CN115070363A - 一种大型风洞换热器壳体安装方法 - Google Patents

一种大型风洞换热器壳体安装方法 Download PDF

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刘振德
袁野
崔晓春
顾永平
张春羽
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23K31/00—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups
    • B23K31/02—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups relating to soldering or welding

Abstract

一种大型风洞换热器壳体安装方法，属于大型连续式跨超声速风洞技术领域。本发明解决了目前大型风洞换热器壳体安装施工难以保证设备安装要求和设备的可靠性的问题。本发明的方法包括S1：制作直筒段、右侧封头、左侧封头和支座；S2：支座按基础中心线就位；S3：直筒段整体吊装就位；S4：将直筒段与支座固定；S5：在右侧封头下方设置临时支撑，将右侧封头焊接在直筒段上；S6：重复步骤S5将左侧封头焊接在直筒段上；S7：右侧封头、左侧封头与直筒段对接环缝焊接完成后进行无损检测；S8：拆除右侧封头和左侧封头的临时支撑，完成换热器壳体安装。通过本发明的风洞换热器壳体安装方法，焊接变形小、安装精度高，符合压力容器制造安装规范。

Description

一种大型风洞换热器壳体安装方法
技术领域
本发明属于大型连续式跨超声速风洞技术领域，具体为一种大型风洞换热器壳体安装方法。
背景技术
大型连续式跨超声速风洞需要高功率的压缩机提供能量以维持风洞稳定运行，风洞内气流温度很快上升，所以换热器对风洞的整体性能有着非常大的影响，是大型连续式跨超声速风洞中的一个关键部件。
大型风洞换热器壳体尺寸大，最大直径约20米，吨位过重，总重量约400余吨，钢板厚，焊接量大，且设备的制造和安装须满足压力容器的相关规范要求。为保护设备基础和支座不受破坏，同时减少各个热处理后的预制部件搬运吊装变形风险，需要制定合理可靠的安装工艺方法以满足技术规范要求。
大型风洞换热器壳体属于大型焊接件，换热器壳体本身受冷热交替的热应力影响较大，所以对消除制造和安装过程中产生的残余应力要求更高，为避免成型后因残余应力释放对结构造成破坏性影响，需要对换热器整体进行热处理，常规安装施工方法难以保证设备安装要求和设备的可靠性；
对于大型钢结构焊接件热处理的现有技术中，一种采用大型加热炉进行整体热处理，另一种采用气体燃料喷嘴加热。对于直径达20余米，重量300余吨的大型钢结构焊接件，采用大型加热炉进行整体热处理，不仅施工成本高、且施工周期长，而且为后续搬运和安装带来更多难题，而采用气体燃料喷嘴加热，需要充足的燃气供应，现场施工时安全隐患大，且燃气喷嘴加热可控性差，加热时容易造成设备氧化脱碳；
所以，如何解决大型风洞换热器壳体安装施工，满足压力容器相关要求和安全要求是必须考虑的问题。
发明内容
本发明研发目的是为了解决大型风洞换热器壳体常规安装施工方法难以保证设备安装要求和设备可靠性的问题，在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。
本发明的技术方案：
一种大型风洞换热器壳体安装方法，包括以下步骤：
S1：制作直筒段、右侧封头、左侧封头和支座；
S2：支座按基础中心线就位，并与预设基准点进行测量合格；
S3：直筒段整体吊装就位，测量安装标高及轴线；
S4：将直筒段与支座固定，固定后重新测量和调整标高、轴线偏差至合格；
S5：在右侧封头下方设置临时支撑，将右侧封头焊接在直筒段上；
S6：重复步骤S5将左侧封头焊接在直筒段上；
S7：右侧封头、左侧封头与直筒段对接环缝焊接完成后进行100％无损检测；
S8：拆除右侧封头和左侧封头的临时支撑，完成换热器壳体安装。
进一步的，所述步骤S2中，支座通过激光跟踪仪与预设基准点进行测量。
进一步的，所述步骤S1的具体方法为：所述直筒段、右侧封头、左侧封头和支座现场进行制作，施工现场搭建热处理设施对直筒段、右侧封头和左侧封头进行整体热处理，消除焊接应力。
进一步的，所述步骤S5的具体方法为：所述右侧封头与直筒段使用工装卡具进行组对，在焊接前在外侧开大坡口，开完坡口后进行着色检查，检查合格后进行清根，右侧封头与直筒段采用分段对称焊接。
进一步的，所述步骤S7的具体方法为：将右侧封头、左侧封头与直筒段进行100％无损检测后，采用局部电加热的方式消除焊接应力热处理。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明的一种大型风洞换热器壳体安装方法，对于大型风洞建设项目，具有焊接变形小、安装精度高，且符合压力容器制造安装规范，避免大型焊接件成型后因应力释放对结构造成破坏性影响，保护了设备基础和支座不受损坏，安装轴线偏差精度达到1.8mm，优于设计精度2.5mm。
2、本发明的一种大型风洞换热器壳体安装方法，通过局部电加热的方式消除焊接应力热处理，与目前大型钢构件热处理的方式相比，安全性高、成本低、工期短，具有较好的可控性。
附图说明
图1是一种大型风洞换热器壳体安装方法的流程简图；
图2是一种大型风洞换热器壳体安装方法的安装示意图；
图3是图2的俯视图。
图中1-直筒段，2-扩散段，3-右侧封头，4-内部收缩段，5-左侧封头，6-支座，7-临时支撑。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
本发明所提到的连接分为固定连接和可拆卸连接，所述固定连接（即为不可拆卸连接）包括但不限于折边连接、铆钉连接、粘结连接和焊接连接等常规固定连接方式，所述可拆卸连接包括但不限于螺纹连接、卡扣连接、销钉连接和铰链连接等常规拆卸方式，未明确限定具体连接方式时，默认为总能在现有连接方式中找到至少一种连接方式能够实现该功能，本领域技术人员可根据需要自行选择。例如：固定连接选择焊接连接，可拆卸连接选择铰链连接。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1，结合图1-图3说明本实施例，本实施例的一种大型风洞换热器壳体安装方法，包括以下步骤：
S1：制作直筒段1、右侧封头3、左侧封头5和支座6，采用现场搭建热处理设施对大尺寸构件进行整体热处理，消除焊接应力；
S2：支座6按基础中心线就位，并用激光跟踪仪与预设基准点进行测量合格；
S3：直筒段1采用整体吊装就位，测量安装标高及轴线；
S4：将直筒段1与支座6固定，固定后重新测量和调整标高、轴线偏差至合格；
S5：在右侧封头3下方设置临时支撑7，将右侧封头3焊接在直筒段1上；
S6：重复步骤S5将左侧封头5焊接在直筒段1上；
S7：右侧封头3、左侧封头5与直筒段1对接环缝焊接完成后进行100％无损检测；
S8：拆除右侧封头3和左侧封头5的临时支撑7，完成换热器壳体安装；
右侧封头3与左侧封头5在与直筒段1焊接前设置临时支撑7，保证设备安装的稳定性，临时支撑7采用型钢现场焊接而成，通过补板与封头连接，临时支撑7使左右封头安装不会对整个换热器壳体产生较大的偏心力，减小设备安装变形，保证设备安装精度，同时减小设备安装时对基础和支座6产生的破坏力；
为保证焊接和热处理的作业空间，换热器壳体内部的零部件安装均需要等待封头与直筒段组对焊缝全部完成，无损检测合格和热处理完成后进行。换热器壳体内部零部件主要有扩散段2、内部收缩段4等。扩散段2、内部收缩段4为钢制筒体，相对换热器壳体前后对称布置，其重量相对换热器壳体来说较小，为了便于放入换热器壳体内，采用分段预制，进入换热器壳体内部后，与壳体内部的肋板焊接固定。
实施例2，结合图1-图3说明本实施例，本实施例的一种大型风洞换热器壳体安装方法，包括以下步骤：
S1：制作直筒段1、右侧封头3、左侧封头5和支座6，采用现场搭建热处理设施对大尺寸构件进行整体热处理，消除焊接应力；
S2：支座6按基础中心线就位，并用激光跟踪仪与预设基准点进行测量合格；
S3：直筒段1采用整体吊装就位，测量安装标高及轴线；
S4：将直筒段1与支座6固定，固定后重新测量和调整标高、轴线偏差至合格；
S5：在右侧封头3下方设置临时支撑7，右侧封头3与直筒段1使用工装卡具进行组对，在焊接前在外侧开大坡口，开完坡口后进行着色检查，检查合格后进行清根，右侧封头3与直筒段1采用分段对称焊接，将右侧封头3焊接在直筒段1上；
S6：重复步骤S5将左侧封头5焊接在直筒段1上；
S7：右侧封头3、左侧封头5与直筒段1对接环缝焊接完成后进行100％无损检测，采用局部电加热的方式消除焊接应力热处理；
S8：拆除右侧封头3和左侧封头5的临时支撑7，完成换热器壳体安装；
右侧封头3与左侧封头5在与直筒段1焊接前设置临时支撑7，保证设备安装的稳定性，临时支撑7采用型钢现场焊接而成，通过补板与封头连接，临时支撑7使左右封头安装不会对整个换热器壳体产生较大的偏心力，减小设备安装变形，保证设备安装精度，同时减小设备安装时对基础和支座6产生的破坏力；
为保证焊接和热处理的作业空间，换热器壳体内部的零部件安装均需要等待封头与直筒段组对焊缝全部完成，无损检测合格和热处理完成后进行。换热器壳体内部零部件主要有扩散段2、内部收缩段4等。扩散段2、内部收缩段4为钢制筒体，相对换热器壳体前后对称布置，其重量相对换热器壳体来说较小，为了便于放入换热器壳体内，采用分段预制，进入换热器壳体内部后，与壳体内部的肋板焊接固定；
封头与直筒段对接环缝焊接完成后进行100%无损检测，并采用局部电加热方式进行消除焊接应力热处理。使用电能转变为热能以加热工件，温度易于控制，无环境污染，热效率高。
本实施例只是对本专利的示例性说明，并不限定它的保护范围，本领域技术人员还可以对其局部进行改变，只要没有超出本专利的精神实质，都在本专利的保护范围内。

Claims (5)

1.一种大型风洞换热器壳体安装方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：制作直筒段（1）、右侧封头（3）、左侧封头（5）和支座（6）；
S2：支座（6）按基础中心线就位，并与预设基准点进行测量合格；
S3：直筒段（1）整体吊装就位，测量安装标高及轴线；
S4：将直筒段（1）与支座（6）固定，固定后重新测量和调整标高、轴线偏差至合格；
S5：在右侧封头（3）下方设置临时支撑（7），将右侧封头（3）焊接在直筒段（1）上；
S6：重复步骤S5将左侧封头（5）焊接在直筒段（1）上；
S7：右侧封头（3）、左侧封头（5）与直筒段（1）对接环缝焊接完成后进行100％无损检测；
S8：拆除右侧封头（3）和左侧封头（5）的临时支撑（7），完成换热器壳体安装。
2.根据权利要求1所述的一种大型风洞换热器壳体安装方法，其特征在于，所述步骤S2中，支座（6）通过激光跟踪仪与预设基准点进行测量。
3.根据权利要求1所述的一种大型风洞换热器壳体安装方法，其特征在于，所述步骤S1的具体方法为：所述直筒段（1）、右侧封头（3）、左侧封头（5）和支座（6）现场进行制作，施工现场搭建热处理设施对直筒段（1）、右侧封头（3）和左侧封头（5）进行整体热处理，消除焊接应力。
4.根据权利要求3所述的一种大型风洞换热器壳体安装方法，其特征在于，所述步骤S5的具体方法为：所述右侧封头（3）与直筒段（1）使用工装卡具进行组对，在焊接前在外侧开大坡口，开完坡口后进行着色检查，检查合格后进行清根，右侧封头（3）与直筒段（1）采用分段对称焊接。
5.根据权利要求4所述的一种大型风洞换热器壳体安装方法，其特征在于，所述步骤S7的具体方法为：将右侧封头（3）、左侧封头（5）与直筒段（1）进行100％无损检测后，采用局部电加热的方式消除焊接应力热处理。
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