CN207309235U - 用于内孔焊的管板 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种用于内孔焊的管板,管板具有至少一个用于焊接换热管的通孔,管板焊接换热管的端面上具有环槽,且环槽围绕通孔设置,环槽与通孔之间形成环形凸起,且环形凸起的端面具有凹槽,凹槽与环形凸起之间形成台阶面,换热管焊接在台阶面处。本实用新型有效地解决了现有技术中管板与换热管焊接完成后无法进行全方位射线检测的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及管壳式换热器加工技术领域,具体而言,涉及一种用于内孔焊的管板。
背景技术
管壳式换热器是炼油及化工装置常用的冷换设备之一。其中,换热管与管板之间的焊接形式通常采用角焊缝,即采用氩弧焊的方法将穿过管板的换热管与管板焊接在一起,然而角焊缝导致工艺介质流入换热管时,会直接冲刷焊缝,导致焊缝易发生腐蚀。随着GB/T151-2014《热交换器》发布执行以来,换热管与管板之间采用内孔焊的方式进行连接,解决了换热管与管板焊接接头抗应力腐蚀、抗疲劳及间隙腐蚀等问题。
GB/T151-2014《热交换器》中规定的4种内孔焊结构形式,虽然解决了常规结构存在的腐蚀问题,但经过实际应用,需要对焊缝进行全方位的射线检测,则需要焊缝厚度大于或等于换热管厚度。然而上述焊接方式的焊缝最小成型厚度不易保证,则也无法保证焊缝厚度大于或等于换热管厚度,也无法进行全方位的射线检测,导致管板与换热管焊接处的焊接质量难以控制、保证,严重影响换热管正常使用。
实用新型内容
本实用新型的主要目的在于提供一种用于内孔焊的管板,以解决现有技术中管板与换热管焊接完成后无法进行全方位射线检测的问题。
为了实现上述目的,本实用新型提供了一种用于内孔焊的管板,管板具有至少一个用于焊接换热管的通孔,管板焊接换热管的端面上具有环槽,且环槽围绕通孔设置,环槽与通孔之间形成环形凸起,且环形凸起的端面具有凹槽,凹槽与环形凸起之间形成台阶面,换热管焊接在台阶面处。
进一步地,管板具有多个通孔,且相邻的两个通孔之间具有一个环槽。
进一步地,环槽为矩形槽或者V形槽或者弧形槽中的一种,或环槽由矩形槽或者V形槽或者弧形槽中的两种叠加形成。
进一步地,环槽的横截面包括顺次连接的第一直线段、圆弧段及第二直线段,其中第一直线段与第二直线段平行设置。
进一步地,圆弧段的直径R大于等于5mm且小于等于5.5mm。
进一步地,环槽的槽底与管板焊接换热管的端面之间具有距离L,且距离L大于等于10mm且小于等于15mm。
进一步地,凹槽的槽深H大于等于1.2mm且小于等于2.0mm。
进一步地,凹槽的槽壁与其相邻的环槽的槽壁之间的距离D大于等于0.2mm且小于等于0.4mm。
进一步地,通孔的孔径与换热管的内径相同。
进一步地,焊接完成后的焊点位于台阶面上。
应用本实用新型的技术方案,管板具有至少一个用于焊接换热管的通孔,管板焊接换热管的端面上具有环槽,且环槽围绕通孔设置,环槽与通孔之间形成环形凸起,且环形凸起的端面具有凹槽,凹槽与环形凸起之间形成台阶面,换热管焊接在台阶面处。这样,在管板与换热管进行焊接时,换热管焊接在管板的台阶面处,进而能够保证焊缝厚度大于或者等于换热管厚度,使得焊点满足全方位射线检测的检测要求。在完成管板与换热管的焊接操作后,射线检测用底片能够设置在环槽内,则为底片提供足够操作空间,以实现焊缝全方位的射线检测,进而能够保证管板与换热管焊接处的焊接质量,保证换热管的正常使用。
此外,本申请中的环槽能够减少管板与换热管焊接后管板上的应力集中,提高管板的结构强度,延长管板的使用寿命。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解,本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型,并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:
图1示出了根据本实用新型的管板的实施例与换热管连接后的剖视图;
图2示出了图1中的管板的A处放大示意图;以及
图3示出了图1中的管板的B处放大示意图。
其中,上述附图包括以下附图标记:
11、通孔;12、环槽;121、第一直线段;122、圆弧段;123、第二直线段;13、凹槽;14、台阶面;20、换热管。
具体实施方式
需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请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实用新型。
需要指出的是,除非另有指明,本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
在本实用新型中,在未作相反说明的情况下,使用的方位词如“上、下”通常是针对附图所示的方向而言的,或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的;同样地,为便于理解和描述,“左、右”通常是针对附图所示的左、右;“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外,但上述方位词并不用于限制本实用新型。
为了解决现有技术中管板与换热管焊接完成后无法进行全方位射线检测的问题,本申请提供了一种用于内孔焊的管板。
如图1所示,管板具有至少一个用于焊接换热管的通孔11,管板焊接换热管20的端面上具有环槽12,且环槽12围绕通孔11设置,环槽12与通孔11之间形成环形凸起,且环形凸起的端面具有凹槽13,凹槽13与环形凸起之间形成台阶面14,换热管20焊接在台阶面14处。
在管板与换热管20进行焊接时,换热管20焊接在管板的台阶面14处,进而能够保证焊缝厚度大于或者等于换热管20的厚度,使得焊点满足全方位射线检测的检测要求。在完成管板与换热管20的焊接操作后,射线检测用底片能够设置在环槽12内,则为底片提供足够操作空间,以实现焊缝全方位的射线检测,进而能够保证管板与换热管20焊接处的焊接质量,保证换热管20的正常使用。
此外,本实施例中的环槽12为应力释放槽,焊接时产生的应力很容易被释放出来,从而降低了焊接应力。同时,在焊接时,管板上环槽12与通孔11之间形成的环形凸起温升速度与换热管20的温升速度基本接近,可以有效地保证焊接质量,提高换热器的使用寿命,具有较好的焊接性能,且焊接后的焊缝位于管板表面,便于进行360°射线检测,也便于工作人员观测焊接质量的好坏。此外,环形凸起使得换热管20与管板的对接部分完全独立,真正做到了换热管20与管板对接结构,避免了间隙腐蚀带来的影响,同时使得换热管能够满足高温工况条件。
在本实施例中,根据换热管20的尺寸规格,并结合射线检测时底片成像尺寸的最小尺寸要求加工环槽12,为射线检测时布置底片提供操作空间。具体地,底片沿着环槽12的周向外侧贴设,且射线检测装置在换热管20内部释放射线,则焊接处的焊缝情况投射在底片上,工作人员通过分析底片上焊缝的排布情况、焊缝形状即可获知管板与换热管20焊接处的焊缝质量。若焊缝质量不满足焊接标准,则对管板与换热管20的焊接处继续进行焊接,进而提高二者连接处的结构强度,延长换热器的使用寿命。
可选地,除用于生产硝酸的低压反应水冷凝器外,其他具有温度变化大、产生交变应力、对焊缝冲刷腐蚀严重等特点的工作状况较差的换热器,都可以使用本申请的管板,可以有效地提高换热器的使用寿命。
可选地,管板具有多个通孔11,且相邻的两个通孔11之间具有一个环槽12。具体地,将氩弧焊枪插入换热管20内,对接缝处进行氩弧焊内孔焊接,则多个换热管20能够焊接在管板上的多个通孔11处,相邻的两个通孔11之间设置一个环槽12,进而能够减小管板与换热管20焊接完成后管板上产生的应力集中,同时不会影响管板的结构强度。上述结构的结构简单,容易加工、实现。
可选地,通孔11为圆孔。圆孔的结构简单,容易加工,且圆孔内部为光滑曲面,减小换热介质的流动阻力,提高换热效率。
可选地,环槽12为矩形槽或者V形槽或者弧形槽中的一种。上述结构的结构简单,容易加工,且能够实现焊接处集中应力的释放,进而提高管板的结构强度,延长其使用寿命。
需要说明的是,环槽12的截面形状不限于此,只要能够实现焊接处应力释放,满足全方位射线检测即可。可选地,环槽12的截面形状还可以为不规则形状的图形。
可选地,环槽12由矩形槽或者V形槽或者弧形槽中的两种叠加形成。具体地,在矩形槽上叠加弧形槽,即在矩形槽的槽底再加工弧形槽,使得环槽12的槽底为弧形面,则使得环槽12成为“倒U型”结构。这样,上述设置使得环槽12能够进一步地防止焊接处发生应力集中,进而提高管板的结构强度,延长其使用寿命。
如图2所示,环槽12的横截面包括顺次连接的第一直线段121、圆弧段122及第二直线段123,其中第一直线段121与第二直线段123平行设置。上述结构的结构简单,容易加工。同时,圆弧段122为光滑面,能够防止工作人员在焊接过程被环槽12刮伤,提高管板的安全系数。
具体地,圆弧段122与第一直线段121及第二直线段123光滑过渡,能够进一步减小管板与换热管20焊接处的焊接应力集中,延长管板使用寿命。
可选地,圆弧段122的直径R大于等于5mm且小于等于5.5mm。这样,上述数值范围能够保证在不影响管板结构强度的情况下减小焊接处的应力集中,同时使得工作人员对环槽12的加工更加容易,降低工作人员的劳动强度。
如图1和图2所示,环槽12的槽底与管板焊接换热管20的端面之间具有距离L,且距离L大于等于10mm且小于等于15mm。这样,上述数值范围能够保证在不影响管板结构强度的情况下减小焊接处的应力集中,同时使得工作人员对环槽12的加工更加容易,降低工作人员的劳动强度。
可选地,距离L为11mm。
如图2和图3所示,凹槽13的槽深H大于等于1.2mm且小于等于2.0mm。具体地,当换热管20与管板进行焊接时,换热管20的端面与台阶面14接触,并在台阶面14处进行焊接。这样,上述设置一方面能够保证焊缝厚度大于或等于换热管厚度,满足焊缝全方位射线检测的检测条件;另一方面提高了换热管20与管板孔的装配精度,为后序焊接质量提供了保证。
具体地,在管板与换热管20装配过程中,凹槽13能够保证二者进行装配时能够对中,进而保证二者的装配精确度。在进行焊接时,凹槽13的槽壁与换热管20一起熔化,起到填充金属增加焊缝厚度的作用,能够保证最终成型后的焊缝厚度大于或者等于换热管20的厚度,满足操作工况下强度要求,且满足全方位射线检测要求,进而保证管板与换热管20的焊接质量,延长换热器的使用寿命。
如图3所示,凹槽13的槽壁与其相邻的环槽12的槽壁之间的距离D大于等于0.2mm且小于等于0.4mm。这样,上述数值设置能够保证换热管20与管板的对中装配更加容易。同时,上述设置能够保证管板的结构强度,延长管板的使用寿命。
如图1所示,通孔11的孔径与换热管20的内径相同。上述设置使得通孔11或换热管20内的换热介质能够在通孔11与换热管20之间顺畅的流通,防止换热介质中管板与换热管20连接处发生紊流,进而提高换热器的换热效率。
如图1所示,焊接完成后的焊点位于台阶面14上。这样,上述设置能够满足360°的射线检测要求,且使得工作人员对管板及换热管20的焊接操作更加容易,降低劳动强度,提高焊接效率。
本实施例中管板与换热管20的焊接方式能够满足射线检测空间要求、焊缝厚度要求、结构应力及焊接残余应力小的要求,可以应用在高温运行、间隙腐蚀等苛刻工况下。具体地,根据不同规格尺寸的换热管20在管板的背面加工相应尺寸的环槽12,解决了射线检测空间不足、焊接残余应力大的问题。环槽12的槽底为圆弧面,进一步减少管板的结构应力。同时在焊接坡口处增加台阶面14,加大熔融金属厚度的同时提高换热管20与管板的组装精度,保证了后序焊接质量。
本申请中的管板与换热管20的内控焊焊接方式已经分别应用在10万吨/年苯乙烯、28万吨/年苯乙烯两套装置中,设备运行效果良好,且并未出现换热管20漏换热介质的现象。
从以上的描述中,可以看出,本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果:
在管板与换热管进行焊接时,换热管焊接在管板的台阶面处,进而能够保证焊缝厚度大于或者等于换热管厚度,使得焊点满足全方位射线检测的检测要求。在完成管板与换热管的焊接操作后,射线检测用底片能够设置在环槽内,则为底片提供足够操作空间,以实现焊缝全方位的射线检测,进而能够保证管板与换热管焊接处的焊接质量,保证换热管的正常使用。
此外,本申请中的环槽能够减少管板与换热管焊接后管板上的应力集中,提高管板的结构强度,延长管板的使用寿命。
显然,上述所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本实用新型保护的范围。
需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。
需要说明的是,本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已,并不用于限制本实用新型,对于本领域的技术人员来说,本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于内孔焊的管板,其特征在于,所述管板具有至少一个用于焊接换热管的通孔(11),所述管板焊接换热管(20)的端面上具有环槽(12),且所述环槽(12)围绕所述通孔(11)设置,所述环槽(12)与所述通孔(11)之间形成环形凸起,且所述环形凸起的端面具有凹槽(13),所述凹槽(13)与所述环形凸起之间形成台阶面(14),所述换热管(20)焊接在所述台阶面(14)处。
2.根据权利要求1所述的管板,其特征在于,所述管板具有多个所述通孔(11),且相邻的两个所述通孔(11)之间具有一个所述环槽(12)。
3.根据权利要求1所述的管板,其特征在于,所述环槽(12)为矩形槽或者V形槽或者弧形槽中的一种,或
所述环槽(12)由矩形槽或者V形槽或者弧形槽中的两种叠加形成。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的管板,其特征在于,所述环槽(12)的横截面包括顺次连接的第一直线段(121)、圆弧段(122)及第二直线段(123),其中所述第一直线段(121)与所述第二直线段(123)平行设置。
5.根据权利要求4所述的管板,其特征在于,所述圆弧段(122)的直径R大于等于5mm且小于等于5.5mm。
6.根据权利要求4所述的管板,其特征在于,所述环槽(12)的槽底与所述管板焊接所述换热管(20)的端面之间具有距离L,且所述距离L大于等于10mm且小于等于15mm。
7.根据权利要求1所述的管板,其特征在于,所述凹槽(13)的槽深H大于等于1.2mm且小于等于2.0mm。
8.根据权利要求1所述的管板,其特征在于,所述凹槽(13)的槽壁与其相邻的所述环槽(12)的槽壁之间的距离D大于等于0.2mm且小于等于0.4mm。
9.根据权利要求1所述的管板,其特征在于,所述通孔(11)的孔径与所述换热管(20)的内径相同。
10.根据权利要求1所述的管板,其特征在于,焊接完成后的焊点位于所述台阶面(14)上。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20230615 Address after: 100007 No. 9 North Main Street, Dongcheng District, Beijing, Dongzhimen Patentee after: PetroChina Company Limited Patentee after: Daqing Petrochemical Machinery Factory Co.,Ltd. Address before: 100007 Oil Mansion, 9 North Avenue, Dongcheng District, Beijing, Dongzhimen Patentee before: PetroChina Company Limited |
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TR01 | Transfer of patent right |