CN112322886B - 一种适用于换热器热处理的防变形方法 - Google Patents

一种适用于换热器热处理的防变形方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种适用于换热器热处理的防变形方法，包括：换热器翻转竖直状态；第一冷风机和第二冷风机连通第一入风口和第二入风口；调节第一温度至第二温度，第一冷风机进入缝隙，并进入下筒体内部从第二入风口排出；调节至第三温度，第一冷风机和第二冷风机的冷空气，分别通过第一入风口和第二入风口，分别进入缝隙、以及下筒体内部，并共同从出风口排出；调节至第四温度，关闭第一冷风机、第二冷风机、第一入风口、第二入风口和出风口，完成换热器的热处理的防变形保护。此发明解决了传统换热器热处理防变形工艺繁杂且成本高的问题，改变换热器放置方式，减少了辅助设备数量及流量，节省了人工成本和制造成本，降低了电能损耗，实现了节能。

Description

一种适用于换热器热处理的防变形方法
技术领域
本发明涉及换热器热处理技术领域，具体涉及一种适用于换热器热处理的防变形方法。
背景技术
核电或化工设备中的换热器在制造过程中，管板与下封头环缝对接后需进行焊后热处理。
如图1所示，换热器在焊后热处理过程中，将换热器水平放置；换热器包括U型传热管1、下筒体2、管板3、下封头4、套筒5、锥体10、密封装置6、管子支撑板7和拉杆8；下筒体2和套筒5套设在U型传热管1的外周；管子支撑板7和拉杆8垂直呈网格状，用以支撑U型传热管1；管子支撑板7与U型传热管1之间设置有环状拉销孔9；管板3与下封头4之间形成环缝，需要对该环缝对接进行焊接后的热处理。
水平放置的换热器各部件间热膨胀不均匀，因为焊缝位于管板3和下封头4之间，则管板3朝向环缝一侧的表面受热高于管板3朝向U型传热管1 一侧的表面，从而引起管板3朝着该环缝的一侧方向发生变形。
同时，下筒体2在热处理过程中，受热发生热膨胀。与下筒体2相比，拉杆8所受热量小于下筒体2的热量，则拉杆8的膨胀量小于下筒体2的膨胀量。
故而，如图2所示，管板3以及下筒体2(还包括一部分套筒5)弯曲膨胀，导致管子支撑板7的边缘远离管板3，继而，拉杆8将管子支撑板7的中心部位拉向管板3，从而，导致管子支撑板7的边缘承受弯矩，引起其边缘角位移。当角位移足够大时，U型传热管1与管子支撑板7之间的拉削孔 9之间的间隙关闭，进一步的角位移使U型传热管1表面出现凹坑，影响产品质量。
同时，换热器水平放置，热处理时，其下筒体2的内腔中的上部温度高于下部温度，使得位于下筒体2内腔上部的拉杆8的膨胀量大于其下部的拉杆8的膨胀量，即，上部的拉杆8变形大于下部的拉杆8变形，增加了管子支撑板7的变形。
综上所述，换热器焊后热处理过程中，减小管子支撑板7的变形量，从而避免U型传热管1表面出现凹坑，显得尤为重要。
目前，传统避免U型传热管1出现凹坑的方法是通过减少管子支撑板7 的变形来防止U型传热管1凹坑，通过加热或冷却下筒体2、套筒5和拉杆 8来减少变形。
如图1所示，传统防变形方法是通过热风机和冷风机等辅助设备对换热器内腔上、下部分空气温度进行调节，使得换热器的下筒体2、套筒5、管子支撑板7和拉杆8等部件上各个位置的温度趋于均匀，使得管子支撑板7和拉杆8与管板3的变形趋于同步，以减小管子支撑板7的变形量，从而避免 U型传热管1的表面出现凹坑。
然而，如图1所示，环缝热处理整个过程采用的冷风机至少为3台，采用的热风机至少为1台，且冷风机使用的最大空气流量至少为6000m3/h；热处理过程中需要对多台冷风机和热风机等辅助设备进行随时的流量调节，费时费力；且热处理整个过程持续的时间较长，多台热风机和冷风机的使用时间至少48h，消耗大量的电能，大大增加了产品制造成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种适用于换热器热处理的防变形方法。此方法旨在解决传统换热器热处理防变形工艺繁杂且成本高的问题，通过改变热处理时换热器的放置方式，减少热风机和冷风机等辅助设备的数量及开启流量，节省人工成本和制造成本，降低电能损耗，降低制造成本，保证换热器防变形的同时，实现节能。
为达到上述目的，本发明提供了一种适用于换热器热处理的防变形方法，该换热器包括U型传热管、套设于U型传热管外周的套筒和下筒体、通过一管板与U型传热管的第一端连接的下封头、套设于U型传热管的第二端的锥体、密封锥体的密封装置、与U型传热管侧壁平行设置的拉杆、以及与U 型传热管侧壁垂直设置的管子支撑板；管子支撑板和拉杆垂直设置成网格状；密封装置与套筒之间还设置有若干个第一入风口；密封装置上设置有若干个第二入风口；下筒体上设置有若干个出风口；该适用于换热器热处理的防变形方法包括以下步骤：
步骤1：将换热器翻转至竖直状态，使得换热器的下封头位于换热器顶部，换热器的套筒和密封装置位于换热器底部，第一入风口和第二入风口位于换热器底部；
步骤2：分别设置第一冷风机和第二冷风机，分别与第一入风口和第二入风口连通；
步骤3：换热器从第一温度调节至第二温度，关闭第二冷风机和出风口，打开第一冷风机、第一入风口和第二入风口，调节第一冷风机的流量从第一流量至第二流量；
步骤4：第一冷风机的冷空气通过第一入风口进入下筒体和U型传热管之间的缝隙中，并进入下筒体内部，继而从第二入风口排出；
步骤5：换热器从第二温度调节至第三温度，打开第一冷风机、第二冷风机、第一入风口、第二入风口和出风口，调节第一冷风机的流量从第二流量至第三流量，第二冷风机的流量从第四流量至第五流量；
步骤6：第一冷风机和第二冷风机的冷空气，分别通过第一入风口和第二入风口，分别进入下筒体和U型传热管之间的缝隙、以及下筒体内部，并共同从出风口排出；
步骤7：换热器从第三温度调节至第四温度，关闭第一冷风机、第二冷风机、第一入风口、第二入风口和出风口，完成换热器的热处理的防变形保护。
最优选的，第二温度大于第一温度。
最优选的，第一冷风机的流量随着换热器热处理的温度升高而增大，第二流量大于第一流量。
最优选的，第一流量为500m3/h；第二流量为2000m3/h。
最优选的，第三温度小于第二温度。
最优选的，第一冷风机的流量随着换热器热处理的温度降低而降低，第三流量小于第二流量。
最优选的，第二流量为2000m3/h；第三流量为1000m3/h。
最优选的，第二冷风机的流量随着换热器热处理的温度降低而升高，第四流量大于第三流量。
最优选的，第四流量为1000m3/h；第五流量为2000m3/h。
最优选的，第四温度小于第三温度。
运用此发明，解决了传统换热器热处理防变形工艺繁杂且成本高的问题，通过改变热处理时换热器的放置方式，减少了热风机和冷风机等辅助设备的数量及开启流量，节省了人工成本和制造成本，降低了电能损耗，降低了制造成本，保证换热器防变形的同时，实现了节能。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
1、本发明提供的适用于换热器热处理的防变形方法，采用2台冷风机对换热器内腔空气温度进行调节，减小下筒体、内套筒、支撑板拉杆的变形，从而减小支撑板变形量，从而避免传热管表面出现凹坑，无需多台冷风机和热风机进行温度调节，省时省力，节省了人工成本和制造成本。
2、本发明提供的适用于换热器热处理的防变形方法，通过改变热处理时换热器的放置方式，减少热风机和冷风机等辅助设备的数量及开启流量，降低了电能损耗，降低了制造成本，保证换热器防变形的同时，实现了节能。
附图说明
图1为传统换热器热处理过程示意图；
图2为传统U型传热管在热处理过程中发生形变示意图；
图3为本发明提供的适用于换热器热处理加热和保温阶段防变形示意图；
图4为本发明提供的适用于换热器热处理冷却阶段防变形示意图。
具体实施方式
以下结合附图通过具体实施例对本发明作进一步的描述，这些实施例仅用于说明本发明，并不是对本发明保护范围的限制。
本发明是一种适用于换热器热处理的防变形方法，其中，如图1所示，换热器包括：U型传热管1、套设于U型传热管1外周的套筒5和下筒体2、通过一管板3与U型传热管1的第一端连接的下封头4、套设于U型传热管1的第二端的锥体10、密封锥体10的密封装置6、与U型传热管1侧壁平行设置的拉杆8、以及与U型传热管1侧壁垂直设置的管子支撑板7；管子支撑板7和拉杆8垂直设置成网格状，用以支撑U型传热管1第一端的管板 3；管子支撑板7与U型传热管1之间设置有环状拉销孔9；其中，密封装置 6与套筒5之间还设置有若干个第一入风口100；密封装置6上设置有若干个第二入风口200；下筒体2上设置有若干个出风口300。
其中，该适用于换热器热处理的防变形方法包括以下步骤：
步骤1：如图3所示，将换热器翻转90度至竖直状态，使得换热器第一端的下封头4位于换热器顶部，换热器第二端的锥体10和密封装置6位于换热器底部，若干个第一入风口100和若干个第二入风口200位于换热器底部。
换热器呈竖直方向放置，从而避免产生热处理时内腔体1内部受热，使得拉杆8左右两侧温度不均匀的影响，且利用管板3的重力可减小管板3朝下封头4方向产生的变形量，从而减小管子支撑板7的变形量。
步骤2：设置第一冷风机A和第二冷风机D，分别通过多个接管与若干个第一入风口100和若干个第二入风口200连通。
步骤3：如图3所示，对换热器进行热处理，从第一温度T1调节至第二温度T2，并在第二温度T2保温一定时间，关闭第二冷风机D和出风口300，打开第一冷风机A、第一入风口100和第二入风口200，并调节第一冷风机 A的流量从第一流量至第二流量。
步骤4：第一冷风机A的冷空气通过第一入风口100进入下筒体2和套筒5之间的缝隙中，经过下筒体2的内腔，并从第二入风口200排出，对换热器内部的套筒5和下筒体2进行降温，减小套筒5和下筒体2的受热膨胀量，对拉杆8进行升温，增加拉杆膨胀量，从而减小管子支撑板7弯曲变形。
上述步骤3-4为热处理加热和保温阶段，则第二温度T2大于第一温度 T1；第一冷风机A的流量随着换热器热处理的温度升高而增大，第二流量大于第一流量。
在本实施例中，第一温度T1为200℃；第一流量为500m3/h；第二流量为2000m3/h，随着热处理温度的升高，换热器的管板3温度升高，则需要增大第一冷风机A的冷空气流量，以提高拉杆8的伸长量，减少被管板3带走的距离。
步骤5：如图4所示，调节换热器热处理温度从第二温度T2至第三温度 T3，打开第一冷风机A、第二冷风机D、第一入风口100、第二入风口200和出风口300，并调节第一冷风机A的流量从第二流量至第三流量，第二冷风机D的流量从第四流量至第五流量。
步骤6：第一冷风机A和第二冷风机D的冷空气，分别通过第一入风口100和第二入风口200，分别进入下筒体2和套筒5之间的缝隙、和下筒体2 内部；下筒体2和套筒5的缝隙之间的冷空气、和下筒体2内部的冷空气同时对下筒体2和拉杆8进行冷却降温，继而，共同从出风口300排出，以降低热处理过程中拉杆8的温度，避免拉杆8过度膨胀，从而防止U型传热管 1内外两侧发生凹坑的形变。
上述步骤5-6为换热器热处理的冷却阶段，则第三温度小于第二温度。第一冷风机A的流量随着换热器热处理的温度降低而降低，第三流量小于第二流量，以降低热处理过程中拉杆8的温度，避免拉杆8过度膨胀，从而防止U型传热管1侧壁发生凹坑的形变；在本实施例中，第三流量为1000m3/h；换热器温度降低，第一冷风机的流量应该减小，由第二流量2000m3/h降低为第三流量1000m3/h。
第二冷风机D的流量随着换热器热处理的温度降低而升高，第五流量大于第四流量，以保证U型传热管1内侧聚集的热量及时散出；在本实施例中，第四流量为1000m3/h；第五流量为2000m3/h；换热器温度降低，第二冷风机的流量增大，由第四流量1000m3/h升高为第五流量2000m3/h。
步骤7：换热器热处理温度从第三温度调节至第四温度，热处理冷却完成，关闭第一冷风机A、第二冷风机D、第一入风口100、第二入风口200和出风口300，完成换热器的热处理的防变形保护；第四温度T4小于第三温度 T3；在本实施例中，第四温度T4为150℃。
本发明的工作原理：
将换热器翻转至竖直状态，使得换热器的下封头位于换热器顶部，换热器的锥体和密封装置位于换热器底部，第一入风口和第二入风口位于换热器底部；分别设置第一冷风机和第二冷风机，分别与第一入风口和第二入风口连通；换热器从第一温度调节至第二温度，关闭第二冷风机和出风口，打开第一冷风机、第一入风口和第二入风口，调节第一冷风机的流量从第一流量至第二流量；第一冷风机的冷空气通过第一入风口进入下筒体和套筒之间的缝隙中，并进入下筒体内部，继而从第二入风口排出；换热器从第二温度调节至第三温度，打开第一冷风机、第二冷风机、第一入风口、第二入风口和出风口，调节第一冷风机的流量从第二流量至第三流量，第二冷风机的流量从第四流量至第五流量；第一冷风机和第二冷风机的冷空气，分别通过第一入风口和第二入风口，分别进入下筒体和套筒之间的缝隙、以及下筒体内部，并共同从出风口排出；换热器从第三温度调节至第四温度，关闭第一冷风机、第二冷风机、第一入风口、第二入风口和出风口，完成换热器的热处理的防变形保护。
综上所述，本发明一种适用于换热器热处理的防变形方法，解决了传统换热器热处理防变形工艺繁杂且成本高的问题，通过改变热处理时换热器的放置方式，减少了热风机和冷风机等辅助设备的数量及开启流量，节省了人工成本和制造成本，降低了电能损耗，降低了制造成本，保证换热器防变形的同时，实现了节能。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种适用于换热器热处理的防变形方法，其特征在于，该换热器包括：U型传热管、套设于所述U型传热管外周的套筒和下筒体、通过一管板与所述U型传热管的第一端连接的下封头、套设于所述U型传热管的第二端的锥体、密封所述锥体的密封装置、与所述U型传热管侧壁平行设置的拉杆、以及与所述U型传热管侧壁垂直设置的管子支撑板；所述管子支撑板和所述拉杆垂直设置成网格状；所述密封装置与所述套筒之间还设置有若干个第一入风口；所述密封装置上设置有若干个第二入风口；所述下筒体上设置有若干个出风口；该适用于换热器热处理的防变形方法包括以下步骤：
步骤1：将该换热器翻转至竖直状态，使得所述下封头位于该换热器顶部，所述锥体和所述密封装置位于换热器底部；
步骤2：分别设置第一冷风机和第二冷风机，分别与所述第一入风口和所述第二入风口连通；
步骤3：所述换热器从第一温度调节至第二温度，关闭所述第二冷风机和所述出风口，打开所述第一冷风机、所述第一入风口和所述第二入风口，调节所述第一冷风机的流量从第一流量至第二流量；
步骤4：所述第一冷风机的冷空气通过所述第一入风口进入所述下筒体和套筒之间的缝隙中，并进入所述下筒体内部，从所述第二入风口排出；
步骤5：所述换热器从第二温度调节至第三温度，打开所述第一冷风机、所述第二冷风机、所述第一入风口、所述第二入风口和所述出风口，调节所述第一冷风机的流量从第二流量至第三流量，所述第二冷风机的流量从第四流量至第五流量；
步骤6：所述第一冷风机和所述第二冷风机的冷空气，分别通过所述第一入风口和所述第二入风口，分别进入所述缝隙、以及下筒体内部，并共同从所述出风口排出；
步骤7：所述换热器从第三温度调节至第四温度，关闭所述第一冷风机、所述第二冷风机、所述第一入风口、所述第二入风口和所述出风口，完成所述换热器热处理的防变形保护。
2.如权利要求1所述的适用于换热器热处理的防变形方法，其特征在于，所第二温度大于所述第一温度。
3.如权利要求2所述的适用于换热器热处理的防变形方法，其特征在于，所述第一冷风机的流量随着换热器热处理的温度升高而增大，所述第二流量大于所述第一流量。
4.如权利要求3所述的适用于换热器热处理的防变形方法，其特征在于，所述第一流量为500m3/h；所述第二流量为2000m3/h。
5.如权利要求1所述的适用于换热器热处理的防变形方法，其特征在于，所述第三温度小于所述第二温度。
6.如权利要求1所述的适用于换热器热处理的防变形方法，其特征在于，所述第一冷风机的流量随着换热器热处理的温度降低而降低，所述第三流量小于所述第二流量。
7.如权利要求6所述的适用于换热器热处理的防变形方法，其特征在于，所述第二流量为2000m3/h；所述第三流量为1000m3/h。
8.如权利要求1所述的适用于换热器热处理的防变形方法，其特征在于，所述第二冷风机的流量随着换热器热处理的温度降低而升高，所述第五流量大于所述第四流量。
9.如权利要求8所述的适用于换热器热处理的防变形方法，其特征在于，所述第四流量为1000m3/h；所述第五流量为2000m3/h。
10.如权利要求1所述的适用于换热器热处理的防变形方法，其特征在于，所述第四温度小于第三温度。
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