CN115255844B - 一种核电用钛包覆层板式热交换器压紧板的制备方法 - Google Patents

一种核电用钛包覆层板式热交换器压紧板的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种核电用钛包覆层板式热交换器压紧板的制备方法，包括步骤一、核电用钛包覆层板式热交换器压紧板加工、扫描；步骤二、表面包覆层切割；步骤三、端面包覆层压制；步骤四、攻丝并紧固螺钉；步骤五、核电用钛包覆层板式热交换器压紧板端面包覆层验装、点焊；步骤六、端面焊接；步骤七、螺钉塞焊。本发明核电用钛包覆层板式热交换器压紧板厚度按设计参数要求计算选择，在碳钢件基层四周外包钛板包覆层，包覆层与碳钢压紧板结构相匹配，包覆层将碳钢压板四周完全包裹在内部，防止碳钢件基层受到外界环境的腐蚀，既满足了产品对强度的要求，又防止外界环境腐蚀碳钢压紧板，保证了热交换器的可靠性，设计合理，易操作。

Description

一种核电用钛包覆层板式热交换器压紧板的制备方法
技术领域
本发明涉及换热设备技术领域，具体的说是一种核电用钛包覆层板式热交换器压紧板的制备方法。
背景技术
核电用可拆卸式板式换热器由多张金属薄板冲压成型成特殊波纹的板片叠装，板片上安装了橡胶密封垫，靠两个压紧板将板片压紧而成换热器，固定压紧板上有四个角孔，分别走两种流体介质，两种流体介质在换热器中通过波纹板片以及相应密封垫片分隔而不接触，相应地两种流体介质在波纹板片间流道中流动进行热交换。
由于核电现场环境的特殊性，个别场合要求板式热交换器的采用全钛板材料制造，以抵御环境中的腐蚀因子。但对于核电用板式热交换器，其核安全等级为3级，设计综合考虑了内部载荷、接管载荷及地震载荷，产品固、活压紧板的厚度相比常规行业的要厚20%左右，使用钛板材料做压紧板，用量少，需专门向厂家定制锻、轧件，其材料成本高，且加工难度大。
为了降低板式热交换器压紧板的成本，将压紧板采用碳钢厚钢板制造，外包钛板薄板的结构方式，不仅要较大地降低产品成本，还要同时保证环境适应性耐和可靠性。
发明内容
本发明的目的是针对传统的核电用板式热交换器压紧板用全钛板材料制作，厚度厚、总用量少、锻、轧件需专门定制、材料成本高、加工难度大的缺点，提供了一种既降低成本和加工难度，又保证耐蚀性和可靠性的核电用钛包覆层板式热交换器压紧板的制备方法。
为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：
一种核电用钛包覆层板式热交换器压紧板的制备方法，核电用钛包覆层板式热交换器压紧板包括固定压紧板和活动压紧板，包括以下步骤：
步骤一、核电用钛包覆层板式热交换器压紧板加工、扫描：在核电用钛包覆层板式热交换器压紧板碳钢件基层上按照设计尺寸切割核电用钛包覆层板式热交换器压紧板，在核电用钛包覆层板式热交换器压紧板的内表面和外表面上开设角孔和与上导杆、下导杆连接用的连接螺栓孔，在核电用钛包覆层板式热交换器压紧板左端面和右端面开设拉杆孔，然后利用三维扫描仪扫描核电用钛包覆层板式热交换器压紧板内表面和外表面尺寸，同时采用卷尺或激光测距仪量取核电用钛包覆层板式热交换器压紧板上端面、下端面、左端面、右端面尺寸并绘制三维实测图；
步骤二、表面包覆层切割：按照步骤一中所扫描的核电用钛包覆层板式热交换器压紧板内表面和外表面尺寸，将3mm-5mm厚钛板利用悬臂式AC五轴数控水刀切割机进行水刀切割，水刀切割机控制精度在0.001mm，切割精度±（0.1-0.2）mm，运行速度10m/min，切割后形成与核电用钛包覆层板式热交换器压紧板内表面和外表面形状、尺寸相一致的内表面钛板包覆层和外表面钛板包覆层；
步骤三、端面包覆条压制：按照步骤一中所量取的核电用钛包覆层板式热交换器压紧板上端面、下端面、左端面、右端面尺寸，考虑模具压制工艺余量，将3mm-5mm厚钛板利用悬臂式AC五轴数控水刀切割机进行水刀切割，水刀切割机控制精度在0.001mm，切割精度±（0.1-0.2）mm，运行速度10m/min，切割形成的钛板包覆条放入模具中压制，压制后的尺寸与核电用钛包覆层板式热交换器压紧板上端面、下端面、左端面、右端面尺寸相一致；
步骤四、攻丝并紧固螺钉：沿核电用钛包覆层板式热交换器压紧板中轴线以及中轴线的两侧，分别在核电用钛包覆层板式热交换器压紧板的内表面和外表面攻入10~15个间距在200mm-300mm、大小在M4-M10的螺纹孔，然后在步骤二中切割好的内表面钛板包覆层和外表面钛板包覆层上配钻与核电用钛包覆层板式热交换器压紧板内表面和外表面相同位置的通孔，通孔大小为φ4-φ10，最后将内表面钛板包覆层和外表面钛板包覆层分别贴合在核电用钛包覆层板式热交换器压紧板内表面和外表面上，并将M4-M10的钛材螺钉拧入通孔和通孔相对应的螺纹孔中；
步骤五、核电用钛包覆层板式热交换器压紧板端面包覆条验装、点焊：将步骤三中核电用钛包覆层板式热交换器压紧板上端面、下端面、左端面、右端面钛板包覆条与核电用钛包覆层板式热交换器压紧板端面贴合、验装，然后采用手工氩弧焊点焊固定各包覆条；
步骤六、端面焊接：将核电用钛包覆层板式热交换器压紧板外表面、内表面上的钛板包覆层和上端面、下端面、左端面、右端面钛板包覆条间接缝处形成的直边角焊缝通过自动氩弧焊机焊接，自动氩弧焊机焊接时电流为140-160A，焊接速度为260-280mm/min，送丝速度为300-350 mm/min；
步骤七、螺钉塞焊：在步骤四中核电用钛包覆层板式热交换器压紧板外表面、内表面上的钛板包覆层开设的通孔中采用塞焊的方式将通孔与核电用钛包覆层板式热交换器压紧板碳钢件基层旋入的钛材螺钉相焊，塞焊时焊接电流为100-120A，焊接电压10-16V，焊后将塞焊点打磨平整并与核电用钛包覆层板式热交换器压紧板钛板包覆面相平齐。
优选的，所述步骤一中拉杆孔为斜U型孔，倾斜角度为20°-50°。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明制备方法中包覆结构简单，设计合理易操作，核电用钛包覆层板式热交换器压紧板厚度按设计参数要求计算选择，在碳钢件基层四周外包钛板包覆层，包覆层与碳钢压紧板结构匹配，包覆层将碳钢压板四周完全包裹在里面，不受外界环境的腐蚀，这样既满足了产品对强度的要求，又防止外界环境腐蚀碳钢压紧板，保证了热交换器的可靠性，设计合理，易操作。
2、本发明制备方法中包覆层之间采用了自动氩弧焊焊接，覆层与核电用钛包覆层板式热交换器压紧板之间采用塞焊，使其包覆更贴合核电用钛包覆层板式热交换器压紧板表面，采用三维扫描技术，覆层与核电用钛包覆层板式热交换器压紧板之间的配合度更精确。
3、本发明制备方法中钛板包覆条采用简易模具批量压制，既可准确定位尺寸又减少焊接程序，大大降低了热交换器的制造成本，同时满足耐蚀要求。
4、本发明制备方法中核电用钛包覆层板式热交换器压紧板拉杆孔为斜U型孔，有效减少转弯和棱角，减少焊缝拼接，方便包覆，增强核电用钛包覆层板式热交换器压紧板包覆的美观性，且拉杆放置在拉杆孔内，不滑脱，便于定位和把紧。
5. 本发明制备方法中通过钛材压紧螺钉既将钛板包覆层与碳钢件基层准确、紧密贴合，又解决了钛板与碳钢材料无法焊接的问题，保证了焊接质量的可靠性。
附图说明
图1为本发明核电用板式热交换器结构示意图；
图2为图1中固定压紧板和活动压紧板轴侧图；
图3为图1中固定压紧板主视图；
图4为核电用钛包覆层板式热交换器压紧板左端面和右端面钛板包覆条结构示意图；
图5为活动压紧板结构示意图；
图6为核电用钛包覆层板式热交换器压紧板上端面钛板包覆条结构示意图；
图7为核电用钛包覆层板式热交换器压紧板下端面钛板包覆条结构示意图；
图8为核电用钛包覆层板式热交换器压紧板包覆层间直边角焊缝结构示意图；
图9为核电用钛包覆层板式热交换器压紧板包覆层通孔与核电用钛包覆层板式热交换器压紧板基层间螺钉塞焊结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的说明。
实施例1
一种核电用钛包覆层板式热交换器压紧板的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、核电用钛包覆层板式热交换器压紧板加工、扫描：在核电用钛包覆层板式热交换器压紧板碳钢件基层上按照设计尺寸切割核电用钛包覆层板式热交换器压紧板，在核电用钛包覆层板式热交换器压紧板的内表面和外表面上开设角孔和与上导杆、下导杆连接用的连接螺栓孔，在核电用钛包覆层板式热交换器压紧板左端面和右端面开设倾斜角度为20°的斜U型拉杆孔，然后利用三维扫描仪扫描核电用钛包覆层板式热交换器压紧板内表面和外表面尺寸，同时采用卷尺或激光测距仪量取核电用钛包覆层板式热交换器压紧板上端面、下端面、左端面、右端面尺寸并绘制三维实测图；
步骤二、表面包覆层切割：按照步骤一中所扫描的核电用钛包覆层板式热交换器压紧板内表面和外表面尺寸，将3mm厚钛板利用悬臂式AC五轴数控水刀切割机进行水刀切割，水刀切割机控制精度在0.001mm，切割精度±0.1mm，运行速度10m/min，切割后形成与核电用钛包覆层板式热交换器压紧板内外侧面形状、尺寸相一致的内表面钛板包覆层和外表面钛板包覆层；
步骤三、端面包覆条压制：按照步骤一中所量取的核电用钛包覆层板式热交换器压紧板上端面、下端面、左端面、右端面尺寸，考虑模具压制工艺余量，将3mm厚钛板利用悬臂式AC五轴数控水刀切割机进行水刀切割，水刀切割机控制精度在0.001mm，切割精度±0.1mm，运行速度10m/min，切割形成的钛板包覆条放入模具中压制，压制后的尺寸与核电用钛包覆层板式热交换器压紧板上端面、下端面、左端面、右端面尺寸相一致；
步骤四、攻丝并紧固螺钉：沿核电用钛包覆层板式热交换器压紧板中轴线以及中轴线的两侧，分别在核电用钛包覆层板式热交换器压紧板的内表面和外表面攻入10个间距在200mm、大小在M4的螺纹孔，然后在步骤二中切割好的内表面和外表面钛板包覆层上配钻与核电用钛包覆层板式热交换器压紧板内表面和外表面相同位置的通孔，通孔大小为φ4，最后将内表面钛板包覆层和外表面钛板包覆层分别贴合在核电用钛包覆层板式热交换器压紧板内表面和外表面上，并将M4的钛材螺钉拧入通孔和通孔相对应的螺纹孔中；
步骤五、核电用钛包覆层板式热交换器压紧板端面包覆条验装、点焊：将步骤三中核电用钛包覆层板式热交换器压紧板上端面、下端面、左端面、右端面钛板包覆条与核电用钛包覆层板式热交换器压紧板贴合、验装，然后采用手工氩弧焊点焊固定各覆条；
步骤六、端面焊接：将核电用钛包覆层板式热交换器压紧板外表面、内表面上的钛板包覆层和上端面、下端面、左端面、右端面钛板包覆条间接缝处形成的直边角焊缝通过自动氩弧焊机焊接，自动氩弧焊机焊接时电流为140A，焊接速度为260mm/min，送丝速度为300mm/min；
步骤七、螺钉塞焊：在步骤四中核电用钛包覆层板式热交换器压紧板外表面、内表面上的钛板包覆层开设的通孔中采用塞焊的方式将通孔与核电用钛包覆层板式热交换器压紧板碳钢件基层旋入的钛材螺钉相焊，塞焊时焊接电流为100A，焊接电压12V，焊后将塞焊点打磨平整并与核电用钛包覆层板式热交换器压紧板钛板包覆面相平齐。
实施例2
一种核电用钛包覆层板式热交换器压紧板的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、核电用钛包覆层板式热交换器压紧板加工、扫描：在核电用钛包覆层板式热交换器压紧板碳钢件基层上按照设计尺寸切割核电用钛包覆层板式热交换器压紧板，在核电用钛包覆层板式热交换器压紧板的内表面和外表面上开设角孔和与上导杆、下导杆连接用的连接螺栓孔，在核电用钛包覆层板式热交换器压紧板左端面和右端面上开设倾斜角度为50°的斜U型拉杆孔，然后利用三维扫描仪扫描核电用钛包覆层板式热交换器压紧板内表面和外表面尺寸，同时采用卷尺或激光测距仪量取核电用钛包覆层板式热交换器压紧板上端面、下端面、左端面、右端面尺寸并绘制三维实测图；
步骤二、表面包覆层切割：按照步骤一中所扫描的核电用钛包覆层板式热交换器压紧板内表面和外表面尺寸，将5mm厚钛板利用悬臂式AC五轴数控水刀切割机进行水刀切割，水刀切割机控制精度在0.001mm，切割精度±0.2mm，运行速度10m/min，切割后形成与核电用钛包覆层板式热交换器压紧板内外侧面形状、尺寸相一致的内表面钛板包覆层和外表面钛板包覆层；
步骤三、端面包覆层压制：按照步骤一中所量取的核电用钛包覆层板式热交换器压紧板上端面、下端面、左端面、右端面尺寸，考虑模具压制工艺余量，将5mm厚钛板利用悬臂式AC五轴数控水刀切割机进行水刀切割，水刀切割机控制精度在0.001mm，切割精度±0.2mm，运行速度10m/min，切割形成的钛板包覆条放入模具中压制，压制后的尺寸与核电用钛包覆层板式热交换器压紧板上端面、下端面、左端面、右端面尺寸相一致；
步骤四、攻丝并紧固螺钉：沿核电用钛包覆层板式热交换器压紧板中轴线以及中轴线的两侧，分别在核电用钛包覆层板式热交换器压紧板的内表面和外表面攻入15个间距在300mm、大小在M10的螺纹孔，然后在步骤二中切割好的内表面和外表面钛板包覆层上配钻与核电用钛包覆层板式热交换器压紧板内表面和外表面相同位置的通孔，通孔大小为φ10，最后将内表面钛板包覆层和外表面钛板包覆层分别贴合在核电用钛包覆层板式热交换器压紧板内表面和外表面上，并将M10的钛材螺钉拧入通孔和通孔相对应的螺纹孔中；
步骤五、核电用钛包覆层板式热交换器压紧板端面包覆条验装、点焊：将步骤三中核电用钛包覆层板式热交换器压紧板上端面、下端面、左端面、右端面钛板包覆条与核电用钛包覆层板式热交换器压紧板贴合、验装，然后采用手工氩弧焊点焊固定各覆条；
步骤六、端面焊接：将核电用钛包覆层板式热交换器压紧板外表面、内表面上的钛板包覆层和上端面、下端面、左端面、右端面钛板包覆条间接缝处形成的直边角焊缝通过自动氩弧焊机焊接，自动氩弧焊机焊接时电流为160A，焊接速度为280mm/min，送丝速度为350mm/min；
步骤七、螺钉塞焊：在步骤四中核电用钛包覆层板式热交换器压紧板外表面、内表面上的钛板包覆层开设的通孔中采用塞焊的方式将通孔与核电用钛包覆层板式热交换器压紧板碳钢件基层旋入的钛材螺钉相焊，塞焊时焊接电流为120A，焊接电压16V，焊后将塞焊点打磨平整并与核电用钛包覆层板式热交换器压紧板钛板包覆面相平齐。
实施例3
一种核电用钛包覆层板式热交换器压紧板的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、核电用钛包覆层板式热交换器压紧板加工、扫描：在核电用钛包覆层板式热交换器压紧板碳钢件基层上按照设计尺寸切割核电用钛包覆层板式热交换器压紧板，在核电用钛包覆层板式热交换器压紧板的内表面和外表面上开设角孔和与上导杆、下导杆连接用的连接螺栓孔，在核电用钛包覆层板式热交换器压紧板左端面和右端面开设倾斜角度为40°的斜U型拉杆孔，然后利用三维扫描仪扫描核电用钛包覆层板式热交换器压紧板内表面和外表面尺寸，同时采用卷尺或激光测距仪量取核电用钛包覆层板式热交换器压紧板上端面、下端面、左端面、右端面尺寸并绘制三维实测图；
步骤二、表面包覆层切割：按照步骤一中所扫描的核电用钛包覆层板式热交换器压紧板内表面和外表面尺寸，将4mm厚钛板利用悬臂式AC五轴数控水刀切割机进行水刀切割，水刀切割机控制精度在0.001mm，切割精度±0.15mm，运行速度10m/min，切割后形成与核电用钛包覆层板式热交换器压紧板内外侧面形状、尺寸相一致的内表面钛板包覆层和外表面钛板包覆层；
步骤三、端面包覆条压制：按照步骤一中所量取的核电用钛包覆层板式热交换器压紧板上端面、下端面、左端面、右端面尺寸，考虑模具压制工艺余量，将4mm厚钛板利用悬臂式AC五轴数控水刀切割机进行水刀切割，水刀切割机控制精度在0.001mm，切割精度±0.15mm，运行速度10m/min，切割形成的钛板包覆条放入模具中压制，压制后的尺寸与核电用钛包覆层板式热交换器压紧板上端面、下端面、左端面、右端面尺寸相一致；
步骤四、攻丝并紧固螺钉：沿核电用钛包覆层板式热交换器压紧板中轴线以及中轴线的两侧，分别在核电用钛包覆层板式热交换器压紧板的内表面和外表面攻入13个间距在250mm、大小在M6的螺纹孔，然后在步骤二中切割好的内表面和外表面钛板包覆层上配钻与核电用钛包覆层板式热交换器压紧板内表面和外表面相同位置的通孔，通孔大小为φ6，最后将内表面钛板包覆层和外表面钛板包覆层分别贴合在核电用钛包覆层板式热交换器压紧板内表面和外表面上，并将M6的钛材螺钉拧入通孔和通孔相对应的螺纹孔中；
步骤五、核电用钛包覆层板式热交换器压紧板端面包覆条验装、点焊：将步骤三中核电用钛包覆层板式热交换器压紧板上端面、下端面、左端面、右端面钛板包覆条与核电用钛包覆层板式热交换器压紧板贴合、验装，然后采用手工氩弧焊点焊固定各覆层条；
步骤六、端面焊接：将核电用钛包覆层板式热交换器压紧板外表面、内表面上的钛板包覆层和上端面、下端面、左端面、右端面钛板包覆条间接缝处形成的直边角焊缝通过自动氩弧焊机焊接，自动氩弧焊机焊接时电流为150A，焊接速度为270mm/min，送丝速度为330mm/min；
步骤七、螺钉塞焊：在步骤四中核电用钛包覆层板式热交换器压紧板外表面、内表面上的钛板包覆层开设的通孔中采用塞焊的方式将通孔与核电用钛包覆层板式热交换器压紧板碳钢件基层旋入的钛材螺钉相焊，塞焊时焊接电流为110A，焊接电压15V，焊后将塞焊点打磨平整并与核电用钛包覆层板式热交换器压紧板钛板包覆面相平齐。
以上的仅是本发明的优选实例。应当指出对于本领域的普通技术人员来说，在本发明所提供的技术启示下，作为机械制造领域的公知常识，还可以做出其它等同变型和改进，也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种核电用钛包覆层板式热交换器压紧板的制备方法，核电用钛包覆层板式热交换器压紧板包括固定压紧板和活动压紧板，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、核电用钛包覆层板式热交换器压紧板加工、扫描：在核电用钛包覆层板式热交换器压紧板碳钢件基层上按照设计尺寸切割核电用钛包覆层板式热交换器压紧板，在核电用钛包覆层板式热交换器压紧板的内表面和外表面上开设角孔和与上导杆、下导杆连接用的连接螺栓孔，在核电用钛包覆层板式热交换器压紧板左端面和右端面开设拉杆孔，然后利用三维扫描仪扫描核电用钛包覆层板式热交换器压紧板内表面和外表面尺寸，同时采用卷尺或激光测距仪量取核电用钛包覆层板式热交换器压紧板上端面、下端面、左端面、右端面尺寸并绘制三维实测图；
步骤二、表面包覆层切割：按照步骤一中所扫描的核电用钛包覆层板式热交换器压紧板内表面和外表面尺寸，将3mm-5mm厚钛板利用悬臂式AC五轴数控水刀切割机进行水刀切割，水刀切割机控制精度在0.001mm，切割精度±（0.1-0.2）mm，运行速度10m/min，切割后形成与核电用钛包覆层板式热交换器压紧板内表面和外表面形状、尺寸相一致的内表面钛板包覆层和外表面钛板包覆层；
步骤三、端面包覆条压制：按照步骤一中所量取的核电用钛包覆层板式热交换器压紧板上端面、下端面、左端面、右端面尺寸，考虑模具压制工艺余量，将3mm-5mm厚钛板利用悬臂式AC五轴数控水刀切割机进行水刀切割，水刀切割机控制精度在0.001mm，切割精度±（0.1-0.2）mm，运行速度10m/min，切割形成的钛板包覆条放入模具中压制，压制后的尺寸与核电用钛包覆层板式热交换器压紧板上端面、下端面、左端面、右端面尺寸相一致；
步骤四、攻丝并紧固螺钉：沿核电用钛包覆层板式热交换器压紧板中轴线以及中轴线的两侧，分别在核电用钛包覆层板式热交换器压紧板的内表面和外表面攻入10~15个间距在200mm-300mm、大小在M4-M10的螺纹孔，然后在步骤二中切割好的内表面钛板包覆层和外表面钛板包覆层上配钻与核电用钛包覆层板式热交换器压紧板内表面和外表面相同位置的通孔，通孔大小为φ4-φ10，最后将内表面钛板包覆层和外表面钛板包覆层分别贴合在核电用钛包覆层板式热交换器压紧板内表面和外表面上，并将M4-M10的钛材螺钉拧入通孔和通孔相对应的螺纹孔中；
步骤五、核电用钛包覆层板式热交换器压紧板端面包覆条验装、点焊：将步骤三中核电用钛包覆层板式热交换器压紧板上端面、下端面、左端面、右端面钛板包覆条与核电用钛包覆层板式热交换器压紧板端面贴合、验装，然后采用手工氩弧焊点焊固定各包覆条；
步骤六、端面焊接：将核电用钛包覆层板式热交换器压紧板外表面、内表面上的钛板包覆层和上端面、下端面、左端面、右端面钛板包覆条间接缝处形成的直边角焊缝通过自动氩弧焊机焊接，自动氩弧焊机焊接时电流为140-160A，焊接速度为260-280mm/min，送丝速度为300-350 mm/min；
步骤七、螺钉塞焊：在步骤四中核电用钛包覆层板式热交换器压紧板外表面、内表面上的钛板包覆层开设的通孔中采用塞焊的方式将通孔与核电用钛包覆层板式热交换器压紧板碳钢件基层旋入的钛材螺钉相焊，塞焊时焊接电流为100-120A，焊接电压10-16V，焊后将塞焊点打磨平整并与核电用钛包覆层板式热交换器压紧板钛板包覆面相平齐。
2.根据权利要求1所述的一种核电用钛包覆层板式热交换器压紧板的制备方法，其特征在于，所述步骤一中拉杆孔为斜U型孔，倾斜角度为20°-50°。
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