明附图所示，例如，其实际尺寸比例可远远大于附图所示。

本发明一方面提供了一种用于防止管板5堆焊变形的装置，所述管板5包括“H”形中部结构51和任选的环形边部结构52，其中，如图1-1和图2所示，所述装置包括底板组件1和多个侧压板组件2，其中，所述底板组件1设置于所述“H”形中部结构51的下方，所述侧压板组件2的下端设置于所述底板组件1边缘处、上端压于所述环形边部结构52上或者压于所述“H”形中部结构51的上端，用于将管板5固定于底板组件1上。

其中，所述底板组件1与所述管板5的“H”形中部结构51的下部相抵接，用于承载管板5，为管板5提供面积支撑，以防止堆焊变形；所述侧压板组件2作用于管板5的环形边部结构52上（如图1-1所示）或作用于所述“H”形中部结构51的上端（如图1-2所示），用于将管板5固定于底板组件1上。

在本发明中，如图1-1所示，当所述管板包括环形边部结构时，侧压板组件可以压于环形边部结构上表面；如图1-2所示，当所述管板不包括环形边部结构时，侧压板组件可以压于“H”形中部结构的上端；当然，如图1-3所示，当管板包括环形边部结构时，侧压板组件也可以设置于“H”形中部结构的上端。

根据本发明一种优选的实施方式，所述底板组件1包括基板11和设置于基板11上的增强板12。

其中，增强板12紧贴管板5，为其提供支撑。

在进一步优选的实施方式中，所述基板11的中心到基板11的边缘的最小距离大于所述环形边部结构52的最大外径。

这样，可以将管板5完全置于基板11上，同时，超出管板5的位置可以放置侧压板组件2。

在更进一步优选的实施方式中，所述增强板12为圆形钢板，其直径小于“H”形中部结构51的直径，优选小10~100 mm。

这样，增强板12可以嵌入“H”形中部结构51的下部，即“H”形的凹进部分，紧贴管板5，为其提供面积支撑。

在本发明中，所述增强板12的中心与基板11的中心重合，即两者同轴设置。所述基板11可以为任何形状，优选为圆形或正多边形。

根据本发明一种优选的实施方式，如图1-1和图2所示，在所述基板11的底面、且中心位置设置有圆筒结构13，优选为钢管。

在进一步优选的实施方式中，如图1-1和图2所示，在基板11的底面、以所述圆筒结构13为中心，沿径向均匀地设置有多个加强筋14。

在更进一步优选的实施方式中，所述加强筋14为矩形钢板条。

其中，所述加强筋14设置于基板11的底面，用于增强基板11的刚性，同时，由于其实板形片状结构，也起到节省原料的作用。而设置圆筒结构13的目的是便于将加强筋14焊接于基板11上。

根据本发明一种优选的实施方式，所述加强筋14与圆筒结构13等高，均为100～300 mm。

在进一步优选的实施方式中，所述圆筒结构13的外径为80～400 mm，壁厚10～50mm，所述加强筋14的厚度为20~60 mm。

在本发明中，所述底板组件1的各部件之间采用焊接方式连接，例如，基板11与增强板12之间焊接连接，所述圆筒结构13与基板之间焊接连接，所述加强筋14与基板11的底面以及圆筒结构13之间也是采用焊接连接。

根据本发明一种优选的实施方式，如图4所示，自所述基板11和增强板12的中心至边缘，呈辐射状地开设有多个通孔15。

其中，所述通孔15穿过所述基板11和增强板12。

在进一步优选的实施方式中，所述多个通孔15沿增强板12的周向均匀分布。

这样，沿基板11和增强板12的周向分布有一圈或多圈通孔。

根据本发明一种优选的实施方式，所述通孔15为圆形孔、腰形孔或多边形孔。

在进一步优选的实施方式中，所述通孔15为圆形孔和腰形孔。

在更进一步优选的实施方式中，当所述通孔15为圆形孔时，其半径为25～130 mm；当为腰形孔，则长度为50～250 mm，宽度为20～150 mm。

其中，开设有通孔15可以实现在底部加热时，热量可以充分到达管板5。而通孔15的大小也是发明人经过大量实验后得到，其不能太大，也不能太小，因为若通孔太大，则会影响基板和增强板的强度，而若通孔太小，则不利于底部热量的扩散。

根据本发明一种优选的实施方式，如图4所示，在所述增强板12上、沿其周向方向，设置有一个或多个环形槽16。

在进一步优选的实施方式中，如图4所示，每个环形槽16与多个通孔15沿增强板12的周向相接并连通。

这样，使得最外面一圈的多个通孔与环形槽16实现连通，在加热时，进一步实现热量的传输。所述周向是指增强板12的周向。

根据本发明一种优选的实施方式，如图4所示，在所述增强板12上、沿其径向方向，设置有一个或多个条形槽17。

在进一步优选的实施方式中，如图4所示，所述条形槽17与多个通孔15沿径向相接并连通。

这样，通过环形槽16和条形槽17作为气体流通槽，使得多个通孔之间实现连通，在气体流通槽的导流下可保证热量更容易地到达管板。如果不设置环形槽和条形槽，那么只有通孔处能够受热，不能使热量流通，使受热不均。

在本发明中，所述周向是指增强板12的周向，所述径向是指增强板12的径向。所述底板组件1的各部分通过焊接连接。

根据本发明一种优选的实施方式，如图2~4所示，在所述基板11上还设置有吊耳18，优选所述吊耳18为一个或多个。

在进一步优选的实施方式中，所述吊耳18沿基板11的边缘处均匀分布。

其中，所述吊耳18用于起吊所述装置及管板。

根据本发明一种优选的实施方式，如图1-1和2和图6所示，所述侧压板组件2包括倒“L”形板21以及设置于所述倒“L”形板21上端的顶丝22和螺母23。

其中，所述倒“L”形板21的下端与基板11固定连接（例如焊接连接），上端压于管板5的环形边部结构52或“H”形中部结构51上，这样，实现了将管板5固定于底板组件1上。并且，所述多个侧压板组件2沿环形边部结构52的周向均匀分布。

在进一步优选的实施方式中，所述倒“L”形板21包括横板211和竖板212。

其中，所述顶丝和螺母固定于横板211上，同时，横板压于管板上，而竖板212与基板11固定连接。

在进一步优选的实施方式，所述螺母23通过焊接的方式固定于所述倒“L”形板21中横板211的底面或侧面。

其中，当螺母23焊接于横板211的底面时，需要在横板相应位置开孔，以让顶丝穿过，当螺母焊接于横板211的侧面时不需要在其上开孔。

在本发明中，将管板5置于底板组件1上之后，再在底板组件1的边缘处放置多个侧压板组件2，并通过焊接将侧压板组件2固定于底板组件1上，然后，将顶丝22穿过侧压板组件2中的螺母23并拧紧，尽量将管板5固定于底板组件1上。这样，将相当于通过所述倒“L”形板将管板5勾住、固定于底板组件1上。

这样，不论是底板组件1还是侧压板组件2均不需要直接与管板5焊接。

根据本发明一种优选的实施方式，如图1-1和图2所示，所述装置还包括挡块3和挡板4。

在进一步优选的实施方式中，如图1-1和图2所示，所述挡块3和挡板4均分别为一个或多个。

根据本发明一种优选的实施方式，如图2所示，所述挡块3设置于所述侧压板组件2一侧、抵接环形边部结构52的上表面。

其中，当螺母23焊接于侧压板组件一侧时，挡块3焊接于螺母23对侧位置。

在进一步优选的实施方式中，所述挡块3与侧压板组件2之间通过焊接连接。

其中，先通过侧压板组件的顶丝和螺母将管板5预固定于底板组件1上，然后在管板5边缘处、侧压板组件一侧放置挡块3，并通过焊接将挡块3与侧压板组件的“L”形板连接，这样，实现了挡块3固定于管板5的环形边部结构52的上表面。

在本发明中，如果只采用侧压板组件进行固定，存在以下问题：（1）只有顶丝作用于管板5上，作用面积较小，压力不够；（2）在堆焊时，顶丝与螺母可能会出现松动，影响固定效果。因此，在采用侧压板组件预固定（先将管板与底板组件预压紧）后，及时在环形边部结构52的上表面压上挡块3，实现对管板向下压紧。

根据本发明一种优选的实施方式，所述挡板4的一端设置于基板11之上，优选采用焊接固定。

在进一步优选的实施方式中，所述挡板4的另一端与变位机工作台连接，优选采用焊接连接。

其中，挡板4的作用是实现所述防变形装置与变位机工作台之间的连接，这样，在堆焊时，可以通过变位机工作台实现管板以及防变形装置的旋转，进而实现拐角堆焊。

其中，所述档板4可以为任意结构，例如矩形、方形、“L”形等等，只要能起一侧焊接于基板上、一侧焊接于变位机工作台上即可，其主要其连接作用。

本发明另一方面提供采用本发明第一方面所述装置进行管板堆焊的方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1、将管板固定于本发明第一方面所述装置中，形成待堆焊工装；

步骤2、对管板进行平面堆焊时，取垫块6，放置于待堆焊工装中底板组件1的下方，然后在待堆焊工装的下方进行加热，最后进行堆焊；

其中，先将待堆焊工装垫起一定高度，然后在工装下方进行加热，优选放置火焰加热器进行加热。

步骤3、对管板进行拐角堆焊时，去掉下方的垫块，将待堆焊工装放置于变位机工作台上；

步骤4、取挡板4，将其一侧焊接于待堆焊工装中基板11的边缘处，另一侧焊接于变位机工作台的上表面，然后翻转变位机即可进行拐角堆焊。

其中，挡板用于管板在变位机上翻转一定角度堆焊管板圆弧侧时使用，其均布在底板组件四周，一端贴紧底板组件，一端紧贴变位机工作台，挡板与底板组件及变位机工作台均焊接连接。

根据本发明一种优选的实施方式，步骤1包括如下子步骤：

步骤1.1、将基板11、增强板12、圆筒结构13和加强筋14通过焊接进行连接，得到底板组件1；

步骤1.2、将管板5置于底板组件1上，优选底板组件1的增强板12嵌入管板5的下端；

这样，增强板12紧贴管板5中“H”形中部结构的底面。

步骤1.3、将倒“L”形板21置于基板11的边缘处，并在倒“L”形板21与基板11的接触面进行焊接固定；

步骤1.4、先将螺母23焊接于所述倒“L”形板上端，然后将顶丝22拧入螺母23内、抵达管板5中环形边部结构52的上表面，将管板5预固定于底板组件1上；

步骤1.5、将挡块3置于所述倒“L”形板21一侧、紧贴管板5中环形边部结构52的上表面，并对挡块3与倒“L”形板21之间的接触面进行焊接固定，形成所述待堆焊工装。

根据本发明一种优选的实施方式，在步骤1.1中，在所述基板11和增强板12上开设有多个通孔15。

在进一步优选的实施方式中，所述通孔15沿径向方向呈辐射状排布。

根据本发明一种优选的实施方式，在所述增强板12上、沿其周向方向，设置有一个或多个环形槽16。

在进一步优选的实施方式中，在所述增强板12上、沿其径向方向，设置有一个或多个条形槽17。

采用本发明所述装置进行堆焊时，可有效减小管板堆焊造成的变形，同时管板本身不需要任何焊接，又可以在堆焊过程中对管板实施火焰加热，实践中也很好完成了此类管板的堆焊。

在本发明中，所述周向是指增强板12或管板5的周向，所述径向是指增强板12或管板5的径向，其中，当基板11为圆形结构时，同样所述周向也是基板11的周向，所述径向也是基板11的径向。

本发明所具有的有益效果包括：

（1）本发明所述装置结构简单、新颖，便于操作；

（2）本发明所述装置可有效减小管板堆焊造成的变形；

（3）采用本发明所述装置对管板进行固定时，避免了对管板进行焊接操作，保持了管板的原始结构；

（4）采用本发明所述装置可以在堆焊过程中对管板实施火焰加热。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”和“外”等指示的方位或位置关系为基于本发明工作状态下的方位或位置关系，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。

以上结合了优选的实施方式对本发明进行了说明，不过这些实施方式仅是范例性的，仅起到说明性的作用。在此基础上，可以对本发明进行多种替换和改进，这些均落入本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种管板堆焊的方法，采用一种防止管板堆焊变形的装置进行，其特征在于，所述管板包括“H”形中部结构（51）和任选的环形边部结构（52），所述装置包括底板组件（1）和多个侧压板组件（2），其中，

所述底板组件（1）设置于所述“H”形中部结构（51）的下方；

所述侧压板组件（2）设置于所述底板组件（1）的边缘处、且所述侧压板组件（2）的上端抵接于所述环形边部结构（52）的上表面或所述“H”形中部结构（51）的上端，用于将管板（5）固定于底板组件（1）上；

所述底板组件（1）包括基板（11）和设置于基板（11）上的增强板（12），其中，所述增强板（12）与所述“H”形中部结构（51）的下表面相抵接；

所述侧压板组件（2）包括倒“L”形板（21）以及设置于所述倒“L”形板（21）上端的顶丝（22）和螺母（23）；

所述多个侧压板组件（2）沿管板（5）的周向均匀分布；

自所述基板（11）和增强板（12）的中心至边缘，呈辐射状地开设有多个通孔（15），所述多个通孔（15）沿增强板（12）的周向均匀分布;

在所述增强板（12）上、沿其周向方向，设置有一个或多个环形槽（16）；

每个环形槽（16）均与多个通孔（15）沿增强板（12）的周向相接并连通;

所述基板（11）的中心到边缘处的最小距离大于所述环形边部结构（52）的最大外径；

所述增强板（12）为圆形钢板，其直径小于“H”形中部结构（51）的直径;

在所述增强板（12）上、沿其径向方向，设置有一个或多个条形槽（17）；

所述条形槽（17）均与多个通孔（15）沿径向相接并连通;

所述装置还包括挡块（3）和挡板（4）；

所述挡块（3）设置于所述侧压板组件（2）一侧、抵接环形边部结构（52）的上表面，所述挡块（3）与侧压板组件（2）之间通过焊接连接；所述挡板（4）的一端设置于基板（11）上，采用焊接固定，所述挡板（4）的另一端与变位机工作台连接，采用焊接连接；

所述方法包括以下步骤：

步骤1、将管板固定于所述装置中，形成待堆焊工装；

步骤2、对管板进行平面堆焊时，取垫块，放置于待堆焊工装中底板组件（1）的下方，然后在底板组件（1）的下方进行加热，最后进行堆焊；

步骤3、对管板进行拐角堆焊时，去掉下方的垫块，将待堆焊工装放置于变位机工作台上；

步骤4、取挡板（4），将其一侧焊接于待堆焊工装中基板（11）的边缘处，另一侧焊接于变位机工作台的上表面，然后翻转变位机即可进行拐角堆焊。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述基板（11）的底面、且中心位置处设置有圆筒结构（13）。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，

在基板（11）的底面、以所述圆筒结构（13）为中心，沿径向均匀地设置有多个加强筋（14）。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1包括如下子步骤：

步骤1.1、将基板（11）、增强板（12）、圆筒结构（13）和加强筋（14）通过焊接进行连接，得到底板组件（1）；

步骤1.2、将管板（5）置于底板组件（1）上，底板组件（1）的增强板（12）嵌入管板（5）的下端；

步骤1.3、将倒“L”形板（21）置于基板（11）的边缘处，并在倒“L”形板（21）与基板（11）的接触面进行焊接固定；

步骤1.4、先将螺母（23）焊接于所述倒“L”形板上端，然后将顶丝（22）拧入螺母（23）、抵达管板（5）中环形边部结构（52）的上表面，将管板（5）预固定于底板组件（1）上；

步骤1.5、将挡块（3）置于所述倒“L”形板（21）一侧、与管板（5）中环形边部结构（52）的上表面相抵接，并对挡块（3）与倒“L”形板（21）之间的接触面进行焊接固定，形成所述待堆焊工装。