CN219417073U - 一种适用于换热器管板接头的结构强度测试装置 - Google Patents

Abstract

一种适用于换热器管板接头的结构强度测试装置属于试件拉脱试验装置技术领域，包括试验拉伸机、高温环境模拟箱、安装有万向节的拉杆以及卡具。本实用新型为实现模拟换热器管板接头在高温环境下的拉脱破坏，评估接头在高温环境下的拉脱强度而设计研发。采用了安装有万向节的拉杆，万向节将刚性连接变成了柔性连接，用来调节受力的轴向共线性，能够允许被连接的零件之间的夹角在一定范围内变化，实现卡具和试件之间角度偏转的自动调节，降低对试件的加工精度和安装垂直度要求。高温环境模拟箱可以使换热器管板接头在不同温度环境下进行拉脱试验。为研究换热器管板接头在服役温度下的结构强度和性能提供有效依据并指导实际换热器的生产制造。

Description

一种适用于换热器管板接头的结构强度测试装置

技术领域

本实用新型属于试件拉脱试验装置技术领域，特别是涉及到一种适用于换热器管板接头的结构强度测试装置。

背景技术

管壳式换热器是石油化学工业中最常见的设备。管壳式换热器有数百乃至数千根换热管。换热管与管板连接处一直是管壳式换热器中最薄弱的环节之一，最容易发生破坏从而导致换热器失效。

近年来随着压力容器高参数、大型化的趋势，管壳式换热器的管板厚度越来越厚，同时使用工况也越来越复杂，对换热器材料和结构的要求也随着提高，与此同时对换热器管板接头的要求也越来越苛刻，性能指标要求越来越高。目前国内研究换热器管板接头多是在常温下进行的，缺少对实际高温下的研究，也没有在高温下换热器管板接头强度测试装置。

而且，在换热器管板接头强度测试的实际拉脱过程中，往往是将试件上下固定夹持而进行竖直方向的拉脱，这种情况下使用试验拉伸机进行拉脱试验时，对试件的加工精度以及试件安装的垂直度要求就相对较高，这是刚性连接很难避免的，因此对试验工装的精度要求也相应较高，这些都无形中增加了试验成本，不利于大量试件的测试。

因此现有技术当中亟需要一种新型的技术方案来解决这一问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种适用于换热器管板接头的结构强度测试装置用于解决目前国内没有在高温下换热器管板接头强度测试装置；而且在换热器管板接头强度测试的实际拉脱过程中，试验拉伸机对试件的加工精度、试件安装的垂直度以及对试验工装的精度要求都相应较高，试验成本大等技术问题。

一种适用于换热器管板接头的结构强度测试装置，包括试验拉伸机、高温环境模拟箱、万向节、拉杆以及卡具；所述试验拉伸机的上卡头通过卡具与换热器的管板固定连接；所述换热器的换热管与拉杆的上部固定连接；所述拉杆的下部与万向节的上部螺纹固定连接；所述万向节的下部与试验拉伸机的下卡头螺纹固定连接；所述高温环境模拟箱套装在试验拉伸机的上卡头、卡具、管板以及换热管的外部，高温环境模拟箱固定安装在试验拉伸机一侧的立柱上。

所述高温环境模拟箱的箱体从中部纵向分为两部分，两部分箱体的一侧铰接，两部分箱体扣合形成闭合腔体，高温环境模拟箱上设置有调节温度的控制装置，高温环境模拟箱的内部设置有保温层，高温环境模拟箱的上部设置有与试验拉伸机的上卡头连接杆间隙配合的上通孔，高温环境模拟箱的下部设置有与拉杆间隙配合的下通孔；所述上通孔和下通孔均设置在扣合的缝隙处。

通过上述设计方案，本实用新型可以带来如下有益效果：

本实用新型为实现模拟换热器管板接头在高温环境下的拉脱破坏，评估接头在高温环境下的拉脱强度而设计研发。在拉杆的下部使用了万向节，万向节将刚性连接变成了柔性连接，用来调节换热器管板接头受力的轴向共线性，能够允许被连接的各部件之间的夹角在一定范围内变化，可以很好的实现卡具和换热器管板接头之间角度偏转的自动调节，降低了对万向节、拉杆以及卡具等试件的加工精度和安装垂直度要求，提高了试件受力的对中性，实现对接头高强度的拉脱试验，并保证试验结果的准确性，结构简单小巧，灵活方便。

高温环境模拟箱可以使换热器管板接头在不同温度环境下进行拉脱试验，为换热器管板接头在服役温度下的结构强度检测提供了可靠的设备并且获得的检测数据可以给实际换热器的生产制造提供一定的技术依据。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的说明：

图1为本实用新型一种适用于换热器管板接头的结构强度测试装置的结构示意图；

图2为本实用新型一种适用于换热器管板接头的结构强度测试装置中拉杆的结构示意图；

图3为本实用新型一种适用于换热器管板接头的结构强度测试装置中高温环境模拟箱的结构示意图。

图中1-试验拉伸机、2-高温环境模拟箱、3-万向节、4-拉杆、5-卡具、6-管板、7-换热管、8-上卡头、9-下卡头。

具体实施方式

如图1至图2所示，一种适用于换热器管板接头的结构强度测试装置，包括试验拉伸机1、高温环境模拟箱2、万向节3、拉杆4以及卡具5；所述试验拉伸机1的上卡头8与卡具5螺纹连接，待试验的换热器的管板6置于卡具5内部；所述换热器的换热管7与拉杆4的上部以焊接形式固定连接；所述万向节3的上部与拉杆4的下部螺纹连接，万向节3的下部与试验拉伸机1的下卡头9螺纹连接；所述高温环境模拟箱2套装在试验拉伸机1的上卡头8、卡具5、管板6以及换热管7的外部。

如图3所示，所述高温环境模拟箱2的箱体从中部纵向分为两部分，两部分箱体的一侧铰接，两部分箱体可以扣合形成一个闭合腔体，高温环境模拟箱2上设置有调节温度的控制装置，高温环境模拟箱2的内部设置有保温层，高温环境模拟箱2的上部设置有与试验拉伸机1的上卡头8连接杆间隙配合的上通孔，高温环境模拟箱2的下部设置有与拉杆4间隙配合的下通孔；所述上通孔和下通孔均设置在扣合的缝隙处。

试验拉伸机1在整个试验当中包括两个阶段：

第一阶段为消除连接件间隙阶段，连接件间隙包括管板6与卡具5之间的间隙以及试验拉伸机1的上卡头8与卡具5之间、拉杆4的下部与万向节3的上部之间以及万向节3的下部与下卡头9之间由于螺纹连接产生的间隙。该过程主要是通过力的加载速度及加载最大值来控制。

第二阶段为拉脱试验阶段，在消除了各连接处之间的间隙影响后，将换热管7从管板6的孔中拉脱。拉脱过程可使用位移控制一次拉脱，也可首先通过施加力控制，再使用位移控制，逐步完成整个拉脱过程。

试验过程中，高温环境模拟箱2提供恒温环境，卡具5用来固定试验拉伸机1的上卡头8与管板6，当高温环境模拟箱2升到指定温度并保温一段时间后，管板6与换热管7的接头也确保达到该温度，拉伸机开始拉脱试验，同时记录下拉脱数据。

Claims (2)

1.一种适用于换热器管板接头的结构强度测试装置，其特征是：包括试验拉伸机(1)、高温环境模拟箱(2)、万向节(3)、拉杆(4)以及卡具(5)；所述试验拉伸机(1)的上卡头通过卡具(5)与换热器的管板(6)固定连接；所述换热器的换热管(7)与拉杆(4)的上部固定连接；所述拉杆(4)的下部与万向节(3)的上部螺纹固定连接；所述万向节(3)的下部与试验拉伸机(1)的下卡头螺纹固定连接；所述高温环境模拟箱(2)套装在试验拉伸机(1)的上卡头、卡具(5)、管板(6)以及换热管(7)的外部，高温环境模拟箱(2)固定安装在试验拉伸机(1)一侧的立柱上。

2.根据权利要求1所述的一种适用于换热器管板接头的结构强度测试装置，其特征是：所述高温环境模拟箱(2)的箱体从中部纵向分为两部分，两部分箱体的一侧铰接，两部分箱体扣合形成闭合腔体，高温环境模拟箱(2)上设置有调节温度的控制装置，高温环境模拟箱(2)的内部设置有保温层，高温环境模拟箱(2)的上部设置有与试验拉伸机(1)的上卡头连接杆间隙配合的上通孔，高温环境模拟箱(2)的下部设置有与拉杆(4)间隙配合的下通孔；所述上通孔和下通孔均设置在扣合的缝隙处。