CN111375856B - 一种用于高效毛细管换热器焊接的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于高效毛细管换热器焊接的方法，首先准备不锈钢方板毛坯料和换热管，然后将不锈钢方板加工成带有管孔的管板，将不锈钢方板加工成带有管孔的折流板，然后选择两个管板，上下背对布置，在两个管板之间排布至少一个折流板，然后在上、下两个管板的位于上部是圆形凹槽中加入钎料，再将换热管依次穿入上部的管板、折流板和下部的管板，完成管束组装，待钎料干后将整个管束放入加热炉内，加热至工艺要求温度，然后保温，保温完成后，关闭加热炉电源，随炉冷却，完成焊接。本发明采用异形管板，在钎焊过程中，钎料被控制在一定区域内，使换热管和管板之间的焊接更为牢固，解决了在空间小，管壁薄的工况下换热管与管板之间焊接的难题。

Description

一种用于高效毛细管换热器焊接的方法

技术领域

本发明属于换热器技术领域，尤其是涉及一种用于高效毛细管换热器焊接的方法。

背景技术

管壳式换热器是以封闭在壳体中管束的壁面作为传热面的间壁式换热器。这种换热器结构较简单，操作可靠，可用各种结构材料制造，能在高温、高压下使用，是目前应用最广的类型。管壳式换热器由壳体、换热器管束、管板、折流板和管箱等部件组成。壳体多为圆筒形，内部装有管束，管束两端固定在管板上。进行换热的冷热两种流体，一种在管内流动，称为管程流体；另一种在管外流动，称为壳程流体。在化工、石油等行业使用的管壳式换热由于使用工况及结构设计的问题，采用的管径的较大，换热管较长，因此，其管阻较大，体积庞大，制约了其适用的范围，随着航空航天技术的发展，越来越多的换热器应用到航空航天领域，但航空、航天等领域对换热器质量要求极其严格，传统行业的体积庞大的换热器不能满足其要求，因此，体积小、质量轻的换热器的研究具有重要意义。

传统换热器的焊接方法主要是采用氩弧焊，是使用氩气作为保护气体的一种焊接技术，在电弧焊的周围通上氩气保护气体，将空气隔离在焊区之外，防止焊区的氧化，焊接过程中释放出来的热量非常大，这种焊接方法受焊接空间的影响仅适用于体积较大，换热管壁厚较厚的产品，不适用于体积较小，换热管壁厚较薄的场合，因此有必要提出一种适用于体积较小，换热管壁厚较薄的场合的高质、高效的焊接方法。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种用于高效毛细管换热器焊接的方法，采用钎焊技术及新型工装焊接，这种焊接方法能够实现在空间小、换热管壁厚薄的管子与管板之间的焊接，采用一套工装实现换热器焊接过程中钎料分布均匀，焊接质量牢固。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种用于高效毛细管换热器焊接的方法，包括以下步骤：

步骤一：准备不锈钢方板毛坯料和换热管；

步骤二：将不锈钢方板加工成带有管孔的管板，

A、在不锈钢方板上、下表面中心位置处各加工出一等直径的圆形凹槽；B、在圆形凹槽内加工出管孔；

步骤三：将不锈钢方板加工成带有管孔的折流板；

步骤四：选择两个步骤二中的管板，上下背对布置，在两个管板之间排布至少一个步骤三中的折流板；

步骤五：在上、下两个管板的位于上部的圆形凹槽中加入钎料；

步骤六：将换热管依次穿入上部的管板、折流板和下部的管板，完成管束组装；

步骤七：待钎料干后将整个管束放入加热炉内，加热至工艺要求温度，然后保温；

步骤八：保温完成后，关闭加热炉电源，随炉冷却，完成焊接。

进一步的，所述步骤二中的在不锈钢方板上表面加工的圆形凹槽深度大于在不锈钢方板下表面加工的圆形凹槽的深度。

进一步的，所述步骤三中的折流板为圆缺形结构。

进一步的，所述步骤四中的折流板设置三个，且正反交替延换热管管轴方向等距离平行设置。

进一步的，所述步骤七中加热炉加热至1035℃，保温时间为20min。

进一步的，炉温冷却后取出管束，进行氦质谱、气压、气密性试验，验证焊接质量。

相对于现有技术，本发明所述的一种用于高效毛细管换热器焊接的方法具有以下优势：

本发明采用异形管板，在钎焊过程中，经过钎焊炉加温后，钎料被控制在一定区域内，解决了钎料流出管子区域的难题，使换热管和管板之间的焊接更为牢固，成功解决了在空间小，管壁薄的工况下换热管与管板之间焊接的技术难题，填补了直径小、管壁薄材料焊接领域的空白，具有良好的应用背景。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明中上管板的结构示意图；

图2为折流板的结构示意图；

图3为本发明高效毛细管换热器管束钎焊示意图。

附图标记说明：

1-上管板，2-折流板，3-下管板，4-换热管，5-圆形凹槽，6-管孔。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1-图3所示，本发明所述的换热器包括上管板1、三个折流板2、下管板3和换热管4，所述的上管板1和下管板3结构相同，均为方形板，在方形板的上、下表面中心处各设有一圆形凹槽5，在圆形凹槽5内设有管孔6，所述上管板1和下管板3上下背对设置，且在上管板1和下管板3之间均布三个折流板2，每个折流板2上开设管孔，在所述上管板1和下管板3的上部的凹槽内设置钎料，所述换热管4依次穿过上管板1、三个折流板2和下管板3的管孔并通过上、下管板的上部凹槽内的钎料与上、下管板固定连接为一体。

本发明所述的一种用于高效毛细管换热器焊接的方法，包括以下步骤：

步骤一：准备不锈钢方板毛坯料和换热管：准备两块厚度12mm、长x宽：100x100mm的不锈钢方板，三块厚度3mm、长x宽：100x100mm的不锈钢方板，1200根φ1x0.1的换热管；

步骤二：将不锈钢方板加工成带有管孔的管板，

A、在不锈钢方板上、下表面中心位置处各加工出一等直径的圆形凹槽：将厚度为12mm的不锈钢方板毛坯料上下表面及四周铣平，光洁度达到6.3以上，在不锈钢方板中心位置铣出φ64mm，深度为8mm的凹槽，在此凹槽反方向铣出φ64mm，深度为1mm的凹槽；

B、在圆形凹槽内加工出管孔：用φ1.02mm的钻头在圆形凹槽中钻出1200个孔，孔的公差要求在±0.01mm，孔中心间距2.3mm；

步骤三：将不锈钢方板加工成带有管孔的折流板：将厚度为3mm的不锈钢方板毛坯料上下表面及四周铣平，光洁度达到6.3以上，用φ1.02mm的钻头在不锈钢方板中心钻出1200个孔，孔的公差要求在±0.01mm，孔中心间距2.3mm，在距离不锈钢方板中心线13.8mm的位置切割出φ72mm的弓形圆缺，形成圆缺形折流板，如图2所示；

步骤四：选择两个步骤二中的管板，上下背对布置，在两个管板之间排布三个步骤三中的折流板；

步骤五：在上、下两个管板的位于上部的圆形凹槽中加入钎料；

步骤六：将换热管依次穿入上部的管板、折流板和下部的管板，完成管束组装；

步骤七：待钎料干后将整个管束放入加热炉内，加热至工艺要求温度1035℃，然后保温；

步骤八：保温20min后，关闭加热炉电源，随炉冷却，完成焊接；

步骤九：炉温冷却后取出管束，进行氦质谱、气压、气密性试验，验证焊接质量。

本发明采用钎焊技术及新型工装焊接。这种焊接方法采用异形管板，在钎焊过程中，经过钎焊炉加温后，钎料被控制在一定区域内，通过对焊接完成后的换热管束焊缝的氦质谱、气压、气密性等一系列试验，验证了焊缝的质量，实现换热器焊接过程中钎料分布均匀，焊接质量牢固，解决了钎料流出管子区域的难题，使换热管和管板之间的焊接更为牢固，成功解决了在空间小，管壁薄的工况下换热管与管板之间焊接的技术难题，填补了直径小、管壁薄材料焊接领域的空白，具有良好的应用背景。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于高效毛细管换热器焊接的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：准备不锈钢方板毛坯料和换热管；

步骤二：将不锈钢方板加工成带有管孔的管板，

A、在不锈钢方板上、下表面中心位置处各加工出一等直径的圆形凹槽；

B、在圆形凹槽内加工出管孔；

步骤三：将不锈钢方板加工成带有管孔的折流板；

步骤四：选择两个步骤二中的管板，上下背对布置，在两个管板之间排布至少一个步骤三中的折流板；

步骤五：在上、下两个管板的位于上部的 圆形凹槽中加入钎料；

步骤六：将换热管依次穿入上部的管板、折流板和下部的管板，完成管束组装；

步骤七：待钎料干后将整个管束放入加热炉内，加热至工艺要求温度，然后保温；

步骤八：保温完成后，关闭加热炉电源，随炉冷却，完成焊接；

换热管的外径为1mm，壁厚是0.1mm。

2.根据权利要求1所述的一种用于高效毛细管换热器焊接的方法，其特征在于：步骤二中的在不锈钢方板上表面加工的圆形凹槽深度大于在不锈钢方板下表面加工的圆形凹槽的深度。

3.根据权利要求2所述的一种用于高效毛细管换热器焊接的方法，其特征在于：所述步骤三中的折流板为圆缺形结构。

4.根据权利要求3所述的一种用于高效毛细管换热器焊接的方法，其特征在于：所述步骤四中的折流板设置三个，且正反交替延换热管管轴方向等距离平行设置。

5.根据权利要求4所述的一种用于高效毛细管换热器焊接的方法，其特征在于：所述步骤七中加热炉加热至1035℃，保温时间为20min。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的一种用于高效毛细管换热器焊接的方法，其特征在于：炉温冷却后取出管束，进行氦质谱、气压、气密性试验，验证焊接质量。

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