CN217465487U - 一种长期有效的钛或锆钢复合板双层密封结构换热器 - Google Patents

Abstract

一种长期有效的钛或锆钢复合板双层密封结构换热器，其特征是采用独特的双层垫条焊接结构，解决了焊缝强度总是小于垫条自身强度的问题，使垫条密封焊缝在容器使用过程中不再因温度的升降和复层、基层材料热膨胀系数的不同导致的温差应力的影响而发生开裂和失效，进而保证钛（锆）钢复合板容器可长期工作在双层密封保护之下，大大提高钛（锆）钢复合板容器的可靠性。当容器因特殊情况使第一道密封发生泄漏时，也可以不停车继续安全使用，等工厂大修期间再进行维修，恢复容器的双层密封状态。

Description

一种长期有效的钛或锆钢复合板双层密封结构换热器

技术领域

本实用新型属于金属制换热器技术领域，具体涉及钛钢复合板和锆钢复合板制换热器的双层焊缝焊接结构，具体地说是一种具有双层或双道密封焊接结构的钛或锆钢复合板换热器。

背景技术

因为钛与锆不能直接焊接，在现有的钛钢和锆钢复合板容器制造中，钛（锆）钢复合板制压力容器的主焊缝都是先剔除两侧复层，进行换热器壳体钢基层焊缝的焊接，再垫上垫条，盖上贴条与复层焊接，结构如图1所示。

在双层密封的结构中，钛（锆）垫条与复层采用不能全焊透的密封焊结构，来实现双层密封，如图2所示，这样在事故工况下第一道密封（贴条及其焊缝）泄漏后（能通过钛（锆）检漏嘴发现），腐蚀性介质尚不能马上接触换热器壳体钢基层，不致对承受内压强度的壳体钢基层产生破坏，以便及时停车维修，排除安全风险。

但上述结构的缺点是，因为垫条与复层只能采用非全焊透结构（防止基层铁污染），垫条与复层的密封焊接头强度远低于垫条本身的强度，这样在换热器升温工作后，壳体钢基层受热膨胀，而复层因为钛或锆材料的热膨胀系数低于壳体钢基层，垫条在宽度方向上被强制拉伸，但因为垫条自身的强度大于焊缝的强度，致使拉伸的作用主要发生在垫条密封焊的焊接接头上，而该焊接接头因为宽度很小，能够承受的延伸量极低，所以在一次或多次的升温过程中，受拉应力和疲劳应力的作用，非常容易产生裂纹，致使钛（锆）钢复合板容器的第二道密封非常容易被破坏，致使在事故工况下第一道密封泄漏时，第二道密封也很难起到保护作用，也存在换热器壳体钢基层被腐蚀破坏的风险，必须马上停车检查和维修，才能排除安全风险。但化工厂事故停车，对正常生产会造成严重破坏，也会给工厂带来非常重大的经济损失。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有换热器的复合钢板接缝处密封结构极易受胀缩影响而破坏的问题，设计一种长期有效的钛或锆钢复合板双层密封结构换热器。

本实用新型采用的技术方案是：

一种长期有效的钛或锆钢复合板双层密封结构换热器，包括换热器壳体钢基层1，换热器1上设有V形焊缝2，V形焊缝2上钻有基层检漏孔13，V形焊缝2上与基层检漏孔13对应位置焊接有基层检漏嘴14；换热器壳体钢基层1内侧覆有钛或锆钢复层3，所述的换热器壳体钢基层1内侧、V形焊缝2的两侧的钛或锆钢复层3上开设有密封结构安装槽，所述的密封结构安装槽中安装有总厚度与钛或锆钢复层3厚度相匹配的第一层垫条4和第二层垫条5，所述的第一层垫条4由两片组成，分别位于V形焊缝2接点两侧，第二层垫条5为整体结构，覆焊在两片第一层垫条4上，第二层垫条5上焊接有覆盖整个密封结构安装槽的第一钛或锆钢贴条6。

所述的第一层垫条4与第二层垫条5的厚度相同。

所述的第二层垫条5的长度比密封结构安装槽的长度小6mm，且第二层垫条5的两端离密封结构安装槽两端的距离相等。

在所述的V形焊缝2上，距离基层检漏嘴14一定距离处钻复层检漏孔，在复层检漏孔中安装钛或锆制的渗漏检测管7，第二层垫条5上加工有供渗漏检测管7穿过的通孔，渗漏检测管7的下端与第二层垫条5焊接相连；渗漏检测管7的上端与外侧的第二钛或锆钢贴条8焊接相连，外侧的第二钛或锆钢贴条8焊接在固定块9上，固定块9焊接在钢质垫高块10上，钢质垫高块10焊接在换热器壳体钢基层1外表面上。

所述的第一钛或锆钢贴条6与钛或锆钢复层3之间通过弧形贴条焊缝11相连。

所述的第二层垫条5的两端通过方形垫条焊缝12与密封结构安装槽对应的端面焊接相连。

所述的第一层垫条4与钛或锆钢复层3点焊连接。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型换热器焊接时用双层垫条代替单层垫条，如图3所示。第一层垫条采用分体结构，只起钛（锆）垫条焊接时与换热器壳体钢基层的隔离作用，在壳体钢基层受热膨胀时，自身不受热应力的作用。

第二层垫条与换热器复层能实现全焊透的对接焊，焊后焊接接头的强度不小于第二层垫条的强度，这样在基层受热膨胀时，整个宽度范围内的第二层垫条能跟着发生膨胀，而产生的变形量远低于垫条宽度范围内钛（锆）最低断后伸长率能够允许的变形量。

第二道密封承受温差应力和疲劳应力差的短板得到解决，在第一道密封泄漏后，换热器也可以长期正常使用，等到工厂大修时间到了再进行维修，不影响工厂正常生产，避免安全事故的风险和发生事故停车的经济损失。

附图说明

图1是现有的换热器焊接密封结构示意图之一。

图2是现有的换热器焊接密封结构示意图之二。

图3是本实用新型换热器的结构示意图。

图4是本实用新型换热器的钛或锆双层密封结构示意图。

图5-9是本实用新型换热器的钛或锆双层密封焊接过程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。

如图3-8。

一种长期有效的钛或锆钢复合板双层密封结构换热器，包括换热器壳体钢基层1，换热器壳体钢基层1上设有V形焊缝2，V形焊缝2上钻有基层检漏孔13，V形焊缝2上与基层检漏孔13对应位置焊接有基层检漏嘴14；换热器壳体钢基层1内侧覆有钛或锆钢复层3，所述的换热器壳体钢基层1内侧、V形焊缝2的两侧的钛或锆钢复层3上开设有密封结构安装槽，所述的密封结构安装槽中安装有总厚度与钛或锆钢复层3厚度相匹配的第一层垫条4和第二层垫条5（两者厚度可相等，也可不等，以相等为最），如图3所示，所述的第一层垫条4由两片组成，分别位于V形焊缝2接点两侧，第二层垫条5为整体结构，覆焊在两片第一层垫条4上，所述的第一层垫条4与钛或锆钢复层3上密封结构安装槽对应的端面点焊连接，所述的第二层垫条5的两端通过方形垫条焊缝12与密封结构安装槽对应的端面焊接相连，第二层垫条5的长度比密封结构安装槽的长度小6mm，且第二层垫条5的两端离密封结构安装槽两端的距离相等。第二层垫条5上焊接有覆盖整个密封结构安装槽的第一钛或锆钢贴条6，所述的第一钛或锆钢贴条6与钛或锆钢复层3之间通过弧形贴条焊缝11相连。

如果需要对焊缝的渗漏进行检测，可在所述的V形焊缝2上距离基层检漏嘴14一定距离处钻复层检漏孔并安装钛或锆管制的渗漏检测管7，如图8所示，第二层垫条5上加工有供渗漏检测管7穿过的通孔，渗漏检测管7的下端与第二层垫条5焊接相连；渗漏检测管7的上端与外侧的第二钛或锆钢贴条8焊接相连，外侧的第二钛或锆钢贴条8焊接在固定块9上，固定块9焊接在钢质垫高块10上，钢质垫高块10焊接在换热器壳体钢基层1外表面上。

详述如下：

以常用的复合板规格为3+20mm的钛钢复合板容器为例，在换热器壳体钢基层1焊接之后，焊接接头的基本形状和尺寸如图4所示，密封结构安装槽宽度为25mm,在V型焊缝2上钻基层检漏孔，并组焊基层检漏嘴，如图5所示，密封结构安装槽的宽度可根据基层焊接坡口的形状和尺寸调整，保证基层焊接时不会熔到钛复层即可。

在基层焊缝检测合格之后，即可点焊第一层垫条4。

第一层垫条4（钛材）由两条组成，两垫条的总宽度应比剔边槽宽度小约2mm，其厚度推荐为复层厚度的一半但不大于2mm，两条垫条4分别与两侧的钛复层点焊，如图6所示；在第一层垫条4固定之后，即可组焊第二层垫条5。第二层垫条5的厚度为复层厚度减去第一层垫条的厚度；第二层垫条的宽度推荐为密封结构安装槽宽度减6mm，使组焊后的结构和尺寸如图7所示；然后可在基层检漏嘴的旁边，同一条焊缝上间距约50mm处，钻复层检漏孔，并组焊渗漏检测管7，如图8所示；此时可通过基层检漏嘴对垫条焊缝及渗漏检测管7密封焊焊缝进行检漏试验，检漏试验合格后，即可组焊贴条6，结构如图8所示；贴条完成之后，可通过渗漏检测管7对贴条6焊缝进行泄漏检测。

换热器使用过程中，如果发生介质泄漏，能够从渗漏检测管7及时发现泄漏情况。此时第二层垫条5的密封焊缝，能够依旧对设备基层起到保护作用。如果是传统的垫条焊缝，只能起到短暂的保护作用，很容易在热应力作用下发生开裂，但按本实用新型制造的第二道密封，可以持久地发生作用，此时可继续安全地使用设备，同时可通过基层检漏嘴14对设备进行监测，只要基层检漏嘴没有发生泄漏迹象，就可以维持对设备的安全使用。

待大修到来，即可方便地对设备进行维修，恢复设备的双层密封效果。这样能大大地增加设备使用寿命，也能减少维修和维护费用，关键还能大幅减少故障停车，避免停车损失。

本实用新型未涉及部分与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (6)

1.一种长期有效的钛或锆钢复合板双层密封结构换热器，包括换热器壳体钢基层（1），换热器壳体钢基层（1）上设有V形焊缝（2），换热器壳体钢基层（1）内侧覆有钛或锆钢复层（3），其特征是所述的换热器壳体钢基层（1）内侧、V形焊缝（2）的两侧的钛或锆钢复层（3）上开设有密封结构安装槽，所述的密封结构安装槽中安装有总厚度与钛或锆钢复层（3）厚度相匹配的第一层垫条（4）和第二层垫条（5），所述的第一层垫条（4）由两片组成，分别位于V形焊缝（2）接点两侧，第二层垫条（5）为整体结构，覆焊在两片第一层垫条（4）上，第二层垫条（5）上焊接有覆盖整个密封结构安装槽的第一钛或锆钢贴条（6）。

2.根据权利要求1所述的长期有效的钛或锆钢复合板双层密封结构换热器，其特征是所述的第一层垫条（4）与第二层垫条（5）的厚度相同。

3.根据权利要求1所述的长期有效的钛或锆钢复合板双层密封结构换热器，其特征是所述的第二层垫条（5）的长度比密封结构安装槽的长度小6mm，且第二层垫条（5）的两端离密封结构安装槽两端的距离相等。

4.根据权利要求1所述的长期有效的钛或锆钢复合板双层密封结构换热器，其特征是所述的V形焊缝（2）上钻基层检漏孔（13）并焊接有基层检漏嘴（14），在基层检漏嘴（14）边上焊接有钛或锆管制的渗漏检测管（7），第二层垫条（5）上加工有供渗漏检测管（7）穿过的通孔，渗漏检测管（7）的下端与第二层垫条（5）焊接相连；渗漏检测管（7）的上端与外侧的第二钛或锆钢贴条（8）焊接相连，外侧的第二钛或锆钢贴条（8）焊接在固定块（9）上，固定块（9）焊接在钢质垫高块（10）上，钢质垫高块（10）焊接在换热器壳体钢基层（1）外表面上。

5.根据权利要求1所述的长期有效的钛或锆钢复合板双层密封结构换热器，其特征是所述的第一钛或锆钢贴条（6）与钛或锆钢复层（3）之间通过弧形贴条焊缝（11）相连。

6.根据权利要求1所述的长期有效的钛或锆钢复合板双层密封结构换热器，其特征是所述的第二层垫条（5）的两端通过方形垫条焊缝（12）与密封结构安装槽对应的端面焊接相连。

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