CN1106918A - 热交换器管 - Google Patents

Abstract

一种热交换器管16，它包括一管体17和设置在 管体17上由大量的销18组成的表面增大元件，销 18被焊接到管体17外侧面上并从管体17向外延 伸。管体17和销18是用碳素钢制成的。不过，为 了减小在销18和管体17之间的焊缝处或在销18 靠近管体的部位处生成裂纹的危险，销18是用一种 其碳含量远小于制造管体17的材料的碳含量的材 料制成的。

Description

本发明涉及一种热交换器管，这种管包括一个管状体和设置在管体上的表面增大元件，这些元件是多个焊接到管体外侧面上并从该管状体向外延伸的销，所述管状体及所述销是由碳素钢制成的。

上述热交换器管也叫作销管，它们有许多不同形式并用于多个不同的目的。例如，其中一个技术领域是筒形锅炉，在此领域中大量地使用这种热交换器管。在这种锅炉中，很长时间以来就一直使用上述类型的热交换器管以便在烟道气流过烟道气管或上升烟道时从其中回收热，这些烟道气管以垂直向上的方向延伸通过设置在锅炉的炉膛上方的压力罐，该压力罐形成一个蒸汽和水混合空间。热交换器管以同轴位置安装在烟道气管中并连接到压力罐上以便将热传递给装在压力罐中的流体。

现有技术的上述类型的热交换器管已发现有易于在销和管体之间的焊缝处或毗邻销的位置出现裂缝的倾向。通常，如果在销已经焊接到管体上之后再通过一个冷成形操作将其弯曲，则所述倾向特别严重。不过，其他类型的销也会出现同样的问题。实际上，上述形成裂纹的倾向会导致非常困难的问题。因此，虽然在制造热交换器管的过程中引起的小的初始裂纹的初始尺寸非常小，但它会渐渐地变成较大的裂缝，这些裂纹最后会使销消弱到在受到相当大的机械力的作用下，例如在从其内装有热交换器管的烟道气管中清除烟垢的情况下会从管体上断裂的程度。

本发明为此目的提供了一种最初所述类型的改进的热交换器管，这种管可以大大地减小上述类型的裂纹的生成的危险。

根据本发明，为此目的所提供的所述类型的热交换器管，其主要特征在于：销是由一种其含碳量远小于制造管体的材料的含碳量的材料制造的。

本发明是基于这样的认识，在此处所论及的类型的已知热交换器管上注意到的裂纹生成倾向是由这样的事实导致的，即在焊接操作过程中销上靠近管体的部位不可避免地受到加热和随后受到冷却会使销的所述部位的材料受到无意的硬化，这种硬化会导致脆度加大。此外，本发明还基于这样的认识，即无意的硬化是因为销先前是用普通商品级的碳素钢制造的，这种碳素钢具有至少大致与制造管体的材料同样的碳含量。

虽然管体一般是用具有至少约0.10%的碳含量的碳素钢制成的，但根据本发明，销最好是可以由一种具有不超过约0.05%碳含量的材料制造的。

特别是在这样一种热交换器管的情况下，即销是在其焊接到管体上的步骤之后通过冷成形操作弯曲的情况下，销最好是用一种具有约0.03%碳含量的材料制造的。

已经发现，建议用具有非常低的碳含量的钢制造销不仅具有上述减小裂纹生成的危险的优点，而且还会导致其他有利的效果。更具体地说，碳含量减小会导致销的导热性增加，从而改善销的热效率并增加整个热交换器管的总的热传导系数。对根据一个用在筒形锅炉中的实施例的热交换器管的热传导系数的计算显示，通过从采用具有0.11%碳含量的普通商品级的碳素钢的销转换到采用具有仅0.03%碳含量的特殊钢的销，可以使所述系数增加约4%。

以下参照附图对本发明作进一步的描述，其中：

图1示出了一种筒形锅炉的局部剖视图，该锅炉配置有多个本发明所涉及类型的热交换器管;

图2示出了所述热交换器管中的一个管的上段的纵向剖视放大局部视图;

图3示出了所述热交换器管之一的下段的纵向剖视局部视图;

图4示出了所述热交换器管之一的横截面图;

图5至7示出了根据各种用于特定用途的改型实施例的热交换器管的横截面图。

只在图1中局部示出的筒形锅炉10包括一个炉膛11和一个位于所述炉膛上方并形成锅炉的蒸汽和热水空间的压力罐12。多个直立的烟道气管或上升烟道13穿过压力罐12延伸以便将烟道气从炉膛11引导到一个烟道气储存室14，该烟道气储存室位于压力罐12的顶部，烟道气可以通过一个烟道气排出口15从该储存室14中排出。

在每个烟道气管13内部，设置有一个热交换器管16，该热交换器管16包括一个管体17和安装在所述管体上的表面增大元件。从图2至4中可以清楚地看出，所述表面增大元件是由大量的销18构成的，这些销18焊接到管体17的外侧面上并从管体向外方向延伸。在每个热交换器管17的下端设置有一个进气管道19，热交换器管通过进气管道19经在外层烟道气管13的壁上的开口20与由压力罐12形成的蒸汽和热水空间相连通，而在其上端，设置有一个排气管道21，热交换器管通过该排气管道经在烟道气管13的壁上的开孔22与压力罐相连通。

上面简单描述的锅炉的更详细的结构和功能是一目了然的，因此不在此作更详细的描述。这样看起来值得提到的是，可以设置一个合适的装置（未示出）使水通过环绕着炉膛11的通道23连续循环流动，从而将热从炉膛经炉膛的壁传递给装在压力罐12内的水。多余的热量则从流过烟道气管13的烟道气传递给所述的水，两者都是因为热通过烟道气管的壁的传导以及借助使水的连续循环得以发生的热交换器管16而实现的。在压力罐12中，上述的热传递会导致产生蒸汽，这些蒸汽可以通过合适的装置（未示出）从压力罐中排出。

如图2、3和4所示，热交换器管16可以配置有销18，销18从管体17上沿径向方向延伸并且至少沿管体的一主要部分彼此长度相等。不过，沿管体17的下段，销18的长度最好可以以图3中所示的方式越往管体的下端越短，从而确保销不会被加热到不可接受的高温。如果需要的话，也可以在管体17的上段设置长度增加的销，在这种情况下，所述销在焊接到管体上之后要加以弯曲。这种增加长度的弯曲销18′在图2中以点划线示出。

管体17以及销18都是用碳素钢制成的。管体17是按已知的方式用适合于使管体具有其所希望的强度并具有最好至少约0.1%的碳含量的材料制成的。在现有技术中，销18也是用普通商业质量的碳素钢制成的，这种碳素钢具有至少约0.1%的碳含量，即销18是用一种具有与制成管体的材料近似同样的碳含量的材料制成的。不过，根据本发明，销18应该是用一种碳含量远低于制成管体17的材料的碳含量的材料制成。由此，可以大大减小在销18和管体17之间的焊缝处或在所述销的邻近部位生成裂纹的危险。此外，还使销18的热效率得以改进，因此，增加了作为整体的每个热交换器管16的总热传递系数。

制造销18的材料最好应该具有不超过约0.05%的碳含量。如果如图2中销18′那样，销在被焊接到管体上之后在冷却状态下加以弯曲，则销最好用一种具有仅约0.03%碳含量的材料制成。

本发明并不限于上面描述的并在图1至4中示出的热交换器管的实施例。相反，它也可以应用到许多其他实施例的热交换器管上。作为例子，图5、6和7分别示出了热交换器管16′、16″、16′″，打算把它们用在其他的应用场合并且可以在其上应用本发明。

Claims (3)

1、一种热交换器管(16)，它包括一个管体(17)和设置在该管体上并由大量的销(18)构成的表面增大元件，这些销被焊接到管体的外侧并从该管体向外延伸，所述管体及所述销是用碳素钢制成的，其特征在于：所述销(18)是用一种其碳含量远小于制造管体(17)的材料的碳含量的材料制成。

2、如权利要求1的热交换器管，其特征在于：销（18）是用一种其碳含量不超过0.05%的材料制成的。

3、如权利要求2的热交换器管，其特征在于：销（18）是用一种其碳含量约为0.03%的材料制成的。

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